[发明专利]单独量子比特激励控制的设备及方法

说明书

用于单独量子比特激励控制的方法、系统和设备。在一个方面中，方法包括访问量子系统，所述量子系统包括：多个量子比特；多个量子比特频率控制线，每个量子比特频率控制线对应于单独量子比特并控制量子比特的频率；驱动线；多个耦合器，每个耦合器将相应的量子比特耦合到驱动线以使得多个量子比特耦合到驱动线；确定需要旋转操作的一个或多个量子比特；对于需要旋转操作的每个量子比特：将量子比特频率调谐到旋转操作的相应驱动线频率；使用关于激励驱动的微波脉冲执行旋转操作；和调谐量子比特远离旋转操作的驱动线频率。

本申请为申请日为2015年11月6日、申请号为201580085601.X、发明名称为“单独量子比特激励控制的设备及方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本说明书涉及量子系统中的单独量子比特激励控制。

背景技术

大规模量子计算机具有提供对某些类别的难题的快速解决方案的可能性。为了可实现大规模量子计算，必须克服量子架构的设计和实现中的几个挑战以对量子硬件控制和编程。当在量子架构中包括的量子比特上维持高水平控制的同时降低量子架构的复杂性是建造可扩展量子计算机的决定性步骤。

发明内容

提供了一种装置，包括：量子比特控制器，被配置成：连接到单独驱动线，产生激励脉冲，并将所述激励脉冲施加到所述单独驱动线，其中每个脉冲对应于相应的多个量子门的多个量子门频率之一；以及连接到多个量子比特频率控制线，并控制连接到所述多个量子比特频率控制线的相应多个量子比特的单独频率，使得对于每个量子比特，量子比特频率被调整为接近或远离所述驱动线上的当前脉冲的量子门频率。

提供了一种用于单独量子比特激励控制的方法，包括：从多个量子比特中确定需要旋转操作的一个或多个量子比特；对于每个需要所述旋转操作的量子比特：将所述量子比特的频率调谐到所述旋转操作的公共驱动线频率；使用需要所述旋转操作的一个或多个量子比特所共有的微波脉冲来执行所述旋转操作；以及调谐所述量子比特远离所述旋转操作的公共驱动线频率。

本说明书描述了使用全局激励驱动线和单独的量子比特频率控制以实现量子装置中的量子比特的增强和改善的可控性的技术，包括并行地关于不同量子比特实现不同的单独量子比特激励和保证使得量子装置中的量子门针对脉冲失真是鲁棒的。

总的来说，本说明书中描述的主题的一个新颖方面可以具体表现为包括以下动作的方法：访问量子系统，该量子系统包括：多个量子比特；多个量子比特频率控制线，每个量子比特频率控制线与单独的量子比特对应并控制量子比特的频率；驱动线；多个耦合器，每个耦合器将对应的量子比特耦合到驱动线以使得多个量子比特耦合到驱动线；确定需要旋转操作的一个或多个量子比特；对于需要旋转操作的每个量子比特：将量子比特频率调谐到旋转操作的对应的驱动线频率；使用关于激励驱动的微波脉冲来执行旋转操作；和调谐量子比特远离旋转操作的驱动线频率。

该方面的其他实现包括对应的计算机系统、设备和在一个或多个计算机存储装置上记录的计算机程序，每个被配置为执行该方法的动作。一个或多个计算机的系统可以被配置为借助于具有在系统上安装的软件、固件、硬件或者其组合而执行特定操作或者动作，其在操作中使得系统执行动作。一个或多个计算机程序可以被配置为借助于包括指令来执行特定操作或者动作，该指令当由数据处理设备时使得设备执行动作。

前述和其它实现可以各自可选地包括一个或多个以下特征，单独或者组合地：在一些实现中，将量子比特频率调谐到旋转操作的对应的驱动线频率通过圆角矩形脉冲执行。

在其他实现中，关于激励驱动的微波脉冲具有成型包络。

在一些方面，关于不同量子比特同时执行不同旋转。

在其他方面中，使用频域多路复用和量子比特频率调谐来执行关于不同量子比特同时执行的不同旋转。

在一些实现中，微波脉冲是单个微波脉冲。

在其他实现中，微波脉冲包括多个微波脉冲。