[发明专利]复用读出系统

说明书

提出了一种电路，其包括具有输入的第一放大器、具有第一端和第二端的传输线。传输线的第一端耦合到第一放大器的输入和多个通道。每个通道包括布置成分别读出多个量子位的多个谐振器和布置成接收来自多个谐振器的读出信号的读出线。每个通道的读出线耦合到传输线，并且每个通道被配置为在与多个通道中的其他通道的频带不同的相应频带中输出相应的信号。

技术领域

本主题涉及量子位的读出系统。

背景技术

大规模量子计算机有可能为某些类型的难题提供快速解决方案。在设计和实现量子架构以控制、编程和维护量子硬件方面的多重挑战阻碍了大规模量子计算的实现。

发明内容

本发明描述了用于量子位的复用读出系统的技术。

一般而言，本发明主题的一个创新方面可以体现在一种电路中，所述电路包括：第一放大器，具有输入；传输线，具有第一端和第二端，其中，传输线的第一端耦合到第一放大器的输入；以及多个通道，每个通道包括：多个谐振器，被布置成分别读出多个量子位，和读出线，被布置成接收来自多个谐振器的读出信号，其中，每个通道的读出线耦合到传输线，以及其中，每个通道被配置为在与多个通道中的其他通道的频带不同的相应频带中输出相应的信号。

上述和其他实现可以各自可选地单独或组合包括以下一个或多个特征。

在一些实现中，传输线是第一传输线并且每个通道包括的读出线是第二传输线，并且多个通道中的每个通道还包括：第二放大器，连接到第二传输线，被配置为在来自多个读出谐振器的读出信号耦合到第一传输线之前放大来自多个读出谐振器的读出信号。

在一些实现中，第二放大器是约瑟夫森结参量放大器。

在一些实现中，约瑟夫森结参量放大器为JPC放大器、非简并参量放大器(non-degenerate parametric amplifier)或行波放大器中的任一种。

在一些实现中，多个通道中的每个通道还包括：环行器，设置在第二传输线的输出和约瑟夫森结参量放大器之间，被布置为接收读出信号并将读出信号引导到第二传输线、以朝向多个谐振器，并将从多个谐振器反射的读出信号引导到约瑟夫森结参量放大器。

在一些实现中，每个第二放大器被配置为将读出信号的频率移位到不同的对应频带。

在一些实现中，第一放大器具有第一频率带宽并且多个通道中的每一个具有不同的对应第二频率带宽，并且每个第二频率带宽小于第一频率带宽，不与另一第二频率带宽重叠，且跨越第一频率带宽内的频率范围。

在一些实现中，多个通道中的每个通道还包括：定向复用器，被配置为将来自读出线或第二传输线的读出信号耦合到第一传输线，以朝向第一放大器。

在一些实现中，定向复用器被布置成使得读出信号在第一传输线中朝向第一放大器单向地行进。

在一些实现中，定向复用器包括至少一个环形谐振器，并且定向复用器还包括：第一端口，被布置为通过第二传输线接收来自多个读出谐振器的信号；第二端口，连接到端接电阻器；第三端口，耦合到第一传输线；以及第四端口，耦合到第一传输线。

在一些实现中，定向复用器被布置成使得：响应于在第一端口接收并且与至少一个环形谐振器谐振的读出信号，读出信号被引导到第四端口并且随后进入第一传输，以朝向第一放大器，响应于在第一端口接收并且与至少一个环形谐振器脱谐的读出信号，读出信号被引导到第二端口并在端接电阻器处终止，响应于在第三端口从第一传输线接收并且与至少一个环形谐振器脱谐的信号，所接收的信号经由第四端口被引导到第一传输线，以朝向第一放大器，响应于在第三端口接收的并且与至少一个环形谐振器谐振的第一传输线信号，所接收的信号被引导到第二端口并在端接电阻器处终止。