[发明专利]TRANSMON量子比特的通量量子比特读出

权利要求书

1.一种用于读出量子比特的状态的检测器，所述检测器包括：

通量量子比特；以及

通量偏置生成器，

其中，所述通量量子比特包括：

电感器；

包括至少一个约瑟夫森结的SQUID环；以及

电容器，

其中，所述电感器、所述至少一个约瑟夫森结和所述电容器彼此并联连接，

其中，所述通量量子比特被布置为呈现第一通量状态和第二通量状态，

其中，所述通量偏置生成器被配置为生成通过所述电感器的第一通量偏置和通过所述SQUID环的第二通量偏置，

其中，所述通量量子比特被配置为，响应于第一通量偏置的第一值，使得第一通量状态和第二通量状态的能量基本上相同，并且响应于第一通量偏置的第二值，使得第一通量状态和第二通量状态的能量不同，并且

其中，所述通量量子比特被配置为，响应于第二通量偏置的第一值，耦合到量子比特，并且响应于第二通量偏置的第二值，从量子比特解耦合并且抑制第一通量状态和第二通量状态之间的隧穿。

2.根据权利要求1所述的检测器，还包括：

测量单元，

其中，所述测量单元被配置为确定通量量子比特是处于第一通量状态还是第二通量状态，并且取决于通量量子比特是处于第一通量状态还是第二通量状态来输出信号。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的检测器，

其中，所述通量偏置生成器被配置为按照以下次序：

生成第一通量偏置的第一值，使得通量量子比特的第一通量状态和第二通量状态的能量基本上相同；

生成第二通量偏置的第一值，使得第一通量状态和第二通量状态之间的势垒最小化，并且通量量子比特的谐振频率被调谐到相互作用的频率，使得通量量子比特耦合到数据量子比特，并且数据量子比特的状态被映射到通量量子比特的能态；

生成第一通量偏置的第二值，使得通量量子比特的第一通量状态和第二通量状态的能量不同；以及

生成第二通量偏置的第二值，使得通量量子比特从量子比特解耦合，并且通量量子比特的能态被映射到第一通量状态或第二通量状态的叠加。

4.根据任一前述权利要求所述的检测器，

其中，响应于第二通量偏置的第一值，所述通量量子比特被配置为通过将通量量子比特的谐振频率调谐成与量子比特的谐振频率谐振来耦合到量子比特。

5.根据权利要求4所述的检测器，

其中，响应于第二通量偏置的第二值，所述通量量子比特的谐振频率与量子比特的谐振频率相差超过2GHz。

6.根据任一前述权利要求所述的检测器，

其中，所述测量单元包括：

信号生成器；

传输线；以及

功率检测器，

其中，所述通量量子比特经由分流线连接到传输线，

其中，所述信号生成器被配置为通过传输线经由通量量子比特向功率检测器发送行波，并且

其中，所述测量单元被配置为基于功率检测器的输出来确定通量量子比特是处于第一通量状态还是第二通量状态。

7.根据权利要求6所述的检测器，

其中，所述测量单元不包括环形器、参量放大器和高电子迁移率晶体管HEMT。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的检测器，

其中，所述测量单元包括：

单通量量子SFQ电路，被布置为测量由通量量子比特生成的通量；以及

辨别器；

其中，所述辨别器被配置为基于单通量量子SFQ电路的输出来确定通量量子比特是处于第一通量状态还是处于第二通量状态。

9.根据任一前述权利要求所述的检测器，

其中，所述电容器的电容在10fF至100fF之间。

10.根据任一前述权利要求所述的检测器，

其中，由所述SQUID环占据的面积在1μm²至100μm²之间。