CN111291891B

CN111291891B - 一种构建逻辑门的方法、装置、计算机存储介质及终端

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Publication number: CN111291891B
Application number: CN202010051631.1A
Authority: CN
Inventors: 段路明; 周子超
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2020-01-17
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2022-05-20
Anticipated expiration: 2040-01-17
Also published as: CN111291891A

Abstract

一种构建逻辑门的方法、装置、计算机存储介质及终端，包括：非共振驱动离子电四极矩跃迁，以产生与所述离子的量子态相关的相移；产生与所述离子的量子态相关的相移后，在所述离子上进行单比特操作，以获得两量子比特的可控的几何相位逻辑门；其中，与离子的量子态相关的相移用于：由超精细能级结构中两个m_F为0的磁子能级构成的量子比特|0>、|1>态上。本发明实施例通过在电四极矩跃迁产生与量子态相关的相移后，在离子上进行单比特操作，实现了在磁子能级m_F为0的量子比特上的几何相位逻辑门。

Description

一种构建逻辑门的方法、装置、计算机存储介质及终端

技术领域

本文涉及但不限于计算机技术，尤指一种构建逻辑门的方法、装置、计算机存储介质及终端。

背景技术

量子计算机是一种使用量子逻辑门进行通用量子计算和量子模拟的设备。构成量子计算机的基础逻辑单元是由遵守量子力学原理的量子比特，结合普适的单比特和双比特量子逻辑门，可以实现任意的逻辑门操作。复杂的量子算法可以分解成若干个单比特和双比特的量子逻辑门，通过这些量子逻辑门相干地操控大量的量子比特，可以物理实现量子计算机。在实验条件下，在囚禁于离子阱中的离子量子比特阵列上已经实现了高保真度的量子逻辑门操作；离子量子比特具有秒量级以上的相干时间，离子量子比特之间具有非常强的相互作用，且实现了高保真度的单比特及双比特的量子逻辑门的操作及量子纠错，成为最有可能实现量子计算机的平台之一。

目前，应用于量子计算机上的普适的量子逻辑门主要由单比特相位门及两比特的可控非门(CNOT)构成。而在离子阱量子计算中实现两比特的可控非门主要有三种方式：1、锡拉克-佐勒(Cirac-Zoller)逻辑门、莫尔默-索伦森

逻辑门和几何相位逻辑门(Geometric phase gate)；其中，Cirac-Zoller逻辑门需要对所操控的两量子比特的振动模式冷却到基态并进行单比特寻址操控，单比特寻址操控过程需要把量子态从离子量子态映射到离子声子态，限制了该逻辑门的运算速度；附图1a为相关技术中Cirac-Zoller逻辑门的工作示意图，如图1a所示，Cirac-Zoller两比特相位逻辑门通过激发离子链质心模的红边带，把处于量子态|0,e>上的量子比特转移到|1,g>；这将使得两离子共享的声子态增加一个声子，从而促使处于声子基态的第二离子也激发到第一声子态；附图1b为相关技术中Cirac-Zoller逻辑门的下一工作示意图，如图1b所示，利用红失谐的边带激光把处于|1,g>的第二量子比特耦合到一个附加的|a>进行2π的相位旋转操作；附图1c为相关技术中Cirac-Zoller逻辑门的工作示意图，如图1c所示，将仍处于|1,g>的第一个量子比特通过质心模的红边带进行π脉冲的翻转操作回到|0,e>能级上，再结合单比特的相位旋转操作后实现可控与非门；在上述逻辑门操作过程中需要进行单比特寻址及量子态与声子态的交换。

逻辑门的操作克服了对离子基态冷却及单比特寻址的要求，但驱动

逻辑门的激光失谐频率接近于离子声子态频率，会存在一定概率的非共振跃迁，这限制了该逻辑门的操作速度和保真度；图2为相关技术

逻辑门的能级图，如图2所示，利用双频率成分的拉曼激光场(频率为：ω₀±(ω_qubit+δ))驱动阱中的两离子，两拉曼光的频率分别失谐于同一声子模式的红蓝边带，在此情况下，任意一束拉曼光都失谐于离子的边带跃迁，但两束光可以通过失谐拉曼过程实现整体的自旋翻转；在旋转坐标下此过程可以看作相位可控的逻辑门操作，结合单比特旋转操作可以实现可控与非门；上述过程不依赖离子所处的具体声子模式，也不需要对离子进行单独的寻址操作。几何相位逻辑门的操作不需要做单比特寻址操控，且驱动逻辑门操作的激光可以远失谐于离子能级跃迁，因此可以获得高的保真度及非常快的逻辑门速度(10微秒量级)；图3为相关技术几何相位逻辑门的示意图，如图3所示，在两离子比特的拉伸声子模(Stretching Mode)上实现的几何相位逻辑门，示意了在脉冲激光作用下两离子不同量子态下的相空间演化；在由两束失谐的拉曼激光产生的行波场中，调谐囚禁势阱的阱频使得离子间距刚好为行波场波矢的整数倍；当两个离子处于不同量子态时，两离子将受到由AC Stark效应产生的偶极力，从而获得一个与量子态相关的相移。此外，在实验上还实现了其他类型的逻辑门，基本由上述三种逻辑门演化获得。

形成几何相位逻辑门的可控相移主要来源于驱动激光产生的交流斯塔克(ACstark)效应，该效应会在两个基态能级上产生不同的频率偏移。从而在激光与离子相互作用过程中，在不同量子态上累积形成的不同相位，该相位差是构建几何相位门的核心元素。为了增加量子比特的相干时间，构成量子比特的|0>、|1>态通常都选取自由离子核自旋导致超精细结构分裂产生的上下能级中磁矩为m_F＝0的两个磁子能级。这一对磁子能级之间的跃迁频率一般处于微波频段，该跃迁频率随外界磁场起伏的影响非常小，其相干时间可以达到10秒以上，是理想的量子比特载体；但该磁子能级对在激光作用下产生的Stark频移基本一样，在两个基态能级演化过程中无法产生足够的相位差。因此，相关技术中的几何相位逻辑门无法在由m_F＝0的两个磁子能级构成的量子比特上有效的实现。如何在由m_F＝0的两个磁子能级构成的量子比特上实现几何相位逻辑门，成为有待解决的一个技术问题。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本发明实施例提供一种构建逻辑门的方法、装置、计算机存储介质及终端，能够实现在磁子能级m_F为0的量子比特上的几何相位逻辑门。

本发明实施例提供了一种构建逻辑门的方法，包括：

非共振驱动离子电四极矩跃迁，以产生与所述离子的量子态相关的相移；

产生与所述离子的量子态相关的相移后，在所述离子上进行单比特操作，以获得两量子比特的可控的几何相位逻辑门；

其中，与离子的量子态相关的相移用于：由超精细能级结构中两个磁子能级m_F为0构成的量子比特|0>、|1>态上。

在一种示例性实施例中，所述非共振驱动离子电四极矩跃迁，包括：

通过拉曼Raman激光非共振驱动离子进行电四极矩跃迁；

其中，用于拉曼操作的激光将被锁定在超稳腔上，所述激光的线宽相对于激光失谐量在10^-6量级。

在一种示例性实施例中，所述拉曼激光包括：

产生交流斯塔克(AC stark)频移的拉曼激光。

在一种示例性实施例中，所述电四极矩跃迁包括：

离子的基态量子态|0>到亚稳态的电四极矩跃迁。

在一种示例性实施例中，所述在离子上进行单比特操作包括：

通过微波作用，在离子上进行单比特相位旋转操作。

另一方面，本发明实施例还提供一种构建逻辑门的装置，包括：激光驱动单元和微波信号源；其中，

激光驱动单元，用于非共振驱动离子电四极矩跃迁，以产生与所述离子的量子态相关的相移；

微波信号源，用于在激光驱动单元产生与所述离子的量子态相关的相移后，在所述离子上进行单比特操作，以获得两量子比特的可控的几何相位逻辑门；

在一种示例性实施例中，所述激光驱动单元包括激光器及激光频率锁定模块，具体用于：

通过激光器及激光频率锁定模块产生拉曼激光；

通过产生的拉曼Raman激光非共振驱动离子进行电四极矩跃迁；

在一种示例性实施例中，所述拉曼激光包括：

产生交流斯塔克(AC stark)频移的拉曼激光。

在一种示例性实施例中，所述电四极矩跃迁包括：

离子的基态量子态|0>到亚稳态的电四极矩跃迁。

在一种示例性实施例中，所述微波信号源具体用于：

通过微波作用，在离子上进行单比特相位旋转操作。

与相关技术相比，本申请技术方案包括：非共振驱动离子电四极矩跃迁，以产生与所述离子的量子态相关的相移；产生与所述离子的量子态相关的相移后，在所述离子上进行单比特操作，以获得两量子比特的可控的几何相位逻辑门；其中，与离子的量子态相关的相移用于：由超精细能级结构中两个磁子能级m_F为0构成的量子比特|0>、|1>态上。本发明实施例通过在电四极矩跃迁产生与量子态相关的相移后，在离子上进行单比特操作，实现了在磁子能级为0的量子比特上的几何相位逻辑门。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

附图1a为相关技术中Cirac-Zoller逻辑门的工作示意图；

附图1b为相关技术中Cirac-Zoller逻辑门的另一工作示意图；

附图1c为相关技术中Cirac-Zoller逻辑门的再一工作示意图示意图；

图2为相关技术

逻辑门的能级图；

图3为相关技术几何相位逻辑门的示意图；

图4为本发明实施例构建逻辑门的方法的流程图；

图5为本发明实施例一种构建逻辑门的装置的结构框图；

图6为本发明应用示例几何相位逻辑门的操作示意图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图4为本发明实施例构建逻辑门的方法的流程图，如图4所示，包括：

步骤401、非共振驱动离子电四极矩跃迁，以产生与离子的量子态相关的相移；

在一种示例性实施例中，所述非共振驱动离子电四极矩跃迁，以产生与离子的量子态相关的相移，包括：

通过拉曼Raman激光非共振驱动离子进行电四极矩跃迁；

其中，所述拉曼激光包括：产生交流斯塔克(AC stark)频移的拉曼激光；所述电四极矩跃迁包括：离子的基态量子态|0>到亚稳态的电四极矩跃迁。

在一种示例性实施中，与量子态相关的相移用于：由超精细能级结构中两个磁子能级(m_F)为0构成的量子比特上，在不同量子态之间产生可控相位差。

这里，超精细能级结构为本领域技术人员的公知术语。

本发明实施例离子的电四极矩跃迁强度非常微弱，其跃迁线宽一般为赫兹量级；当产生交流斯塔克(AC stark)频移的拉曼激光近失谐其中一个基态量子态|0>到亚稳态的电四极矩跃迁时，该拉曼激光可以对处于该基态量子态|0>产生较大的可控相移，但由于电四极矩的跃迁线宽窄，其远小于离子基态超精细结构分裂的能级差(通常在吉赫兹(GHz)量级)；由于该拉曼激光对处于量子态|1>上的相移可以忽略，因此该拉曼激光可以产生和量子态相关的可控相移，可以用来构建可控的几何相位逻辑门；而通过远失谐于偶极跃迁的拉曼激光，无法在该类型的量子比特上不同量子态中产生相移差，导致无法在磁子能级(m_F为0构成的量子比特中实现几何相位逻辑门。本发明实施例在m_F为0的量子比特上实现了鲁棒性更好、速度更快的几何相位逻辑门。

以下就产生与量子态相关的相移涉及的原理进行简要的说明：

对于囚禁在同一个离子阱的线性离子链，他们在离子阱囚禁势中的本征谐振频率相同，在各个主轴方向存在相应的振动模式(声子模式)。在线性离子阱中，径向声子模式的频率远大于轴向声子模式待测频率，从而产生一维离子链；利用失谐的拉曼激光可以激发离子链中处于不同位置离子的同一声子模式。在电四极矩耦合的情况下，相对传播的拉曼激光之间存在一个双光子失谐量δ，其激光频率相对于离子的电四极矩跃迁频率的失谐为Δ，激光强度对应于载波跃迁的拉比频率为Ω_c；当该拉曼激光的光束作用于产生的一维离子链上时，激光与一维离子链之间的相互作用哈密顿量为：

其中，j为N个一维离子链中的第j个离子，

为拉曼激光对产生的双光子跃迁拉比频率，Ω_c为拉曼激光所对应的单光子拉比频率，Δk·q_j为第j个离子的位置偏移。

通过以下处理进行模型简化：只考虑到该拉曼激光耦合到一维离子链中的任意两个离子，并且拉曼激光只耦合到离子链中径向质心模ω_x；即需满足其双光子失谐量δ与离子链上的径向质心模ω_x的频率差远小于ω_x(δ-ω_x<<ω_x)；激光与一维离子链之间的相互作用哈密顿量可表示为：

其中，在全量子化描述下，Δk·q_x＝η_x(a+a⁺)；η_x为LD(Lamb-Dicke)参数，

系统的哈密顿量可以表示为：

当离子处于LD区域，即

并且两离子感受到拉比频率一致：Ω₁＝Ω₂＝Ω，对在相互作用表象下对系统哈密顿量做一级近似及旋转波近似处理获得：

其对应的演化算符可表示为:

其中，位置偏移算符

分别为各个量子比特在相空间的偏移量；

两个离子之间产生的条件相移量为：

当两个离子独立的相移满足：Φ₁(τ)＝Φ₂(τ)＝0，

时，系统的时间演化算符为：

可以实现两离子之间的条件相位翻转。在激光与离子相互作用了时间τ之后，离子的声子态将回到原点，其量子态将获得与其所处量子态|0>、|1>相关的相移；

步骤402、产生与离子的量子态相关的相移后，在离子上进行单比特操作，以获得两量子比特的可控的几何相位逻辑门。

在一种示例性实施例中，在离子上进行单比特操作包括：通过微波作用在离子上进行单比特相位旋转操作；

本发明实施例在产生与量子态相关的相移后，通过微波作用在离子上进行单比特操作，可以构成两比特的可控与非门。在整个过程中离子的声子态在逻辑门操作过程中并不会被改变，离子量子比特在相空间上运行轨迹会回到起点，形成相空间内的闭环。该闭环内的面积对应于拉曼光与离子相互作用过程中产生的与离子量子态相关的相移。该相移的大小和相互作用过程中的激光拉比频率及相互作用时间相关。因此，本发明实施例通过控制激光功率及脉冲时间，再结合单比特的微波操作，可以实现在磁子能级m_F为0的量子比特上的几何相位逻辑门。

图5为本发明实施例一种构建逻辑门的装置的结构框图，如图5所示，包括：激光驱动单元和微波信号源；其中，

激光驱动单元，用于非共振驱动离子进行电四极矩跃迁，以产生与所述离子的量子态相关的相移；

通过激光器及激光频率锁定模块产生拉曼激光；

在一种示例性实施例中，所述拉曼激光包括：

产生交流斯塔克(AC stark)频移的拉曼激光。

在一种示例性实施例中，所述电四极矩跃迁包括：

离子的基态量子态|0>到亚稳态的电四极矩跃迁。

在一种示例性实施例中，所述微波信号源具体用于：

通过微波作用，在离子上进行单比特操作。

本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行上述构建逻辑门的方法。

本发明实施例还提供一种终端，包括：存储器和处理器；其中，

处理器被配置为执行存储器中的程序指令；

程序指令在处理器读取执行上述构建逻辑门的方法。

以下通过应用示例，对本发明实施例进行说明，应用示例仅用于陈述本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

应用示例

图6为本发明应用示例几何相位逻辑门的操作示意图，如图6所示，以在镱的171同位素离子(¹⁷¹Yb⁺)中窄线宽的电四极矩跃迁来产生和量子态相关的相移。两束反相传输的拉曼光失谐于从²S_1/2到²D_3/2的跃迁约10MHz，双光子失谐δ非常接近于离子的声子模式ω_x，调谐拉曼光的脉冲参数使得当两离子都处于基态|0>时可以获得可控相移；在获得可控相移后，结合单比特旋转操作，实现了可控的几何相位逻辑门。本应用示例在对磁场不敏感的状态上实现了几何相位逻辑门，降低了外场对逻辑门保真度的影响。以下结合¹⁷¹Yb⁺中的²S_1/2到²D_3/2的电四极矩跃迁过程，对本应用示例几何相位逻辑门的工作原理进行说明：

1、本应用示例通过窄线宽拉曼(Raman)激光非共振驱动离子进行电四极矩跃迁，在由超精细能级结构中两个磁子能级m_F＝0构成的量子比特上，不同量子态之间产生可控相位差，从而实现几何相位逻辑门。本应用示例克服了相关技术中几何相位逻辑门无法在超精细结构中两个m_F＝0构成的量子比特上实现的问题。

相关技术中的几何相位逻辑门(如附图1a所示的几何相位逻辑门)由于偶极跃迁的自发辐射速率快(²P_1/2，23MHz)，为了避免导致量子态的非共振激发，只能利用大失谐于激发态的拉曼激光的交流斯塔克(AC stark)效应产生与量子态相关的相移。拉曼光的失谐量远大于离子基态的超精细结构分裂的能级差，该条件下对于被广泛用于量子信息存储的超精细结构分裂能级中的m_F＝0磁子能级之间的AC stark频移基本上一致，无法产生构建逻辑门所需要的量子态相关相移。以¹⁷¹Yb⁺离子为例，其基态²S_1/2超精细结构中的两个m_F＝0磁子能级|F＝1,m_F＝0>,|F＝0,m_F＝0>之间的跃迁频率为12.65GHz，受外界磁场影响非常小，只需考虑二阶塞曼效应的影响。因此由两个m_F＝0磁子能级构成的量子比特拥有秒量级以上的相干时间，被广泛用于量子计算；但利用失谐于²S_1/2到²P_1/2偶极跃迁的拉曼光时，其产生的相移差只与拉曼光的四阶AC stark频移有关，因此该类型的几何相位逻辑门对|F＝1,m_F＝0＞和|F＝0,m_F＝0＞构成的量子比特效率非常低。

本应用示例利用失谐于²S_1/2到²D_3/2超窄线宽的电四极矩跃迁拉曼激光实现几何相位逻辑门；该激光的失谐量远大于电四极矩跃迁的自然线宽(赫兹量级)，且远小于基态²S_1/2超精细结构的能级分裂，因此可以产生与量子态相关的可控相移。驱动拉曼跃迁的435.5纳米(nm)光失谐于²S_1/2|F＝0,m_F＝0>到²D_3/2|F＝2,m_F＝0＞跃迁10MHz左右，而失谐于²S_1/2|F＝1,m_F＝0>到²D_3/2|F＝2,m_F＝0>的跃迁12.65GHz，远大于|0>到²D_3/2态的失谐量，因此两个基态上由于拉曼光产生的stark频移相差几个量级。²D_3/2能级的自然线宽为3.1Hz，驱动载波跃迁的拉比频率Ω_c为1兆赫兹(MHz)，双光子跃迁的频率可近似为0.1MHz，Lamb-Dicke参数η_x选取为0.1，双光子跃迁的边带拉比频率为η_xΩ_c为10KHz，由拉曼激光导致非共振跃迁的速率

约为0.02Hz，低于量子逻辑门操作的时间5个数量级，满足实验要求。

2、本应用示例几何相位逻辑门能够更好地降低环境磁场噪声的影响，获得了高保真的量子逻辑门，实现了可容错的量子计算。本应用示例几何相位逻辑门的操控过程中只改变量子比特的相位信息，并不涉及量子态之间的自旋翻转，避免了自旋翻转过程中带来的误差对逻辑门操作保真度的影响；另外，本应用示例几何相位逻辑门作用的量子比特为由两个m_F＝0的磁子能级构成，其跃迁频率在磁场作用下不存在一阶塞曼效应影响，只需要考虑二阶效应产生的频移，降低了背景磁场起伏对逻辑门操作保真度的影响。

3、本应用示例几何相位逻辑门不需要对离子进行寻址操控。量子比特在操控过程中累积的与量子态相关相移，取决于整个操控过程中量子比特在相空间运行轨迹所覆盖的面积。对于操控起始时量子比特所处的初态分布，相空间中的运行轨迹形状，相空间中量子比特的运行方向，完成整个操控行成闭环所需要的时间无关。本应用示例几何相位逻辑门对量子比特初态分布的不敏感，在LD区域，不需要对离子量子比特做基态冷却，放宽了对离子链上该模式的初始声子数要求。在不做独立寻址操控时，不同量子比特由于不同耦合强度造成的额外相移可通过后续的单比特操控消除。结合在长离子链中的任意单个离子寻址操控，可以实现离子链中任意两个离子之间的几何相位逻辑门操作，因此，能够更直观地实现复杂的量子算法。

4、本应用示例通过调谐两束拉曼光之间的双光子失谐量δ来耦合离子特定的径向声子模式，可实现高速的几何相位逻辑门操作。在一个囚禁了N个离子的谐振子势阱中，只有当离子径向阱频ω_x与轴向阱频ω_z需要满足

条件，才能够形成一维的线性离子链。线性离子链中超过10个离子时，其径向频率ω_x远大于ω_z。本应用示例几何相位逻辑门中调谐耦合到离子链上径向质心模ω_x，该模式可以对于离子链上的任意离子都具有相同的耦合强度，可以实现对离子链中的任意两个离子做逻辑门操作。本应用示例中耦合到径向质心模，且该模式阱频通常大于3MHz，逻辑门操作的速度都受限于耦合离子的阱频，本应用示例通过耦合径向模式获得了高速的逻辑门操作。

5、本应用示例几何相位逻辑门通过拉曼激光耦合到离子的径向声子模式ω_x，由于离子在径向上束缚更强于轴向，径向的声子模式对背景电场引起的声子加热及离子热运动的影响非常不敏感。离子在囚禁势阱中的热运动会导致耦合的拉比频率Ω起伏而产生逻辑门操作误差，可以把激光与离子的相互作用哈密顿量做高阶展开，通常该误差可以表示为：

式中

为该模式下的平均声子数。由背景杂散电场导致的声子数加热效应随着阱频的升高而降低，基本满足关系式

通常γ取值在1到2之间。利用囚禁的离子径向模式与横向模式的逻辑门操作误差比值可以大致描述为：

在线性离子阱中的一维离子链，其径向频率ω_x远大于ω_z。在一维长离子链中，本应用示例将离子热运动和声子加热效应引起的操作误差降低了两个数量级，获得了更高的逻辑门操作的保真度。

6、本应用示例几何相位逻辑门主要由相对传播的大失谐拉曼激光耦合离子径向声子模式来实现，因此拉曼光的频率和光强抖动时会产生激光与离子的耦合强度的变化，会降低整个逻辑门操作的保真度。通过把拉曼光锁定在超稳腔上，实现了拉曼激光的秒漂移量在赫兹(Hz)量级。拉曼激光的频率稳定度可以做到10^{^-6}，基本可以消除拉曼光频率漂移的影响。而激光的功率可以通过声光调制器来反馈控制，可以降低到10^{^-3}的抖动。因此，本应用示例几何相位逻辑门由激光频率和功率的抖动引起造成的保真度误差可以降低到10^{^-4}量级，能够满足实现可容错的量子纠错算法的阈值要求。

“本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。”

Claims

1.一种构建逻辑门的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非共振驱动离子电四极矩跃迁，包括：

通过拉曼Raman激光非共振驱动离子进行电四极矩跃迁；

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述拉曼激光包括：

产生交流斯塔克AC stark频移的拉曼激光。

4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述电四极矩跃迁包括：

离子的基态量子态|0>到亚稳态的电四极矩跃迁。

5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述在离子上进行单比特操作包括：

通过微波作用，在离子上进行单比特相位旋转操作。

6.一种构建逻辑门的装置，包括：激光驱动单元和微波信号源；其中，

激光驱动单元，用于驱动离子进行电四极矩跃迁，以产生与所述离子的量子态相关的相移；

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述激光驱动单元包括激光器及激光频率锁定模块，具体用于：

通过激光器及激光频率锁定模块产生拉曼激光；

8.根据权利要求7所述装置，其特征在于，所述拉曼激光包括：

产生交流斯塔克AC stark频移的拉曼激光。

9.根据权利要求7所述装置，其特征在于，所述电四极矩跃迁包括：

离子的基态量子态|0>到亚稳态的电四极矩跃迁。

10.根据权利要求6～9任一项所述的装置，其特征在于，所述微波信号源具体用于：

通过微波作用，在离子上进行单比特相位旋转操作。