[发明专利]包括相干搁置的量子比特读取方法

说明书

本发明提供了用于使用相干搁置读取原子对象和/或量子比特的量子态的方法和控制器。控制器使第一波长的第一光束和第二波长的第二光束入射到量子比特上，并使读取光束入射到量子比特上。第一波长和第二波长被配置为将量子比特的量子比特空间的状态耦合到稳定态。稳定态的寿命长于执行读取操作所需的时间长度。第一光束和第二光束由至少一个操纵源产生，该至少一个操纵源由控制器的至少一个操纵源驱动器操作和/或与控制器通信和/或由控制器控制。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年2月25日提交的美国申请号63/200,263的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

各种实施例涉及与确定被捕获在原子对象限制装置中的原子对象的量子态有关的装置、系统和方法。例如，一些示例实施例涉及用于使用离子搁置读取被捕获的原子对象量子计算机的量子比特的状态的读取方法。

背景技术

离子阱能够使用电场和磁场的组合来捕获势阱中的多个原子对象。原子对象能够被捕获用于多种目的，例如可以包括质谱、研究和/或控制量子态。在各种情况下，快速、高精度地确定原子对象的量子态可能是很重要的。例如，被捕获的原子对象可以用作被捕获的原子对象量子计算机的量子比特。用作量子比特的两种状态的量子比特空间可能具有相似的能级。这可能会导致在确定量子态时引入非共振误差。通过应用的努力、独创性和创新，通过开发根据本发明的实施例构造的解决方案，解决了现有原子对象量子态确定技术的许多缺陷，本文详细描述了其中的许多示例。

发明内容

示例实施例提供了用于对被捕获在原子对象限制装置中的原子对象执行量子态确定的方法、系统、装置、计算机程序产品和/或类似产品。例如，各种实施例提供了用于量子比特读取操作的方法、系统、装置、计算机程序产品等，其中不包括和/或为量子比特读取中的非共振误差的技术问题提供技术方案。例如，各种实施例提供了减少非共振误差(相对于传统的量子比特读取程序)的方法、系统、装置、计算机程序产品等。例如，在被捕获的原子对象量子计算机中，被捕获在原子对象限制装置中的原子对象可以用作量子计算机的量子比特。原子对象的超精细结构的两个量子态可以用作量子比特空间，其中两个量子态之一称为上旋或1，两个量子态中的另一个称为下旋或0。用作量子比特空间的超精细结构的两个量子态可能具有相似的能级。例如，量子比特空间的两个量子态之间的间隔可以小于50千兆赫(GHz)(例如，小于13GHz)。

传统的读取方法将激光束施加到待读取的原子对象，其仅耦合量子比特态之一。如本文所用，术语读取方法是用于确定原子对象的量子态的程序。在测量过程中，当原子对象的量子态坍缩为量子比特空间的耦合态时，激光将激发它，从而在原子对象从激发态衰变时释放光子。衰变后，原子对象连续受到激光的激发，并反复发射光子。能够使用各种光电探测器收集这些光子。如果原子的量子态坍缩成另一个(未耦合的)量子比特态，那么原子对象不会与激光相互作用，也不会发射光子。然而，量子比特空间的两个量子态的能量越接近，具有坍缩为非耦合量子比特态的量子态的量子比特就越有可能与激光相互作用，导致非共振误差。