[发明专利]通用离子阱量子计算机上的并行多量子位操作

权利要求书

1.一种在受俘离子量子系统中执行量子操作的方法，所述方法包括：

实现量子电路的至少两个并行门，所述至少两个并行门中的每一个是多量子位门，所述至少两个并行门中的每一个是使用一离子阱中的多个离子的不同离子集合来实现的，并且所述多个离子包括四个或更多个离子；和

作为所述量子操作的一部分，对所述至少两个并行门同时执行操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述至少两个并行门包括第一门和第二门，

所述第一门是使用所述多个离子中的第一离子集合来实现的，并且所述第二门是使用所述多个离子中的第二离子集合来实现的，所述第一离子集合和所述第二离子集合是纠缠集合，并且所述离子阱中的所述多个离子中的任何剩余离子集合都不是纠缠集合。

3.根据权利要求2所述的方法，其中：

所述第一离子集合中的离子位于所述离子阱中的任何位置中，并且

所述第二离子集合中的离子位于所述离子阱中的任何剩余位置中。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述量子电路的所述至少两个并行门的实现包括生成光脉冲序列，所述光脉冲序列被施加到所述第一离子集合以构建所述第一门，并且被施加到所述第二离子集合以构建与所述第一门并行的所述第二门。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述光脉冲序列的生成包括检索所存储的信息以生成用于使用所述第一离子集合构建所述第一门和使用所述第二离子集合构建所述第二门的所述光脉冲序列。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述光脉冲序列的生成包括：

生成第一脉冲序列以构建所述第一门，所述第一脉冲序列具有用于所述第一门的多个分段，所述第一脉冲序列的每个分段对应于在所述第一门的该分段期间的相对频率，并且所述第一脉冲序列的所述多个分段具有相等的持续时间；以及

生成第二脉冲序列以构建所述第二门，所述第二脉冲序列具有用于所述第二门的多个分段，所述第二脉冲序列的每个分段对应于在所述第二门的该分段期间的相对频率，并且所述第二脉冲序列的所述多个分段具有相等的持续时间。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少两个并行门都是XX门。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少两个并行门都是CNOT门。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少两个并行门具有不同的纠缠量。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

所述至少两个并行门包括第一门和第二门，并且

所述第一门是完全纠缠门，并且所述第二门是部分纠缠门。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述至少两个并行门包括完全纠缠门和部分纠缠门。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述量子电路是量子全加器电路。

13.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述至少两个并行门包括第一2-量子位门和第二2-量子位门，

所述第一门是使用所述多个离子中的第一离子对来实现的，并且所述第二门是使用所述多个离子中的第二离子对来实现的，所述第一离子对和所述第二离子对是纠缠对，并且所述离子阱中的所述多个离子中的任何剩余离子对都不是纠缠对。

14.根据权利要求13所述的方法，其中：

所述第一离子对中的离子位于所述离子阱中的任何两个位置中，并且

所述第二离子对中的离子位于所述离子阱中的剩余位置中的任何两个位置中。