[实用新型]量子比特泄漏错误减少

说明书

本实用新型提供一种量子计算系统和装置。根据一种实施例，量子比特，其具有基态和多个激发态，其中多个激发态包括最低激发态，其中基态和最低激发态之间的能量差对应于第一频率，并且最低激发态和多个激发态中的另一激发态之间的能量差对应于第二频率；能量耗散结构，其配置为耗散传递到能量耗散结构的能量；以及滤波器，其具有阻带和通带，其中滤波器耦合到量子比特和能量耗散结构，并且其中阻带包括第一频率，并且通带包括第二频率。

技术领域

本公开涉及量子计算，并且更具体地涉及用于减少量子比特泄漏错误的装置，并且涉及一种量子计算系统。

背景技术

量子计算是基于将信息存储在两级量子系统中的构思。然而，这种量子比特的许多实现具有两个以上的能级。在这种情况下，量子比特由两个最低能级形成，并且应该防止更高能级的激发。这些较高能级的任何一个处于被激发的危险中的情况，即，当它们的量子态与计算基础的那些量子态混合时称为泄漏错误。这可能是例如因为应用的门操作或系统-环境的相互作用而发生的。泄漏错误不能够用仅处理在计算基础上的错误的标准量子错误校正来解决。

实用新型内容

提供本实用新型内容以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。本实用新型内容并不旨在确定要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制要求保护的主题的范围。

目的是提供一种用于减少量子比特泄漏错误的装置和量子计算系统。由独立权利要求的特征实现前述目的和其他目的。另外的实施例根据从属权利要求、说明书和附图是显而易见的。

根据第一方面，用于减少量子比特泄漏错误的装置包括：至少一个量子比特，其具有基态和多个激发态，其中多个激发态包括最低激发态，其中基态和最低激发态之间的能量差对应于第一频率，并且最低激发态和多个激发态中的另一激发态之间的能量差对应于第二频率；能量耗散结构，其配置为耗散传递到能量耗散结构的能量；以及滤波器，其具有至少一个阻带和至少一个通带，其中滤波器耦合到至少一个量子比特和耦合到能量耗散结构，并且其中所述至少一个阻带包括第一频率，并且所述至少一个通带包括第二频率。例如，通过允许至少从所述另一激发态到最低激发态的跃迁而不允许最低激发态和基态之间的跃迁，该装置可以减少至少一个量子比特中的泄漏错误。

在第一方面的实施方式中，能量耗散结构包括至少一个正常金属-绝缘体-超导体(NIS)结。例如，该装置能够通过能量耗散结构有效地耗散来自量子比特的光子能量。

在第一方面的另一实施方式中，能量耗散结构包括量子电路制冷器，QCR，其中QCR包括电压偏置的超导体-绝缘体-正常金属-绝缘体-超导体(SINIS)结。例如，该装置能够通过能量耗散结构有效地耗散来自量子比特的光子能量，并且可以通过偏置电压控制耗散。

在第一方面的另一实施方式中，能量耗散结构配置为，耗散经由NIS/SINIS结中的光子辅助的电子隧穿传递到能量耗散结构的光子能量。

在第一方面的另一实施方式中，滤波器包括带阻滤波器或低通滤波器。例如，该装置能够阻挡量子比特的不需要的状态跃迁，同时允许减少泄漏错误的状态跃迁。

在第一方面的另一实施方式中，所述至少一个量子比特包括超导量子比特。

在第一方面的另一实施方式中，另一激发态包括至少一个量子比特的第二最低激发态。例如，该装置能够允许从第二最低激发态到最低激发态的弛豫(relaxations)，从而去除由于在第二最低激发态中的占用(occupation)而产生的泄漏错误。

在第一方面的另一实施方式中，滤波器的至少一个通带还包括第三频率，其对应于多个激发态中的两个状态之间的能量差。例如，该装置能够允许两个状态之间的弛豫，从而减少泄漏错误。