[发明专利]量子D状态AC-Stark位移门

说明书

本发明题为“量子D状态AC‑Stark位移门”。本发明公开了一种量子计算D状态AC‑Stark位移门系统，该系统包括至少一个门操纵源和被捕集在离子捕集器中的一个或多个离子。至少一个门操纵源被配置为生成第一门操纵信号和第二门操纵信号。第一门操纵信号和第二门操纵信号在一组S状态和一组D状态之间耦合离子。第一门操纵信号和第二门操纵信号将力施加到一个或多个离子中的离子，力取决于离子的内部状态。第一门操纵信号和第二门操纵信号被配置为在不会明显地改变一组S状态内的离子的群体的情况下将离子的内部状态耦合到该离子的运动状态。

技术领域

本文所述的实施方案整体涉及量子计算。例如，各种实施方案涉及基于激光的量子逻辑门。

背景技术

量子计算可用于执行高级计算处理。量子逻辑门(例如，受控的NOT门、Hadamard门等)可用于提供可靠且容错的量子计算。捕集离子量子计算机中的量子逻辑门的操作通常需要使用高输入功率来操作的激光器或者以技术上具有挑战性、困难或以其他方式不便的(例如，小)波长操作的激光器。这些要求使得快速且可靠的量子门难以实现，这在一些示例中可能妨碍可伸缩性。通过所付努力、智慧和创新，根据本发明的实施方案被结构化的开发解决方案已经解决了此类系统的许多缺陷，本文详细描述了这些解决方案的许多示例。

发明内容

示例性实施方案提供用于执行D状态AC-Stark位移门操作的方法以及被配置用于执行D状态AC-Stark位移门操作的量子计算机、系统和/或装置。

根据一个方面，提供了量子计算D状态AC-Stark位移门系统。在一个示例性实施方案中，该系统包括第一门操纵源，该第一门操纵源被配置为生成处于第一激光波长的第一门操纵信号；第二门操纵源，该第二门操纵源被配置为生成处于第二激光波长的第二门操纵信号；离子捕集器；以及被捕集在该离子捕集器内的一个或多个离子。第一门操纵信号和第二门操纵信号各自被配置为耦合该一个或多个离子的一组S状态(例如，量子位空间的状态)和该一个或多个离子的一组D状态。第一门操纵信号和第二门操纵信号被配置为将力施加到该一个或多个离子中的离子，该力取决于该离子的内部状态。第一门操纵信号和第二门操纵信号被配置为在不会明显地改变该一组S状态内的该一个或多个离子的群体的情况下将该一个或多个离子的内部状态耦合到该一个或多个离子的运动状态。此处，在不明显地改变该一组S状态内的离子群体的情况下意指由激光耦合引起的该一组S状态组内的状态之间的群体转移将是完全可忽略的，并且具体地讲将远低于由于在门期间D状态的自发衰减引起的所述S状态之间的群体转移(已低于10^-4的水平)。