[发明专利]多模式量子位读出和量子位状态分配

说明书

提供了用于促进量子位端口响应的外部端口测量的系统，计算机实现的方法和计算机程序产品。根据一个实施例，系统可以包括存储计算机可执行组件的存储器和执行存储在存储器中的计算机可执行组件的处理器。计算机可执行组件可以包括分析组件，该分析组件可以分析耦合到量子位的多模式读出设备的响应。计算机可执行组件可以进一步包括分配组件，该分配组件可以基于响应来分配所述量子位的读出状态。在一些实施例中，可以基于定义的电耦合值将多模式读出设备电耦合到量子位或量子位环境中的至少一个。

技术领域

本发明涉及超导量子电路，更具体地，涉及多模式量子位读出和量子位状态分配。

背景技术

量子计算通常为了执行计算和信息处理功能而使用量子力学现象。可以将量子计算与经典计算形成对比，经典计算通常使用晶体管对二进制值进行运算。就是说，经典计算机可以在0或1的位值上运行，但是量子计算机在包含0和1的叠加的量子位上运行可以纠缠多个量子位(qubit)，并使用干扰。

量子计算硬件不同于经典计算硬件。特别地，超导量子电路通常依赖于可以在半导体衬底上制造的约瑟夫森结。约瑟夫森结通常表现出超电流的约瑟夫森效应，其中电流可以在无需施加电压的情况下无限长地流过约瑟夫森结。一个或多个约瑟夫森结可以嵌入超导电路中以形成量子位。多个这样的量子位可以布置在半导体衬底上制造的超导量子电路中，该超导量子电路可以进一步包括耦合到各个量子位的、促进读出量子位的量子信息(也称为寻址或读出量子位的量子逻辑状态)的微波读出谐振器。可以将这种超导量子电路和微波读出谐振器集成到半导体衬底上以形成集成量子处理器，该集成量子处理器可以执行比经典计算设备(例如，通用计算机，专用计算机等)所执行的计算和信息处理功能实质上要复杂得多的计算和信息处理功能。

尽管通常优选快速读出，但是牢固耦合到环境的读出谐振器通过珀塞尔(Purcell)效应导致较低的量子位相干性，由此量子位将其能量通过谐振器释放到环境中。为了减轻这种机制，一些现有的超导量子系统采用了各种滤波器，这些滤波器允许以谐振器频率的光子通过读出线传输，同时抑制量子位的弛豫。这些滤波器可能体积庞大，并且常常伴随着设计制造约束，这些约束可能会限制每个读出谐振器的动态控制。

另外，读出谐振器与环境的大耦合使得可能进行快速，高保真的量子位状态分配，使得系统对谐振器频率处的噪声极为敏感，这会损害量子位的相干性，从而损害其相干时间。珀塞尔滤波器仅保护量子位免受衰减，但不保护谐振器免受相移噪声。

发明内容

以下给出了概述，以提供对本发明的一个或多个实施例的基本理解。该概述并非旨在标识关键或重要元素，也不旨在描绘特定实施例的任何范围或权利要求的任何范围。其唯一目的是以简化的形式呈现概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。在本文描述的一个或多个实施例中，描述了可以促进多模式量子位读出和状态分配的设备，系统，计算机实现的方法和/或计算机程序产品。

根据实施例，系统可以包括存储计算机可执行组件的存储器和执行存储在存储器中的计算机可执行组件的处理器。计算机可执行组件可以包括分析组件，该分析组件可以分析耦合到量子位的多模式读出设备的响应。该计算机可执行组件可以进一步包括分配组件，该分配组件可以基于响应分配量子位的读出状态。这种系统的优点在于，它可以提供改进的量子位读出保真度，而不会引起量子位衰减的增加(例如，由于珀塞尔效应)和/或增加相移，而无需采用珀塞尔滤波器。

在一些实施例中，可以基于定义的电耦合值将多模式读出设备电耦合到量子位或量子位环境中的至少一个。这种系统的优势在于，可以将多模式读出设备与量子位和/或量子位环境弱耦合，这种弱耦合可以促进提高系统生成的仿真结果的准确性，可以促进与系统相关联的处理单元的改进的处理精度，改进的处理效率和/或改进的处理性能。