DE202023101056U1 - Diamond chip for a mobile NV center quantum computer with a cryostat - Google Patents

Diamond chip for a mobile NV center quantum computer with a cryostat Download PDF

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DE202023101056U1
DE202023101056U1 DE202023101056.3U DE202023101056U DE202023101056U1 DE 202023101056 U1 DE202023101056 U1 DE 202023101056U1 DE 202023101056 U DE202023101056 U DE 202023101056U DE 202023101056 U1 DE202023101056 U1 DE 202023101056U1
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Abstract

Substrat (D), insbesondere ein Diamant-Chip, für einen Quantencomputer (QC),
wobei das Substrat (D) paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte (NV) umfasst und
wobei das Substrat (D) nuklearen Spins nuklearer Atomkerne nuklearer Quantenpunkte (Cl) umfasst und wobei nuklearen Spins nuklearer Atomkerne nuklearer Quantenpunkte (Cl) mit einem elektronischen Spin eines paramagnetischen Zentrums und/oder eines NV-Zentrums und/oder eines Farbzentrums und/oder eines Quantenpunkts (NV) des Diamant-Chips bzw. des Substrats (D) gekoppelt sind und
wobei der das Substrat (D) einen koplanaren Wellenleiter (CWG) mit einem Wellenwiderstand an seiner Oberfläche aufweist und
wobei der Wellenleiter (CWG) zumindest eine Leitung (LTG, LTG1, LTG2) und zumindest zwei Masseflächen (GND, GND1, GND2) aufweist und
wobei die mindestens eine Leitung (LTG, LTG1, LTG2) zwischen der ersten Massefläche (GND, GND1) und der zweiten Massefläche (GND, GnD2) platziert und
wobei die Leitung (LTG, LTG1) einen ersten Abstand in Form einer ersten Spaltbreite (SBa, SB1) von der ersten Massefläche (GND, GND1) aufweist und
wobei die Leitung (LTG, LTG2) einen zweiten Abstand in Form einer zweiten Spaltbreite (SBb, SB3) von der zweiten Massefläche (GND, GND2) aufweist
gekennzeichnet dadurch,
dass sich die paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte (NV) mit den an diese gekoppelten nuklearen Spins nuklearer Atomkerne nuklearer Quantenpunkte (Cl) in dem Schlitz zwischen der mindestens einen Leitung (LTG, LTG1, LTG2) und der ersten Massefläche (GND, GND1) befinden und/oder
dass sich die paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte (NV) mit den an diese gekoppelten nuklearen Spins nuklearer Atomkerne nuklearer Quantenpunkte (Cl) in dem Schlitz zwischen der mindestens einen Leitung (LTG, LTG1, LTG2) und der zweiten Massefläche (GND, GND2) befinden und
dass die zumindest eine Leitung (LTG, LTG1, LTG2) und die zumindest zwei Masseflächen (GND, GND1, GND2) allseitig einen Abstand (dmin) zur Kante des Substrats (D) aufweisen und
dass dieser Abstand (dmin) größer als 1µm und/oder größer als 2µm und/oder größer als 5µm und/oder größer als 10µm und/oder größer als 20µm und/oder größer als 50µm und/oder größer als 100µm und/oder größer als 200µm und/oder größer als ist.

Figure DE202023101056U1_0000
Substrate (D), in particular a diamond chip, for a quantum computer (QC),
wherein the substrate (D) comprises paramagnetic centers and/or NV centers and/or color centers and/or quantum dots (NV) and
wherein the substrate (D) comprises nuclear spins of nuclear nuclei of nuclear quantum dots (Cl) and wherein nuclear spins of nuclear nuclei of nuclear quantum dots (Cl) with an electronic spin of a paramagnetic center and/or an NV center and/or a color center and/or a Quantum dot (NV) of the diamond chip or the substrate (D) are coupled and
wherein the substrate (D) has a coplanar waveguide (CWG) with a characteristic impedance on its surface and
wherein the waveguide (CWG) has at least one line (LTG, LTG1, LTG2) and at least two ground planes (GND, GND1, GND2) and
wherein the at least one line (LTG, LTG1, LTG2) is placed between the first ground plane (GND, GND1) and the second ground plane (GND, GnD2) and
wherein the line (LTG, LTG1) has a first spacing in the form of a first gap width (SBa, SB1) from the first ground plane (GND, GND1) and
wherein the line (LTG, LTG2) has a second spacing in the form of a second gap width (SBb, SB3) from the second ground plane (GND, GND2).
characterized by
that the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots (NV) with the nuclear spins of nuclear atomic nuclei of nuclear quantum dots (Cl) coupled to them are in the slot between the at least one line (LTG, LTG1, LTG2) and the first ground plane (GND, GND1) and/or
that the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots (NV) with the nuclear spins of nuclear atomic nuclei of nuclear quantum dots (Cl) coupled to them are in the slot between the at least one line (LTG, LTG1, LTG2) and the second ground plane (GND, GND2) and
that the at least one line (LTG, LTG1, LTG2) and the at least two ground planes (GND, GND1, GND2) are at a distance (d min ) from the edge of the substrate (D) on all sides, and
that this distance (d min ) is greater than 1 μm and/or greater than 2 μm and/or greater than 5 μm and/or greater than 10 μm and/or greater than 20 μm and/or greater than 50 μm and/or greater than 100 μm and/or greater than 200µm and/or greater than.
Figure DE202023101056U1_0000

Description

Feld der Erfindungfield of invention

Die Erfindung richtet sich auf einen Quantencomputer QC in einer mobilen Vorrichtung, der erste Quantenbits QUB und/oder zweite Quantenbits CQUB und erste Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder zweite Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) zum Manipulieren der Quantenzustände von Quantenbits der Quantenbits (QUB, CQUB) und dritte Mittel (z.B. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC) zum Auslesen eines oder mehrerer Quantenzustände eines oder mehrerer Quantenbits der Quantenbits (QUB, CQUB) umfasst. Der Quantencomputer QC umfasst eine verlegbare Kühlvorrichtung KV und ist mit allen seinen Teilvorrichtungen verlegbar. Der Quantencomputer QC benötigt für seinen Betrieb nur elektrische Energie einer Energieversorgung PWR oder einer verlegbaren Energieversorgung oder einer verlegbaren Energiereserve BENG des Quantencomputers QC und Dateneingaben.The invention is directed to a quantum computer QC in a mobile device comprising first quantum bits QUB and/or second quantum bits CQUB and first resources (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF- AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and/or second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS , XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) to manipulate the Quantum states of quantum bits of the quantum bits (QUB, CQUB) and third means (e.g. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC) for reading out one or more quantum states of one or more Quantum bits of quantum bits (QUB, CQB). The quantum computer QC includes a relocatable cooling device KV and can be relocated with all of its sub-devices. For its operation, the quantum computer QC requires only electrical energy from a power supply PWR or a deployable power supply or a deployable energy reserve BENG of the quantum computer QC and data inputs.

Allgemeine EinleitungGeneral introduction

Aus der DE 10 2020 008 157 B3 ist ein Quantencomputer auf Basis von NV-Zentren bekannt. Aus der DE 10 2022 109 592 A1 ist eine Quantencomputerüberwachungsvorrichtung für einen solchen Quantencomputer bekannt. Aus der DE 10 2022 112 269 A1 ist ein mobiler Quantencomputer bekannt. Aus der DE 10 2022 118 617.2 ist eine spezielle Aufbau- und Verbindungstechnik für Diamant basierende Quantencomputer bekannt.From the DE 10 2020 008 157 B3 a quantum computer based on NV centers is known. From the DE 10 2022 109 592 A1 a quantum computer monitoring device for such a quantum computer is known. From the DE 10 2022 112 269 A1 a mobile quantum computer is known. From the DE 10 2022 118 617.2 a special construction and connection technology for diamond-based quantum computers is known.

Diese Schriften offenbaren jedoch nicht eine optimale Ansteuerung schwach gekoppelter nuklearer Spins durch die NV-Zentren und eine optimale Ansteuerung stark gekoppelter nuklearer Spins durch die NV-Zentren mittels eines geeigneten Substrats D. Die Temperatur- und Magnetfeldregelung ist in diesen Schriften nur unzureichend an die Quantenpunkte NV und die Kernquantenpunkte Cl gekoppelt. Die in diesen Schriften aufgeführte Kühlvorrichtung KV ist suboptimal. Die Ansteuerungsvorrichtung ist komplex. Hierdurch steigt das Gewicht der Vorrichtungen. Die Ursache liegt bereits in der Strukturierung des Substrats D. Die Montage des Permanentmagneten PM ist ungünstig.However, these papers do not disclose an optimal gating of weakly coupled nuclear spins by the NV centers and an optimal gating of strongly coupled nuclear spins by the NV centers by means of a suitable substrate D. The temperature and magnetic field control in these papers is only insufficient to the quantum dots NV and the nuclear quantum dots Cl coupled. The cooling device KV listed in these documents is suboptimal. The driving device is complex. This increases the weight of the devices. The reason lies in the structuring of the substrate D. The installation of the permanent magnet PM is unfavorable.

AufgabeTask

Dem Vorschlag liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für die Ansteuerung der Quantenbits und nuklearen Quantenbits eines Quantencomputers auf Basis von NV-Zentren anzugeben.The proposal is therefore based on the task of specifying a solution for controlling the quantum bits and nuclear quantum bits of a quantum computer based on NV centers.

Diese Aufgabe wird durch eine unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is solved by an independent claim. Further refinements are the subject of dependent claims.

Lösung der Aufgabesolution of the task

Die in diesem Dokument vorgestellte technische Lösung betrifft einen Quantencomputer QC, eine Steuervorrichtung µC und ein Substrat D ersten elektronischen Quantenbits QUB und mit zweiten nuklearen Quantenbits CQUB. Die ersten elektronischen Quantenbits QUB umfassen in Sinne des hier vorgelegten Dokuments typischerweise Quantenpunkte NV. Die Quantenpunkte umfassen vorzugsweise paramagnetische Zentren. Die zweiten nuklearen Quantenbits CQUB umfassen typischerweise Kernquantenpunkte CI. Des Weiteren weist der der Quantencomputer QC erste Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) zur Beeinflussung der ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder der Quantenpunkte NV der ersten elektronischen Quantenbits QUB auf. Typischerweise weist der Quantencomputer QC zweite Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) zur Beeinflussung der ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder der Quantenpunkte NV der ersten elektronischen Quantenbits QUB und zur Beeinflussung der zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und derer Kernquantenpunkte CI mittels der ersten elektronischen Quantenbits CQUB auf. Die ersten Mittel können dabei die zweiten Mittel umfassen oder die zweiten Mittel können die ersten Mittel umfassen. Typischerweise können die zweiten Mittel als erste Mittel durch den Quantencomputer QC verwendet werden. Darüber hinaus umfasst der Quantencomputer QC bevorzugt dritte Mittel (z.B. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC) zum Erfassen des Quantenzustands der ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder der Quantenpunkte NV der Quantenbits QUB. Typischerweise umfassen die ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder deren Quantenpunkte NV Vorrichtungsteile mit einem elektronischen Spin. Typischerweise umfassen die zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder deren Kernquantenpunkte CI Vorrichtungsteile mit einem nuklearen Spin. Bei der Ausarbeitung der Erfindung wurde erkannt, dass der elektronische Spin der ersten elektronischen Quantenbits CQUB und/oder der Quantenpunkte NV sich typischerweise sich bei einer Drehung des Quantencomputers QC mit dem Quantencomputer QC und damit mit der Drehung der Kristallstruktur des Substrats D im Wesentlichen mitdreht. Bei der Ausarbeitung der Erfindung wurde darüber hinaus erkannt, dass der nukleare Spin der zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder der Kernquantenpunkte CI der nuklearen Quantenbits CQUB sich bei einer Drehung des Quantencomputers QC im Wesentlichen nicht mit dem Quantencomputer QC mitdreht. Hierbei bedeutete „im Wesentlichen“, dass der Einfluss der Drehung des Quantencomputers QC auf die elektronischen Quantenbits QUB größer ist als der Einfluss der Drehung des Quantencomputers QC auf die nuklearen Quantenbits CQUB, sodass die technische Wirkung der Beeinflussung der nuklearen Quantenbits CQUB durch die Drehung des Quantencomputers QC bei der Bewertung des Endergebnisses in der Regel gegenüber der technischen Wirkung der Beeinflussung der elektronischen Quantenbits QUB durch die Drehung des Quantencomputers QC vernachlässig werden kann. Bei der Ausarbeitung der Erfindung wurde erkannt, dass dieser Effekt zu Störungen bei einem mobilen Raumtemperaturquantencomputer QC auf Basis paramagnetischer Zentren, beispielsweise auf Basis von NV-Zentren und/oder SiV-Zentren in Diamant, und bei Benutzung von Kernquantenbits (zweiten nuklearen Quantenbits CQUB) in Form von Isotopen mit einem nuklearen Spin führen kann.The technical solution presented in this document relates to a quantum computer QC, a control device μC and a substrate D with first electronic quantum bits QUB and with second nuclear quantum bits CQUB. In the sense of the document presented here, the first electronic quantum bits QUB typically comprise quantum dots NV. The quantum dots preferably include paramagnetic centers. The second nuclear quantum bits CQUB typically include nuclear quantum dots CI. Furthermore, the quantum computer QC has first resources (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx , MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, μC) for influencing the first electronic quantum bits QUB and/or the quantum dots NV of the first electronic quantum bits QUB. Typically, the quantum computer QC has second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz , MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) for influencing the first electronic quantum bits QUB and/or the quantum dots NV of the first electronic quantum bits QUB and for influencing the second nuclear quantum bits CQUB and their core quantum dots CI using the first electronic quantum bits CQUB on. The first means can include the second means or the second means can include the first means. Typically, the second means can be used as the first means by the quantum computer QC. In addition, the quantum computer QC preferably includes third means (e.g. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, μC) for detecting the Quantum state of the first electronic quantum bits QUB and/or the quantum dots NV of the quantum bits QUB. Typically, the first electronic quantum bits QUB and/or their quantum dots NV comprise device parts with an electronic spin. Typically, the second nuclear quantum bits CQUB and/or their nuclear quantum dots CI comprise device parts with a nuclear spin. When the invention was being worked out, it was recognized that the electronic spin of the first electronic quantum bits CQUB and/or the quantum dots NV typically rotates with the quantum computer QC when the quantum computer QC rotates, and thus with the rotation of the crystal structure of the substrate D. When the invention was being worked out, it was also recognized that the nuclear spin of the second nuclear quantum bits CQUB and/or the nuclear quantum dots CI of the nuclear quantum bits CQUB essentially does not rotate with the quantum computer QC when the quantum computer QC rotates. Here, "substantially" meant that the influence of the rotation of the quantum computer QC on the electronic quantum bits QUB is greater than the influence of the rotation of the quantum computer QC on the nuclear quantum bits CQUB, so the technical effect of influencing the nuclear quantum bits CQUB by the rotation of the Quantum computer QC can usually be neglected when evaluating the end result compared to the technical effect of influencing the electronic quantum bits QUB through the rotation of the quantum computer QC. When developing the invention, it was recognized that this effect can lead to interference in a mobile room-temperature quantum computer QC based on paramagnetic centers, for example based on NV centers and/or SiV centers in diamond, and when using nuclear quantum bits (second nuclear quantum bits CQUB) in the form of isotopes with a nuclear spin.

Bei der Ausarbeitung der Erfindung wurde erkannt, dass dieser Effekt umgekehrt für ein Messverfahren zur Realisierung eines Gyrometers genutzt werden kann.When the invention was being worked out, it was recognized that this effect can be used in reverse for a measuring method for realizing a gyrometer.

Der in diesem Dokument vorgestellte mobile und verlegbare Quantencomputer QC mit Raumtemperaturbetriebsfähigkeit kann also eine Bewegungsrichtung und/oder eine Rotationsachse für eine Rotationsbewegung aufweisen. Vorschlagsgemäß ist nun der der in diesem Dokument vorgestellte Quantencomputer QC dazu eingerichtet, Beschleunigungen senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung und/oder Rotationsbeschleunigungen um die Rotationsachse ausgesetzt zu werden. Dies ist von besonderer Bedeutung um einen mobilen Quantencomputer QC realisieren zu können. Die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC ist typischerweise dazu eingerichtet, ein Quantencomputerprogramm auszuführen, das vorzugsweise in einem Speicher (RAM, NVM) der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC abgelegt ist. Typischerweise umfasst das Quantencomputerprogramm Quanten-Op-Codes und normale OP-Codes. Normale OP-Codes sind dabei im Sinne des hier vorgelegten Dokuments OP-Codes eines klassischen Computers in Von-Neumann oder Harvard-Architektur, der auf boolscher Logik basiert.The mobile and deployable quantum computer QC with room temperature operability presented in this document can thus have a direction of movement and/or an axis of rotation for a rotational movement. According to the proposal, the quantum computer QC presented in this document is set up to be subjected to accelerations perpendicular to its direction of movement and/or rotational accelerations about the axis of rotation. This is of particular importance in order to be able to realize a mobile quantum computer QC. The control device μC of the quantum computer QC is typically set up to execute a quantum computer program, which is preferably stored in a memory (RAM, NVM) of the control device μC of the quantum computer QC. Typically, the quantum computer program includes quantum op-codes and normal op-codes. In the sense of the document presented here, normal OP codes are OP codes of a classic computer in Von Neumann or Harvard architecture, which is based on Boolean logic.

Quantenassemblerquantum assembler

Für den Betrieb eines Quantencomputers QC ist eine geeignete Mikrocode-Programmierung der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC erforderlich. In den nachfolgenden Abschnitten und in der bereits veröffentlichten Patentliteratur werden verschiedene Verfahren und Verfahrensschritte beschrieben, die dazu dienen verschiedene Komponenten und insbesondere elektronische Quantenbits QUB und deren Quantenpunkte NV und/oder nukleare Quantenbits CQUB und deren Kernquantenpunkte CI des Quantencomputers QC in vorbestimmter Weise zu manipulieren. Jede dieser Quantenoperationen und konventionellen Operationen kann durch einen Operator-Kode, den Quanten-OP-Code symbolisiert werden. Im Sinne des hier vorgestellten Dokuments ist als ein Quanten-Op-Code ein Code, bei dessen Ausführung durch die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC der Quantencomputer QC einen Quantenzustand zumindest eines seiner elektronischen Quantenbits QUB oder eines seiner nuklearen Quantenbits CQUB manipuliert und/oder ausliest.A suitable microcode programming of the control device μC of the quantum computer QC is required for the operation of a quantum computer QC. In the following sections and in the already published patent literature, various methods and method steps are described which serve to manipulate various components and in particular electronic quantum bits QUB and their quantum dots NV and/or nuclear quantum bits CQUB and their core quantum dots CI of the quantum computer QC in a predetermined manner. Each of these quantum operations and conventional operations can be symbolized by an operator code, the quantum OP code. For the purposes of the document presented here, a quantum op-code is a code which, when executed by the control device µC of the quantum computer QC, the quantum computer QC manipulates and/or reads a quantum state of at least one of its electronic quantum bits QUB or one of its nuclear quantum bits CQUB.

Beispielsweise ist es denkbar, dass der Quantencomputer QC eine programmierbare Logik aufweist. Eine solche programmierbare Logik kann beispielsweise ein FPGA oder dergleichen sein.For example, it is conceivable that the quantum computer QC has a programmable logic. Such programmable logic can be an FPGA or the like, for example.

Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC ein FPGA. Bevorzugt umfasst das FPGA ein oder mehrere Vorrichtungsteile der Steuervorrichtung µC. Ggf. kann eine programmierbare Logik auber auch ein Vorrichtungsteil der Steuervorrichtung µC sein. Bevorzugt empfängt das FPGA Konfigurationsdaten über einen externen Datenbus EXTDB, die die Manipulation der elektronischen Quantenbits QUB und/oder der nuklearen Quantenbits CQUB und/oder die Auslesung der elektronischen Quantenbits QUB und/oder der nuklearen Quantenbits CQUB beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Quantencomputers QC beeinflussen. Dies ist besonders deswegen von Vorteil, weil zurzeit der Funktionsumfang eines Quantencomputers in dem noch instabilen, neuen Quantencomputermarkt unklar ist. Gleichzeitig sind einige Vorrichtungsteile extrem teuer. Daraus ergibt sich die technische Anforderung der nachträglichen Anpassbarkeit bestehender Quantencomputer QC an neue wissenschaftliche und technische Erkenntnisse und an neue Kundenanforderungen aus neuen, heute noch unbekannten Marktanforderungen.The quantum computer QC preferably comprises an FPGA. The FPGA preferably includes one or more device parts of the control device μC. Optionally, a programmable logic can also be a device part of the control device μC. The FPGA preferably receives configuration data via an external data bus EXTDB, which influence the manipulation of the electronic quantum bits QUB and/or the nuclear quantum bits CQUB and/or the reading of the electronic quantum bits QUB and/or the nuclear quantum bits CQUB during normal operation of the quantum computer QC. This is particularly advantageous because the range of functions of a quantum computer in the unstable new quantum computing market is unclear. At the same time, some parts of the device are extremely expensive. This results in the technical requirement for the subsequent adaptability of existing quantum computers QC to new scientific and technical findings and to new customer requirements from new, currently unknown market requirements.

Besonders günstig ist die Verwendung eines proFPGA Xilinx Virtex UltraScale+ XCVU13P FPGA Boards für die Realisierung der Digitalteile des Quantencomputers QC. Das Xilinx Virtex UltraScale+ XCVU13P FPGA ist besonders für die Ansteuerung der ersten erste Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) des Quantencomputers QC und zur Ansteuerung der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) des Quantencomputers QC geeignet. Bevorzugt umfasst das FPGA auch die digitalen Schaltungsteile der ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) in Gänze oder in Teilen.The use of a proFPGA Xilinx Virtex UltraScale+ XCVU13P FPGA board for the realization of the digital parts of the quantum computer QC is particularly favorable. The Xilinx Virtex UltraScale+ XCVU13P FPGA is especially designed for driving the first first resources (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy , MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) of the quantum computer QC and for controlling the second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) of the quantum computer QC. The FPGA preferably also includes the digital circuit parts of the first means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx , MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and the second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM , PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) in whole or in part.

Bevorzugt umfasst das FPGA auch die digitalen Schaltungsteile der dritten Mittel D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC).The FPGA preferably also includes the digital circuit parts of the third means D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, μC).

Das hier vorgelegte Dokument schlägt daher vor, zumindest folgende beispielhaften Micro-Codes Als Quanten-Op-Codes vorzusehen:

Mnemonic
Bedeutung des Quanten-OP-Code
MFMW
Ermittlung der gemeinsame Elektron-Elektron Mikrowellenfrequenz (fMW) für ein einzelnes elektronisches Quantenbit QUB und/oder einen einzelnen elektronischen Quantenpunkt NV
MFMWEE
Ermittlung der gemeinsame Elektron1-Elektron2-Mikrowellenfrequenz (fMW) für die Kopplung zweier elektronischer Quantenbits (QUB1, QUB2) und/oder für die Kopplung zweier elektronischer Quantenpunkte (NV1, NV2).
MFMWCE
Ermittlung der Kern-Elektron Mikrowellenfrequenz (fMWCE) für die Kopplung eines elektronischen Quantenbits QUB und eines nuklearen Quantenbits CQUB in einem eines Kern-Elektron-Quantenregisters beispielsweise umfassen einen elektronischen Quantenpunkt NV und einen Kernquantenpunkt CI.
MFRWCC
Ermittlung der Kern-Kern Radiowellenfrequenz (fRWCC) eines Kern-Kern-Quantenregisters aus zwei nuklearen Quantenbits (CQUB1 und CQUB2) typischerweise umfassend einen ersten Kernquantenpunkt CI1 und einen zweiten Kernquantenpunkt CI2.
MFRWCC
Ermittlung der Elektron-Kern Radiowellenfrequenz (fRWEC) für die Kopplung für die Kopplung eines elektronischen Quantenbits QUB und eines nuklearen Quantenbits CQUB in einem eines Elektron- Kern-Quantenregisters beispielsweise umfassen einen elektronischen Quantenpunkt NV und einen Kernquantenpunkt CI.
RESQB
Zurücksetzen eines oder mehrerer elektronischer Quantenbits QUB und/oder eines oder mehrerer Quantenpunkte NV dieser Quantenbits QUB.
RESQBR
Zurücksetzen eines oder mehrerer elektronischer Quantenbits QUB und/oder eines oder mehrerer Quantenpunkte NV dieser Quantenbits QUB durch Relaxation.
RESQRCE
Zurücksetzen eines oder mehrerer Kern-Elektron-Quantenregister umfassend ein elektronisches Quantenbit QUB und ein nukleares Quantenbit CQUB in einem Kern- Elektron-Quantenregister beispielsweise umfassend einen elektronischen Quantenpunkt NV und einen Kernquantenpunkt CI.
MQBP
Manipulation eines elektronischen Quantenbits QUB und/oder eines Quantenpunkts NV eines elektronischen Quantenbits QUB (CROT Operation).
MCBP
Manipulation eines nuklearen Quantenbits CQUB und/oder eines Kernquantenpunkts CI eines nuklearen Quantenbits CQUB (CROT Operation).
SMQB
Selektive Manipulation eines elektronischen Quantenbits QUB und/oder eines Quantenpunkts NV eines elektronischen Quantenbits QUB innerhalb eines Quantenregisters aus mehreren elektronischen Quantenbits (QUB1, QUB1) und/oder innerhalb eines Quantenregisters aus mehreren Quantenpunkten (NV1, NV2) (CROT Operation).
KQBQB
Kopplung eines ersten elektronischen Quantenbits QUB1 mit einem zweiten elektronischen Quantenbit QUB2 und/oder Kopplung eines ersten Quantenpunkts NV1 eines ersten elektronischen Quantenbits QUB1 mit einem zweiten Quantenpunkt NV2 eines zweiten elektronischen Quantenbits QUB2
KQBCB
Kopplung ersten elektronischen Quantenbits QUB1 mit einem nuklearen Quantenbit CQUB und/oder Kopplung eines Quantenpunkts NV eines ersten elektronischen Quantenbits QUB1 mit einem Kernquantenpunkt CI eines nuklearen Quantenbit CQUB.
CNQBCBA
CNOT Verknüpfung eines ersten elektronischen Quantenbits QUB mit einem nuklearen Quantenbit CQUB und/oder CNOT Verknüpfung eines Quantenpunkts NV mit einem Kernquantenpunkt CI
CNQBCBB
CNOT Verknüpfung eines ersten elektronischen Quantenbits QUB mit einem mit einem nuklearen Quantenbit CQUB und/oder CNOT Verknüpfung eines Quantenunkts NV mit einem mit einem Kernquantenpunkt CI.
CNQBCBC
CNOT-Verknüpfung eines elektronischen Quantenbits QUB mit einem nuklearen Quantenbit CQUB und/oder CNOT-Verknüpfung eines Quantenpunkts NV mit einem Kernquantenpunkt CI.
VQB
Selektive Bewertung eines elektronischen Quantenbits QUB1 innerhalb eines Quantenregisters (QUREG) mit mindestens zwei elektronischen Quantenbits (QUB1, QUB2) und/oder selektive Bewertung eines Quantenpunkts NV1 innerhalb eines Quantenregisters (QUREG) mit mindestens zwei Quantenpunkten (NV1, NV2).
SCNQB
Selektive CNOT-Operation zur Manipulation des Quantenzustands eines Quantenbits QUB1 innerhalb eines Quantenregisters aus mehreren elektronischen Quantenbits (QUB1, QUB2) und/oder selektive CNOT-Operation zur Manipulation des Quantenzustands eines Quantenpunkts NV1 innerhalb eines Quantenregisters aus mehreren Quantenpunkten (NV1, NV2).
The document presented here therefore proposes providing at least the following exemplary micro-codes as quantum op-codes:
mnemonic
Meaning of Quantum OP Code
MFMW
Determination of the common electron-electron microwave frequency (f MW ) for a single electronic quantum bit QUB and/or a single electronic quantum dot NV
MFMWEE
Determination of the common electron1-electron2 microwave frequency (f MW ) for the coupling of two electronic quantum bits (QUB1, QUB2) and/or for the coupling of two electronic quantum dots (NV1, NV2).
MFMWCE
Determination of the nuclear-electron microwave frequency (f MWCE ) for the coupling of an electronic quantum bit QUB and a nuclear quantum bit CQUB in one of a nuclear-electron quantum register, for example, comprise an electronic quantum dot NV and a nuclear quantum dot CI.
MFRWCC
Determining the core-core radio wave frequency (f RWCC ) of a core-core quantum register from two nuclear quantum bits (CQUB1 and CQUB2) typically comprising a first nuclear quantum point CI1 and a second nuclear quantum point CI2.
MFRWCC
Determination of the electron-nucleus radio wave frequency (f RWEC ) for the coupling for the coupling of an electronic quantum bit QUB and a nuclear quantum bit CQUB in one of an electron-nucleus quantum register, for example, comprise an electronic quantum dot NV and a nuclear quantum dot CI.
RESQB
Resetting one or more electronic quantum bits QUB and/or one or more quantum dots NV of these quantum bits QUB.
RESQBR
Resetting one or more electronic quantum bits QUB and/or one or more quantum dots NV of these quantum bits QUB by relaxation.
RESQRCE
Resetting one or more core-electron quantum registers comprising an electronic quantum bit QUB and a nuclear quantum bit CQUB in a core-electron quantum register, for example comprising an electronic quantum dot NV and a nuclear quantum dot CI.
MQBP
Manipulation of an electronic quantum bit QUB and/or a quantum dot NV of an electronic quantum bit QUB (CROT operation).
MCBP
Manipulation of a nuclear quantum bit CQUB and/or a nuclear quantum point CI of a nuclear quantum bit CQUB (CROT operation).
SMQB
Selective manipulation of an electronic quantum bit QUB and/or a quantum dot NV of an electronic quantum bit QUB within a quantum register made up of several electronic quantum bits (QUB1, QUB1) and/or within a quantum register made up of several quantum dots (NV1, NV2) (CROT operation).
KQBQB
Coupling a first electronic quantum bit QUB1 to a second electronic quantum bit QUB2 and/or coupling a first quantum dot NV1 of a first electronic quantum bit QUB1 to a second quantum dot NV2 of a second electronic quantum bit QUB2
KQBCB
Coupling the first electronic quantum bit QUB1 with a nuclear quantum bit CQUB and/or coupling a quantum dot NV of a first electronic quantum bit QUB1 with a nuclear quantum dot CI of a nuclear quantum bit CQUB.
CNQBCBA
CNOT linking a first electronic quantum bit QUB to a nuclear quantum bit CQUB and/or CNOT linking a quantum dot NV to a nuclear quantum dot CI
CNQBCBB
CNOT linking a first electronic quantum bit QUB with a nuclear quantum bit CQUB and/or CNOT linking a quantum dot NV with a nuclear quantum dot CI.
CNQBCBC
CNOT linkage of an electronic quantum bit QUB with a nuclear quantum bit CQUB and/or CNOT linkage of a quantum dot NV with a nuclear quantum dot CI.
VQB
Selective evaluation of an electronic quantum bit QUB1 within a quantum register (QUREG) with at least two electronic quantum bits (QUB1, QUB2) and/or selective evaluation of a quantum dot NV1 within a quantum register (QUREG) with at least two quantum dots (NV1, NV2).
SCNQB
Selective CNOT operation to manipulate the quantum state of a quantum bit QUB1 within a quantum register of multiple electronic quantum bits (QUB1, QUB2) and/or selective CNOT operation to manipulate the quantum state of a quantum dot NV1 within a quantum register of multiple quantum dots (NV1, NV2).

Es ist denkbar, weitere Operationen durch möglichen Varianten und/oder Kombinationen vorzusehen. dazu später mehr. Des Weiteren ist es sinnvoll, die üblichen Assembler Instruktionen üblicher von-Neumann-Rechner und/oder Rechner mit Harvard-Architektur wie Sprünge, Verzweigungen, bedingte Sprünge, Programmzählermanipulationen, Move-Operationen, Additionsoperationen, Schiebeoperationen (links und rechts), Inversion, Bitmanipulationen, Aufruf von Unterroutinen, Stack-Operationen, Stack-Pointer-Operationen etc. weiter zuzulassen.It is conceivable to provide further operations through possible variants and/or combinations. more on that later. Furthermore, it makes sense to use the usual assembler instructions of usual von Neumann computers and/or computers with Harvard architecture such as jumps, branches, conditional jumps, program counter manipulations, move operations, addition operations, shift operations (left and right), inversion, bit manipulations , calling subroutines, stack operations, stack pointer operations, etc.

Auch ist es sinnvoll diese MNEMONICS und bestimmte, oft verwendete Sequenzen der MNEMONICs ebenfalls hard zu in dem FPGA zu kodieren und für diese eigene Mnemonics vorzusehen.It also makes sense to also hard-code these MNEMONICS and certain frequently used sequences of the MNEMONICS in the FPGA and to provide separate mnemonics for them.

Die entsprechenden Signalabläufe sind bevorzugt als Programmteile des Quantencomputerprogramms und/oder eines Quantencomputerbetriebssystems in einem bevorzugt nicht flüchtigen Programmspeicher NVM der Steuervorrichtung µC beispielsweise innerhalb des FPGAs abgelegt. Alternativ kann der Quantencomputer QC zu Betriebsbeginn des Quantencomputers QC die entsprechenden Signalabläufe und Programmteile des Quantencomputerprogramms und/oder eines Quantencomputerbetriebssystems über einen externen Datenbus EXTDB oder aus einem Speichermedium in einen Speicher (RAM, NVM) des Quantencomputers QC laden. Bevorzugt ist in dem nichtflüchtigen Speicher NVM der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC ein Quantencomputerbios abgelegt, das der Steuervorrichtung µC bei Ausführung von Programmteilen des Quantencomputerbios das Laden eines Quantencomputerbetriebssystems aus einem Speichermedium und/oder über einen externen Datenbus EXTDB und letztlich das Laden eines Quantencomputerprogramms aus einem Speichermedium und/oder über einen externen Datenbus EXTDB und deren Ausführung ermöglicht.The corresponding signal sequences are preferably stored as program parts of the quantum computer program and/or a quantum computer operating system in a preferably non-volatile program memory NVM of the control device μC, for example within the FPGA. Alternatively, at the start of operation of the quantum computer QC, the quantum computer QC can load the corresponding signal sequences and program parts of the quantum computer program and/or a quantum computer operating system via an external data bus EXTDB or from a storage medium into a memory (RAM, NVM) of the quantum computer QC. A quantum computer BIOS is preferably stored in the non-volatile memory NVM of the control device µC of the quantum computer QC, which allows the control device µC to load a quantum computer operating system from a storage medium and/or via an external data bus EXTDB and ultimately to load a quantum computer program from a Storage medium and / or allows an external data bus EXTDB and their execution.

Der oder die Speicher (RAM, NVM) der Steuervorrichtung µC umfassen dann u.a. bevorzugt eine Tabelle der Resonanzfrequenzen der elektronischen Quantenbits QUB und der zugehörigen Quantenpunkte NV und der nuklearen Quantenbits CQUB und der zugehörigen Kernquantenpunkte CI und deren Kopplungen sowie die zugehörigen Rabi-Frequenzen. Diese Daten erlauben es der Steuervorrichtung µC innerhalb des FPGAs die ersten elektronischen Quantenbits QUB und deren Quantenpunkte NV, die zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und deren kernquantenpunkte CI, die Paare aus zwei und ggf. mehr ersten elektronischen Quantenbits QUB und deren Quantenpunkten NV, die Paare aus erstem elektronischem Quantenbit QUB mit zugehörigem Quantenpunkt NV und zweiten nuklearen Quantenbit CQUB mit zugehörigem Kernquantenpunkt CI und ggf. die komplexeren Strukturen selektiv und gezielt anzusprechen und zu manipulieren.The memory or memories (RAM, NVM) of the control device μC then include a table of the resonant frequencies of the electronic quantum bits QUB and the associated quantum dots NV and the nuclear quantum bits CQUB and the associated nuclear quantum dots CI and their couplings as well as the associated Rabi frequencies. This data allows the control device μC within of the FPGA, the first electronic quantum bits QUB and their quantum dots NV, the second nuclear quantum bits CQUB and their nuclear quantum dots CI, the pairs of two and possibly more first electronic quantum bits QUB and their quantum dots NV, the pairs of first electronic quantum bit QUB with associated quantum dot NV and to address and manipulate the second nuclear quantum bit CQUB with the associated nuclear quantum dot CI and, if necessary, the more complex structures selectively and in a targeted manner.

Ein Programm, ein Q-Assembler, übersetzt einen in für den Menschen lesbarer Textform vorliegenden Steuercode in binare Code-Sequenzen, die durch die Steuervorrichtung µC bei Bedarf ausgeführt werden, wodurch die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC in vorgesehener Weise dann die Quanteninformation der ersten elektronischen Quantenbits QUB und deren Quantenpunkte NV, der zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und deren Kernquantenpunkte CI, der Paare aus zwei und ggf. mehr ersten elektronischen Quantenbits (QUB1, QUB2) und der zugehörigen Quantenpunkte (NV1, NV2), der Paare aus erste elektronischem Quantenbit QUB mit zugehörigem Quantenpunkt NV und zweiten nuklearem Quantenbit CQUB mit zugehörigem Kernquantenpunkt CI und ggf. der komplexeren Strukturen selektiv und gezielt anzusprechen und zu manipulieren. Mit Hilfe dieser Quanten-Assembler-Sprache ist es dann möglich für den Quantencomputer QC komplexere Programme zu-entwickeln, um die Geräte zu bedienen und eine einfache Schnittstelle für die Softwareentwicklung bereitzustellen. Die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC führt den binären Mikrocode des Quantencomputerprogramms in ihrem Speicher (NVM, RAM) aus. Mikrocode im Sinne des vorgeschlagenen Projekts ist die Verbindung zwischen einem vorgegebenen Binärcode - dem Quantenassembler-Code -, den die Steuervorrichtung µC von einem externen Überwachungscomputer ZSE über den externen Datenbus EXTDB auf einer Seite empfängt, und der konkreten Folge von Signalen und der entsprechenden Signalformen für die ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und für die zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und für die dritten Mittel (z.B. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC). In diesem Sinne ist die Steuereinheitsfunktion der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC mit der Mikrocode-Programmierung eines herkömmlichen Prozessors vergleichbar. Die Steuervorrichtung µC hat bevorzugt das Quantencomputerprogramm in ihrem Speicher (RAM, ROM) zum Zeitpunkt der Ausführung bevorzugt zumindest teilweise gespeichert. Das Quantencomputerprogramm umfasst vorzugsweise Sequenzen von Quantenassembler-Code in binärer Form, der sich in einem Speicher (RAM, ROM) der Steuervorrichtung µC befindet. Die Steuervorrichtung µC führt den binären Quantenassembler-Code, der sich in einem Speicher (RAM, ROM) der Steuervorrichtung µC vorzugsweise als Folge binärer Zahlen befindet, aus und erzeugt vorzugsweise auf den vertikalen Leitungen und horizontalen Leitungen die Signale unter Zuhilfenahme weiterer Mittel (CBA, HD1, HD2, HD3, VD1, VS1, HS1, HS2, HS3, LEDDR, LED, CBB) (siehe auch 3) in Abhängigkeit von diesen bevorzugt binären Codes. Dies ermöglicht die Entwicklung von Quantencomputersoftware auf der hier beschriebenen Hardware.A program, a Q assembler, translates a human-readable text form control code into binary code sequences, which are executed by the control device µC if necessary, whereby the control device µC of the quantum computer QC then converts the quantum information of the first electronic Quantum bits QUB and their quantum dots NV, the second nuclear quantum bits CQUB and their nuclear quantum dots CI, the pairs of two and possibly more first electronic quantum bits (QUB1, QUB2) and the associated quantum dots (NV1, NV2), the pairs of first electronic quantum bits QUB with associated quantum dot NV and second nuclear quantum bit CQUB with associated nuclear quantum dot CI and possibly the more complex structures to address and manipulate selectively and specifically. With the help of this quantum assembly language, it is then possible to develop more complex programs for the quantum computer QC in order to operate the devices and provide a simple interface for software development. The control device μC of the quantum computer QC executes the binary microcode of the quantum computer program in its memory (NVM, RAM). Microcode in the sense of the proposed project is the connection between a given binary code - the quantum assembler code - which the control device µC receives from an external monitoring computer ZSE via the external data bus EXTDB on one side, and the concrete sequence of signals and the corresponding signal forms for the first means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy , MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and for the second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and for the third remedies (e.g. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V , WFG, CIF, µC). In this sense, the control unit function of the control device μC of the quantum computer QC is comparable to the microcode programming of a conventional processor. The control device μC preferably has the quantum computer program stored at least partially in its memory (RAM, ROM) at the time of execution. The quantum computer program preferably includes sequences of quantum assembly code in binary form, which is located in a memory (RAM, ROM) of the control device μC. The control device μC executes the binary quantum assembler code, which is located in a memory (RAM, ROM) of the control device μC, preferably as a sequence of binary numbers, and preferably generates the signals on the vertical lines and horizontal lines with the aid of further means (CBA, HD1, HD2, HD3, VD1, VS1, HS1, HS2, HS3, LEDDR, LED, CBB) (see also 3 ) depending on these preferred binary codes. This enables the development of quantum computing software on the hardware described here.

Quantencomputersystemquantum computer system

Ein externer Überwachungscomputer ZSE kann über einen konventionellen externen Datenbus EXTDB eine Vielzahl von bevorzugt gleich aufgebauten Quantencomputern (QC1 bis QC16) ansprechen. Der externe konventionelle Überwachungscomputer ZSE bildet dann mit der Vielzahl von Quantencomputern (QC1 bis QC16) ein Quantencomputersystem QUSYS. Bevorzugt sind die Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS wie hier im Folgenden beschrieben aufgebaut. Der hier beschriebene Aufbau der Quantencomputer (QC1 bis QC16) eines Quantencomputersystems QUSYS hat den Vorteil, dass er sehr kompakt und sehr preiswert ist. Die Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS können beispielsweise bei Verwendung von Diamant als Material der Substrate D bzw. der epitaktischen Schichten DEPI und von NV-Zentren als Quantenpunkten NV der ersten elektronischen Quantenbits QUB bei Raumtemperatur betrieben werden. Bevorzugt verwendet das Quantencomputersystem QUSYS eine sehr große Anzahl von Quantencomputern (QC1 bis QC16) für das Quantencomputersystem QUSYS. Bevorzugt sind alle oder zumindest Gruppen von Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS gleich aufgebaut, um Vergleichbarkeit der Quantenberechnungsergebnisse innerhalb einer solchen Gruppen von Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS sicherzustellen. Beispielsweise können Sie wie der Quantencomputer QC der 1 und 3 aufgebaut sein. Bevorzugt führen Gruppen von Quantencomputern der Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS oder alle Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS die gleichen Operationen innerhalb einer solchen Gruppen von Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS im Wesentlichen zur gleichen Zeit zeitlich parallel aus. Da die Realisierungen der zweiten nuklearen Quantenbits CQUB mit Ihren Kernquantenpunkten CI und der elektronischen Quantenbits QUB mit ihren Quantenpunkten NV im Detail unter den Quantencomputern (QC1 bis QC16) voneinander abweichen können, können kleinere Unterschiede bestehen. Wichtig ist, dass die Quantencomputer (QC1 bis QC16) innerhalb einer Gruppe von Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS sich funktionsäquivalent zueinander verhalten. Trotzdem werden nicht alle Quantencomputer der Quantencomputer (QC1 bis QC16) bei der Durchführung von Quantenoperationen zu den gleichen Ergebnissen kommen, da Quantencomputer QC nur bestimmte Ergebnisse mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit berechnen. Hier kann die große Zahl der Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS (siehe auch 4) ausgenutzt werden. Da alle Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS bevorzugt zumindest zeitweise vorschlagsgemäß und bevorzugt parallel in gleicher Weise arbeiten, werden die Quantencomputer (QC1 bis QC16) am häufigsten die korrekten Ergebnisse errechnen und fehlerhafte Werte seltener errechnen. Der externe Überwachungscomputer, in 4 die zentrale Steuereinrichtung ZSE, des Quantencomputersystems QUSYS fragt über die Datenleitung die Ergebnisse einer in gleicher Weise von allen Quantencomputern (QC1 bis QC16) ausgeführten, längeren Sequenz von Quantenoperationen bei allen betreffenden Quantencomputern (QC1 bis QC16) ab. Der externe Überwachungscomputer, in 4 die zentrale Steuereinrichtung ZSE, bewertet alle Ergebnisse nach Häufigkeit der Errechnung durch die Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS. Mit Hilfe eines statistischen Verfahrens errechnet der externe Überwachungscomputer des Quantencomputersystems QUSYS das wahrscheinlichste Ergebnis aus den Ergebnissen der Quantencomputer (QC1 bis QC16) und wählt dieses als gültiges Zwischenergebnis aus. Danach übermittelt der externe Überwachungscomputer, in 4 die zentrale Steuereinrichtung ZSE, des Quantencomputersystems QUSYS dieses gültige Zwischenergebnis an alle Quantencomputer (QC1 bis QC16) und veranlasst bevorzugt diese zum Ersten ihre jeweiligen ersten elektronischen Quantenbits QUB mit deren Quantenpunkten NV und ihre jeweiligen zweiten nuklearen Quantenbits CQUB mit deren Kernquantenpunkten CI zurückzusetzen und dann die Bloch-Vektoren so einzustellen, dass sie dem Zwischenergebnis entsprechen. Danach führen die Quantencomputer (QC1 bis QC16) dann die nächste längere Sequenz von Quantenoperationen aus bis wieder ein zweites Zwischenergebnis vorliegt und dann die nächste Fehlerkorrekturschleife durch den externen Überwachungscomputer, in 4 die zentrale Steuereinrichtung ZSE, des Quantencomputersystems QUSYS durchgeführt wird.An external monitoring computer ZSE can address a large number of preferably identically constructed quantum computers (QC1 to QC16) via a conventional external data bus EXTDB. The external conventional monitoring computer ZSE then forms a quantum computer system QUSYS with the multitude of quantum computers (QC1 to QC16). The quantum computers (QC1 to QC16) of the quantum computer system QUSYS are preferably constructed as described here below. The structure of the quantum computers (QC1 to QC16) of a quantum computer system QUSYS described here has the advantage that it is very compact and very inexpensive. The quantum computers (QC1 to QC16) of the quantum computer system QUSYS can be operated at room temperature, for example when using diamond as the material of the substrates D or the epitaxial layers DEPI and NV centers as quantum dots NV of the first electronic quantum bits QUB. The quantum computer system QUSYS preferably uses a very large number of quantum computers (QC1 to QC16) for the quantum computer system QUSYS. Preferably, all or at least groups of quantum computers (QC1 to QC16) of the quantum computer system QUSYS have the same structure in order to ensure comparability of the quantum calculation results within such a group of quantum computers (QC1 to QC16) of the quantum computer system QUSYS. For example, like the quantum computer QC, you can der 1 and 3 be constructed. Groups of quantum computers of the quantum computers (QC1 to QC16) of the quantum computer system QUSYS or all quantum computers (QC1 to QC16) of the quantum computer system QUSYS preferably perform the same operations within such a group of quantum computers (QC1 to QC16) of the quantum computer system QUSYS essentially at the same time in parallel out of. Since the realizations of the second nuclear quantum bits CQUB with their nuclear quantum dots CI and the electronic quantum bits QUB with their quantum dots NV can differ in detail among the quantum computers (QC1 to QC16), minor differences can exist. It is important that the quantum computers (QC1 to QC16) within a group of quantum computers (QC1 to QC16) of the quantum computer system QUSYS behave in a functionally equivalent manner to one another. Nevertheless, not all quantum computers of the quantum computers (QC1 to QC16) will come to the same results when performing quantum operations, since quantum computers QC only calculate certain results with a certain probability. Here the large number of quantum computers (QC1 to QC16) of the quantum computer system QUSYS (see also 4 ) be exploited. Since all quantum computers (QC1 to QC16) of the quantum computer system QUSYS preferably work in the same way, at least temporarily, as proposed and preferably in parallel, the quantum computers (QC1 to QC16) will calculate the correct results most frequently and incorrect values will calculate erroneous values less frequently. The external surveillance computer, in 4 the central control device ZSE of the quantum computer system QUSYS uses the data line to query the results of a longer sequence of quantum operations carried out in the same way by all quantum computers (QC1 to QC16) from all relevant quantum computers (QC1 to QC16). The external surveillance computer, in 4 the central control device ZSE, evaluates all results according to the frequency of calculation by the quantum computers (QC1 to QC16) of the quantum computer system QUSYS. Using a statistical method, the external monitoring computer of the QUSYS quantum computer system calculates the most probable result from the results of the quantum computers (QC1 to QC16) and selects this as the valid intermediate result. After that, the external monitoring computer, in 4 the central control device ZSE, the quantum computer system QUSYS sends this valid intermediate result to all quantum computers (QC1 to QC16) and causes them to first reset their respective first electronic quantum bits QUB with their quantum dots NV and their respective second nuclear quantum bits CQUB with their nuclear quantum dots CI and then the Adjust Bloch vectors to match the intermediate result. After that, the quantum computers (QC1 to QC16) then carry out the next longer sequence of quantum operations until there is a second intermediate result again and then the next error correction loop through the external monitoring computer, in 4 the central control device ZSE, of the quantum computer system QUSYS is carried out.

Ein solches Quantencomputersystem QUSYS zeichnet sich somit dadurch aus, dass es einen konventionellen externen Überwachungscomputer, in 4 die zentrale Steuereinrichtung ZSE, des Quantencomputersystems QUSYS umfasst, der mit den Quantencomputern (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS über einen oder mehrere bevorzugt konventionelle Datenbusse EXTDB kommuniziert. Die Datenbusse EXTDB können konventionelle Datenübertragungstrecken beliebiger Art sein. Bevorzugt ist die Anzahl der Quantencomputer (QC1 bis QC16) in dem Quantencomputersystem QUSYS größer als 5, besser größer als 10, besser größer als 20, besser größer als 50, besser größer als 100, besser größer als 200, besser größer als 500, besser größer als 100, besser größer als 200, besser größer als 500, besser größer als 1000, besser größer als 2000, besser größer als 5000, besser größer als 10000, besser größer als 20000, besser größer als 50000, besser größer als 100000, besser größer als 200000, besser größer als 50000, besser größer als 1000000. Hier gilt, dass die Auflösung der Fehlerkorrektur umso besser wird, je mehr Quantencomputer (QC1 bis QC16) Teil des Quantencomputersystems QUSYS sind. Bevorzugt umfasst jeder Quantencomputer (QC1 bis QC16) dabei bevorzugt jeweils eine Steuervorrichtung µC, die jeweils mit dem externen Überwachungscomputer, in 4 die zentrale Steuereinrichtung ZSE, des Quantencomputersystems QUSYS über den einen Datenbus EXTDB oder die mehreren, bevorzugt konventionelle Datenbusse EXTDB kommunizieren. Bevorzugt umfasst jeder Quantencomputer der Quantencomputer (QC1 bis QC16) Mittel, die geeignet sind, die Zustände ihrer ersten elektronischen Quantenbits NV und/oder ihrer zweiten nuklearen Quantenbits CI und/oder der Paare von ersten elektronischen Quantenbits NV und/oder der Paare aus erstem elektronischen Quantenbits NV und zweiten nuklearen Quantenbits CI zu manipulieren und ggf. zu kontrollieren. Des Weiteren verfügen die Quantencomputer dieser Quantencomputer (QC1 bis QC16) jeweils bevorzugt über Mittel (LD, LEDDRV) zur Erzeugung von Pumpstrahlung LB mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λpmp. (siehe auch Abschnitt ZPL-Tabelle) Ggf. kann diese Erzeugung der Pumpstrahlung LB auch zentral für einen oder mehrere oder alle Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS erfolgen. In letzterem Fall wird die zugehörige Lichtquelle LD dann abweichend von 4 von dem externen Überwachungscomputer des Quantencomputersystems QUSYS gesteuert. In 4 entspricht der externe Überwachungscomputer des Quantencomputersystems QUSYS der zentralen Steuereinrichtung ZSE.Such a quantum computer system QUSYS is characterized by the fact that it has a conventional external monitoring computer, in 4 the central control device ZSE, of the quantum computer system QUSYS, which communicates with the quantum computers (QC1 to QC16) of the quantum computer system QUSYS via one or more preferably conventional data buses EXTDB. The data buses EXTDB can be conventional data transmission links of any type. The number of quantum computers (QC1 to QC16) in the quantum computer system QUSYS is preferably greater than 5, better greater than 10, better greater than 20, better greater than 50, better greater than 100, better greater than 200, better greater than 500, better greater than 100, better greater than 200, better than 500, better than 1000, better than 2000, better than 5000, better than 10000, better than 20000, better than 50000, better than 100000, better greater than 200000, better greater than 50000, better greater than 1000000. The rule here is that the resolution of the error correction becomes better the more quantum computers (QC1 to QC16) are part of the quantum computer system QUSYS. Each quantum computer (QC1 to QC16) preferably includes a control device μC, which is connected to the external monitoring computer, in 4 the central control device ZSE, the quantum computer system QUSYS communicate via the one data bus EXTDB or the several, preferably conventional data buses EXTDB. Preferably, each quantum computer of the quantum computers (QC1 to QC16) comprises means suitable for the states of its first electronic quantum bits NV and/or its second nuclear quantum bits CI and/or the pairs of first electronic quantum bits NV and/or the pairs of first electronic To manipulate quantum bits NV and second nuclear quantum bits CI and, if necessary, to control them. Furthermore, the quantum computers of these quantum computers (QC1 to QC16) each preferably have means (LD, LEDDRV) for generating pump radiation LB with a pump radiation wavelength λ pmp . (See also section ZPL table) If necessary, this generation of the pump radiation LB can also take place centrally for one or more or all quantum computers (QC1 to QC16) of the quantum computer system QUSYS. In the latter case, the associated light source LD then deviates from 4 controlled by the external monitoring computer of the quantum computer system QUSYS. In 4 corresponds to the external monitoring computer of the quantum computer system QUSYS of the central control device ZSE.

Damit ein vorschlagsgemäßer Quantencomputer QC die Befehle des Quantencomputerprogramms ausführen kann umfasst der Quantencomputer QC bevorzugt die besagte Steuervorrichtung µC. Dabei sollte die Steuervorrichtung µC dazu geeignet und eingerichtet sein, beispielsweise über den besagten Datenbus EXTDB Befehle und/oder Kodes und/oder Kode-Folgen zu empfangen. Die die Steuervorrichtung µC führt dann bevorzugt in Abhängigkeit von diesen empfangenen Befehlen und/oder empfangenen Kodes und/oder empfangenen Kode-Folgen zumindest eine der folgenden Quantenoperationen durch den Quantencomputer QC aus: MFMW, MFMWEE, MFMWCE, MFRWCC, FRWCC, RESQB, RESQBR, RESQRCE, MQBP, MCBP, SMQB, KQBQB, KQBCB, CNQBCBA, CNQBCBB, CNQBCBC, VQB, SCNQB. Hierzu erzeugt und moduliert die besagte Steuervorrichtung µC je nach empfangenen Befehl die geeigneten Steuersignale auf den m vertikalen Leitungen (LV, LV1 bis LVm) (mit m als ganzer positiver Zahl), den n horizontalen Leitungen (LH, LH1 bis LHn) (mit n als ganzer positiver Zahl) und den zugehörigen Abschirmleitungen sowie zur Ansteuerung der einen Lichtquelle LD oder der mehreren Lichtquellen LD. Außerdem erfasst die Steuervorrichtung µC ggf. Fotoströme IPh und steuert ggf. eine Extraktionsspannung Vext für eine elektronische Auslesung.So that a proposed quantum computer QC can execute the commands of the quantum computer program, the quantum computer QC preferably includes said control device μC. While should the control device μC can be suitable and set up, for example, to receive commands and/or codes and/or code sequences via said data bus EXTDB. The control device μC then preferably carries out at least one of the following quantum operations by the quantum computer QC as a function of these received commands and/or received codes and/or received code sequences: MFMW, MFMWEE, MFMWCE, MFRWCC, FRWCC, RESQB, RESQBR, RESQRCE, MQBP, MCBP, SMQB, KQBQB, KQBCB, CNQBCBA, CNQBCBB, CNQBCBC, VQB, SCNQB. To do this, said control device µC generates and modulates, depending on the command received, the appropriate control signals on the m vertical lines (LV, LV1 to LVm) (where m is a positive integer), the n horizontal lines (LH, LH1 to LHn) (where n as an integer positive number) and the associated shielding lines and for controlling the one light source LD or the multiple light sources LD. In addition, the control device μC may detect photocurrents I Ph and, if necessary, control an extraction voltage V ext for an electronic readout.

Hieraus ergibt sich ein geeignetes Verfahren zum Betrieb eines Quantencomputers QC, wie das hier vorgelegte Dokument es vorstellt:

  • In einem ersten Schritt wird eine erste Datei, im Folgenden Source-Code genannt, bereitgestellt. Bevorzugt besteht der Source-Code aus Symbolen, die in einer geordneten Reihenfolge im Source-Code angeordnet sind und durch einem Menschen lesbar sind. Den grundlegenden Operationen, die die Steuervorrichtung µC ausführen kann und die im Folgenden Quantenassemblerbefehle genannt werden, sind dabei vorbestimmte Zeichenketten zugeordnet. Zu diesen Quantenassemblerbefehle gehören bevorzugt zumindest einige, besser alle der bereits erwähnten Quantenoperationen des Quantencomputers QC, also insbesondere die Quantenoperationen MFMW, MFMWEE, MFMWCE, MFRWCC, FRWCC, RESQB, RESQBR, RESQRCE, MQBP, MCBP, SMQB, KQBQB, KQBCB, CNQBCBA, CNQBCBB, CNQBCBC, VQB, SCNQB. Bevorzugt gehören zu den Quantenassemblerbefehlen aber auch solche Assemblerbefehle, wie sie von konventionellen Computern her bekannt sind.
This results in a suitable method for operating a quantum computer QC, as presented in the document presented here:
  • In a first step, a first file, referred to below as source code, is provided. Preferably, the source code consists of symbols arranged in an ordered sequence in the source code and human readable. In this case, predetermined character strings are assigned to the basic operations which the control device μC can execute and which are referred to below as quantum assembler commands. These quantum assembler instructions preferably include at least some, better all of the already mentioned quantum operations of the quantum computer QC, i.e. in particular the quantum operations MFMW, MFMWEE, MFMWCE, MFRWCC, FRWCC, RESQB, RESQBR, RESQRCE, MQBP, MCBP, SMQB, KQBQB, KQBCB, CNQBCBA, CNQBCBB, CNQBCBC, VQB, SCNQB. However, the quantum assembler commands preferably also include such assembler commands as are known from conventional computers.

Solche Quantenassemblerbefehle können beispielsweise die eines 6502-Prozessors und/oder ARM-Prozessors sein, der sich leicht in das FPGA beispielsweise als Steuervorrichtung µC implementieren lässt: TYP MNEMONIC BEFEHL BEDEUTUNG Ladebefehle LDA Load Accumulator Lade Akkumulator Ladebefehle LDX Load X-Register Lade X-Register Ladebefehle LDY Load Y-Register Lade Y-Register Speicherbefehle STA STore Accumulator Speichere Akkumulator Speicherbefehle STX STore X-Register Speichere X-Register Speicherbefehle STY STore Y-Register Speichere Y-Register Transfer-Befehle TAX Transfer Accumulator to X Kopiere Akkumulator zu X Transfer-Befehle TAY Transfer Accumulator to Y Kopiere Akkumulator zu Y Transfer-Befehle TXA Transfer X to Accumulator Kopiere X zu Akkumulator Transfer-Befehle TYA Transfer Y to Accumulator Kopiere Y zu Akkumulator Transfer-Befehle TSX Transfer Stackpointer to X Kopiere Stackpointer zu X Transfer-Befehle TXS Transfer X to Stackpointer Kopiere X zu Stackpointer Logische Operationen AND And Logisches „Und“ Logische Operationen ORA OR Accumulator Logisches „Oder“ Logische Operationen EOR Exclusive OR Logisches „Entweder/Oder“ (XOR) Arithmetische Operationen ADC ADd with Carry Addiere mit Übertrag Arithmetische Operationen SBC Subtract with Carry Subtrahiere mit Übertrag Arithmetische Operationen INC INCrement Inkrementiere Speicherzelle Arithmetische Operationen DEC DECrement Dekrementiere Speicherzelle Arithmetische Operationen INX INcrement X Inkrementiere X-Register Arithmetische Operationen INY INcrement Y Inkrementiere Y-Register Arithmetische Operationen DEX DEcrement X Denkrementiere X-Register Arithmetische Operationen DEY DEcrement Y Denkrementiere Y-Register Bitweises Verschieben ASL Arithmetical Shift Left Bitweises Verschieben nach links Bitweises Verschieben LSR Logical Shift Right Bitweises Verschieben nach rechts Bitweises Verschieben ROL ROtate Left Bitweises Rotieren nach links Bitweises Verschieben ROR ROtate Right Bitweises Rotieren nach rechts ROR Vergleichs-Operationen CMP CoMPare Vergleiche mit Akkumulator Vergleichs-Operationen CPX ComPare X Vergleiche mit X Vergleichs-Operationen CPY ComPare Y Vergleiche mit Y Vergleichs-Operationen BIT BIT test BIT-Test mit Akkumulator Sprungbefehle (unbedingt) JMP JuMP Unbedingter Sprung Sprungbefehle (unbedingt) JSR Jump to SubRoutine Unterprogrammaufruf Sprungbefehle Unterprogramm (unbedingt) RTS ReTurn from Subroutine Rückkehr aus Sprungbefehle (unbedingt) RTI ReTurn from Interrupt Rückkehr aus Interrupt Sprungbefehle (bedingt) BCC Branch on Carry Clear Verzweige bei gelöschtem Carry-Flag Sprungbefehle (bedingt) BCS Branch on Carry Set Verzweige bei gesetztem Carry-Flag Sprungbefehle (bedingt) BEQ Branch on EQual Verzweige bei gesetztem Zero-Flag Sprungbefehle (bedingt) BNE Branch on Not Equal Verzweige bei gelöschtem Zero-Flag Sprungbefehle (bedingt) BPL Branch on PLus Verzweige bei gelöschtem Negativ-Flag Sprungbefehle (bedingt) BMI Branch on Minus Verzweige bei gesetztem Negativ-Flag Sprungbefehle (bedingt) BVC Branch on Overflow Clear Verzweige bei gelöschtem Overflow-Flag Sprungbefehle (bedingt) BVS Branch on Overflow Set Verzweige bei gesetztem Overflow-Flag Flag-Befehl SEC SEt Carry Setze Carry-Flag Flag-Befehl CLC CLear Carry Lösche Carry-Flag Flag-Befehl SEI SEt Interrupt Setze Interrupt-Flag Flag-Befehl CLI CLear Interrupt Lösche Interrupt-Flag Flag-Befehl CLV CLear oVerflow Lösche Overflow-Flag Flag-Befehl SED SEt Decimal Setze Decimal-Flag Flag-Befehl CLD CLear Decimal Lösche Decimal-Flag Stack-Befehle PHA PusH Akkumulator Lege Akkumulatorinhalt auf Stack Stack-Befehle PLA PuLl Akkumulator Hole Akkumulatorwert vom Stack Stack-Befehle PHP PusH Processor status Lege Statusregister auf Stack Stack-Befehle PLP PuLl Processor status Hole Statusregister vom Stack Spezial-Befehle NOP No Operation Keine Operation Spezial-Befehle BRK BReaK Software-Interrupt Such quantum assembly instructions can be, for example, those of a 6502 processor and/or ARM processor, which can be easily implemented in the FPGA, for example as a control device µC: TYPE MNEMONIC COMMAND MEANING load commands LDA Load Accumulator Charge accumulator load commands LDX Load X register Load X register load commands LDY Load Y register Load Y register save commands STA Store Accumulator Save accumulator save commands STX STore X register Save X register save commands STY STore Y register Save Y register transfer commands TAX Transfer Accumulator to X Copy accumulator to X transfer commands TAY Transfer Accumulator to Y Copy accumulator to Y transfer commands TXA Transfer X to Accumulator Copy X to Accumulator transfer commands TYA Transfer Y to Accumulator Copy Y to Accumulator transfer commands TSX Transfer stack pointer to X Copy stack pointer to X transfer commands TXS Transfer X to Stack Pointer Copy X to Stackpointer logical operations AND other Logical "And" logical operations ORA OR accumulator Logical "or" logical operations EOR Exclusive OR Logical "Either/Or" (XOR) Arithmetic Operations ADC ADd with Carry Add with carry Arithmetic Operations SBC Subtract with carry Subtract with carry Arithmetic Operations INC INcrement Increment memory cell Arithmetic Operations DEC DECrement Decrement memory cell Arithmetic Operations INX INcrement X Increment X register Arithmetic Operations INY INcrement Y Increment Y register Arithmetic Operations DEX DEcrement X Rethink X-register Arithmetic Operations DEY ENcrement Y Rethink Y-register Bitwise shifting ASL Arithmetical Shift Left Bitwise left shift Bitwise shifting LSR Logical Shift Right Bitwise shift right Bitwise shifting ROL Rotate Left Bitwise rotate left Bitwise shifting ROR Rotate Right Bitwise rotate right ROR comparison operations CMP Compare Compare with accumulator comparison operations CPX Compare X Compare with X comparison operations CPY Compare Y Compare with Y comparison operations BIT BIT test BIT test with accumulator jump commands (required) JMP JuMP Unconditional jump jump commands (required) JSR Jump to SubRoutine subprogram call Jump commands subprogram (unconditional) RTS Return from Subroutine return from jump commands (required) RTI Return from interrupt Return from interrupt jump instructions (conditional) BCC Branch on Carry Clear Branch with carry flag clear jump instructions (conditional) BCS Branch on carry set Branch if the carry flag is set jump instructions (conditional) BEQ Branch on EQual Branch with zero flag set jump instructions (conditional) ESD Branch on Not Equal Branch with zero flag clear jump instructions (conditional) BPL Branch on PLus Branch with negative flag clear jump instructions (conditional) BMI Branch on Minus Branch with the negative flag set jump instructions (conditional) BVC Branch on Overflow Clear Branch with overflow flag clear jump instructions (conditional) BVS Branch on Overflow Set Branch with the overflow flag set flag command SEC SEt Carry Set carry flag flag command CLC Clear Carry Clear carry flag flag command MAY BE SEt interrupt Set interrupt flag flag command CLI Clear Interrupt Clear interrupt flag flag command CLV CLEAR OVERFLOW Clear overflow flag flag command sed SEt Decimal Set decimal flag flag command CLD Clear Decimal Clear decimal flag Stack Commands PHA Push Accumulator Put accumulator contents on stack Stack Commands PLA pull accumulator Get accumulator value from stack Stack Commands PHP Push Processor status Put status register on stack Stack Commands PLP PuLl Processor status Get status register from stack Special Orders NOP No operation No surgery Special Orders BRK BReaK software interrupt

Diese Liste ist aber nur ein Beispiel möglicher Quantenassemblerbefehle. Jedem Mnemonic sind ist dabei ein spezifischer, eindeutiger Wert, im folgenden OP-Code genannt, zugeordnet, der die betreffende Operation für die Steuervorrichtung µC kodiert. Auch jeder Quantenoperation, insbesondere den Quantenoperationen, die den Mnemonics MFMW, MFMWEE, MFMWCE, MFRWCC, FRWCC, RESQB, RESQBR, RESQRCE, MQBP, MCBP, SMQB, KQBQB, KQBCB, CNQBCBA, CNQBCBB, CNQBCBC, VQB, SCNQB entsprechen, sind typischerweise solche spezifischen, eindeutigen numerischen Wert, d.h. OP-Codes und zwar hier speziell Quanten-OP-Codes, zugeordnet. Findet die Steuervorrichtung µC beim Ausführen des Programms einen solchen vorbestimmten numerischen Wert, so führt die Steuervorrichtung µC die betreffende Operation entsprechend dem OP-Code durch. Kodiert der aufgefundene Wert mittels eines Quanten-Op-Codes eine Quantenoperation zum Manipulieren und/oder Auslesen des Quantenzustands eines ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder des Quantenzustands eines Quantenpunkts NV eines Quantenbits QUB und/oder zum Manipulieren und/oder Auslesen des Quantenzustands eines zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder des Quantenzustands eines Kernquantenpunkts CI eines zweiten nuklearen Quantenbits CQUB so führt die Steuervorrichtung µC die diesem Quanten-OP-Code zugeordnete Quantenoperation durch, deren Mnemonic dem betreffenden Quanten-OP-Code zugeordnet ist. Die Steuervorrichtung µC manipuliert den Quantenzustand eines ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder den Quantenzustand eines Quantenpunkts NV eines Quantenbits QUB und/oder manipuliert den Quantenzustand eines zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder den Quantenzustand eines Kernquantenpunkts CI eines zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder liest den Quantenzustand eines ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder den Quantenzustand eines Quantenpunkts NV eines Quantenbits QUB aus und/oder liest den Quantenzustand eines zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder den Quantenzustand eines Kernquantenpunkts CI eines zweiten nuklearen Quantenbits CQUB aus.However, this list is just one example of possible quantum assembly instructions. Each mnemonic is assigned a specific, unambiguous value, called OP code below, which encodes the relevant operation for the control device μC. Each quantum operation, in particular the quantum operations corresponding to the mnemonics MFMW, MFMWEE, MFMWCE, MFRWCC, FRWCC, RESQB, RESQBR, RESQRCE, MQBP, MCBP, SMQB, KQBQB, KQBCB, CNQBCBA, CNQBCBB, CNQBCBC, VQB, SCNQB, are typical such specific, unambiguous numerical value, i.e. OP-codes, specifically here quantum OP-codes, are assigned. If the control device μC finds such a predetermined numerical value when executing the program, the control device μC carries out the relevant operation in accordance with the OP code. Does the found value use a quantum op code to encode a quantum operation to manipulate and/or read the quantum state of a first electronic quantum bit QUB and/or the quantum state of a quantum dot NV of a quantum bit QUB and/or to manipulate and/or read the quantum state of a second nuclear quantum bits CQUB and/or the quantum state of a nuclear quantum dot CI of a second nuclear quantum bit CQUB, the control device μC carries out the quantum operation assigned to this quantum OP code, the mnemonic of which is assigned to the relevant quantum OP code. The control device µC manipulates the quantum state of a first electronic quantum bit QUB and/or the quantum state of a quantum dot NV of a quantum bit QUB and/or manipulates the quantum state of a second nuclear quantum bit CQUB and/or the quantum state of a nuclear quantum dot CI of a second nuclear quantum bit CQUB and/or reads reads the quantum state of a first electronic quantum bit QUB and/or the quantum state of a quantum dot NV of a quantum bit QUB and/or reads the quantum state of a second nuclear quantum bit CQUB and/or the quantum state of a nuclear quantum dot CI of a second nuclear quantum bit CQUB.

Neben den Mnemonics der möglichen Operationen und Quantenoperationen umfasst der Source-Code vorzugsweise auch Daten in Form von Symbolketten. In einem zweiten Schritt übersetzt eine Datenverarbeitungsanlage den Source-Code in eine zweite Datei, im Folgenden Binar-File genannt. Das Binär-File umfasst eine geordnete Folge von Werten. Einige dieser Werte entsprechen dabei bevorzugt OP-Codes und Quanten-OP-Codes der betreffenden Mnemonics des Source-Codes. Das Binärfile umfasst darüber hinaus ggf. Daten, die als Zeichenketten im Source-Code kodiert waren. Ggf. umfasst der Source-Code auch Steuerbefehle zur Steuerung der Ausführung dieses zweiten Schrittes durch die Datenverarbeitungsanlage.In addition to the mnemonics of the possible operations and quantum operations, the source code preferably also includes data in the form of symbol chains. In a second step, a data processing system translates the source code into a second file, referred to below as a binary file. The binary file contains an ordered sequence of values. In this case, some of these values preferably correspond to OP codes and quantum OP codes of the relevant mnemonics of the source code. The binary file may also include data that was encoded as character strings in the source code. If necessary, the source code also includes control commands for controlling the execution of this second step by the data processing system.

Mittels einer Datenverbindung, die typischerweise den externen Datenbus EXTDB des Quantencomputers QC umfasst, und/oder eines Datenträgers oder eines anderen Speichermediums wird das Binar-File in einen Speicher (RAM, NVM) der Steuervorrichtung µC in einem dritten Schritt übertragen.In a third step, the binary file is transferred to a memory (RAM, NVM) of the control device μC by means of a data connection, which typically includes the external data bus EXTDB of the quantum computer QC, and/or a data medium or another storage medium.

In einem vierten Schritt veranlassen eine Reset-Schaltung oder eine Überwachungsvorrichtung oder dergleichen, die Steuervorrichtung (µC veranlasst an einer vorbestimmten Stelle im Speicher mit der Ausführung der OP-Codes und Quanten-OP-Codes zu beginnen. Dabei können den OP-Codes und Quanten-Op-Codes Daten zugeordnet sein, von denen die Ausführung der OP-Codes und/oder Quanten-Op-Codes abhängt. Im Falle der Quanten-OP-Codes können solche Daten, die einem Quanten-OP-Code zugeordnet sind, beispielsweise die oben erwähnten Parameter für Quanten-OP-Code sein.In a fourth step, a reset circuit or a monitoring device or the like causes the control device (µC) to start executing the OP codes and quantum OP codes at a predetermined point in the memory. The OP codes and quantum -Op codes can be associated with data on which the execution of the OP codes and/or quantum op codes depends.In the case of quantum OP codes, such data associated with a quantum OP code can, for example, parameters mentioned above for quantum OP-code.

Bevorzugt symbolisiert somit jeder Quanten-Op-Code eine Manipulation und/oder ein Auslesen des Quantenzustands zumindest eines ersten elektronischen Quantenbits NV und/oder des Quantenzustands eines zweiten nuklearen Quantenbits CI, die die Steuervorrichtung µC bei Ausführung des Quanten-Op-Codes mit Hilfe der ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder der dritten Mittel (z.B. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC) ausführt. Bei der Ausarbeitung der Erfindung wurde erkannt, dass die Beschleunigungen und Rotationsbeschleunigungen und Rotationen einen Einfluss auf die Anordnung umfassend die ersten elektronischen Quantenbits QUB und deren Quantenpunkte NV und die zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und deren Kernquantenpunkte CI ausüben, die im Falle eines mobilen Quantencomputers QC kompensiert werden sollten und auf der anderen Seite aber auch als Messmittel eines Sensorsystems verwendet werden können. Die wesentliche Erkenntnis des hier vorgelegten Dokuments ist, dass es von Vorteil ist, zwei verschiedene Quantenobjekte für zwei verschiedene Typen von Quantenbits - hier elektronische Quantenbits QUB mit Quantenpunkten NV und nukleare Quantenbits CQUB mit Kernquantenpunkten CI -zu verwenden. Dabei ist es erkenntnisgemäß von Vorteil, wenn der erste Typ von Quantenbits zwei verschiedene Typen von Quantenbits von Beschleunigungen und/oder Rotationsbeschleunigungen und/oder Rotationen beeinflusst wird und wenn der der zweite Typ von Quantenbits nicht von Beschleunigungen und/oder Rotationsbeschleunigungen und/oder Rotationen beeinflusst wird.Each quantum op-code thus preferably symbolizes a manipulation and/or reading of the quantum state of at least one first electronic quantum bit NV and/or the quantum state of a second nuclear quantum bit CI, which the control device µC carries out when executing the quantum op-code with the aid of the first means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and/or the second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and/or the third means (e.g. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC). When developing the invention, it was recognized that the accelerations and rotational accelerations and rotations have an influence on the arrangement comprising the first electronic quantum bits QUB and their quantum dots NV and the second nuclear quantum bits CQUB and their nuclear quantum dots CI, which compensates in the case of a mobile quantum computer QC should be and on the other hand can also be used as a measuring device of a sensor system. The main finding of the document presented here is that it is advantageous to use two different quantum objects for two different types of quantum bits - here electronic quantum bits QUB with quantum dots NV and nuclear quantum bits CQUB with nuclear quantum dots CI. It is recognized to be advantageous if the first type of quantum bits is influenced by two different types of quantum bits of accelerations and/or rotational accelerations and/or rotations and if the second type of quantum bits is not influenced by accelerations and/or rotational accelerations and/or rotations becomes.

Im vorliegenden Fall ist der erste Typ von Quantenbits der Typ der elektronischen Quantenbits QB mit ihren Quantenpunkten NV. Im vorliegenden Fall ist der zweite Typ von Quantenbits der Typ der nuklearen Quantenbits CQUB mit ihren Kernquantenpunkten CI.In the present case, the first type of quantum bits is the type of electronic quantum bits QB with their quantum dots NV. In the present case, the second type of quantum bits is the type of nuclear quantum bits CQUB with their nuclear quantum dots CI.

Im vorliegenden Fall ist vorzugsweise der erste Typ von Quantenbits der Typ der elektronischen Quantenbits QB mit ihren Quantenpunkten NV in Form paramagnetischer Zentren vorzugsweise in Diamant und besonders bevorzugt in Form von NV-Zentren in Diamant. Im vorliegenden Fall ist der zweite Typ von Quantenbits vorzugsweise der Typ der nuklearen Quantenbits CQUB mit ihren Kernquantenpunkten CI in Form von Isotopen mit magnetischen Moment in einem Substrat D, das im Wesentlichen bevorzugt Isotope ohne magnetisches Moment umfasst. Im vorliegenden Fall ist der zweite Typ von Quantenbits besonders bevorzugt der Typ der nuklearen Quantenbits CQUB mit ihren Kernquantenpunkten CI in Form von 13C- und/oder 14N- und/oder 15N-Isotopen mit magnetischen Moment in einem Substrat D, das Dimant umfasst. Der Diamant des Substrats D umfasst dabei bevorzugt im Bereich der Quantenbits QUB und/oder der Kernquantenbits CQUB im Wesentlichen bevorzugt 12C-Isotope ohne magnetisches Moment.In the present case, the first type of quantum bits is preferably of the electronic quantum bits QB type with their quantum dots NV in the form of paramagnetic centers, preferably in diamond and more preferably in the form of NV centers in diamond. In the present case, the second type of quantum bits is preferably of the nuclear quantum bits type CQUB with their nuclear quantum dots CI in the form of isotopes with a magnetic moment in a substrate D substantially preferably comprising isotopes without a magnetic moment. In the present case, the second type of quantum bits is particularly preferably the type of nuclear quantum bits CQUB with their nuclear quantum dots CI in the form of 13 C and/or 14 N and/or 15 N isotopes with a magnetic moment in a substrate D, the diamond includes. In this case, the diamond of the substrate D, preferably in the region of the quantum bits QUB and/or the core quantum bits CQUB, essentially comprises 12 C isotopes without a magnetic moment.

Dies ermöglicht die Erfassung dieser der Beschleunigungen und/oder Rotationsbeschleunigungen und/oder Rotationen und deren Kompensation und ist neu gegenüber dem Stand der Technik.This enables these accelerations and/or rotational accelerations and/or rotations to be detected and compensated for, and is new compared to the prior art.

In einer Ausprägung des Vorschlags weist der Quantencomputer QC mindestens zwei erste elektronische Quantenbits (QUB1, QUB2) mit jeweiligen Quantenpunkten (NV1, NV2) auf, wobei das erste erste elektronische Quantenbit QUB1 mit seinem ersten Quantenpunkt NV1 mit dem zweiten ersten elektronischen Quantenbit QUB2 mit dessen zweiten Quantenpunkt NV2 koppelbar und/oder verschränkbar ist. Dies ermöglicht eine Skalierung der ersten elektronischen Quantenbits QUB1, QUB2 zu größeren Quantenregistern QUREG.In one form of the proposal, the quantum computer QC has at least two first electronic quantum bits (QUB1, QUB2) with respective quantum dots (NV1, NV2), the first first electronic quantum bit QUB1 with its first quantum dot NV1 with the second first electronic quantum bit QUB2 with its second quantum dot NV2 can be coupled and/or entangled. This enables the first electronic quantum bits QUB1, QUB2 to be scaled to form larger quantum registers QUREG.

In einer Ausprägung des Vorschlags weist der Quantencomputer QC mindestens zwei erste elektronische Quantenbits (QUB1, QUB2) mit jeweiligen Quantenpunkten (NV1, NV2) auf, wobei das erste erste elektronische Quantenbit QUB1 mit seinem ersten Quantenpunkt NV1 mit dem zweiten ersten elektronischen Quantenbit QUB2 mit dessen zweiten Quantenpunkt NV2 direkt mittels Dipol-Dipol-Kopplung koppelbar und/oder verschränkbar ist. Dies ermöglicht eine Skalierung der ersten elektronischen Quantenbits QUB1, QUB2 zu größeren Quantenregistern QUREG und den Betrieb des Quantencomputers QC bei Raumtemperatur.In one form of the proposal, the quantum computer QC has at least two first electronic quantum bits (QUB1, QUB2) with respective quantum dots (NV1, NV2), the first first electronic quantum bit QUB1 with its first quantum dot NV1 with the second first electronic quantum bit QUB2 with its second quantum dot NV2 can be coupled and/or entangled directly by means of dipole-dipole coupling. This enables scaling of the first electronic quantum bits QUB1, QUB2 to larger quantum registers QUREG and operation of the quantum computer QC at room temperature.

In einer Ausprägung des Vorschlags weist der Quantencomputer QC mindestens erstes elektronisches Quantenbit QUB mit einem Quantenpunkt NV und ein zweites nukleares Quantenbit CQUB mit einem Kernquantenpunkt CI auf. Dabei ist bevorzugt das erste elektronische Quantenbit QUB bzw. der Quantenpunkt NV des ersten elektronischen Quantenbits QUB mit dem zweiten nuklearen Quantenbit CQUB und/oder dem Kernquantenpunkt CI des zweiten nuklearen Quantenbits CQUB koppelbar und/oder verschränkbar. Dies ermöglicht die Nutzung der nukleare Spins als zweite nukleare Quantenbits CBUB mit einer wesentlich längeren T2-Zeit.In one embodiment of the proposal, the quantum computer QC has at least a first electronic quantum bit QUB with a quantum dot NV and a second nuclear quantum bit CQUB with a nuclear quantum dot CI. The first electronic quantum bit QUB or the quantum dot NV of the first electronic quantum bit QUB can be coupled and/or entangled with the second nuclear quantum bit CQUB and/or the nuclear quantum dot CI of the second nuclear quantum bit CQUB. This enables the nuclear spins to be used as second nuclear quantum bits CBUB with a significantly longer T2 time.

In einer Ausprägung des Vorschlags weist der Quantencomputer QC mindestens zwei erste elektronische Quantenbits (QUB1, QUB2) mit jeweiligen Quantenpunkten (NV1, NV2) mindestens zwei zweite nukleare Quantenbits (CQUB1, CQUB2) auf. Bevorzugt sind das erste erste elektronische Quantenbit QUB1 und/oder dessen Quantenpunkt NV1 mit dem ersten zweiten nuklearen Quantenbit CQUB1 und/oder dessen Kernquantenpunkt CI1 koppelbar und/oder verschränkbar. Bevorzugt sind das zweite erste elektronische Quantenbit QUB2 und/oder dessen Quantenpunkt NV2 mit dem zweiten zweiten nuklearen Quantenbit CQUB2 und/oder dessen Kernquantenpunkt CI2 koppelbar und/oder verschränkbar. Bevorzugt ist das erste erste elektronische Quantenbit QUB1 und/oder dessen Quantenpunkt NV1 mit dem zweiten ersten Quantenbit QUB2 und/oder dessen Quantenpunkt NV koppelbar und/oder verschränkbar. Dies macht den Quantencomputer QC hinsichtlich der Anzahl der ersten elektronischen Quantenbits QUB und der zugehörigen Quantenpunkte NV und damit der Anzahl der zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und der zugehörigen Kernquantenunkte CI skalierbar. Der Quantencomputer QC kann dann von einander entfernte zweite nuklearen Quantenbits CQUB und deren Kernquantenpunkte CI miteinander über die Ketten aus ersten elektronischen Quantenbits QUB und deren Quantenpunkten NV koppeln bzw. verschränken.In one form of the proposal, the quantum computer QC has at least two first electronic quantum bits (QUB1, QUB2) with respective quantum dots (NV1, NV2) and at least two second nuclear quantum bits (CQUB1, CQUB2). The first electronic quantum bit QUB1 and/or its quantum dot NV1 can preferably be coupled and/or entangled with the first second nuclear quantum bit CQUB1 and/or its nuclear quantum dot CI1. The second first electronic quantum bit QUB2 and/or its quantum dot NV2 can preferably be coupled and/or entangled with the second second nuclear quantum bit CQUB2 and/or its nuclear quantum dot CI2. The first first electronic quantum bit QUB1 and/or its quantum dot NV1 can preferably be coupled and/or interlaced with the second first quantum bit QUB2 and/or its quantum dot NV. This makes the quantum computer QC scalable with regard to the number of first electronic quantum bits QUB and the associated quantum dots NV and thus the number of second nuclear quantum bits CQUB and the associated nuclear quantum dots CI. The quantum computer QC can then couple or entangle second nuclear quantum bits CQUB and their nuclear quantum dots CI that are remote from one another via the chains of first electronic quantum bits QUB and their quantum dots NV.

Bevorzugt umfassen die ersten elektronischen Quantenbits QUB paramagnetische Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant und/oder SiV-Zentren und/oder TR12-Zentren und/oder L1-Zentren und/oder PbV-zentren und/oder GeV-Zentren in Diamant als Quantenpunkte NV. Dabei sind NV-Zentren in Diamant als Quantenpunkte NV von ersten elektronischen Quantenbits QUB besonders bevorzugt.Preferably, the first electronic quantum bits QUB comprise paramagnetic centers and/or NV centers in diamond and/or SiV centers and/or TR12 centers and/or L1 centers and/or PbV centers and/or GeV centers in diamond as Quantum Dots NV. NV centers in diamond are particularly preferred as quantum dots NV of first electronic quantum bits QUB.

Bevorzugt umfassen ein oder mehrere zweite nukleare Quantenbits CQUB nukleare Spins von 13C-Isotopen und/oder 14N-Isotopen und/oder 15N-Isotopen und/oder anderer Isotope mit nuklearem Spin als Kernquantenpunkte CI zweiter nuklearer Quantenbits CQUB.One or more second nuclear quantum bits CQUB preferably comprise nuclear spins of 13 C isotopes and/or 14 N isotopes and/or 15 N isotopes and/or other isotopes with a nuclear spin as nuclear quantum dots CI of second nuclear quantum bits CQUB.

Vorzugsweise der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen der elektromagnetischen Strahlung zur Manipulation von Paaren aus koppelbaren jeweils zwei ersten elektronischen Quantenbits QUB1, QUB2 und deren Quantenpunkten NV1, NV2 untereinander zu bestimmen und als zu verwendende Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen abzuspeichern. Vorzugsweise verwendet der Quantencomputer QC bei der Manipulation dieser jeweiligen Paare aus koppelbaren jeweils zwei ersten elektronischen Quantenbits QUB1, QUB2 und deren Quantenpunkten NV1, NV2 elektromagnetische Strahlung der Koppelgrundfrequenz des betreffenden Paars aus koppelbaren jeweils zwei ersten elektronischen Quantenbits QUB1, QUB2 und deren Quantenpunkten NV1, NV2. Bevorzugt weist dabei die elektromagnetische Strahlung der Koppelgrundfrequenz des betreffenden Paars aus koppelbaren jeweils zwei ersten elektronischen Quantenbits QUB1, QUB2 und deren Quantenpunkten NV1, NV2 neben der Kopplungsgrundfrequenz die Kopplungsgrundphasenlage auf oder eine Phasenlage auf, die von der Kopplungsgrundphasenlage abhängt.The proposed quantum computer QC is preferably set up to determine the coupling frequencies and/or coupling phase positions of the electromagnetic radiation for manipulating pairs of coupleable two first electronic quantum bits QUB1, QUB2 and their quantum dots NV1, NV2 among one another and to store them as coupling fundamental frequencies and/or coupling phase positions to be used . When manipulating these respective pairs of coupleable two first electronic quantum bits QUB1, QUB2 and their quantum dots NV1, NV2, the quantum computer QC preferably uses electromagnetic radiation of the coupling fundamental frequency of the relevant pair of coupleable two first electronic quantum bits QUB1, QUB2 and their quantum dots NV1, NV2 . In this case, the electromagnetic radiation of the coupling fundamental frequency of the relevant pair of coupleable two first electronic quantum bits QUB1, QUB2 and their quantum dots NV1, NV2 preferably has the coupling fundamental phase position in addition to the coupling fundamental frequency or a phase position that depends on the coupling fundamental phase position.

Vorzugsweise der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen der elektromagnetischen Strahlung zur Manipulation von koppelbaren Paaren aus je einem ersten elektronischen Quantenbit QUB und dessen Quantenpunkt NV und je einem zweiten Quantenbit CQUB und dessen Kernquantenpunkt CI zu bestimmen und als zu verwendende Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen abzuspeichern. Vorzugsweise verwendet der Quantencomputer QC bei der Manipulation dieser jeweiligen koppelbaren Paaren aus je einem ersten elektronischen Quantenbit QUB und dessen Quantenpunkt NV und je einem zweiten Quantenbit CQUB und dessen Kernquantenpunkt CI elektromagnetische Strahlung der Koppelgrundfrequenz des betreffenden koppelbaren Paaren aus je einem ersten elektronischen Quantenbit QUB und dessen Quantenpunkt NV und je einem zweiten Quantenbit CQUB und dessen Kernquantenpunkt CI. Bevorzugt weist dabei die elektromagnetische Strahlung der Koppelgrundfrequenz des betreffenden koppelbaren Paaren aus je einem ersten elektronischen Quantenbit QUB und dessen Quantenpunkt NV und je einem zweiten Quantenbit CQUB und dessen Kernquantenpunkt CI neben der Kopplungsgrundfrequenz die Kopplungsgrundphasenlage auf oder eine Phasenlage auf, die von der Kopplungsgrundphasenlage abhängt.The proposed quantum computer QC is preferably set up to determine the coupling frequencies and/or coupling phase angles of the electromagnetic radiation for manipulating coupleable pairs each consisting of a first electronic quantum bit QUB and its quantum dot NV and a second quantum bit CQUB and its nuclear quantum dot CI and as the coupling fundamental frequencies to be used and/or store coupling basic phase positions. When manipulating these respective coupleable pairs, each consisting of a first electronic quantum bit QUB and its quantum dot NV and a second quantum bit CQUB and its nuclear quantum dot CI, the quantum computer QC preferably uses electromagnetic radiation of the coupling fundamental frequency of the respective coupleable pairs of a first electronic quantum bit QUB and its Quantum dot NV and a second quantum bit CQUB and its core quantum dot CI. In this case, the electromagnetic radiation of the coupling fundamental frequency of the relevant coupleable pairs, each consisting of a first electronic quantum bit QUB and its quantum dot NV and a second quantum bit CQUB and its nuclear quantum dot CI, preferably has the coupling fundamental phase position in addition to the coupling fundamental frequency or a phase position that depends on the coupling fundamental phase position.

Vorzugsweise der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen der elektromagnetischen Strahlung zur Manipulation von Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB1, CQUB2) und/oder deren jeweiligen Kernquantenpunkten (CI1, CI2) untereinander zu bestimmen und als zu verwendende Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen abzuspeichern. Vorzugsweise verwendet der Quantencomputer QC bei der Manipulation dieser jeweiligen Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB1, CQUB2) und/oder deren jeweiligen Kernquantenpunkten (CII, CI2) elektromagnetische Strahlung der Koppelgrundfrequenz des betreffenden Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB1, CQUB2) und/oder deren jeweiligen Kernquantenpunkten (CI1, CI2). Bevorzugt weist dabei die elektromagnetische Strahlung der Koppelgrundfrequenz des betreffenden Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB1, CQUB2) und/oder deren jeweiligen Kernquantenpunkten (CI1, CI2) neben der Kopplungsgrundfrequenz die Kopplungsgrundphasenlage auf oder eine Phasenlage auf, die von der Kopplungsgrundphasenlage abhängt.The proposed quantum computer QC is preferably set up to determine the coupling frequencies and/or coupling phase angles of the electromagnetic radiation for manipulating pairs of coupleable two second nuclear quantum bits (CQUB1, CQUB2) and/or their respective nuclear quantum dots (CI1, CI2) with one another and as to store coupling fundamental frequencies and/or coupling fundamental phase angles that are to be used. When manipulating these respective pairs of coupleable two second nuclear quantum bits (CQUB1, CQUB2) and/or their respective nuclear quantum dots (CII, CI2), the quantum computer QC preferably uses electromagnetic radiation of the coupling fundamental frequency of the respective pairs of coupleable two second nuclear ones Quantum bits (CQUB1, CQUB2) and/or their respective core quantum dots (CI1, CI2). In this case, the electromagnetic radiation of the coupling fundamental frequency of the respective pairs of coupleable two second nuclear quantum bits (CQUB1, CQUB2) and/or their respective nuclear quantum dots (CI1, CI2) preferably has the coupling fundamental phase position in addition to the coupling fundamental frequency or a phase position that depends on the coupling fundamental phase position .

Vorzugsweise umfasst der Quantencomputer QC einen oder mehrere Rotationssensoren RTS für die Erfassung von Rotationswerten und/oder Rotationsbeschleunigungswerten für Drehungen um eine Achse oder einen oder mehrere Rotationssensoren RTS für die Erfassung von Rotationswerten und/oder Rotationsbeschleunigungswerten für Drehungen um zwei Achsen oder einen oder mehrere Rotationssensoren RTS für die Erfassung von Rotationswerten und/oder Rotationsbeschleunigungswerten für Drehungen um drei Achsen. Der Rotationssensor RTS des Quantencomputers QC erfasst vorzugsweise die aktuelle Ausrichtung des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Ausrichtungsmesswerte. Der Rotationssensor RTS des Quantencomputers QC erfasst vorzugsweise die aktuelle Rotationsgeschwindigkeit des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Rotationswerte. Der Rotationssensor RTS des Quantencomputers QC erfasst vorzugsweise die aktuelle Rotationsbeschleunigung des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Rotationsbeschleunigungswerte.The quantum computer QC preferably comprises one or more rotation sensors RTS for detecting rotation values and/or rotational acceleration values for rotations about one axis, or one or more rotation sensors RTS for detecting rotation values and/or rotational acceleration values for rotations about two axes, or one or more rotation sensors RTS for the acquisition of rotation values and/or rotational acceleration values for rotations about three axes. The rotation sensor RTS of the quantum computer QC preferably detects the current orientation of the quantum computer QC in the form of one or more measured orientation values. The rotation sensor RTS of the quantum computer QC preferably records the current rotation speed of the quantum computer QC in the form of one or more rotation values. The rotation sensor RTS of the quantum computer QC preferably records the current rotation acceleration of the quantum computer QC in the form of one or more rotation acceleration values.

Bevorzugt verfügt der Quantencomputer QC über Vorrichtungsteile, die Ausrichtungsmesswerte und/oder Rotationswerte und/oder Rotationsbeschleunigungswerte und/oder Beschleunigungswerte für den Quantencomputer QC bestimmen und/oder eine solche Bestimmung zulassen.The quantum computer QC preferably has device parts that determine alignment measurement values and/or rotation values and/or rotational acceleration values and/or acceleration values for the quantum computer QC and/or allow such a determination.

Bevorzugt verfügt der Quantencomputer QC über Vorrichtungsteile, die

  • • Ausrichtungsmesswerte für Drehungen um eine Achse und/oder um zwei Achsen (AX1, AX2) und/oder drei Achsen und/oder
  • • Rotationswerte für Drehungen um eine Achse und/oder um zwei Achsen (AX1, AX2) und/oder drei Achsen und/oder
  • • Rotationsbeschleunigungswerte für Drehungen um eine Achse und/oder um zwei Achsen (AX1, AX2) und/oder drei Achsen Rotationsbeschleunigungswerte und/oder
  • • Beschleunigungswerte für einen translatorischen Freiheitsgrad und/oder zwei translatorische Freiheitsgrade und/oder drei translatorische Freiheitsgrade
für den Quantencomputer QC bestimmen und/oder eine solche Bestimmung zulassen.The quantum computer QC preferably has device parts that
  • • Orientation readings for rotations about one axis and/or two axes (AX1, AX2) and/or three axes and/or
  • • Rotation values for rotations around one axis and/or around two axes (AX1, AX2) and/or three axes and/or
  • • Rotational acceleration values for rotations about one axis and/or around two axes (AX1, AX2) and/or three axes rotational acceleration values and/or
  • • Acceleration values for one translational degree of freedom and/or two translational degrees of freedom and/or three translational degrees of freedom
for the quantum computer QC and/or allow such a determination.

Bevorzugt verfügt der Quantencomputer QC daher während seines Quantencomputerbetriebs über Ausrichtungsmesswerte und/oder Rotationswerte und/oder Rotationsbeschleunigungswerte und/oder Beschleunigungswerte für den Quantencomputer QC und/oder über Messwerte, die eine Bestimmung dieser Werte zulassen. Bevorzugt ermittelt der Quantencomputer QC während seines Quantencomputerbetriebs

  • • aus bekannten Ausrichtungsmesswerten und/oder
  • • aus bekannten Rotationswerten und/oder
  • • aus bekannten Rotationsbeschleunigungswerten und/oder
  • • aus bekannten Beschleunigungswerten und/oder
  • • aus bekannten Geschwindigkeitswerten und/oder
  • • aus bekannten Ortskoordinaten und/oder
  • • aus Karteninformationen einer elektronischen Karte und/oder
  • • aus Routen-Informationen über die zukünftige Route eines Fahrzeugs, dessen Teil der Quantencomputer QC ist,
für den Quantencomputer QC
  • • zukünftige Ausrichtungsmesswerte und/oder
  • • zukünftige Rotationswerte und/oder
  • • zukünftige Rotationsbeschleunigungswerte und/oder
  • • zukünftige Beschleunigungswerte und/oder
  • • zukünftige Geschwindigkeitswerte und/oder
  • • zukünftige Ortskoordinaten.
During its quantum computer operation, the quantum computer QC therefore preferably has alignment measurement values and/or rotation values and/or rotational acceleration values and/or acceleration values for the quantum computer QC and/or measurement values that allow these values to be determined. The quantum computer preferably determines QC during its quantum computer operation
  • • from known alignment measurements and/or
  • • from known rotation values and/or
  • • from known rotational acceleration values and/or
  • • from known acceleration values and/or
  • • from known speed values and/or
  • • from known location coordinates and/or
  • • from card information of an electronic card and/or
  • • from route information about the future route of a vehicle, which is part of the quantum computer QC,
for the quantum computer QC
  • • future alignment readings and/or
  • • future rotation values and/or
  • • future rotational acceleration values and/or
  • • future acceleration values and/or
  • • future speed values and/or
  • • future location coordinates.

Bevorzugt ermittelt der Quantencomputer QC mittels

  • • der zukünftigen Ausrichtungsmesswerte und/oder
  • • der zukünftigen Rotationswerte und/oder
  • • der zukünftigen Rotationsbeschleunigungswerte und/oder
  • • der zukünftigen Beschleunigungswerte und/oder
  • • der zukünftigen Geschwindigkeitswerte und/oder
  • • der zukünftigen Ortskoordinaten und/oder
  • • von Kopplungsgrundfrequenzen und/oder
  • • Kopplungsgrundphasenlagen
zukünftige Kopplungsgrundfrequenzen und/oder zukünftige Kopplungsgrundphasenlagen für einen zukünftigen Zeitpunkt.The quantum computer preferably determines QC by means of
  • • the future alignment readings and/or
  • • the future rotation values and/or
  • • the future rotational acceleration values and/or
  • • the future acceleration values and/or
  • • the future speed values and/or
  • • the future location coordinates and/or
  • • of coupling fundamental frequencies and/or
  • • Coupling fundamental phase positions
future coupling fundamental frequencies and/or future coupling fundamental phase positions for a future point in time.

Vorzugsweise verwendet der Quantencomputer QC diese zukünftigen Kopplungsgrundfrequenzen und/oder zukünftigen Kopplungsgrundphasenlagen zu dem zukünftigen Zeitpunkt als Kopplungsgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen.The quantum computer QC preferably uses these future coupling fundamental frequencies and/or future coupling fundamental phase positions at the future point in time as coupling fundamental frequencies and/or coupling fundamental phase positions.

Bevorzugt ist der Quantencomputers QC dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von den Ausrichtungsmesswerten und/oder von den Rotationswerten und/oder von den Rotationsbeschleunigungswerten und/oder von den Beschleunigungswerten die zu verwendenden Kopplungsfrequenzen und Kopplungsphasenlagen zwischen den Paaren aus koppelbaren jeweils zwei elektronischen Quantenbits (QUB1 QUB2) und/oder deren Quantenpunkten (NV1, NV2) untereinander aus den zu verwendenden Kopplungsgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen für diese Paaren aus koppelbaren jeweils zwei elektronischen Quantenbits (QUB1 QUB2) und/oder deren Quantenpunkten (NV1, NV2)zu bestimmen. Dies ermöglicht den Betrieb eines mobilen Quantencomputers QC auf Basis paramagnetischer Zentren als Quantenpunkte NV von elektronischen Quantenbits QUB und auf Basis nuklearer Quantenbits CQUB und derer Kernquantenbits CI.The quantum computer QC is preferably set up to determine the coupling frequencies and coupling phase positions to be used between the pairs of coupleable two electronic quantum bits (QUB1 QUB2) depending on the measured alignment values and/or the rotation values and/or the rotational acceleration values and/or the acceleration values. and/or to determine their quantum dots (NV1, NV2) among themselves from the coupling fundamental frequencies and/or coupling fundamental phase positions to be used for these pairs of coupleable two electronic quantum bits (QUB1 QUB2) and/or their quantum dots (NV1, NV2). This enables the operation of a mobile quantum computer QC based on paramagnetic centers as quantum dots NV of electronic quantum bits QUB and based on nuclear quantum bits CQUB and their nuclear quantum bits CI.

Bevorzugt ist der Quantencomputers QC dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von den Ausrichtungsmesswerten und/oder von den Rotationswerten und/oder von den Rotationsbeschleunigungswerten und/oder von den Beschleunigungswerten die zu verwendenden Kopplungsfrequenzen zwischen den koppelbaren Paaren aus je einem ersten elektronischen Quantenbit QUB und/oder dessen Quantenpunkt NV und je einem zweiten nuklearen Quantenbit CQUB und/oder dessen Kernquantenpunkt CI aus den zu verwendenden Kopplungsgrundfrequenzen und Kopplungsgrundphasenlagen zu bestimmen. Dies ermöglicht den Betrieb eines mobilen Quantencomputers QC auf Basis paramagnetischer Zentren als Quantenpunkte NV von elektronischen Quantenbits QUB und auf Basis nuklearer Quantenbits CQUB und derer Kernquantenbits CI.The quantum computer QC is preferably set up to determine the coupling frequencies to be used between the pairs that can be coupled, each consisting of a first electronic quantum bit QUB and/or its To determine quantum dot NV and a second nuclear quantum bit CQUB and/or its nuclear quantum dot CI from the coupling fundamental frequencies and coupling fundamental phase positions to be used. This enables the operation of a mobile quantum computer QC based on paramagnetic centers as quantum dots NV of electronic quantum bits QUB and based on nuclear quantum bits CQUB and their nuclear quantum bits CI.

Bevorzugt ist der Quantencomputers QC dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von den Ausrichtungsmesswerten und/oder von den Rotationswerten und/oder von den Rotationsbeschleunigungswerten und/oder von den Beschleunigungswerten und/oder Geschwindigkeitswerten und/oder Ortskoordinaten des Quantencomputers QC die zu verwendenden Kopplungsfrequenzen zwischen den Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten nuklearen Quantenbits CI untereinander aus den zu verwendenden Kopplungsgrundfrequenzen zu bestimmen.The quantum computer QC is preferably set up to determine the coupling frequencies to be used between the pairs as a function of the alignment measurement values and/or the rotation values and/or the rotational acceleration values and/or the acceleration values and/or speed values and/or location coordinates of the quantum computer QC to determine coupleable two second nuclear quantum bits CI with each other from the coupling fundamental frequencies to be used.

Bevorzugt ist der Quantencomputers QC dazu eingerichtet, bei der Manipulation der ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder deren Quantenpunkte NV und/oder zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder deren Kernquantenbist CI mittels der ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) die so bestimmten zu verwendenden Kopplungsfrequenzen zu verwenden.The quantum computer QC is preferably set up to, when manipulating the first electronic quantum bits QUB and/or their quantum dots NV and/or second nuclear quantum bits CQUB and/or their core quantum bit CI by means of the first means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS , XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and/or the second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF- AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) to use the coupling frequencies thus determined to be used.

In einer weiteren Ausprägung ist der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen vorzugsweise zwischen Paaren aus koppelbaren jeweils zwei ersten elektronischen Quantenbits (QUB1, QUB2) und/oder deren Quantenpunkten (NV1, NV2) untereinander zu einem ersten Zeitpunkt zu bestimmen und als Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen abzuspeichern. In dieser weiteren Ausprägung ist der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC vorzugsweise dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen zwischen koppelbaren Paaren aus je einem ersten elektronischen Quantenbit QUB und/oder dessen Quantenpunkt NV und je einem zweiten nuklearen Quantenbit CQUB und/oder dessen Kernquantenpunkt CI zu einem ersten Zeitpunkt zu bestimmen und als Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen abzuspeichern. In dieser weiteren Ausprägung ist der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC vorzugsweise dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen zwischen Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB1, CQUB2) und/oder deren Kernquantenpunkten (CI1, CI2) untereinander zu dem ersten Zeitpunkt zu bestimmen und als Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen abzuspeichern. In dieser weiteren Ausprägung ist der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC vorzugsweise dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen zwischen Paaren aus koppelbaren jeweils zwei ersten elektronischen Quantenbits (QUB1, QUB2) und/oder deren Quantenpunkten (NV1, NV2) untereinander zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt zu bestimmen und als Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen zu verwenden ggf. abzuspeichern. In dieser weiteren Ausprägung ist der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC vorzugsweise dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen zwischen koppelbaren Paaren aus je einem ersten Quantenbit QUB und dessen Quantenpunkt NV und je einem zweiten Quantenbit CQUB und/oder dessen Kernquantenpunkt CI zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt zu bestimmen und als Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen zu verwenden ggf. abzuspeichern. In dieser weiteren Ausprägung ist der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC vorzugsweise dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen zwischen Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB1, CQUB2) und/oder deren Kernquantenpunkten (CI1, CI2) untereinander zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt zu bestimmen und als Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen zu verwenden ggf. abzuspeichern. In dieser weiteren Ausprägung ist der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC vorzugsweise dazu eingerichtet, aus einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen und einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen die aktuelle Ausrichtung des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Ausrichtungsmesswerte und/oder in Form eines oder mehrerer Rotationswerte und/oder in Form eines oder mehrerer Rotationsbeschleunigungswerte und/oder in Form eines oder mehrerer Beschleunigungswerte zu ermitteln. Dies ermöglicht die Verwendung des Quantencomputers QC als Gyroskop.In a further embodiment, the proposed quantum computer QC is set up to determine the coupling frequencies and/or coupling phase angles preferably between pairs of coupleable two first electronic quantum bits (QUB1, QUB2) and/or their quantum dots (NV1, NV2) with one another at a first point in time and store them as coupling fundamental frequencies and/or coupling fundamental phase positions. In this further embodiment, the proposed quantum computer QC is preferably set up to combine the coupling frequencies and/or coupling phase angles between pairs that can be coupled, each consisting of a first electronic quantum bit QUB and/or its quantum dot NV and a second nuclear quantum bit CQUB and/or its nuclear quantum dot CI to determine the first point in time and to store it as coupling fundamental frequencies and/or coupling fundamental phase positions. In this further embodiment, the proposed quantum computer QC is preferably set up to determine the coupling frequencies and/or coupling basic phase positions between pairs of coupleable two second nuclear quantum bits (CQUB1, CQUB2) and/or their nuclear quantum points (CI1, CI2) with one another at the first point in time and store them as coupling fundamental frequencies and/or coupling fundamental phase positions. In this further embodiment, the proposed quantum computer QC is preferably set up to compare the coupling frequencies and/or coupling phase angles between pairs of coupleable two first electronic quantum bits (QUB1, QUB2) and/or their quantum dots (NV1, NV2) among themselves at a second point in time after the to determine the first point in time and to use them as coupling frequencies and/or coupling phase angles, if necessary to store them. In this further form, the proposed quantum computer QC is preferably set up to calculate the coupling frequencies and/or coupling phase angles between pairs that can be coupled, each consisting of a first quantum bit QUB and its quantum dot NV and a second quantum bit CQUB and/or its core quantum dot CI at a second point in time after the to determine the first point in time and to use them as coupling frequencies and/or coupling phase angles, if necessary to store them. In this further embodiment, the proposed quantum computer QC is preferably set up to compare the coupling frequencies and/or coupling phase angles between pairs of coupleable two second nuclear quantum bits (CQUB1, CQUB2) and/or their nuclear quantum dots (CI1, CI2) with one another at a second point in time after the to determine the first point in time and to use them as coupling frequencies and/or coupling phase angles, if necessary to store them. In this further embodiment, the proposed quantum computer QC is preferably set up to determine the current alignment of the quantum computer QC in the form of one or more alignment measured values and/or in the form of one or more coupling fundamental frequencies and/or coupling fundamental phase positions and one or more coupling frequencies and/or coupling phase positions several rotation values and/or in the form of one or more rotational acceleration values and/or in the form of one or more acceleration values. This allows the quantum computer QC to be used as a gyroscope.

In einer anderen Ausprägung sind der Quantencomputer QC oder Teile des Quantencomputers QC oder eine Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder von deren Quantenpunkte NV und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder von deren Kernquantenpunkte CI und/oder eine Anordnung von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers QC drehbar um eine Achse gelagert oder drehbar um zwei Achsen (AX1, AX2) gelagert oder drehbar um drei Achsen gelagert.In another embodiment, the quantum computer QC or parts of the quantum computer QC or an arrangement of first electronic quantum bits QUB and/or their quantum dots NV and/or second nuclear quantum bits CQUB and/or their core quantum dots CI and/or an arrangement of paramagnetic Centers of the quantum computer QC rotatable about one axis or rotatable about two axes (AX1, AX2) or rotatable about three axes.

In einer weiteren Ausprägung des Quantencomputers QC verfügt der Quantencomputer QC über eine oder mehrere Energiekupplungen (EK1, EK2). Eine Energiekupplung der Energiekupplungen (EK1, EK2) ist vorzugsweise dazu eingerichtet, den Quantencomputer QC oder Teile des Quantencomputers QC oder die Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder von deren Quantenpunkten NV und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder von deren Kernquantenpunkten CI und/oder die Anordnung von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers QC mit elektrischer oder elektromagnetischer Energie und/oder Strahlungsenergie zu versorgen. Im Sinne dieses Dokuments ist die Strahlungsenergie der Pumpstrahlung LB elektromagnetische Energie insbesondere zu Versorgung der Quantenpunkte NV des Quantenpunkte NV mit Energie. In einer dieser Ausprägung des Quantencomputers QC ist die Energieversorgung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, dass eine Drehung des Quantencomputers QC oder von Teilen des Quantencomputers QC oder der Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder von Quantenpunkten NV und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder von deren Kernquantenpunkten CI und/oder der Anordnung von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers QC um eine Achse (AX1, AX2) die Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG, BENG2, SRG2, LD, LDRV) nicht mitdrehen muss. Bevorzugt ist die Energiekupplung (EK1, EK2) dazu eingerichtet, die Energie von der Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG, BENG2, SRG2, LD, LDRV) zum Quantencomputer QC so zu transportieren, dass eine Verdrehung des Quantencomputers QC oder von Teilen des Quantencomputers QC oder der Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder von deren Quantenpunkten NV und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder von deren Kernquantenpunkten CI und/oder von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers QC gegenüber der Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG, BENG2, SRG2, LD, LDRV) um beliebige Winkel möglich ist.In a further form of the quantum computer QC, the quantum computer QC has one or more energy couplings (EK1, EK2). An energy coupling of the energy couplings (EK1, EK2) is preferably set up to the quantum computer QC or parts of the quantum computer QC or the arrangement of first electronic quantum bits QUB and/or their quantum dots NV and/or second nuclear quantum bits CQUB and/or their To supply nuclear quantum dots CI and / or the array of paramagnetic centers of the quantum computer QC with electrical or electromagnetic energy and / or radiation energy. For the purposes of this document, the radiation energy of the pump radiation LB is electromagnetic energy, in particular for supplying the quantum dots NV of the quantum dots NV with energy. In one of these forms of the quantum computer QC, the energy supply is preferably set up to ensure that the quantum computer QC or parts of the quantum computer QC or the arrangement of first electronic quantum bits QUB and/or quantum dots NV and/or second nuclear quantum bits CQUB and /or the energy supply (LDV, TS, BENG, SRG, BENG2, SRG2, LD, LDRV) does not have to rotate with the core quantum dots CI and/or the arrangement of paramagnetic centers of the quantum computer QC around an axis (AX1, AX2). The energy coupling (EK1, EK2) is preferably set up to transfer the energy from the energy supply supply (LDV, TS, BENG, SRG, BENG2, SRG2, LD, LDRV) to the quantum computer QC so that a rotation of the quantum computer QC or parts of the quantum computer QC or the arrangement of first electronic quantum bits QUB and / or their Quantum dots NV and/or second nuclear quantum bits CQUB and/or their nuclear quantum dots CI and/or paramagnetic centers of the quantum computer QC relative to the energy supply (LDV, TS, BENG, SRG, BENG2, SRG2, LD, LDRV) at any angle possible is.

In einer weiteren Ausprägung des Quantencomputers QC umfasst die Energiekupplung (EK1, EK2) beispielsweise elektrisch leitfähige Schleifringe und Schleifkontakte für diese Energieübertragung. In einer weiteren Ausprägung des Quantencomputers QC ist die Energiekupplung (EK1, EK2) vorzugsweise dazu eingerichtet, die Energie der Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG, BENG2, SRG2, LD, LDRV) mittels induktiver Kopplung zu dem Quantencomputer QC oder zu Teilen des Quantencomputers QC oder zu der Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder von deren Quantenpunkten NV und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder von deren Kernquantenpunkten CI und/oder von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers QC zu übertragen. In der weiteren Ausprägung des Quantencomputers QC ist die Energiekupplung (EK1, EK2) vorzugsweise dazu eingerichtet, die Energie der Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG, BENG2, SRG2, LD, LDRV) mittels elektromagnetischen Wellen und/oder elektromagnetischer Strahlung zu dem Quantencomputer QC oder zu Teilen des Quantencomputers QC oder zu der Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder von deren Quantenpunkten NV und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder von deren Kernquantenpunkten CI und/oder von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers QC zu übertragen. Dabei ist im Sinne des hier vorgelegten Dokuments eine Bestrahlung von ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder deren Quantenpunkten NV und/oder der Anordnung von zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder deren Kernquantenpunkten CI und/oder der Anordnung von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers QC mit einer Pumpstrahlung LB eine Energieversorgung der Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder von deren Quantenpunkten NV und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder von deren Kernquantenpunkten CI und/oder von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers QC.In a further embodiment of the quantum computer QC, the energy coupling (EK1, EK2) includes, for example, electrically conductive slip rings and sliding contacts for this energy transfer. In a further embodiment of the quantum computer QC, the energy coupling (EK1, EK2) is preferably set up to divide the energy of the energy supply (LDV, TS, BENG, SRG, BENG2, SRG2, LD, LDRV) by means of inductive coupling to the quantum computer QC of the quantum computer QC or to the arrangement of first electronic quantum bits QUB and/or of their quantum dots NV and/or of second nuclear quantum bits CQUB and/or of their nuclear quantum dots CI and/or of paramagnetic centers of the quantum computer QC. In a further form of the quantum computer QC, the energy coupling (EK1, EK2) is preferably set up to transfer the energy from the energy supply (LDV, TS, BENG, SRG, BENG2, SRG2, LD, LDRV) to the Quantum computer QC or parts of the quantum computer QC or the arrangement of first electronic quantum bits QUB and/or their quantum dots NV and/or second nuclear quantum bits CQUB and/or their nuclear quantum dots CI and/or paramagnetic centers of the quantum computer QC . In the sense of the document presented here, irradiation of first electronic quantum bits QUB and/or their quantum dots NV and/or the arrangement of second nuclear quantum bits CQUB and/or their nuclear quantum dots CI and/or the arrangement of paramagnetic centers of the quantum computer QC with a Pump radiation LB supplies energy to the arrangement of first electronic quantum bits QUB and/or their quantum dots NV and/or second nuclear quantum bits CQUB and/or their nuclear quantum dots CI and/or paramagnetic centers of the quantum computer QC.

In einer weiteren Ausprägung des Quantencomputers QC ist der Quantencomputer QC mittels einer kardanischen Aufhängung KAH drehbar um eine Achse oder zwei Achsen (AX1, AX2) oder drei Achsen gelagert. Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC in dieser Ausprägung einen oder mehrere Kreisel KR oder ist mit diesen Kreisel KR mechanisch verbunden, sodass die Ausrichtung des Quantencomputers QC von Drehungen der kardanischen Aufhängung KAH um diese eine Achse oder diese zwei Achsen (AX1, AX2, AX3) oder diese drei Achsen nicht verändert wird.In a further embodiment of the quantum computer QC, the quantum computer QC is rotatably mounted about one axis or two axes (AX1, AX2) or three axes by means of a cardanic suspension KAH. In this form, the quantum computer QC preferably comprises one or more gyros KR or is mechanically connected to these gyros KR, so that the alignment of the quantum computer QC by rotations of the gimbal KAH about this one axis or these two axes (AX1, AX2, AX3) or these three axes is not changed.

In einer weiteren Ausprägung des Quantencomputers QC weisen ein oder mehrere Kreisel der Kreisel KR einen Antrieb auf. Der eine Kreisel KR oder die mehreren Kreisel KR und der Antrieb des einen Kreisels KR oder die Antriebe der Kreisel KR im Sinne des hier vorgelegten Dokuments sind vorzugsweise ein Teil des Quantencomputers QC.In a further embodiment of the quantum computer QC, one or more gyroscopes KR have a drive. The one gyroscope KR or the plurality of gyros KR and the drive of the one gyroscope KR or the drives of the gyroscopes KR in the sense of the document presented here are preferably part of the quantum computer QC.

Bei der Ausarbeitung des hier vorgelegten Dokuments wurde erkannt, dass die Verwendung eines Quantencomputers QC wie oben beschrieben als Gyrometer denkbar ist. Das hier vorgelegte Dokument beschreibt somit ein Gyrometer, dass einen Quantencomputer QC umfasst. Dabei zeichnet sich ein solches Gyrometer auf Basis eines Quantencomputers QC durch eine besondere Empfindlichkeit aus. Zur Ermittlung der Gyrometermesswerte des Gyrometers bestimmt der Quantencomputer QC des Gyrometers bevorzugt einen oder mehrere Ausrichtungsmesswerte und/oder einen oder mehrere Rotationswerte und/oder einen oder mehrere Rotationsbeschleunigungswerte und/oder einen oder mehrere Beschleunigungswerte und/oder einen oder mehrere Geschwindigkeitswerte und/oder eine oder mehrere Ortskoordinaten des Quantencomputers QC.When drafting the document presented here, it was recognized that the use of a quantum computer QC as described above as a gyrometer is conceivable. The document presented here thus describes a gyrometer that includes a quantum computer QC. Such a gyrometer based on a quantum computer QC is characterized by a special sensitivity. To determine the gyrometer measurement values of the gyrometer, the quantum computer QC of the gyrometer preferably determines one or more orientation measurement values and/or one or more rotation values and/or one or more rotational acceleration values and/or one or more acceleration values and/or one or more speed values and/or one or several location coordinates of the quantum computer QC.

Bevorzugt ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Koppelgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Koppelphasenlagen die aktuelle Ausrichtung des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Ausrichtungsmesswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Ausrichtungsmesswerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Ausrichtungsmesswerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Ausrichtungsmesswerten zu ermitteln.The quantum computer QC is preferably set up to determine the current alignment of the quantum computer QC in the form of one or more alignment measured values and/or in the form of one or more temporal to determine derivatives of the nth order of measured alignment values and/or in the form of one or more integrals over time of the nth order of measured alignment values and/or in the form of filtered values of measured alignment values.

Bevorzugt ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Koppelgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Koppelphasenlagen die aktuelle Rotationsgeschwindigkeit des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Rotationswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Rotationswerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Rotationswerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Rotationswerten zu ermitteln.The quantum computer QC is preferably set up, by determining one or more coupling fundamental frequencies and/or coupling fundamental phase positions and by determining one or more Coupling frequencies and/or coupling phase positions the current rotational speed of the quantum computer QC in the form of one or more rotation values and/or in the form of one or more nth-order time derivatives of rotation values and/or in the form of one or more nth-order time integrals of rotation values and /or to be determined in the form of filtered values of rotation values.

Bevorzugt ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Koppelgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Koppelphasenlagen die aktuelle Rotationsbeschleunigung des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Rotationsbeschleunigungswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Rotationsbeschleunigungswerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Rotationsbeschleunigungswerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Rotationsbeschleunigungswerten zu ermitteln.The quantum computer QC is preferably set up to determine the current rotational acceleration of the quantum computer QC in the form of one or more rotational acceleration values and/or in the form of one or more time values by determining one or more basic coupling frequencies and/or basic coupling phase positions and by determining one or more coupling frequencies and/or coupling phase positions to determine derivatives of the nth order of rotational acceleration values and/or in the form of one or more time integrals of the nth order of rotational acceleration values and/or in the form of filtered values of rotational acceleration values.

Bevorzugt ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Koppelgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Koppelphasenlagen die aktuelle Beschleunigung des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Beschleunigungswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Beschleunigungswerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Beschleunigungswerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Beschleunigungswerten zu ermitteln.The quantum computer QC is preferably set up to determine the current acceleration of the quantum computer QC in the form of one or more acceleration values and/or in the form of one or more time values by determining one or more basic coupling frequencies and/or basic coupling phase positions and by determining one or more coupling frequencies and/or coupling phase positions to determine derivatives of the nth order of acceleration values and/or in the form of one or more time integrals of the nth order of acceleration values and/or in the form of filtered values of acceleration values.

Bevorzugt ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Koppelgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Koppelphasenlagen die aktuelle Geschwindigkeit des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Geschwindigkeitswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Geschwindigkeitswerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Geschwindigkeitswerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Geschwindigkeitswerten zu ermitteln.The quantum computer QC is preferably set up to determine the current speed of the quantum computer QC in the form of one or more speed values and/or in the form of one or more time values by determining one or more basic coupling frequencies and/or basic coupling phase positions and by determining one or more coupling frequencies and/or coupling phase positions derivatives of the nth order of speed values and/or in the form of one or more time integrals of the nth order of speed values and/or in the form of filtered values of speed values.

Bevorzugt ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Koppelgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Koppelphasenlagen die aktuelle Ortskoordinate des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Ortskoordinatenwerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Ortskoordinatenwerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Ortskoordinatenwerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Ortskoordinatenwerten zu ermitteln.The quantum computer QC is preferably set up to determine the current spatial coordinates of the quantum computer QC in the form of one or more spatial coordinate values and/or in the form of one or more temporal values by determining one or more basic coupling frequencies and/or basic coupling phase positions and by determining one or more coupling frequencies and/or coupling phase positions to determine derivatives of the nth order of spatial coordinate values and/or in the form of one or more time integrals of the nth order of spatial coordinate values and/or in the form of filtered values of spatial coordinate values.

Bevorzugt ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, mittels Ausführung von Quanten-Op-Codes Messwerte physikalischer Parameter, insbesondere wie Aussichtung, Winkelgeschwindigkeit, Winkelbeschleunigung, Gravitationsbeschleunigung, Beschleunigung, Geschwindigkeit und/oder Ortskoordinate zu ermitteln.The quantum computer QC is preferably set up to determine measured values of physical parameters, in particular such as perspective, angular velocity, angular acceleration, gravitational acceleration, acceleration, speed and/or location coordinates, by executing quantum op-codes.

Gatter Steuerung von NV-Zentren und nuklearen Spins, die mit diesen verkoppelt sindGate control of NV centers and nuclear spins coupled to them

Im Sinne des hier offengelegten Dokuments bezeichnet das NV-Zentrum die Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums. Der nukleare Spin des Stickstoffatoms des NV-Zentrums wird separat benannt.As used in the document disclosed herein, the NV center means the electron configuration of the NV center. The nuclear spin of the nitrogen atom of the NV center is named separately.

Definition des Begriffs GatterDefinition of the term gate

Das hier vorgelegte Dokument definiert den Begriff „Gatter“ im Sinne des hier vorgelegten Dokuments wie folgt:

  • Gatter im Sinne des hier vorgelegten Dokuments sind Methoden in Form von Prozessschrittfolgen, die zur Manipulation auslesbarer Zustände mit dem Ziel dienen, vollständige Turingmaschinen aus zeitlich sequentiellen oder parallelen Abfolgen dieser Gatter aufzubauen zu können. Eine TuringMaschine im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist somit eine Abfolge von solchen Gattern, die ein Quantencomputer ausführt und womit der Quantencomputer den Zustand von Quantenbits und/oder nuklearen Quantenbits des Quantencomputers manipuliert und/oder ausließt.
The document presented here defines the term "gate" as used in the document presented here as follows:
  • Gates in the sense of the document presented here are methods in the form of process step sequences that are used to manipulate readable states with the aim of being able to build complete Turing machines from temporally sequential or parallel sequences of these gates. A Turing machine in the sense of the document presented here is therefore a sequence of such gates that a quantum computer executes and with which the quantum computer manipulates and/or omits the state of quantum bits and/or nuclear quantum bits of the quantum computer.

Eine solche vollständige Turingmaschine auf Basis eines solchen Quantencomputers im Sinne des hier vorgelegten Dokuments erlaubt entsprechend der Turing-Church Vermutung die Lösung aller berechenbare Aufgaben. Klassische Computer sind Turing vollständig. Nach dem Gottesman-Knill Theorem ist ein Quanten Computer Turing vollständig, wenn folgende unitäre Gatter realisiert werden können:

  1. 1. Clifford Gatter (Paul: X,Y,Z),
  2. 2. H Phasengatter S (T) und
  3. 3. das 2 Quantenbitgatter CNOT.
Such a complete Turing machine based on such a quantum computer in the sense of the document presented here allows the solution of all calculations according to the Turing-Church conjecture bare tasks. Classic computers are Turing complete. According to the Gottesman-Knill theorem, a quantum computer Turing is complete if the following unitary gates can be realized:
  1. 1. Clifford Gatter (Paul: X,Y,Z),
  2. 2. H phase gate S (T) and
  3. 3. the 2 quantum bit gate CNOT.

Ein Clifford Gatter ist eine Gruppe von Gattern V (V sei Element der Menge der Clifford Gatter) mit der Eigenschaft U=WVW+ mit U und W ebenfalls als Element der Menge der Clifford Gatter.A Clifford gate is a group of gates V (let V be an element of the set of Clifford gates) with the property U=WVW + with U and W also being elements of the set of Clifford gates.

Im Quantencomputing und in der Quanteninformationstheorie sind die Clifford-Gatter die Elemente der Clifford-Gruppe, einer Menge mathematischer Transformationen, die die n-Quantenbit-Pauli-Gruppe normalisieren, d. h. Tensor-Produkte von Pauli-Matrizen durch Konjugation auf Tensor-Produkte von Pauli-Matrizen abbilden. Der Begriff wurde von Daniel Gottesman eingeführt und ist nach dem Mathematiker William Kingdon Clifford benannt.[1] Quantenschaltungen, die nur aus Clifford-Gattern bestehen, können aufgrund des Gottesman-Knill-Theorems effizient mit einem klassischen Computer simuliert werden.In quantum computing and quantum information theory, the Clifford gates are the elements of the Clifford group, a set of mathematical transformations that normalize the n-quantum bit Pauli group, i.e. H. Map tensor products of Pauli matrices to tensor products of Pauli matrices by conjugation. The term was introduced by Daniel Gottesman and is named after the mathematician William Kingdon Clifford.[1] Quantum circuits consisting only of Clifford gates can be efficiently simulated with a classical computer due to the Gottesman-Knill theorem.

Dabei sind die Clifford Gatter (Paul: X,Y,Z) redundant. Beispielsweise gilt X=HZH+.The Clifford gates (Paul: X,Y,Z) are redundant. For example, X=HZH + .

Man kann also auf ein Clifford Gatter (Paul: X,Y,Z) verzichten. Der Stand der Technik bezeichnet diese drei Gatter 1 bis 3 auch als universelle Gatter. Der Quantencomputer kann diese elementaren Gatter mittels Operationen, die Spin-Rotationen induzieren, nachbilden. Hierbei ist allerdings das Folgende zu beachten:

  1. a) Das X Gatter stellt eine Spieglung mit einer positiven Abbildungsdeterminante dar. Der NV-Zentren basierende Quantencomputer kann kein X-Gatter realisieren. Das X-Gatter ist eine der Pauli-Matrizen, die den Spin um 180° spiegelt. (im Folgenden als Quantenbit-Flip bezeichnet) Allerdings kann der Quantencomputer ein iX-Gatter realisieren. D.h. bei jeder Gatteroperation kommt eine Phasenverschiebung von 90° hinzu (komplexer Faktor i) Bei einem NV-Zentrum führt der Quantencomputer das X-Gatter dadurch aus, dass er ein Mikrowellensignal mit der Resonanzenergie (Resonanzfrequenz) einer definierten zeitlichen Länge und Amplitude (Rabi-Frequenz=γNV B mit γNV als gyromagnetische Moment des NV-Zentrums und B die magnetische Komponente der elektromagnetischen Welle, die senkrecht zu der Richtung des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums wirkt) Ein solcher π-Puls hat dann die zeitliche Länge 1/(2γNV B) (Das entspricht 180°).
  2. b) Rotationen besitzen immer eine negative Determinante. Die Rotationen erzeugen also eine zusätzliche allgemeine Phase, die aber keine Bedeutung besitzt, weil sie nicht messbar sind. Allerdings muss während der Rechnung diese Phase berücksichtigt werden, da sich die Phasen addieren können. Das CROT-Gatter ist eine unitäre Matrize, die den Spin um einen Winkel θ u eine Achsenfläche im vierdimensionalen Raum der Bloch-Kugel dreht. (im Folgenden als Quantenbit-Rotation oder einfach nur CROT bezeichnet) Auch hier kommt bei jeder Gatteroperation eine Phasenverschiebung hinzu. Bei einem NV-Zentrum führt der Quantencomputer das CROT-Gatter dadurch aus, dass er ein Mikrowellensignal mit der Resonanzenergie (Resonanzfrequenz) einer definierten zeitlichen Länge und Amplitude (γNV B mit γNV als gyromagnetische Moment des NV-Zentrums und B die magnetische Komponente der elektromagnetischen Welle, die senkrecht zu der Richtung des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums wirkt) Ein solcher θ-Puls hat dann die zeitliche Länge 1/(2γNV B) (θ/180°). Wird die Phase der Mikrowellenansteuerung (bei Kernspins der Radiofrequenzansteuerung) um 90° verschoben, so wechselt die CROT-Ansteuerung, wenn sie zuvor eine Drehung um die X-Achse bewirkte, zu einer Ansteuerung, die eine Drehung um die Y-Achse bewirkt. Die Mikrowellenphasenlage der Mikrowellenansteuerung bestimmt also die Drehachse einer CROT-Operation. Bei nuklearen Spins bestimmt die Radiowellenphasenlage die Drehachse einer CROT-Operation für den nuklearen Spin.
So you can do without a Clifford gate (Paul: X,Y,Z). The prior art also designates these three gates 1 to 3 as universal gates. The quantum computer can emulate these elementary gates using operations that induce spin rotations. However, the following should be noted here:
  1. a) The X gate represents a reflection with a positive mapping determinant. The quantum computer based on NV centers cannot realize an X gate. The X gate is one of the Pauli matrices that mirrors the spin by 180°. (hereinafter referred to as quantum bit flip) However, the quantum computer can realize an iX gate. Ie with each gate operation there is an additional phase shift of 90° (complex factor i) In the case of a NV center, the quantum computer executes the X gate by generating a microwave signal with the resonance energy (resonance frequency) of a defined time length and amplitude (Rabi Frequency=γ NV B with γ NV as the gyromagnetic moment of the NV center and B the magnetic component of the electromagnetic wave acting perpendicular to the direction of the electron spin of the electron configuration of the NV center) Such a π-pulse then has the temporal length 1 /(2γ NV B) (This corresponds to 180°).
  2. b) Rotations always have a negative determinant. The rotations therefore create an additional general phase, which is of no importance because they are not measurable. However, this phase must be taken into account during the calculation, since the phases can add up. The CROT gate is a unitary matrix that rotates the spin by an angle θ u an axis plane in the four-dimensional space of the Bloch sphere. (hereinafter referred to as quantum bit rotation or just CROT) Here too, a phase shift is added to every gate operation. Given an NV center, the quantum computer executes the CROT gate by generating a microwave signal with the resonance energy (resonance frequency) of a defined temporal length and amplitude (γ NV B with γ NV as the gyromagnetic moment of the NV center and B the magnetic component of the electromagnetic wave acting perpendicularly to the direction of the electron spin of the electron configuration of the NV center) Such a θ pulse then has the temporal length 1/(2γ NV B) (θ/180°). If the phase of the microwave drive (in the case of nuclear spins, the radio frequency drive) is shifted by 90°, the CROT drive, if it previously caused a rotation about the X-axis, changes to a drive that causes a rotation about the Y-axis. The microwave phase angle of the microwave control therefore determines the axis of rotation of a CROT operation. For nuclear spins, the radio wave phasing determines the spin axis of a nuclear spin CROT operation.

Ein Rotation um 180° in der x-Achse ist somit kein X sondern ein iX Gatter! Genau ergibt sich ein CROT nicht als CNOT sondern als CiNOT. Um einen CNOT zu definieren muss ein zusätzlicher Z(π/2) (Clifford Gatter (Paul,Z) mit zeitlicher Länge π/2) vor oder nach der Ausführung des CROT-Befehls eingefügt werden und auf den konditionellen Partnerquantenbit wirken. Das konditionelle Partnerquantenbit eines NV-Zentrums kann ein nuklearer Spin in der Umgebung des NV-Zentrums sein oder ein anderes NV-Zentrum in der Umgebung des NV-Zentrums sein.A rotation of 180° in the x-axis is therefore not an X but an iX gate! Exactly, a CROT does not result as a CNOT but as a CiNOT. To define a CNOT, an additional Z(π/2) (Clifford gate (Paul,Z) with time length π/2) must be inserted before or after the execution of the CROT instruction and act on the conditional partner quantum bit. The conditional partner quantum bit of an NV center can be a nuclear spin in the vicinity of the NV center or another NV center in the vicinity of the NV center.

Ein beispielhaftes System zur Erklärung kann beispielsweise ein erstes NV-Zentrum und ein zweites NV-Zentrum und ein drittes NV-Zentrum umfassen, wobei das erste NV-zentrum und das dritte NV-Zentrum wiederum jeweils mit jeweiligen nuklearen Spins koppeln können, die genau einem dieser beiden beispielhaften NV-Zentren zugeordnet sind. Das erste NV-Zentrum und das zweite NV-Zentrum und das dritte NV-Zentrum sind als lineare Kette angeordnet, wobei das erste NV-Zentrum mit dem dritten NV-Zentrum nur über das zweite NV-Zentrum als Ancilla-bitt koppeln kann und nicht direkt koppeln kann. Wird nun durch eine Quantenoperation der Quantenzustand des zweiten NV-Zentrums in den Zustand m=0 gebracht, so entkoppelt diese Quantenoperation das erste NV-Zentrum von dem dritten NV-Zentrum. Wird durch eine andere Quantenoperation der Quantenzustand des zweiten NV-Zentrums in den Zustand m=+1 oder m=-1 gebracht, so können Quantenoperation das erste NV-Zentrum mit dem dritten NV-Zentrum koppeln.For example, an exemplary system of explanation may include a first NV center and a second NV center and a third NV center, where the first NV center and the third NV center can in turn couple to respective nuclear spins that are assigned to exactly one of these two exemplary NV centers. The first NV center and the second NV center and the third NV center are arranged as a linear chain, where the first NV center can and cannot couple to the third NV center only via the second NV center as ancilla bitt can connect directly. If the quantum state of the second NV center is brought into the state m=0 by a quantum operation, then this quantum operation decouples the first NV center from the third NV center. If the quantum state of the second NV center is brought into the state m=+1 or m=-1 by another quantum operation, then quantum operations can couple the first NV center with the third NV center.

Eine CROT-Operation um die Z-Achse kann durch eine -π/2 -Drehung um die Y-Achse und dann ein X-Gatte und dann eine +π/2-Drehung um die Y-Achse realisiert werden.A CROT operation about the Z axis can be realized by a -π/2 rotation about the Y axis and then an X gate and then a +π/2 rotation about the Y axis.

Zu Beginn ist nur die Z-Achse durch die Flussdichte des Magnetfelds festgelegt. Mit der erste CROT-Operation legt der Quantencomputer die X-Achse für das NV-Zentrum willkürlich fest. Diese Referenz ist zwar frei wählbar, muss während einer Quantenberechnung aber Referenz (Phasenstabilität) beibehalten werden.Initially, only the Z-axis is fixed by the flux density of the magnetic field. With the first CROT operation, the quantum computer arbitrarily sets the X-axis for the NV center. Although this reference can be freely selected, it must be maintained during a quantum calculation (phase stability).

Neben der Ausführung dieser Gatter muss der Quantencomputerseine Quantenbits und seine nuklearen Quantenbits zu Beginn einer Berechnung jeweils in einem definierten Anfangszustand versetzen und nach dem Ausführen aller Operationen der Quantencomputer seine relevanten Quantenbits und/oder seine relevanten nuklearen Quantenbits. Sind alle drei Bedingungen erfüllt, kann dieser Quantencomputer beliebige Rechnungen durchführen und gilt dann als Turingvollständig.In addition to executing these gates, the quantum computer must put its quantum bits and its nuclear quantum bits into a defined initial state at the beginning of a calculation and after executing all operations the quantum computer must set its relevant quantum bits and/or its relevant nuclear quantum bits. If all three conditions are met, this quantum computer can perform any calculations and is then considered Turing-complete.

Das Ziel jedes universellen Quantencomputers ist daher die universellen Gatter, so wie die Bedingungen zur Initialisierung und Auslesen der Quantenbits und nuklearen Quantenbits mit hoher Güte zu erreichen.The goal of every universal quantum computer is therefore to achieve the universal gates, as well as the conditions for initializing and reading out the quantum bits and nuclear quantum bits with high quality.

Grundlagen:Basics:

Der Hamiltonian für NV-ZentrenThe Hamiltonian for NV centers

Der Hamiltonian für NV-Zentren als Quantenbits lautet: H = D * m 2 + = γ NV * m * B

Figure DE202023101056U1_0001
The Hamiltonian for NV centers as quantum bits is: H = D * m 2 + = g NV * m * B
Figure DE202023101056U1_0001

Hierbei stehen

D
für die Nullfeldaufspaltung,
γNV
für das gryromagnetisches Verhältnis des NV-Zentrums,
m
für die Quantenzahl,
B
für eine externes, auf das NV-Zentrum einwirkendes Magnetfeld in NV-Achse.
Ist sich das externe auf das NV-Zentrum einwirkende Magnetfeld nicht in Richtung der NV-Achse ausgerichtet, so ist typischerweise m keine gute Quantenzahl aufgrund von Interband-Mixing.stand here
D
for the zero field splitting,
γNV
for the gryromagnetic ratio of the NV center,
m
for the quantum number,
B
for an external magnetic field in the NV axis acting on the NV center.
Typically, when the external magnetic field acting on the NV center is not aligned with the NV axis, m is not a good quantum number due to interband mixing.

Der Hamiltonian für Atomkerne als nukleare QuantenbitsThe Hamiltonian for atomic nuclei as nuclear quantum bits

Der Hamiltonian für Atomkerne als nukleare Quantenbits umfasst einen Zeeman-Anteil und ggf. einen Quadrupolanteil (z.B. 14N). Der Hamiltonian für Atomkerne als nukleare Quantenbits lautet: H = γ * I * B + Q * I 2 + H NV Kern ,

Figure DE202023101056U1_0002
The Hamiltonian for atomic nuclei as nuclear quantum bits includes a Zeeman component and possibly a quadrupole component (eg 14 N). The Hamiltonian for atomic nuclei as nuclear quantum bits is: H = g * I * B + Q * I 2 + H NV core ,
Figure DE202023101056U1_0002

Hierbei stehen

γ
für das gyromagnetisches Verhältnis,
I
für die magnetische Quantenzahl,
B
für das externe, auf den nuklearen Spin einwirkende Magnetfeld,
Q
Für den Quadrupol Anteil unabhängig von B
HNV_Kern
Bestimmt die Kopplungsstärke zwischen Kern und NV durch Hyperfein-WW. Der Hyperfeinterm kann in einen parallelen Anteil und senkrechten Anteil gespalten werden. Für die Verschiebung ist nur der parallele Term wichtig.
stand here
g
for the gyromagnetic ratio,
I
for the magnetic quantum number,
B
for the external magnetic field acting on the nuclear spin,
Q
For the quadrupole part independent of B
HNV_Kern
Determines the coupling strength between nucleus and NV by hyperfine WW. The hyperfine term can be split into a parallel part and a perpendicular part. Only the parallel term is important for the shift.

Das hier vorgelegte Dokumente bezeichnet zur besseren Unterscheidung für Atomkerne deren magnetische Quantenzahl min dem hier vorgelegten Dokument mit I.For better differentiation, the document presented here designates atomic nuclei whose magnetic quantum number in the document presented here as I.

Zur magnetischen Quantenzahl m des negative geladenen NV-ZentrumsTo the magnetic quantum number m of the negatively charged NV center

Die magnetische Quantenzahl m des negative geladenen NV- Zentrums, kann die drei Werte -1, 0, +1 annehmen. Für m=0 ist erzeugt das NV-Zentrum kein Magnetfeld! Der Zustand NV0 hat nur einen Single Zustand.The magnetic quantum number m of the negatively charged NV center can assume the three values -1, 0, +1. For m=0, the NV center does not generate a magnetic field! State NV 0 has only a single state.

Das hier vorgelegte Dokument benennet als typischen Wert des gyromagnetischen Verhältnisses γNV= 28,130 MHz/mT. Das hier vorgelegte Dokument benennet als typischen Wert der Nullfeldaufspaltung D=2,87 GHz.The document presented here names the typical value of the gyromagnetic ratio γ NV = 28.130 MHz/mT. The document presented here names D=2.87 GHz as a typical value for the zero-field splitting.

Magnetische Quantenzahl I der Kerne:Magnetic quantum number I of the nuclei:

Die NV-Zentren sin ein einen Diamantkristall eingebettet der im Wesentlichen Kohlenstoffatome in Form von im Wesentlichen 12C-Isotopen ohne Spin und ohne magnetisches Moment umfasst. Einige wenige Atome im Diamantgitter des Diamantkristalls sind vorzugsweise 13C-Isotope. 13C-Isotope haben die Spin -1/2 bzw. +1/2. Die 13C-Isotope haben typischerweise kein Quadrupolmoment. Für m=0 ist daher bei 13C-Atomkernen, die stark mit dem NV-zentrum gekoppelt sind, und einem geringen externen Magnetfeld die Zeeman Komponente durch das externe magnetische Feld gegenüber der Hyperfein-Wechselwirkung vernachlässigbar. Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist ein geringes externes Magnetfeld ein Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte am Ort des betreffenden nuklearen Quantenbits, als am Ort des betreffenden nuklearen Spins, kleiner als 100mT. Da der Atomkern der eines Quantenbits nur einen Dipolanteil besitzt, zeigt der Atomkern des nuklearen Quantenbits typischerweise keine Wechselwirkung mit dem ihm zugeordneten mit dem NV-Zentrum, wenn das NV-Zentrum sich in einem Zustand befindet, in dem es die Quantenzahl m=0 aufweist.The NV centers are embedded in a diamond crystal comprised essentially of carbon atoms in the form of essentially 12 C isotopes with no spin and no magnetic moment. A few atoms in the diamond lattice of the diamond crystal are preferably 13 C isotopes. 13 C isotopes have spins -1/2 and +1/2, respectively. The 13 C isotopes typically have no quadrupole moment. For m=0, the Zeeman component due to the external magnetic field is therefore negligible compared to the hyperfine interaction for 13 C atomic nuclei, which are strongly coupled to the NV center, and a low external magnetic field. For the purposes of the present document, a small external magnetic field is a magnetic field with a magnetic flux density at the location of the nuclear quantum bit in question, than at the location of the nuclear spin in question, less than 100mT. Since the nucleus of a quantum bit has only a dipole part, the nucleus of the nuclear quantum bit typically does not interact with its associated NV center when the NV center is in a state in which it has the quantum number m=0 .

Das hier vorgelegte Dokument benennet als typischen Wert für das gyromagnetisches Verhältnis eines Atomkerns eines 13C-Isotops, das der Quantencomputer als nukleares Quantenbit nutzt, γ13C=10,7 kHz/mT.The document presented here names γ 13C =10.7 kHz/mT as a typical value for the gyromagnetic ratio of an atomic nucleus of a 13 C isotope, which the quantum computer uses as a nuclear quantum bit.

Das hier vorgelegte Dokument benennet als typischen Wert für den Quadrupol Anteil Q unabhängig von B eines 13C-Isotops, das der Quantencomputer als nukleares Quantenbit nutzt, Q=0.The document presented here names Q=0 as a typical value for the quadrupole component Q independently of B of a 13 C isotope, which the quantum computer uses as a nuclear quantum bit.

Der Übergang der Zustände z.B. m=0 nach m=1 wird durch die Rabi-Frequenz Ω beschrieben. Dabei gilt: Ω = γ * B 0.

Figure DE202023101056U1_0003
The transition of the states eg m=0 to m=1 is described by the Rabi frequency Ω. The following applies: Ω = g * B 0
Figure DE202023101056U1_0003

Hierbei ist B0 die magnetischen Komponente der in das jeweilige Quantenbit des Quantencomputer eingestrahlten elektromagnetischen HF-Welle (englisch: RF) mit der Resonanzfrequenz, die sich aus der Aufspaltung der Zustände ergibt. Dieses Feld ist ein Vektorfeld. Der Quantencomputer muss die Richtung des Feldes bei der Erzeugung der HF-Welle an die Ausrichtung der Leiterbahn angepasst werden. Der Quantencomputer nutzt zur Ansteuerung der jeweiligen nuklearen Spins der Atomkerne (13C-Isotope) typischer weise RF (Radiofrequenz). Der Quantencomputer nutzt bevorzugt zur Ansteuerung der jeweiligen NV-Zentren MW(Mikrowellen).Here, B 0 is the magnetic component of the electromagnetic HF wave (RF) radiated into the respective quantum bit of the quantum computer with the resonant frequency that results from the splitting of the states. This field is a vector field. The quantum computer has to adapt the direction of the field when generating the HF wave to the orientation of the conductor track. The quantum computer typically uses RF (radio frequency) to control the respective nuclear spins of the atomic nuclei ( 13 C isotopes). The quantum computer preferably uses MW (microwaves) to control the respective NV centers.

Die Stärke der Hyperfeinwechselwirkung abhängig von der Gitterposition der nuklearen Spins relativ zum Stickstoffatom (N) und zur Fehlstelle (V) innerhalb des Diamantgitters. Das hier vorgelegte Dokument benennt für stark gekoppelte Kerne folgende beispielhaften Werte für die Radiofrequenz der elektromagnetischen Strahlung zur Kopplung des NV-Zentrum mit dem nuklearen Spin des jeweils zugeordneten gekoppelten Kerns, den der Quantencomputer als nukleares Quantenbit nutzt, je nach Gitterposition (siehe 18):

  • 126 MHz (J-Position direkt neben dem Stickstoff), 13,8 MHz (A-Position), 13,2 MHz (B-Position), 6.5 MHz (D-Position), 4,2 MHz (E-Position, F-Position), 2,6 MHz (G-Position, H-Position), 0.8 MHz (schwach gekoppelt)
The strength of the hyperfine interaction depends on the lattice position of the nuclear spins relative to the nitrogen atom (N) and the vacancy (V) within the diamond lattice. The document presented here names the following exemplary values for the radio frequency of the electromagnetic radiation for coupling the NV center with the nuclear spin of the associated coupled nucleus, which the quantum computer uses as a nuclear quantum bit, for strongly coupled nuclei, depending on the lattice position (see 18 ):
  • 126MHz (J position next to the nitrogen), 13.8MHz (A position), 13.2MHz (B position), 6.5MHz (D position), 4.2MHz (E position, F -position), 2.6MHz (G-position, H-position), 0.8MHz (weakly coupled)

Das hier vorgestellte Dokument weist ausdrücklich darauf hin, dass der Quantencomputer im späteren Betrieb die Zeeman Aufspaltung je nach Ausrichtung der 13C-Isotope relativ zum NV-Zentrum hinzuaddieren oder subtrahieren muss. Das hier vorgestellte Dokument schlägt daher vor, in einer Initialisierungsphase des Quantencomputers die Werte für die Zeemann-Aufspaltung zu ermitteln und diese Werte und/oder die Summen bzw. Differenzwerte in einem Speicher der Steuervorrichtung (µC) des Quantencomputers (QC) abzulegen und für den Betrieb des Quantencomputers (QC) bereitzuhalten. Im Zuge der Ausarbeitung der hier vorgestellten technischen Lehre wurde ermittelt, dass die Zeeman Aufspaltung bei einem Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte von 50mT am Ort des Paars aus NV-Zentrum und nuklearem Spin typischerweise ca. 0.5 MHz beträgt.The document presented here expressly points out that the quantum computer later has to add or subtract the Zeeman splitting depending on the orientation of the 13 C isotopes relative to the NV center. The document presented here therefore proposes determining the values for the Zeemann splitting in an initialization phase of the quantum computer and storing these values and/or the sums or difference values in a memory of the control device (µC) of the quantum computer (QC) and for the operation of the quantum computer (QC). In the course of developing the technical teaching presented here, it was determined that the Zeeman splitting in a magnetic field with a magnetic flux density of 50mT at the location of the pair of NV center and nuclear spin is typically around 0.5 MHz.

Neben den bereits erwähnten 13C-Kohlenstoff-Isotopen, deren nukleare Spins der Quantencomputer mittels der NV-Zentren basierenden Quantenbits als nukleare Quantenbits nutzen kann, kann der Quantencomputer auch die nuklearen Spins der Stickstoffatome der NV-Zentren als nukleare Quantenbits nutzen.In addition to the already mentioned 13 C-carbon isotopes, whose nuclear spins the quantum computer can use as nuclear quantum bits by means of the quantum bits based on NV centers, the quantum computer can also use the nuclear spins of the nitrogen atoms of the NV centers as nuclear quantum bits.

Das 14N-Stickstoff-Isotop besitzt neben dem Dipolanteil auch einen Quadrupolanteil und wechselwirkt mit der Elektronenspin der Elektronenkonfiguration des zugeordneten NV-Zentrums auch im m=0 Zustand dieses NV-Zentrums.In addition to the dipole part, the 14 N nitrogen isotope also has a quadrupole part and interacts with the electron spin of the electron configuration of the associated NV center even in the m=0 state of this NV center.

Das hier vorgelegte Dokument benennet als typischen Wert für das gyromagnetisches Verhältnis eines Atomkerns eines 14N-Stickstoff-Isotops, das der Quantencomputer als nukleares Quantenbit nutzt, γ14N=3,07 kHz/mT.The document presented here specifies γ 14N =3.07 kHz/mT as a typical value for the gyromagnetic ratio of an atomic nucleus of a 14 N nitrogen isotope, which the quantum computer uses as a nuclear quantum bit.

Das hier vorgelegte Dokument benennet als typischen Wert für den Quadrupol Anteil Q unabhängig von B eines 14N-Stickstoff-Isotops, das der Quantencomputer als nukleares Quantenbit nutzt, Q.= 4945 kHzThe document presented here names Q = 4945 kHz as a typical value for the quadrupole component Q independently of B of a 14 N nitrogen isotope, which the quantum computer uses as a nuclear quantum bit

19 zeigt die Verschiebung der Energieaufspaltung durch Hyperfein-WW hf Zeeman, nZ und Quadrupol Q.
Q= Quadrupol Anteil
hf= Hyperfeinwechselwirkung
nZ=nuklearer Zeeman Aufspaltung
19 shows the energy splitting shift by hyperfine WW hf Zeeman, nZ and quadrupole Q.
Q= quadrupole part
hf= hyperfine interaction
nZ=nuclear Zeeman fission

Das hier vorgelegte Dokument weist explizit darauf hin, dass für den Zustand des NV-Zentrums mit der Quantenzahl m=0 typischerweise keine Hyperfein-Wechselwirkung stattfindet.The document presented here explicitly points out that there is typically no hyperfine interaction for the state of the NV center with the quantum number m=0.

Kopplungcoupling

Das hier vorgelegte Dokument unterscheidet zwischen stark an das zugeordnete NV-Zentrum über ihren nuklearen Spin gekoppelten Atomkernen und schwach über ihren nuklearen Spin an das NV-zentrum gekoppelten Atomkernen.The document presented here distinguishes between atomic nuclei that are strongly coupled to the assigned NV center via their nuclear spin and atomic nuclei that are weakly coupled to the NV center via their nuclear spin.

Stark an das zugeordnete NV-Zentrum gekoppelte Atomkerne definieren sich durch eine größere Kopplungsstärke (in MHz*h) gegenüber der Linienbreite der Resonanzline des NV-Zentrum beim Übergang von m=0 nach m=1 (in MHz*h). h ist das Planck'sche Wirkungsquantum.Atomic nuclei that are strongly coupled to the associated NV center are defined by a greater coupling strength (in MHz*h) compared to the line width of the resonance line of the NV center when going from m=0 to m=1 (in MHz*h). h is Planck's constant.

Die Einordnung der Kopplungsstärke bezieht sich daher immer auf die minimale Linienbreite der Resonanzlinie des jeweiligen NV-Zentrums. Während die Kopplungsstärke zwischen dem nuklearen Spin des Atomkerns und dem Elektronenspin des NV-Zentrums von der Position des nuklearen Spins des Atomkerns relativ zum NV-Zentrum und vom Abstand des dem nuklearen Spins des Atomkerns zum NV-Zentrum im Kristallgitter des Diamantkristalls zusammenhängt und nicht veränderbar ist, kann die Linienbreite der Resonanzlinie zwischen zwei definierten Zuständen, abhängig von der Amplitude, Zeitdauer der Einwirkung, Form usw. vergrößert werden. Die minimal erreichbare Linienbreite (Lebensdauer der Zustandes) wird beeinflusst durch die Kristalleigenschaften, die Temperatur des Kristalls und die magnetischen Spins im Umfeld des NV-Zentrums und der zugeordneten nuklearen Spins der nuklearen Quantenbits, sowie durch allgemein extern als auch intern alternierende Magnetfelder.The classification of the coupling strength therefore always refers to the minimum line width of the resonance line of the respective NV center. While the coupling strength between the nuclear spin of the nucleus and the electron spin of the NV center depends on the position of the nuclear spin of the nucleus relative to the NV center and the distance of the nuclear spin of the nucleus to the NV center in the crystal lattice of diamond crystal and is not changeable is, the line width of the resonance line between two defined states, depending on the amplitude, duration of action, shape, etc. can be increased. The minimum achievable linewidth (lifetime of the state) is influenced by the crystal properties, the temperature of the crystal and the magnetic spins around the NV center and the associated nuclear spins of the nuclear quantum bits, as well as by generally external and internal alternating magnetic fields.

Im Wesentlichen beeinflusst die Hyperfein-Wechselwirkung des NV-Zentrums beeinflusst (Hyperfein-WW> Linienbreite) in einem kleinen oder moderaten Magnetfeld (<300-500 mT abhängig von der Kopplungsstärke) die Kopplungsstärke stark gekoppelter nuklearer Spins von Atomkernen. Die vom Quantencomputer ausgeführten Gatter sind daher direkt abhängig von dem Spin Zustand der mit den nuklearen gekoppelten NV-Zentren. Man bezeichnet diesen Bereich auch als Freezing-Zone. Da Kernspin-Kernspin Quantenbit-Flips, die zu einer Dekohärenz führen können, durch die NV-Zentren mit m=+1, m=-1 fast vollständig unterdrückt werden (Energieverschiebung zwischen den Spins). Die nuklearen Spins der als nukleare Quantenbits genutzten Atomkerne sind für einen Zustand des ihnen zugeordneten NV-Zentrums mit m=0 eingefroren. Für einen solchen Zustand des NV-Zentrums mit m=0 kann ein ausreichend starkes externes Magnetfeld diese nuklearen Spin-Quantenbit-Flips verhindern.Essentially, in a small or moderate magnetic field (<300-500 mT depending on the coupling strength), the hyperfine interaction of the NV center affects (hyperfine-WW > line width) the coupling strength of strongly coupled nuclear spins of atomic nuclei. The gates executed by the quantum computer are therefore directly dependent on the spin state of the NV centers coupled to the nuclear. This area is also known as the freezing zone. Since nuclear spin nuclear spin quantum bit Flips that can lead to a decoherence that almost completely suppresses NV centers with m=+1, m=-1 (energy shift between the spins). The nuclear spins of the atomic nuclei used as nuclear quantum bits are frozen for a state of their associated NV center with m=0. For such an NV center state with m=0, a sufficiently strong external magnetic field can prevent these nuclear spin quantum bit flips.

Die direkte Kopplung zwischen den nuklearen Spins der Atomkerne ist gering. Die direkte Kopplung zwischen den nuklearen Spins der Atomkerne ist gering gegenüber der Kopplung zwischen dem jeweiligen Atomkern zugeordneten NV-Zentrum und dem Spin dieses Atomkerns. Die direkte Kopplung zwischen den nuklearen Spins der Atomkerne untereinander erfolgt daher auf langen Zeitskalen µs- Bereich bis ms-Bereich. Bei der Ausarbeitung der technischen Lehre des hier vorgestellten Dokuments wurde erkannt, dass der Einfluss der direkten Kopplung zwischen den nuklearen Spins der Atomkerne im Allgemeinen vernachlässigt werden kann.The direct coupling between the nuclear spins of the atomic nuclei is small. The direct coupling between the nuclear spins of the atomic nuclei is small compared to the coupling between the NV center assigned to the respective atomic nucleus and the spin of this atomic nucleus. The direct coupling between the nuclear spins of the atomic nuclei therefore takes place on long time scales from the µs range to the ms range. When developing the technical teaching of the document presented here, it was recognized that the influence of the direct coupling between the nuclear spins of the atomic nuclei can generally be neglected.

Für schwach an das jeweilige NV-Zentrum gekoppelten nuklearen Spins solcher schwach gekoppelter Atomkerne der nuklearen Quantenbits ist die Aufspaltung durch die Hyperfein-Wechselwirkung vernachlässigbar gegenüber der Wirkung des externen Magnetfeldes. Die schwachgekoppelten Atomkerne verhalten sich in diesem Punkt also genau umgekehrt als die stark gekoppelten Atomkerne.For nuclear spins of such weakly coupled atomic nuclei of the nuclear quantum bits that are weakly coupled to the respective NV center, the splitting by the hyperfine interaction is negligible compared to the effect of the external magnetic field. The weakly coupled atomic nuclei behave in exactly the opposite way than the strongly coupled atomic nuclei.

Das hier vorgeschlagene Dokument schlägt somit einen Quantencomputer vor, der NV-Zentren in Diamant als Quantenbits umfasst und
stark an NV-Zentren gebundene nukleare Spins stark an diese NV-Zentren gekoppelter Atomkerne als nukleare Quantenbits, die die hier vorgelegte Schrift im Folgenden als starke nukleare Quantenbits bezeichnet, umfasst und
schwach an NV-Zentren gebundene nukleare Spins schwach an diese NV-Zentren gekoppelter Atomkerne als nukleare Quantenbits, die die hier vorgelegte Schrift im Folgenden als schwache nukleare Quantenbits bezeichnet, umfasst.
The document proposed here thus proposes a quantum computer comprising NV centers in diamond as quantum bits and
nuclear spins strongly bound to NV centers of atomic nuclei strongly coupled to these NV centers as nuclear quantum bits, which the document presented here hereinafter referred to as strong nuclear quantum bits, and
nuclear spins weakly bound to NV centers of atomic nuclei weakly coupled to these NV centers as nuclear quantum bits, which the document presented here hereinafter referred to as weak nuclear quantum bits.

Die Resonanzenergie für die Kopplung dieser schwach gekoppelten nuklearen Spins dieser schwach an das jeweilige NV-zentrum gekoppelte Atomkerne ist somit nur schwach von dem jeweiligen Spinzustand der Elektronenkonfiguration des jeweils mit diesem nuklearen Spin schwach gekoppelten NV-Zentrums abhängig.The resonance energy for the coupling of these weakly coupled nuclear spins of these atomic nuclei weakly coupled to the respective NV center is therefore only weakly dependent on the respective spin state of the electron configuration of the NV center weakly coupled with this nuclear spin.

Initialisierunginitialization

Die Initialisierung der NV-Zentren erfolgt über einen Laserpuls als Pumpstrahlung mit einer definierten zeitlichen Länge und Intensität. Diese zeitliche Länge hängt von der Einkopplung des Laser-Lichtes des Lasers ab und damit von der Tiefe der NV-Zentren im Substrat von der Oberfläche des Diamantkristalls aus gemessen. Außerdem beeinflussen die Fokussierungsbedingungen die Intensität der Pumpstrahlung des Lasers am Ort des jeweiligen NV-Zentrums. Da das NV-Zentrum einen Dipol bildet, ist der Polarisationswinkel ein weiterer bestimmender Faktor. Das NV-Zentrum (gebildet aus einen Stickstoffatom N- und einer Fehlstelle V) definiert eine NV-Zentrums-Achse. Bei der Ausarbeitung der technischen Lehre dieses Dokuments wurde linear polarisiertes Licht als Pumpstrahlung für die NV-Zentren eingesetzt. Sowohl die lineare Polarisation des eingestrahlten Lichtes sollte bevorzugt senkrecht zur NV-Zentrumsachse stehen. Ein Ansprechen mit zirkular polarisiertem Licht ist auch möglich, wenn der Pointing-Vektor des Lichts parallel zur Achse des NV-Zentrums steht. In dem Fall können zwei Drehungen gleichzeitig ausgeführt werden. Die vom NV-Zentrum ggf. abgestrahlte Fluoreszenzstrahlung weist typischerweise eine lineare Polarisation mit einer Polarisationsrichtung senkrecht zur NV-Zentrumsachse auf. Vorzugsweise ist die Mikrowellenstrahlung zur Manipulation des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums linear polarisiert, wobei auch hier die Polarisationsrichtung vorzugsweise senkrecht zur NV-Zentrumsachse steht. Wie zuvor kann auch hier eine Manipulation mit zirkularpolarisierten elektromagnetischen Wellen (Mikrowelle) erfolgen, deren Pointing-Vektor parallel zur NV-Zentrumsachse liegt. In dem Fall kann die Anregung von m=-1 nach m=0 von der Anregung von m=0 nach m=+1 unterschieden werden. Dies kann über eine Cross-Bar-Struktur über dem betreffenden NV-Zentrum mit geeignet phasenverschobenen modulierten Strömen erreicht werden.The NV centers are initialized using a laser pulse as pump radiation with a defined duration and intensity. This length of time depends on the coupling of the laser light from the laser and thus on the depth of the NV centers in the substrate measured from the surface of the diamond crystal. In addition, the focusing conditions influence the intensity of the laser pump radiation at the location of the respective NV center. Since the NV center forms a dipole, the polarization angle is another determining factor. The NV center (made up of a nitrogen atom N- and a vacancy V) defines an NV center axis. In developing the technical teaching of this document, linearly polarized light was used as pump radiation for the NV centers. Both the linear polarization of the incident light should preferably be perpendicular to the NV center axis. Addressing with circularly polarized light is also possible when the pointing vector of the light is parallel to the axis of the NV center. In this case, two spins can be performed at the same time. The fluorescence radiation possibly emitted by the NV center typically has a linear polarization with a polarization direction perpendicular to the NV center axis. The microwave radiation for manipulating the electron spin of the electron configuration of the NV center is preferably linearly polarized, with the polarization direction here also preferably being perpendicular to the NV center axis. As before, manipulation can be performed with circularly polarized electromagnetic waves (microwave) whose pointing vector is parallel to the NV center axis. In this case, the excitation from m=-1 to m=0 can be distinguished from the excitation from m=0 to m=+1. This can be achieved via a cross-bar structure over the relevant NV center with suitably phase-shifted modulated currents.

Eine Manipulation eines Paar aus NV-Zentrum und einem nuklearen Spin kann bei geeigneter Lage und Orientierung des nuklearen Spins relativ zum NV-Zentrum mit zirkularpolarisierten elektromagnetischen Wellen (Radiowelle) erfolgen, deren Pointing-Vektor parallel zur NV-Zentrumsachse liegt. In dem Fall kann die Anregung von m=-1 nach m=0 von der Anregung von m=0 nach m=+1 unterschieden werden. Dies kann über eine Cross-Bar-Struktur über dem betreffenden NV-Zentrum mit geeignet phasenverschobenen modulierten Strömen erreicht werden. Kerne mit Spin I=1/2 oder I=-1/2 kann die Manipulation mit linearpolarisierten elektromagnetischen Wellen erfolgen. Bei zirkularpolarisieren elektromagnetischen Wellen reagiert der Kerne mit Spin I=1/2 oder I=-1/2 nur auf den entsprechenden linear polarisierten Anteil.If the position and orientation of the nuclear spin relative to the NV center are suitable, a pair consisting of an NV center and a nuclear spin can be manipulated with circularly polarized electromagnetic waves (radio waves) whose pointing vector is parallel to the NV center axis. In this case, the excitation from m=-1 to m=0 can be distinguished from the excitation from m=0 to m=+1. This can be done via a cross-bar structure over the relevant NV center with suitably phase-shifted modu flow can be achieved. Nuclei with spin I=1/2 or I=-1/2 can be manipulated with linearly polarized electromagnetic waves. In the case of circularly polarized electromagnetic waves, the nucleus with spin I=1/2 or I=-1/2 only reacts to the corresponding linearly polarized part.

Eine verbesserte Ein- und Auskopplung des Lichtes kann beispielsweise durch µ Linsen oder Pillars erfolgen. Bevorzugt weist der Quantencomputer zwischen der Oberfläche des Diamantkristalls und der Lichtquelle für die Erzeugung der Pumpstrahlung, also beispielsweise zwischen der Oberfläche des Diamantkristalls und dem Laser zur Erzeugung des Laserpulses optische Funktionselemente, wie Linsen, Spiegel, Blenden, photonische Kristalle, optische Funktionselemente der diffraktiven und/oder digitalen Optik, Bragg-Filter, Filter, Lichtwellenleiter, Wellenkoppler, Zirkulatoren, Richtkoppler, Anpassschichten etc. auf, die die Einkopplung und/oder Auskopplung verbessern.Improved coupling and decoupling of the light can take place, for example, using μ lenses or pillars. The quantum computer preferably has optical functional elements such as lenses, mirrors, diaphragms, photonic crystals, optical functional elements of the diffractive and / or digital optics, Bragg filters, filters, optical waveguides, wave couplers, circulators, directional couplers, matching layers, etc., which improve the coupling and/or decoupling.

Die Resonanzlinenbreite des Zustandes des jeweiligen NV-Zentrums wird durch die eingestrahlte Leistung beeinflusst. Um eine optimale Linienbreite zu erreichen, sollte die Leistung 10 µWatt erfahrungsgemäß nicht überschreiten. Eine Laser Pulsdauer von 3-10 µs hat sich bei der Ausarbeitung der technischen Lehrer in experimentellen Versuchen als in dem verwenden beispielhaften Aufbau optimal für die Initialisierung der NV-Zentren erwiesen.The resonance line width of the state of the respective NV center is influenced by the radiated power. In order to achieve an optimal line width, experience has shown that the power should not exceed 10 µWatt. A laser pulse duration of 3-10 µs has proven to be optimal for the initialization of the NV centers in the exemplary structure used in the development of the technical teachers in experimental tests.

Die Initialisierung der als nukleare Quantenbits des Quantencomputers verwendeten nuklearen Spins der betreffenden Atomkerne kann der Quantencomputer auf sehr unterschiedliche Arten vornehmen. Gemäß der technischen Lehre des hier vorgelegten Dokuments erscheinen derzeit folgende beispielhaften Methoden am erfolgversprechendsten:

  1. a) SWOP des Quantenzustands des NV-Zentrums mit dem Quantenzustand des nuklearen Spins eines nuklearen Quantenbits unter Hartmann-Hahn Bedingungen (Erklärung folgt),
  2. b) CROT auf den Quantenzustand des NV-Zentrums des Quantenbits, CROT auf das den Quantenzustand des nuklearen Kerns des Atomkerns des nuklearen Quantenbits und Laserpulse zur Re-Initialisierung des Quantenzustand der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums (Einseitiger SWOP)
  3. c) Quantenbit-Flips im ESLAC (excited-state level anti-crossing) und GSLAC (ground-state level anticrossing) (Hyperpolarisation) (Erklärung folgt).
The quantum computer can initialize the nuclear spins of the respective atomic nuclei used as nuclear quantum bits of the quantum computer in very different ways. According to the technical teaching of the document presented here, the following exemplary methods currently appear to be the most promising:
  1. a) SWOP of the quantum state of the NV center with the quantum state of the nuclear spin of a nuclear quantum bit under Hartmann-Hahn conditions (explanation follows),
  2. b) CROT on the quantum state of the NV center of the quantum bit, CROT on the quantum state of the nuclear nucleus of the atomic nucleus of the nuclear quantum bit and laser pulses to re-initialize the quantum state of the electron configuration of the NV center (one-sided SWOP)
  3. c) Quantum bit flips in ESLAC (excited-state level anti-crossing) and GSLAC (ground-state level anti-crossing) (hyperpolarization) (explanation follows).

Beim ersten Verfahren a) überträgt bei einem SWOP des Quantenzustands des NV-Zentrums mit dem Quantenzustand des nuklearen Spins eines nuklearen Quantenbits unter Hartmann-Hahn Bedingungen der Quantencomputer unter einer Hartmann-Hahn (HH) Bedingung, die Information des Quantenzustands des NV-Zentrums auf den Quantenzustand des nuklearen Spins des betreffenden jeweiligen Atomkerns. Hierbei setzt der Quantencomputer das NV-Zentrum durch ein Clifford Gatter (Paul: Y) als (π/2)-Puls und anschießenden Clifford Gatter (Paul: X). Dies führt dazu, dass die Ausrichtung des Spins des Elektrons des NV-Zentrums mit einer Rabi-Frequenz (Spinlock) rotiert. Die Rabi-Frequenz wird durch Einstellung des Magnetfelds so eingestellt, dass die Rabi-Frequenz in Resonanz mit der Lamor-Frequenz des nuklearen Spins des Atomkerns liegt, so dass ein definierter Spin-Spin-SWAP (Spin-Austausch) stattfinden kann. Der Übergang des Spin-Spin-Swaps ist dabei wieder durch eine Zeitkonstante als Kopplungskonstante gekennzeichnet. Damit wird ein teilweiser Spin-Spin-Swap steuerbar. (z.B. 50% Spin-Austausch).In the first method a) in a SWOP of the quantum state of the NV center with the quantum state of the nuclear spin of a nuclear quantum bit under Hartmann-Hahn conditions, the quantum computer transmits the information of the quantum state of the NV center under a Hartmann-Hahn (HH) condition the quantum state of the nuclear spin of the respective nucleus in question. Here, the quantum computer sets the NV center through a Clifford gate (Paul: Y) as a (π/2) pulse and subsequent Clifford gate (Paul: X). This causes the orientation of the spin of the NV center electron to rotate at a Rabi (spinlock) frequency. The Rabi frequency is tuned by adjusting the magnetic field so that the Rabi frequency is in resonance with the Lamor frequency of the nuclear spin of the atomic nucleus, allowing a defined spin-spin SWAP (spin exchange) to take place. The transition of the spin-spin swap is again characterized by a time constant as a coupling constant. This makes a partial spin-spin swap controllable. (e.g. 50% spin exchange).

Dieses Verfahren ist besonders wirksam für die Kopplung zwischen NV-Zentren und schwach an diese gekoppelte nukleare Spins.This method is particularly effective for coupling between NV centers and nuclear spins weakly coupled to them.

Das hier vorgelegte Dokument schlägt also einen Quantencomputer vor, der NV-Zentren als Quantenbits umfasst und stark an NV-Zentren von Quantenbits gekoppelte stark gekoppelte nukleare Spins als stark gekoppelte nukleare Quantenbits umfasst und schwach an NV-Zentren von Quantenbits gekoppelte schwach gekoppelte nukleare Spins als schwach gekoppelte nukleare Quantenbits umfasst, wobei der Quantencomputer dazu eingerichtet ist, ein NV-Zentrum eines Quantenbits mit einem schwach gekoppelten nuklearen Spins als schwach gekoppelten nuklearen Quantenbit dadurch zu koppeln, dass er mittels eines Clifford Gatter (Paul: Y) als (π/2)-Puls und durch Einstellung des Magnetfelds und/oder durch Einstellung der Amplitude der Mikrowellenstrahlung des Y- Clifford Gatters die Rabi-Frequenz des Elektronenspins mit der Lamor-Frequenz des nuklearen Spins im Wesentlichen in Übereinstimmung bringt, wobei im Wesentlichen bedeutet, dass dies einen Spin-Spin-Austausch ermöglicht. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, in der jeweiligen Konstruktion des jeweiligen Quantencomputers im Rahmen einer Nacharbeit die notwendige Präzision jeweils zu bestimmen.Thus, the document presented here proposes a quantum computer comprising NV centers as quantum bits and comprising strongly coupled nuclear spins strongly coupled to NV centers of quantum bits as strongly coupled nuclear quantum bits and weakly coupled nuclear spins weakly coupled to NV centers of quantum bits as comprises weakly coupled nuclear quantum bits, wherein the quantum computer is arranged to couple an NV center of a quantum bit with a weakly coupled nuclear spin as a weakly coupled nuclear quantum bit by using a Clifford gate (Paul: Y) as (π/2 ) pulse and by adjusting the magnetic field and/or by adjusting the amplitude of the microwave radiation of the Y-Clifford gate essentially matches the Rabi frequency of the electron spin to the Lamor frequency of the nuclear spin, where essentially means that this means a Spin-spin exchange enabled. The document presented here proposes determining the necessary precision in the respective construction of the respective quantum computer as part of a rework.

Anschließend re-initialisiert der Quantencomputer das NV-Zentrum durch einen Laserpuls der Pumpstrahlung der Lichtquelle (Laser). Dieses Verfahren ist für schwach an das NV-Zentrum gekoppelte nukleare Spins schwach gekoppelter Atomkerne geeignet.The quantum computer then reinitializes the NV center with a laser pulse from the pump radiation of the light source (laser). This method is suitable for nuclear spins of weakly coupled nuclei that are weakly coupled to the NV center.

Das zweite Verfahren b) dient zum Initialisieren stark an das NV-Zentrum gekoppelter nuklearer Spins von Atomkernen nuklearer Quantenbits: Der Quantencomputer führt ein CNOT auf das NV-Zentrum in Abhängig vom Quantenzustand des stark gekoppelten nuklearen Spins des stark gekoppelten Atomkerns des nuklearen Quantenbits durch. Sollte sich der Quantenzustand des stark gekoppelten nuklearen Spins des stark gekoppelten Atomkerns des nuklearen Quantenbits im falschen Quantenzustand befinden, findet der Übergang statt. Sollte sich der Quantenzustand des stark gekoppelten nuklearen Spins des stark gekoppelten Atomkerns des nuklearen Quantenbits nicht im falschen Quantenzustand befinden, findet der Übergang nicht statt. Sollte sich der Quantenzustand des stark gekoppelten nuklearen Spins des stark gekoppelten Atomkerns des nuklearen Quantenbits im falschen Quantenzustand befinden, kann das CNOT auf den nuklearen Spin des stark gekoppelten Atomkerns des nuklearen Quantenbits stattfinden und der Quantencomputer dreht den stak gekoppelten nuklearen Spin des stark gekoppelten Atomkerns des nuklearen Quantenbits mittels Manipulation durch das NV-Zentrum des Quantenbits. Anschließend initialisiert der Quantencomputer das NV-Zentrum durch einen Laserpuls.The second method b) is used to initialize strongly coupled to the NV center nuclear spins of atomic nuclei of nuclear quantum bits: The quantum computer performs a CNOT on the NV center depending on the quantum state of the strongly coupled nuclear spins of the strongly coupled atomic nucleus of the nuclear quantum bit. Should the quantum state of the strongly coupled nuclear spin of the strongly coupled nucleus of the nuclear quantum bit be in the wrong quantum state, the transition will take place. Unless the quantum state of the strongly coupled nuclear spin of the strongly coupled nucleus of the nuclear quantum bit is in the wrong quantum state, the transition will not occur. Should the quantum state of the strong-coupled nuclear spin of the strong-coupled nucleus of the nuclear quantum bit be in the wrong quantum state, the CNOT can take place on the nuclear spin of the strong-coupled nucleus of the nuclear quantum bit, and the quantum computer rotate the stak-coupled nuclear spin of the strong-coupled nucleus of the nuclear quantum bit nuclear quantum bits via manipulation by the NV center of the quantum bit. The quantum computer then initializes the NV center with a laser pulse.

Im dritten Verfahren c) führt der Quantencomputer werden Spinflips im „exciting state anti level crossing“ (ESLAC) durch. Der Quantencomputer stellt eine magnetische Flussdichte ein, bei der sich im angeregten Zustand des NV-zentrums die Quantenzustände mit m=0 und mit m=-1 energetisch entartet sind. Die nuklearen Spins der Atomkerne der nuklearen Quantenbits heben diese Entartung jedoch auf und es können dann Spin-Spin Flips zwischen den nuklearen Spins der Atomkerne der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers und dem Spin der jeweiligen Elektronenkonfiguration des jeweiligen NV-Zentrums stattfinden. Diese Spin-Flips führen zu einer Polarisation der nuklearen Spins der Atomkerne der nuklearen Quantenbits, die mit diesem NV-Zentrum koppeln. In Abhängigkeit vom Magnetfeld kann diese Polarisation dabei positiv (spin-up) oder negativ (spindown) sein. Leider gelingt diese Art der Initialisierung derzeit nur bei stark gekoppelten Kernen.In the third method c), the quantum computer performs spin flips in the "exciting state anti level crossing" (ESLAC). The quantum computer sets a magnetic flux density at which the quantum states with m=0 and m=-1 are energetically degenerate in the excited state of the NV center. However, the nuclear spins of the atomic nuclei of the nuclear quantum bits cancel this degeneracy and spin-spin flips can then take place between the nuclear spins of the atomic nuclei of the nuclear quantum bits of the quantum computer and the spin of the respective electron configuration of the respective NV center. These spin flips result in polarization of the nuclear spins of the atomic nuclei of the nuclear quantum bits that couple to this NV center. Depending on the magnetic field, this polarization can be positive (spin-up) or negative (spin-down). Unfortunately, this type of initialization is currently only possible with strongly coupled cores.

Um die Polarisation zu erreichen, muss der Quantencomputer die magnetische Flussdichte des Magnetfelds optimal zu Achse des jeweiligen NV-Zentrums (z-Achse) ausrichten. Hierzu stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Die einfachste ist, dass der Quantencomputer die Lichtintensität des NV-Zentrums unter Änderung der Ausrichtung des Flussdichte des Magnetfelds maximiert, wobei der Quantencomputer den Betrag der Flussdichte konstant hält. Bevorzugt ermittelt der Quantencomputer die Ausrichtung der magnetischen Flussdichte mittels der Resonanzline des NV-Übergangs beispielsweise vom Quantenzustand m=0 zu m=1 der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums. Dies kann der Quantencomputer mit Ramsey-Sequenzen erreichen.In order to achieve polarization, the quantum computer must optimally align the magnetic flux density of the magnetic field with the axis of the respective NV center (z-axis). Various methods are available for this. The simplest is that the quantum computer maximizes the light intensity of the NV center by changing the orientation of the flux density of the magnetic field, with the quantum computer keeping the magnitude of the flux density constant. The quantum computer preferably determines the orientation of the magnetic flux density using the resonance line of the NV transition, for example from the quantum state m=0 to m=1 of the electron configuration of the NV center. The quantum computer can achieve this with Ramsey sequences.

Auslesenreading

Der Quantencomputer liest die Quantenzustände eines NV-Zentrums und der diesem NV-Zentrum zugeordneten nuklearen Spins mittels des NV-Zentrums durch. Dabei unterscheidet der Quantencomputer, ob sich das NV-Zentrum in m=0 oder m=+-1 Quantenzustand befindet.The quantum computer reads through the quantum states of an NV center and the nuclear spins associated with that NV center using the NV center. The quantum computer distinguishes whether the NV center is in the m=0 or m=+-1 quantum state.

Befindet sich das NV-Zentrum im m=-1 oder m=+1 Quantenzustand kann der Quantencomputer mittels eines Laserpuls der Lichtquelle als Pumpstrahlungsquelle mit Pumpstrahlungswellenlänge λpmp das NV-Zentrum anregen. Der angeregte Zustand des NV-Zentrums kann nun jedoch über zwei Wege zerfallen: In 70% der Fälle und mit einer Lebensdauer von ca. 10ns erfolgt die Abregung des angeregten Zustands des NV-Zentrums in dem m-1 Grundzustand durch Aussendung eines Photons. In diesem Fall regt der Laser als Lichtquelle als Pumpstrahlungsquelle mit Pumpstrahlungswellenlänge λpmp den Quantenzustand des NV-Zentrums sofort wieder an. Mit einer Wahrscheinlichkeit von 30% führt dann das NV-Zentrum einen verbotenen Interbandübergang vom Triplett S=1 zum Singulett S=0 Zustand durch. Dieser Quantenzustand ist metastabil und mit einer Lebensdauer von ca. 100-300ns um eine Größenordnung länger stabil als der direkte Zerfall in den Grundzustand. Nach dieser Zeit zerfällt der Quantenzustand des NV-Zentrums zurück in den TriplettZustand (m=0). Dieser Übergang des Quantenzustands des NV-Zentrums findet strahlungslos statt.If the NV center is in the m=-1 or m=+1 quantum state, the quantum computer can excite the NV center using a laser pulse from the light source as pump radiation source with pump radiation wavelength λ pmp . However, the excited state of the NV center can now decay in two ways: In 70% of the cases and with a lifetime of about 10 ns, the excited state of the NV center in the m-1 ground state is de-excited by emission of a photon. In this case, the laser as a light source as a pump radiation source with pump radiation wavelength λ pmp immediately re-excites the quantum state of the NV center. With a probability of 30%, the NV center then performs a forbidden interband transition from the triplet S=1 to the singlet S=0 state. This quantum state is metastable and with a lifetime of about 100-300ns it is an order of magnitude longer stable than the direct decay to the ground state. After this time, the quantum state of the NV center decays back into the triplet state (m=0). This transition of the quantum state of the NV center takes place non-radiatively.

Für dem m=0 Zustand ist dieser Übergang zum Singulett unterdrückt, das NV-Zentrum fällt unter Aussendung eines Photon mit der Wellenlänge 636-700 nm zurück in dem Grundzustand bei m=0 und wird durch den Laser fortwährend wieder angeregt.For the m=0 state, this transition to the singlet is suppressed, the NV center falls back to the ground state at m=0 by emitting a photon with the wavelength 636-700 nm and is continuously re-excited by the laser.

Da der metastabile Zustand um ca. eine Größenordnung zeitlich länger stabil ist als der strahlende Übergang, kann zwischen m=0 und m=-1,+1 aufgrund der unterschiedlichen Anzahl an Photonen pro Laserpuls, unterschieden werden. Der durch den Quantencomputer beobachtbare Kontrast ergibt sich aus dem Verhältnis der beiden verschiedenen Lebensdauern und entspricht einem Faktor 10-30 für die ersten 300-500 ns. Pro Laserpuls kann der Quantencomputer ca. 0.8 Photonen -unter idealen Bedingungen- für den Quantenzustand m=0 des NV-Zentrums bestimmen. Die Anzahl der Photonen für m=-1 oder m=+1 beträgt unter diesen Bedingungen < 0.1 Photonen pro Laserpuls. Der Quantencomputer führt daher vorzugsweise jede Messung eines Quantenzustands eines NV-Zentrums ca. 1000-5000mal wiederholt durch, um die notwendige Anzahl an Ergebnissen für eine sichere statistische Auswertung und für eine sichere Ermittlung eines Quantenzustands zu erreichen. Die optimale Laserleistung bei der Abstrahlung der Laserpulse durch die Lichtquelle (Pumpstrahlungsquelle) ermittelt der Quantencomputer in einer Initialisierungsphase vorzugsweise durch Ermittlung einer Sättigungskurve und Extraktion dieser optimalen Laserleistung.Since the metastable state lasts about one order of magnitude longer than the radiative transition, it is possible to distinguish between m=0 and m=-1,+1 due to the different number of photons per laser pulse. The contrast observable by the quantum computer results from the ratio of the two different lifetimes and corresponds to a factor of 10-30 for the first 300-500 ns. The quantum computer can determine approx. 0.8 photons per laser pulse - under ideal conditions - for the quantum state m=0 of the NV center. The number of photons for m=-1 or m=+1 under these conditions is < 0.1 photons per laser pulse. The quantum computer therefore preferably repeats each measurement of a quantum state of an NV center approximately 1000-5000 times in order to achieve the necessary number of results for a reliable statistical evaluation and for a reliable determination of a quantum state. The quantum computer determines the optimal laser power when the laser pulses are emitted by the light source (pump radiation source) in an initialization phase, preferably by determining a saturation curve and extracting this optimal laser power.

Es gibt verscheidende Möglichkeiten den Kontrast zu erhöhen. Eine erste Methode basiert auf der Möglichkeit den nuklearen Spin des 14N-Stickstoff-Atomkerns des NV-Zentrums zu nutzen (Dieser steht dann nicht mehr als Quantenbit zur Verfügung). Im ESLAC findet ein Flip zwischen dem nuklearen Spin des 14N-Stickstoff-Atomkerns des NV-Zentrums und dem Elektronenspin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums statt. Dieser Flip führt zu einer Umwandlung des Quantenzustands der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums vom Quantenzustand mit m=-1 zum Quantenzustand mit m=0 oder vom Quantenzustand mit m=0 zum Quantenzustand mit m=+1. Ist der nukleare Spin des 14N-Stickstoff-Atoms des NV-Zentrums im I=-1 Zustand werden somit 2 Flips benötigt um den nuklearen Spin des 14N-Stickstoff-Atoms des NV-Zentrums in den stabilen I=+1 zu überführen. Bindet man das 14N als Ancilla Quantenbit ein, so vergrößert diese Einbindung die Dunkelphase des NV-Zentrums um einen Faktor 3 und erhöht damit den Kontrast zwischen den Quantenzuständen der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums mit m=0 gegenüber m=-1 ebenfalls um das Dreifache pro Laserpuls.There are different ways to increase the contrast. A first method is based on the possibility of using the nuclear spin of the 14 N-nitrogen nucleus of the NV center (this is then no longer available as a quantum bit). In the ESLAC, a flip occurs between the nuclear spin of the 14 N-nitrogen nucleus of the NV center and the electron spin of the electron configuration of the NV center. This flip results in a quantum state conversion of the electron configuration of the NV center from the m=-1 quantum state to the m=0 quantum state or from the m=0 quantum state to the m=+1 quantum state. If the nuclear spin of the 14 N-nitrogen atom of the NV center is in the I=-1 state, 2 flips are needed to transform the nuclear spin of the 14 N-nitrogen atom of the NV center into the stable I=+1 state . If the 14 N is integrated as ancillary quantum bit, this integration increases the dark phase of the NV center by a factor of 3 and thus also increases the contrast between the quantum states of the electron configuration of the NV center with m=0 compared to m=-1 by that Triple per laser pulse.

Das Auslesen der Quantenzustände der nuklearen Spins der Atomkerne der nuklearen Quantenbits führt der Quantencomputer im zweiten Schritt über ein vorgeschaltetes primitives CROT Gatter für das NV-Zentrum abhängig von den jeweiligen Kernzuständen s.u.In the second step, the quantum computer reads out the quantum states of the nuclear spins of the atomic nuclei of the nuclear quantum bits via an upstream primitive CROT gate for the NV center depending on the respective nuclear states, see below.

Der Quantencomputer führt bevorzugt eine Quantencomputerberechnung mehrfach zur Fehlerkorrektur durch. Hierbei sollte der Quantencomputer die CROT alternierend in stochastisch oder zumindest jeweils bei jeder neuen Quantencomputerberechnung neu festgelegten Reihenfolge ausführen, um die Fidelity zu erhöhen. Alle Quantenzustände stark gekoppelter Spins von Atomkernen starkgekoppelter nuklearer Quantenbits überprüft der Quantencomputer bevorzugt mittels einer entsprechende CROT-Operation des NV-Zentrums . Bevorzugt steuert der Quantencomputer mehrere Frequenzen gleichzeitig an. Die entsprechenden Signale können durch Fourier-Transformation mehrerer Signale vom Zeitbereich in den Frequenzbereich, anschließender Summierung im Frequenzbereich zu eine, Summensignal und Rücktransformation in den Zeitbereich berechnet und dann entsprechend am Ort des NV-Zentrums erzeugt werden. Der Quantencomputer benötigt somit für das Auslesen der nuklearen Quantenzustände von 3 nuklearen Spins von 3 Atomkernen dreier nuklearer Quantenbits 23=8 CROT-Gatter um Kombinationen von Quantenzuständen zu überprüfen. Befinden sich die Kerne in einem dieser 23 Kombinationen von Quantenzuständen dieser drei Quantenbits, so erfolgt der NV-Übergang des NV-Zentrums und kann als solcher detektiert werden.The quantum computer preferably carries out a quantum computer calculation several times for error correction. In this case, the quantum computer should execute the CROT alternately in a stochastic order, or at least in a newly defined order for each new quantum computer calculation, in order to increase fidelity. The quantum computer preferably checks all quantum states of strongly coupled spins of atomic nuclei of strongly coupled nuclear quantum bits by means of a corresponding CROT operation of the NV center. The quantum computer preferably controls several frequencies at the same time. The corresponding signals can be calculated by Fourier transformation of several signals from the time domain to the frequency domain, subsequent summation in the frequency domain to form one, sum signal and inverse transformation to the time domain and then generated accordingly at the location of the NV center. The quantum computer therefore needs 2 3 =8 CROT gates to read out the nuclear quantum states of 3 nuclear spins of 3 atomic nuclei of three nuclear quantum bits in order to check combinations of quantum states. If the nuclei are in one of these 2 3 combinations of quantum states of these three quantum bits, then the NV transition of the NV center occurs and can be detected as such.

Gatter für NV-Kern Systeme mit stark gekoppelten Kernen:Gates for NV core systems with strongly coupled cores:

Systeme mit stark an die Elektronenkonfiguration eines NV-Zentrums gekoppelten nuklearen Spins von Atomkernen der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers sind die Gatter Operationen der gekoppelten nuklearen Spins der Atomkerne der nuklearen Quantenbits immer abhängig von dem Quantenzustand des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums und umgekehrt. Systems with nuclear spins of atomic nuclei of the nuclear quantum bits of the quantum computer that are strongly coupled to the electron configuration of an NV center, the gate operations of the coupled nuclear spins of the atomic nuclei of the nuclear quantum bits are always dependent on the quantum state of the electron spin of the electron configuration of the NV center and vice versa.

Dagegen sind die Operationen der stark gekoppelten nuklearen Spins der Atomkerne der nuklearen Quantenbits nicht zwingend abhängig von dem Zustand anderer stark gekoppelter nuklearer Spins der Atomkerne der nuklearen Quantenbits.In contrast, the operations of the strongly coupled nuclear spins of the atomic nuclei of the nuclear quantum bits are not necessarily dependent on the state of other strongly coupled nuclear spins of the atomic nuclei of the nuclear quantum bits.

Die sich hieraus ergebene primitive Gatter sind daher immer konditionelle Rotationen:

  1. a) CROTK der Kerne in Abhängigkeit vom NV.
  2. b) CROTNV des NV-Zentrum abhängig von allen Quantenzuständen aller stark gekoppelter nuklearer Spins der Atomkerne stark gekoppelter nuklearer Quantenbits.
The resulting primitive gates are therefore always conditional rotations:
  1. a) CROT K of the nuclei as a function of the NV.
  2. b) CROT NV of NV center dependent on all quantum states of all strongly coupled nuclear spins of atomic nuclei of strongly coupled nuclear quantum bits.

Definiert die Achse des NV-zentrums (NV-Achse) die z-Achse, können die Rotationen über die x-Achse und y-Achse erfolgen. Eine Rotation in y zeichnet sich durch eine Phasenverschiebung um 90° gegenüber x Rotationen aus. Die Phasenlage wird, wie oben beschrieben, durch die ersten Gatter definiertIf the axis of the NV-center (NV-axis) defines the z-axis, the rotations can be done via the x-axis and y-axis. A rotation in y is characterized by a phase shift of 90° compared to x rotations. As described above, the phase position is defined by the first gate

(Die Lage des Koordinatensystem ist symmetrisch um die z-Achse und damit beliebig.)(The position of the coordinate system is symmetrical about the z-axis and therefore arbitrary.)

Eine Rotation über die z-Achse wird durch eine Kombination von 3 Rotationen erreicht CROT_z(θ) = CROT_Y(-π/2) CROT_X(θ) CROT_Y(π/2) wie bereits oben beschrieben.A rotation about the z-axis is achieved by a combination of 3 rotations CROT _z (θ) = CROT _Y (-π/2) CROT _X (θ) CROT _Y (π/2) as already described above.

Mit den beiden primitiven Gattern kann der Quantencomputer nun alle universellen Gatter erzeugen:

  • Dies soll an den folgenden Beispielen dargestellt werden:
    • Annahme: Magnetfeld B in z-Richtung mit B=51 mT (ESLAC). Es sollen sich zwei 13C-Atomkerne auf dem 3. Gitterplatz (13.8 MHz) und 5. Gitterplatz (4.2 MHz) relativ zum NV-Zentrum befinden. Außerdem kann die Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums mit einem 14N- Stickstoffkern Kern des NV-zentrums koppeln.
With the two primitive gates, the quantum computer can now generate all universal gates:
  • This is to be illustrated using the following examples:
    • Assumption: magnetic field B in z-direction with B=51 mT (ESLAC). There should be two 13 C atomic nuclei on the 3rd lattice site (13.8 MHz) and 5th lattice site (4.2 MHz) relative to the NV center. In addition, the electron configuration of the NV center can couple with a 14 N-nitrogen nucleus nucleus of the NV center.

Der Quantencomputer verwendet den Spinzustand der Elektronenkonfiguration der NV-Zentrums für m=0 und m=-1. Der Quantencomputer verwendet die nuklearen Quantenzustände des 14N-Stickstoffatoms des NV-Zentrums mit nuklearen Quantenzuständen I=0 und I=+1 als nukleares Quantenbit. Der Quantencomputer verwendet die nuklearen Quantenzustände des 13C-Isotops im Umfeld des NV-Zentrums mit nuklearen Quantenzuständen I=-1/2 und +1/2 als weitere nukleare Quantenbits. Der Quantencomputer führt die Initialisierung des Spinzustands der Elektronenkonfiguration der NV-Zentrums und der nuklearen Quantenzustände der nuklearen Spins der nuklearen Quantenbits durch den Laserpuls der Pumpstrahlungsquelle LD mit Pumpstrahlungswellenlänge λpmp aus.The quantum computer uses the spin state of the electron configuration of the NV center for m=0 and m=-1. The quantum computer uses the nuclear quantum states of the 14 N-nitrogen atom of the NV center with nuclear quantum states I=0 and I=+1 as a nuclear quantum bit. The quantum computer uses the nuclear quantum states of the 13 C isotope in the vicinity of the NV center with nuclear quantum states I=-1/2 and +1/2 as further nuclear quantum bits. The quantum computer carries out the initialization of the spin state of the electron configuration of the NV center and the nuclear quantum states of the nuclear spins of the nuclear quantum bits by the laser pulse of the pump radiation source LD with pump radiation wavelength λ pmp .

Es ergeben sich somit folgende Gatteroperationen durch Rotation um einen Winkel θ in der Bloch Kugel. θ ist durch die Amplitude und der Länge des RF- bzw. MW-Feldes (und damit der Rabi-Frequenz) definiert. Die Leiterbahnen- und Polarisationsrichtung sowie das Magnetfeld seien optimal eingerichtet. Im ESLAC sind das 14N-Stickstoff-Atom als nukleares Quantenbit auf I=+1 und die 13C-Kohlenstoffisotope als nukleare Quantenbits auf I=+1/2 polarisiert.The following gate operations result from rotation through an angle θ in the Bloch sphere. θ is defined by the amplitude and the length of the RF or MW field (and thus the Rabi frequency). The conductive path and polarization direction as well as the magnetic field are set up optimally. In the ESLAC, the 14 N-nitrogen atom is polarized as a nuclear quantum bit on I=+1 and the 13 C-carbon isotopes are polarized as a nuclear quantum bit on I=+1/2.

Typische Periodendauern der Rabi-Oszillation für 200mV Eingang und 40dB Verstärkung sind wie folgt: NV 300ns 13C_1 mit 13.8 MHz 13us 13C_2 mit 4,2 MHz 70us 14N bei 2.94MHz 40us Typical periods of Rabi oscillation for 200mV input and 40dB gain are as follows: NV 300ns 13C _1 with 13.8MHz 13us 13C _2 at 4.2MHz 70us 14N at 2.94MHz 40us

Aus diesen Werte und den oben genannten Grundlagen ergeben sich nun folgende primitive Gatter:

  • Für die nuklearen Quantenbits für das zugeordnete NV-Zentrum im m=-1 Quantenzustand ergeben sich folgen RF Puls Frequenzen:
    13C_1
    CROT mit 13.3 MHz (π=7us)
    13C_2
    CROT mit 4.7 MHz (π=35us)
    14N
    CROT mit 2.94 MHz (π=20us)
From these values and the basics mentioned above, the following primitive gates result:
  • The following RF pulse frequencies result for the nuclear quantum bits for the assigned NV center in the m=-1 quantum state:
    13C_1
    CROT with 13.3MHz (π=7us)
    13C_2
    CROT with 4.7MHz (π=35us)
    14N
    CROT with 2.94MHz (π=20us)

Für die nuklearen Quantenbits für das zugeordnete NV-Zentrum im m=0 Quantenzustand ergeben sich folgen RF Puls Frequenzen:

14N
CROT mit 5.1 MHz (π=20us).
13C
Zustand kann nicht verändert werden.
The following RF pulse frequencies result for the nuclear quantum bits for the assigned NV center in the m=0 quantum state:
14N
CROT with 5.1MHz (π=20us).
13C
Status cannot be changed.

Für das NV-Zentrum sind 8 Resonanzenergien entsprechend der Kombination für die Spinzustände der gekoppelten nuklearen Spins der nuklearen Quantenbits zu berücksichtigen. Die sich hieraus ergebenen Frequenzen für den MW-Puls sind notwendig um den Quantenzustand der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums von m=0 nach m=-1 zu treiben. Dabei sind die Rabi-Frequenz unabhängig von dem Kernzuständen und die Pulslängen für alle Kern-Spinzustände der gekoppelten nuklearen Quantenbits identisch. Die hier angegebene Zustände entsprechenden Kernzuständen für 13C_1, 13C_2, 14N.For the NV center, 8 resonance energies are to be considered according to the combination for the spin states of the coupled nuclear spins of the nuclear quantum bits. The resulting frequencies for the MW pulse are necessary to determine the quantum state of the electron configuration of the NV center from m=0 to m=-1. The Rabi frequency is independent of the nuclear states and the pulse lengths are identical for all nuclear spin states of the coupled nuclear quantum bits. The states given here correspond to core states for 13 C _1 , 13 C _2 , 14 N.

Die folgende Tabelle gibt beispielhafte CROT-Frequenzen (MHz) für verschiedene Kernspin Zustände an, wie sie bei der Ausarbeitung der technischen Lehre dieser Offenlegung ermittelt wurden: 000> 1400,0 MHz 001> 1397,06 MHz 010> 1404,7 MHz 011> 1401,76 MHz 100> 1413,2 MHz 101> 1410,26 MHz 110>. 1417,9 MHz 111>. 1414,96 MHz The following table gives exemplary CROT frequencies (MHz) for different nuclear spin states, as determined in the development of the technical teaching of this disclosure: 000> 1400.0MHz 001> 1397.06MHz 010> 1404.7MHz 011> 1401.76MHz 100> 1413.2MHz 101> 1410.26MHz 110>. 1417.9MHz 111>. 1414.96MHz

Da die Linienbreite der Resonanz des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums mit ca. 0.5 MHz kleiner ist als der frequenzmäßige Abstand der Resonanzen, können alle Übergänge ohne Crossover durchgeführt werden. Nutzt man sehr große Amplituden also kurze Pulse, führt dies dagegen zu einer starken Verbreiterung der Resonanzline (um bis zu 6 MHz).Since the line width of the resonance of the electron spin of the electron configuration of the NV center is smaller (about 0.5 MHz) than the frequency spacing of the resonances, all transitions can be carried out without crossover. If you use very large amplitudes, i.e. short pulses, this leads to a strong broadening of the resonance line (by up to 6 MHz).

Mit diesem Pulsen können bei einer Frequenz von 1402 MHz somit die Übergänge 000> 001> 010> und 011> gleichzeitig verändert werden. Ebenfalls können die Resonanzlinien für 100>,101>110 und 111> mit einem Puls der Frequenz 1414 MHz dieser Breite getrieben werden. Durch optimale Pulskontrolle kann ein Übersprechen verringert werden.With this pulsing, the transitions 000> 001> 010> and 011> can be changed simultaneously at a frequency of 1402 MHz. The resonance lines for 100>, 101>110 and 111> can also be driven with a pulse of frequency 1414 MHz of this width. Crosstalk can be reduced by optimal pulse control.

Die universale Gatter lassen sich nun als Kombination der primitive Gatter darstellen:

  • Für das Quantenbit des NV-Zentrums (Single Gate):
    iX (θ) (bzw. iX)
    wird durch die Summe aller CROT() bzw. durch zwei starke -Pulse mit beispielsweise 1402 und1414 MHz gebildet. Die Länge definiert dabei den Drehwinkel bei gleicher Amplitude.
    iY (θ) (bzw. iY)
    wie X nur die Pulse versetzt mit einer 90° Phase.
    iZ (θ)
    gegeben durch Y(-π/2) X(θ) Y(π/2)
    H
    (Hadamard) ist geben durch Y(π/2) Z(π)
    S
    (Phasendrehung um π/4) ist gegeben durch Z(π/4)
  • 2 Quantenbit Gate:
    CiNOT(NV, Kern)
    Die Teilsumme der jeweilige Drehungen des nicht abhängigen Quantenbits (4x CROT um die gleiche Achse mit der passenden Frequenz)
    CCiNOT(NV, Kern)
    Die jeweilige Teilsumme der nicht abhängigen Quantenbits (2xCROT)
    CCCiNOT(NV, Kern)
    ein CROT für 000>
    CNOT(NV, Kern)
    Z(π/2) CiNOT(NV, Kern)
The universal gates can now be represented as a combination of the primitive gates:
  • For the NV center (single gate) quantum bit:
    iX (θ) (or iX)
    is formed by the sum of all CROT() or by two strong pulses with e.g. 1402 and 1414 MHz. The length defines the angle of rotation with the same amplitude.
    iY (θ) (or iY)
    like X only the pulses offset with a 90° phase.
    iZ (θ)
    given by Y(-π/2) X(θ) Y(π/2)
    H
    (Hadamard) is given by Y(π/2) Z(π)
    S
    (phase rotation by π/4) is given by Z(π/4)
  • 2 quantum bit gate:
    CiNOT(NV, Core)
    The partial sum of the respective rotations of the non-dependent quantum bit (4x CROT around the same axis with the appropriate frequency)
    CCiNOT(NV, Core)
    The respective partial sum of the non-dependent quantum bits (2xCROT)
    CCCiNOT(NV, core)
    a CROT for 000>
    CNOT(NV, Kernel)
    Z(π/2) CiNOT(NV, Kernel)

Für die Kern Quantenbits ergeben sich folgende GatterThe following gates result for the core quantum bits

Single Gate:

iX
CROT für m=-1 des NV-Zentrums
single gate:
iX
CROT for m=-1 of the NV center

Falls m nicht bekannt ist:

iX
CROT,X_NV, CROT, X_NV für m=-1 des NV-Zentrums
iY
X mit einer 90° Phasenverschiebung der Radiowelle für m=-1 des NV-Zentrums
iZ (θ)
gegeben durch Y(-π/2) X(θ) Y(π/2) für m=-1 des NV-Zentrums
H
(Hadamard) ist geben durch Y(π/2) Z(π) für m=-1 des NV-Zentrums
S
(Phasendrehung um π/4) ist gegeben durch Z(π/4) für m=-1 des NV-Zentrums
If m is not known:
iX
CROT,X_NV, CROT, X_NV for m=-1 of the NV center
iY
X with a 90° phase shift of the radio wave for m=-1 of the NV center
iZ (θ)
given by Y(-π/2) X(θ) Y(π/2) for m=-1 of the NV center
H
(Hadamard) is given by Y(π/2) Z(π) for m=-1 of the NV center
S
(phase rotation about π/4) is given by Z(π/4) for m=-1 of the NV center

2 Quantenbit:

CiNOT(Kern, NV)
ist ein primitiv Gatter CROT (180°) für m=-1 des NV-Zentrums. Für m=0 wird das Gatter nicht ausgeführt.
CiNOT(Kern_1, Kern_2)
erfolgt immer über das NV-Zentrum. Es handelt sich um einen Hadamard auf den nuklearen Spin des Kern_1, CROT auf das NV-Zentrum 2Pi, Hadamard auf Kern_1
CiNOT (Kern_1,Kern_2).
CiNOT(Kern_1, NV), CiNOT(NV,Kern_2), CiNOT(Kern1, NV) für m=-1
2 quantum bits:
CiNOT(core, NV)
is a primitive gate CROT (180°) for m=-1 of the NV center. For m=0 the gate is not executed.
CiNOT(core_1, core_2)
always takes place via the NV center. It is a Hadamard on the nuclear spin of nucleus_1, CROT on the NV center 2Pi, Hadamard on nucleus_1
CiNOT (core_1,core_2).
CiNOT(Kern_1, NV), CiNOT(NV,Kern_2), CiNOT(Kern1, NV) for m=-1

Oder falls der Zustand des NVs nicht bekannt ist:

CiNOT(Kern_1,Kern_2).
CiNOT(Kern_1,NV), CiNOT(NV_Kern_2) CiNOT(Kern_1, NV), iX_NV, CiNOT(Kern_1,NV), CiNOT(NV,Kern_2) CiNOT(Kern_1,NV), iX_NV
SWAP(NV,Kern)
CiNOT(Kern,NV) CiNOT_Y(NV,Kern)Z((π/2) CiNOT(Kern,NV)
Or if the state of the NV is not known:
CiNOT(core_1,core_2).
CiNOT(Kern_1,NV), CiNOT(NV_Kern_2) CiNOT(Kern_1,NV), iX_NV, CiNOT(Kern_1,NV), CiNOT(NV,Kern_2) CiNOT(Kern_1,NV), iX_NV
SWAP(NV,Core)
CiNOT(Core,NV) CiNOT_Y(NV,Core)Z((π/2) CiNOT(Core,NV)

Damit sind alle universellen Gatter definiert.This defines all universal gates.

Quantencomputerquantum computer

Diese Schrift beschreibt auf Basis der in der DE 10 2020 101 784 B3 beschriebenen technischen Lehre einen Quantencomputer. 1 zeigt schematisch vereinfacht einen solchen Quantencomputer. Die hier vorgelegte Schrift beschreibt einen Quantencomputer mit optischer Auslesung. Alternativ oder ergänzend dazu beschreibt die hier vorgelegte Schrift einen Quantencomputer mit elektrischer Auslesung. Basis des hier vorgestellten Quantencomputers sind Quantenpunkte. Bevorzugt umfassen die Quantenpunkte paramagnetische Zentren in einem Substrat. Bevorzugt umfasst das Substrat Diamant. Bevorzugt umfassen die paramagnetischen Zentren NV-Zentren und/oder SiV.-Zentren und/oder TR1-Zentren. Der hier vorgestellte Quantencomputer weist dabei bevorzugt eine optische Vorrichtung auf. Die optische Vorrichtung dient gemäß der technischen Lehre der hier vorgelegten Schrift zum Ersten bevorzugt der Bestrahlung von Quantenpunkten und damit der paramagnetischen Zentren mit Pumpstrahlung. Zum Zweiten dient die optische Vorrichtung bevorzugt der Extraktion von Fluoreszenzstrahlung der Quantenpunkte. Bevorzugt dient somit die optische Vorrichtung der Extraktion von Fluoreszenzstrahlung paramagnetischer Zentren. Bevorzugt dient somit die optische Vorrichtung der Extraktion von Fluoreszenzstrahlung von NV-Zentren. Ein optisches Funktionselement der Vorrichtung ist somit bevorzugt ein paramagnetisches Zentrum in einem Kristall, insbesondere ein NV-Zentrum in einem Diamantkristall und/oder ein SiV-Zentrum in einem Diamantkristall und/oder ein G-Zentrum in einem Siliziumkristall oder ein paramagnetisches Zentrum in einem Mischkristall aus Elementen der IV. Hauptgruppe des Periodensystems. In diesem Zusammenhang verweist die hier vorgelegte Schrift auf das deutsche Patent DE 10 2020 101 784 B3 , dessen technische Lehre vollumfänglicher Teil dieser Offenlegung, soweit dies entsprechend dem Recht des Staates, in dem eine Nationalisierung einer internationalen Anmeldung des Inhalts der hier vorgelegten Schrift erfolgt, dies zulässt.This writing describes on the basis of in the DE 10 2020 101 784 B3 described technical teaching a quantum computer. 1 shows a simplified schematic of such a quantum computer. The document presented here describes a quantum computer with optical readout. As an alternative or in addition to this, the document presented here describes a quantum computer with electrical readout. The quantum computer presented here is based on quantum dots. Preferably, the quantum dots include paramagnetic centers in a substrate. Preferably the substrate comprises diamond. The paramagnetic centers preferably comprise NV centers and/or SiV centers and/or TR1 centers. The quantum computer presented here preferably has an optical device. According to the technical teaching of the document presented here, the optical device is firstly used preferably for irradiating quantum dots and thus the paramagnetic centers with pump radiation. Secondly, the optical device preferably serves to extract fluorescence radiation from the quantum dots. The optical device is thus preferably used for the extraction of fluorescence radiation from paramagnetic centers. The optical device is thus preferably used for the extraction of fluorescence radiation from NV centers. An optical functional element of the device is therefore preferably a paramagnetic center in a crystal, in particular an NV center in a diamond crystal and/or a SiV center in a diamond crystal and/or a G center in a silicon crystal or a paramagnetic center in a mixed crystal from elements of the fourth main group of the periodic table. In this context, the document presented here refers to the German patent DE 10 2020 101 784 B3 , the technical teaching of which is a full part of this disclosure, insofar as this is permitted by the law of the state in which an international application for the content of the document presented here is nationalized.

Bevorzugt umfasst ein solcher Quantencomputer ein oder mehrere mikrointegrierte Schaltungen zur Erzeugung der Radiofrequenzsignale, der Mikrowellensignale, der Gleichspannungen und Ansteuerströme und der Ansteuerung der Lichtquelle (LED), die als Pumpstrahlungsquelle einer elektromagnetischen Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λpmp zum Zurücksetzen der Quantenpunkte der Quantenbits des verlegbaren Quantencomputers dient.Such a quantum computer preferably comprises one or more micro-integrated circuits for generating the radio frequency signals, the microwave signals, the DC voltages and control currents and for controlling the light source (LED), which, as a pump radiation source, generates electromagnetic radiation with a pump radiation wavelength λ pmp for resetting the quantum dots of the quantum bits of the relocatable quantum computer is used.

Bevorzugt umfasst das Substrat des Quantencomputers nukleare neben diesen Quantenpunkten nukleare Quantenpunkte, die nukleare Quantenbits ausformen. Bei den nuklearen Quantenpunkten handelt es dich bevorzugt um nukleare Spins von Atomkernen im Substrat des Quantencomputers. Diese nuklearen Spins der Atomkerne bilden die nuklearen Quantenbits des Quantencomputers. Der Quantencomputer kann die nuklearen Quantenbits über die Quantenbits des Quantencomputers ansprechen. Bevorzugt ist jedes nukleare Quantenbit des Quantencomputers mit einem Quantenbit koppelbar. Bevorzugt sind die Quantenbits des Quantencomputers zumindest gruppenweise untereinander koppelbar.The substrate of the quantum computer preferably comprises nuclear quantum dots in addition to these quantum dots, which form nuclear quantum bits. The nuclear quantum dots are preferably nuclear spins from atomic nuclei in the substrate of the quantum computer. These nuclear spins of the atomic nuclei form the nuclear quantum bits of the quantum computer. The quantum computer can address the nuclear quantum bits via the quantum computer quantum bits. Any is preferred nuclear quantum bit of the quantum computer can be coupled with a quantum bit. The quantum bits of the quantum computer can preferably be coupled to one another at least in groups.

Alle diese Komponenten des Quantencomputers inclusive der besagten mikrointegrierten Schaltungen sind bevorzugt auf dem Schaltungsträger untergebracht, der dadurch besonders kompakt gestaltet sein kann.All of these components of the quantum computer, including the said microintegrated circuits, are preferably accommodated on the circuit carrier, which can be designed to be particularly compact as a result.

Kern des Quantencomputers QC bildet ein Substrat D. Das Substrat D weist bevorzugt einen oder mehrere Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 auf. Die Quantenbits des Quantencomputers QC umfassen bevorzugt ein oder mehrere dieser Quantenpunkte NV1, NV2, NV3. Deren Natur wird im Folgenden noch näher erläutert. Die hier vorgelegte Schrift bezieht sich in diesem Zusammenhang aber ausdrücklich auch auf die Schrift DE 10 2020 007 977 B4 , deren Inhalt voll umfänglicher Teil des Offenbarungsgehalts der hier vorgelegten Schrift ist, soweit im Falle einer späteren Nationalisierung einer späteren internationalen Anmeldung das Rechtssystem des Staats in dem die Nationalisierung erfolgt dies zulässt.A substrate D forms the core of the quantum computer QC. The substrate D preferably has one or more quantum dots NV1, NV2, NV3. The quantum bits of the quantum computer QC preferably include one or more of these quantum dots NV1, NV2, NV3. Their nature is explained in more detail below. In this context, however, the writing presented here expressly also refers to the writing DE 10 2020 007 977 B4 , the content of which is an extensive part of the disclosure content of the document submitted here, insofar as the legal system of the state in which the nationalization takes place permits this in the event of a later nationalization of a later international application.

Das Weiteren umfasst der hier vorgestellte verlegbare Quantencomputer QC bevorzugt eine Lichtquelle LD, insbesondere einen Laser, und einen zugehörigen Lichtquellentreiber LDRV. Um den Quantenzustand der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 und damit den Quantenzustand der Quantenbits des Quantencomputers QC beeinflussen zu können, weist der vorgeschlagene verlegbare Quantencomputer QC bevorzugt eine oder mehrere Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 innerhalb der Quantenbits des Quantencomputers QC auf. Bevorzugt umfasst der verlegbare Quantencomputer QC eine Steuervorrichtung µC. Die Steuervorrichtung µC steuert bevorzugt den Lichtquellentreiber LDRV und damit die Emission von Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λpmp. Die Steuervorrichtung µC steuert bevorzugt auch die eine oder mehrere Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Die Steuervorrichtung µC weist bevorzugt einen Speicher einem oder mehrere Speicher RAM, NVM. der Steuervorrichtung µC für Programmbefehle und Daten auf. Der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC umfasst bevorzugt einen einem Wellenformgenerator WFG zur Steuerung des Lichtquellentreibers LDRV mittels eines Sendesignals S5. Die Steuervorrichtung µC steuert bevorzugt auch den Wellenformgenerator WFG. Der vorgeschlagene Quantencomputer QC umfasst bevorzugt auch ein optisches System OS zur Bestrahlung der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC im Substrat D mit der Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD. Des Weiteren umfasst der vorgeschlagene verlegbare Quantencomputer QC bevorzugt eine optische und/oder elektronische Quantenzustandsauslesevorrichtung zum Auslesen der aktuellen Quantenzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Im Fall einer optischen Quantenzustandsauslesevorrichtung umfasst die Quantenzustandsauslesevorrichtung bevorzugt einen Fotodetektor PD und einen Verstärker V. Im Fall einer elektrischen Quantenzustandsauslesevorrichtung umfasst die Quantenzustandsauslesevorrichtung bevorzugt Kontakte zur Kontaktierung des Substrats D und eine Spannungsquelle zur Erzeugung einer Extraktionsspannung zwischen solchen Kontakten des Substrats D und einen Verstärker V zu Verstärkung des so extrahierten Fotostromes der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Der Verstärker V kann einen Transimpedanzverstärker als internen Verstärker IVV umfassen. In dem Fall umfasst Quantenzustandsauslesevorrichtung eine Vorrichtung zum elektronischen Auslesen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC befinden sich bevorzugt in dem Substrat D. Bevorzugt ist das Substrat D im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC dotiert. Bevorzugt verschiebt diese Dotierung das Fermi-Niveau im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 in der Art, dass die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC elektrisch geladen sind. Bevorzugt ist das Substrat D im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC n-dotiert. Bevorzugt verschiebt diese n-Dotierung das Fermi-Niveau im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC in der Art, dass die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC negativ elektrisch geladen sind. Typischerweise erzeugt der Wellenformgenerator WFG ein Lichtquellensteuersignal S5 typischerweise in Abhängigkeit von Einstellungen der Steuervorrichtung µC. Der Lichtquellentreiber LDRV versorgt bevorzugt die Lichtquelle LD in Abhängigkeit von dem Lichtquellensteuersignal S5 und ggf. typischerweise in Abhängigkeit von Einstellungen der Steuervorrichtung µC mit elektrischer Energie. Die Steuervorrichtung µC steuert typischerweise den Wellenformgenerator WFG. Die Lichtquelle LD bestrahlt zumindest zeitweise mittels des optischen Systems OS den Quantenpunkt oder die mehreren Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λpmp. Der eine Quantenpunkt oder die mehreren Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC emittieren Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λfl in Folge der Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge λpmp. Im Falle des optischen Auslesens der Quantenzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC erfasst der Fotodetektor PD mittels des optischen Systems OS zumindest einen Teil der Fluoreszenzstrahlung FL. Der Fotodetektor PD wandelt in diesem Fall zumindest einen Teil der Fluoreszenzstrahlung FL ein Empfängerausgangssignal S0. Ein nachfolgender Verstärker V verstärkt und filtert ggf. das Empfängerausgangssignal S0 zu einem Empfangssignal S1. Im Fall der elektronische Auslesung der Quantenzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC erzeugt die Vorrichtung zum elektronischen Auslesen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC das Empfangssignal S1. Die Steuereinrichtung µC steuert die eine oder die mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3. Die Steuereinrichtung µC kann durch die Steuerung der einer oder mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder durch die Steuerung der Emission der Lichtquelle LD Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC ändern. Die Steuereinrichtung µC kann durch die Steuerung der einer oder der mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder durch die Steuerung der Emission der Lichtquelle LD Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC miteinander verkoppeln. Die Steuervorrichtung µC verfügt hierzu typischerweise über Mittel, um aus einem oder mehreren Empfangssignalen S1 ein Messwertsignal S4 mit einem oder mehreren Messwerten zu erzeugen. Dabei hängt das Messwertsignal S4 von Quantenzuständen von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC ab. Das Besondere des Quantencomputers QC ist, dass der verlegbare Quantencomputer QC und/oder die mobile Vorrichtung im Gegensatz zum Stand der Technik eine verlegbare Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG) zur Versorgung zumindest eines Teils der Teilvorrichtungen des Quantencomputers QC mit Energie aufweist. Die verlegbare Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG) weist bevorzugt eine mobile Energieversorgung (LDV, TS, BENG) und eine Energieaufbereitungsvorrichtung SRG, insbesondere einen Spannungswandler oder einen Spannungsregler oder einen Stromregler, auf.Furthermore, the relocatable quantum computer QC presented here preferably includes a light source LD, in particular a laser, and an associated light source driver LDRV. In order to be able to influence the quantum state of the quantum dots NV1, NV2, NV3 and thus the quantum state of the quantum bits of the quantum computer QC, the proposed relocatable quantum computer QC preferably has one or more devices mWA, MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the Quantum dots NV1, NV2, NV3 within the quantum bits of the quantum computer QC. The relocatable quantum computer QC preferably includes a control device μC. The control device μC preferably controls the light source driver LDRV and thus the emission of pump radiation LB with the pump radiation wavelength λ pmp . The control device μC preferably also controls the one or more devices mWA, MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The control device μC preferably has a memory, one or more memories RAM, NVM. the control device μC for program commands and data. The proposed quantum computer QC preferably includes a waveform generator WFG for controlling the light source driver LDRV by means of a transmission signal S5. The control device μC preferably also controls the waveform generator WFG. The proposed quantum computer QC preferably also includes an optical system OS for irradiating the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC in the substrate D with the pump radiation LB from the light source LD. Furthermore, the proposed relocatable quantum computer QC preferably comprises an optical and/or electronic quantum state readout device for reading out the current quantum states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. In the case of an optical quantum state readout device, the quantum state readout device preferably comprises a photodetector PD and an amplifier V. In the case of an electrical quantum state readout device, the quantum state readout device preferably comprises contacts for contacting the substrate D and a voltage source for generating an extraction voltage between such contacts of the substrate D and an amplifier V to Amplification of the thus extracted photocurrent of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The amplifier V can include a transimpedance amplifier as an internal amplifier IVV. In that case, the quantum state readout device comprises a device for electronically reading out the states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC are preferably located in the substrate D. The substrate D is preferably doped in the area of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. This doping preferably shifts the Fermi level in the area of the quantum dots NV1, NV2, NV3 in such a way that the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC are electrically charged. The substrate D is preferably n-doped in the area of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. This n-doping preferably shifts the Fermi level in the area of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC in such a way that the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC are negatively electrically charged. Typically, the waveform generator WFG generates a light source control signal S5, typically depending on the settings of the control device μC. The light source driver LDRV preferably supplies the light source LD with electrical energy as a function of the light source control signal S5 and, if appropriate, typically as a function of settings in the control device μC. The control device μC typically controls the waveform generator WFG. The light source LD at least temporarily irradiates the quantum dot or the multiple quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC with pump radiation LB of the pump radiation wavelength λ pmp by means of the optical system OS. The one or more quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC emit fluores radiation FL with a fluorescence radiation wavelength λ fl as a result of irradiation with electromagnetic radiation of the pump radiation wavelength λ pmp . In the case of the optical readout of the quantum states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC, the photodetector PD detects at least part of the fluorescence radiation FL using the optical system OS. In this case, the photodetector PD converts at least part of the fluorescence radiation FL into a receiver output signal S0. A downstream amplifier V amplifies and, if necessary, filters the receiver output signal S0 to form a received signal S1. In the case of electronic readout of the quantum states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC, the device for electronically reading out the states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC generates the received signal S1. The control device μC controls the one or more devices mWA, MW/RF-AWFG to generate an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3. The control device µC can be used by controlling one or more devices mWA, MW/RF-AWFG to generate an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or by controlling the emission of the light source LD Change states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The control device µC can be used by controlling one or more devices mWA, MW/RF-AWFG to generate an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or by controlling the emission of the light source LD couple states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. For this purpose, the control device μC typically has means for generating a measured value signal S4 with one or more measured values from one or more received signals S1. In this case, the measured value signal S4 depends on quantum states of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. What is special about the quantum computer QC is that, in contrast to the prior art, the relocatable quantum computer QC and/or the mobile device has a relocatable energy supply (LDV, TS, BENG, SRG) for supplying at least some of the sub-devices of the quantum computer QC with energy. The deployable energy supply (LDV, TS, BENG, SRG) preferably has a mobile energy supply (LDV, TS, BENG) and an energy processing device SRG, in particular a voltage converter or a voltage regulator or a current regulator.

Bevorzugt weist der Quantencomputer QC nicht nur Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC auf, sondern auch ein oder mehrere nukleare Kernquantenpunkte CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 als nukleare Quantenbits auf. Bevorzugt bilden die nuklearen Spins von Isotopen mit magnetischem Moment diese nuklearen Kernquantenpunkte. Die Kernquantenpunkte bilden bevorzugt die nuklearen Quantenbits des Quantencomputers. In diesem Fall weist der vorgeschlagene verlegbare Quantencomputer QC bevorzugt auch eine oder die mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 auf. Typischerweise sind die eine oder die mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 ganz oder zumindest in Teilen identisch mit den einen oder die mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3, die somit dann gleichzeitig auch eine oder die mehrere Vorrichtungen zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC sind. Die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und die nuklearen Kernquantenpunkte CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC befinden sich bevorzugt in dem gemeinsamen Substrat D. Steuervorrichtung µC steuert die eine oder die mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes. Die Steuervorrichtung µC kann dann durch Ansteuerung der einen oder mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes und/oder durch Steuerung der Emission der Lichtquelle LD kann Quantenzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Quantenzustände der Kernquantenpunkte CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC ändern. Die Steuervorrichtung µC kann dann durch Ansteuerung der einer oder mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes und/oder durch Steuerung der Emission der Lichtquelle LD kann Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit anderen Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC verkoppeln Die Steuervorrichtung µC kann dann durch Ansteuerung der einer oder mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes und/oder durch Steuerung der Emission der Lichtquelle LD kann Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC verkoppeln. Die Steuervorrichtung µC kann dann durch Ansteuerung der einer oder mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes und/oder durch Steuerung der Emission der Lichtquelle LD Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit anderen Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC verkoppeln. Dabei hängt das Messwertsignal S4 von Quantenzuständen von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder von Zuständen von Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC ab.The quantum computer QC preferably has not only quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC, but also one or more nuclear quantum dots CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 as nuclear quantum bits. Preferably, the nuclear spins of magnetic moment isotopes form these nuclear quantum dots. The nuclear quantum dots preferably form the nuclear quantum bits of the quantum computer. In this case, the proposed deployable quantum computer QC preferably also has one or more devices mWA, MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the nuclear quantum points CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 on. Typically, the one or more devices mWA, MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 are wholly or at least partially identical to the one or more devices mWA, MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3, which are then simultaneously one or more devices for generating an electromagnetic wave field am respective location of the nuclear quantum points CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. The quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and the nuclear nuclear quantum dots CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC are preferably located in the common substrate D. control device μC controls the one or more devices mWA, MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field. The control device μC can then control the one or more devices mWA, MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field and/or by controlling the emission of the light source LD. or change quantum states of the nuclear quantum dots CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. The control device µC can then, by controlling the one or more devices mWA, MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field and/or by controlling the emission of the light source LD, can combine quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC with other quantum dots NV1 , NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The control device μC can then, by driving the one or more devices mWA, MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field and/or by controlling the emission of the light source LD, quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC with core quantum dot th CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC couple. The control device μC can then control the one or more devices mWA, MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field and/or by controlling the emission of the light source LD nuclear quantum points CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the quantum computer QC nuclear quantum bits with other nuclear quantum points CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the quantum computer nuclear bits Quantum Computer QC. The measured value signal S4 depends on quantum states of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or on states of nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC.

Die ggf. mobile Energieversorgung (LDV, TS, BENG) des Quantencomputers QC versorgt die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG mit Energie, wobei wiederum die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG andere Vorrichtungsteile des verlegbaren Quantencomputers QC mit elektrischer Energie versorgt.The possibly mobile energy supply (LDV, TS, BENG) of the quantum computer QC supplies the energy processing device SRG with energy, with the energy processing device SRG in turn supplying other device parts of the deployable quantum computer QC with electrical energy.

Die ggf. mobile Energieversorgung (LDV, TS, BENG) umfasst bevorzugt eine Ladevorrichtung LDV und eine Trennvorrichtung TS und eine Energiereserve BENG. Dies ermöglicht eine Verbesserung der EMV-Empfindlichkeit des verlegbaren Quantencomputers QC. (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit). Hierzu weist der vorgeschlagene Quantencomputer QC bevorzugt einen ersten Betriebsmodus und einen zweiten Betriebsmodus auf. In dem ersten Betriebsmodus des verlegbaren Quantencomputers QC verbindet zum Ersten die Trennvorrichtung TS die Ladevorrichtung LDV mit der Energiereserve BENG, sodass die Ladevorrichtung LDV in diesem ersten Betriebsmodus die Energiereserve BENG mit elektrischer Energie einer externen Energieversorgung PWR lädt. In dem ersten Betriebsmodus verbindet zum Ersten die Trennvorrichtung TS die Ladevorrichtung LDV mit der Energieaufbereitungsvorrichtung SRG und zum Zweiten versorgt die Ladevorrichtung LDV die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG mit elektrischer Energie der externen Energieversorgung PWR. In dem zweiten Betriebsmodus trennt bevorzugt zum Ersten die Trennvorrichtung TS die Ladevorrichtung LDV von der der Energiereserve BENG und zum Zweiten die Trennvorrichtung TS die Ladevorrichtung LDV von der Energieaufbereitungsvorrichtung SRG. In dem zweiten Betriebsmodus versorgt zum Dritten bevorzugt die Energiereserve BENG die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG mit elektrischer Energie.The possibly mobile energy supply (LDV, TS, BENG) preferably includes a charging device LDV and a disconnecting device TS and an energy reserve BENG. This enables the EMI sensitivity of the deployable quantum computer QC to be improved. (EMC = electromagnetic compatibility). For this purpose, the proposed quantum computer QC preferably has a first operating mode and a second operating mode. In the first operating mode of the deployable quantum computer QC, the separating device TS connects the charging device LDV to the energy reserve BENG, so that the charging device LDV charges the energy reserve BENG with electrical energy from an external power supply PWR in this first operating mode. In the first operating mode, the separating device TS firstly connects the charging device LDV to the energy conditioning device SRG and secondly the charging device LDV supplies the energy conditioning device SRG with electrical energy from the external energy supply PWR. In the second operating mode, firstly the disconnecting device TS preferably separates the charging device LDV from the energy reserve BENG and secondly the disconnecting device TS disconnects the charging device LDV from the energy conditioning device SRG. Thirdly, in the second operating mode, the energy reserve BENG preferably supplies the energy conditioning device SRG with electrical energy.

Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC ein Gehäuse GH und eine Abschirmung AS. Bevorzugt befinden sich die Lichtquelle LD und der Lichtquellentreiber LDRV und das Substrat D und die Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung des elektromagnetischen Wellenfeldes und die Steuervorrichtung µC und der Speicher RAM, NVM der Steuervorrichtung µC und das optische System OS und ggf. der Verstärker V und die Abschirmung AS sich innerhalb des Gehäuses GH. Dies schützt diese Vorrichtungsteile und ggf. die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC im Substrat D vor störenden EMV-Einflüssen. Typischerweise kann die Abschirmung AS Teil des Gehäuses GH oder das Gehäuse GH selbst sein. Bevorzugt befinden sich zumindest Teile der Vorrichtungsteile der Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG) des verlegbaren Quantencomputers QC oder solche Teile der Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG) des verlegbaren Quantencomputers QC, die für eine gewisse Zeit eine autonome Energieversorgung für einen autonomen Betrieb des verlegbaren Quantencomputers QC ermöglichen, sich innerhalb des gemeinsamen Gehäuses GH. Bevorzugt verfügen die Teile über eine eigene Abschirmung AS.The quantum computer QC preferably comprises a housing GH and a shield AS. The light source LD and the light source driver LDRV and the substrate D and the devices mWA, MW/RF-AWFG for generating the electromagnetic wave field and the control device µC and the memory RAM, NVM of the control device µC and the optical system OS and possibly the amplifier V and the shield AS are inside the housing GH. This protects these device parts and possibly the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC in the substrate D from disruptive EMC influences. Typically, the shield AS may be part of the housing GH or the housing GH itself. Preferably there are at least parts of the device parts of the energy supply (LDV, TS, BENG, SRG) of the deployable quantum computer QC or such parts of the energy supply (LDV, TS, BENG, SRG) of the deployable quantum computer QC that for a certain time an autonomous energy supply for enable autonomous operation of the relocatable quantum computer QC, located within the common housing GH. The parts preferably have their own shielding AS.

Eine Energieaufbereitungsvorrichtung SRG und eine Energiereserve BENG der Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG) des Quantencomputers QC befinden sich bevorzugt innerhalb der Abschirmung AS.An energy conditioning device SRG and an energy reserve BENG of the energy supply (LDV, TS, BENG, SRG) of the quantum computer QC are preferably located within the shielding AS.

Damit der Quantencomputer QC als mobiler Quantencomputer QC auch während der Verlegung betrieben werden kann, umfasst der Quantencomputer QC vorzugsweise Mittel zu seinem Betrieb, wobei der verlegbare Quantencomputer QC und alle notwendigen Mitteln zum Betrieb dieses verlegbaren Quantencomputers QC Teil einer mobilen Vorrichtung sein können. Damit dies möglich ist, sind typischerweise diese Mittel zum Betrieb des Quantencomputers QC ebenfalls ggf. verlegbar. Aus dem gleichen Grund sind diese Mittel zum Betrieb des Quantencomputers QC bevorzugt Teil des Quantencomputers QC. Sowohl der Quantencomputer QC als auch diese Mittel zum Betrieb des Quantencomputers QC können Teil einer mobilen Vorrichtung sein. Dabei ist typischerweise unerheblich, ob der Betrieb des Quantencomputers QC trotz des Vorhandenseins aller Mittel zum Betrieb des Quantencomputers QC als Teil des Quantencomputers QC an Mittel und/oder Kommandos von außerhalb des Quantencomputers QC gekoppelt ist.So that the quantum computer QC can also be operated as a mobile quantum computer QC during the relocation, the quantum computer QC preferably includes means for its operation, wherein the relocatable quantum computer QC and all the necessary means for operating this relocatable quantum computer QC can be part of a mobile device. In order for this to be possible, typically these means for operating the quantum computer QC can also be relocated if necessary. For the same reason, these means for operating the quantum computer QC are preferably part of the quantum computer QC. Both the quantum computer QC and these means for operating the quantum computer QC can be part of a mobile device. It is typically irrelevant whether the operation of the quantum computer QC is linked to means and/or commands from outside the quantum computer QC despite the presence of all means for operating the quantum computer QC as part of the quantum computer QC.

Wie oben bereits erwähnt, ist der Quantencomputer QC oft Teil einer mobilen Vorrichtung, wobei die mobile Vorrichtung insbesondere ein Smartphone oder ein tragbares Quantencomputersystem oder ein Fahrzeug oder ein Roboter oder ein Flugzeug oder ein Flugkörper oder ein Satellit oder ein Rumflugkörper oder eine Raumstation oder ein Schwimmkörper oder ein Schiff oder ein Unterwasserfahrzeug oder ein Unterwasserschwimmkörper oder ein verlegbares Waffensystem oder eine andere mobile Vorrichtung sein kann.As mentioned above, the quantum computer QC is often part of a mobile device, where the mobile device is in particular a smartphone or a portable quantum computer system or a vehicle or a robot or an airplane or a missile or a satellite or a spacecraft or a space station or a floating body or may be a ship, or an underwater vehicle, or an underwater buoy, or a deployable weapon system, or other mobile device.

In einer weiteren Ausprägung umfasst der Quantencomputer QC vorzugsweise eine Positioniervorrichtung XT, YT. Die Positioniervorrichtung XT, YT kann bevorzugt das Substrat D so gegenüber dem optischen System OS positionieren, dass das optische System OS im Zusammenwirken mit der einen oder den mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes zum Ersten in einer ersten Positionierung eine erste Menge von Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC mit einer ersten Anzahl von Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. einer zweiten Anzahl von Kernquantenpunkten der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC ansteuern kann und zum Zweiten in einer zweiten Positionierung eine zweite Menge von Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC mit einer dritten Anzahl von Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. einer vierten Anzahl von Kernquantenpunkten der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC ansteuern kann. Die Steuervorrichtung µC steuert bevorzugt die Positioniervorrichtung XT, YT für das Substrat D in der Art, dass sie die erste Positionierung oder die zweite Positionierung oder weitere Positionierungen einnimmt. Auf diese Weise kann sich der Quantencomputer QC stets so in Abhängigkeit von seiner Betriebstemperatur im Betrieb und/oder in Betriebspausen umkonfigurieren, dass er stets ein Maximum an Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC und Kernquantenpunkten der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC nutzen kann.In a further embodiment, the quantum computer QC preferably includes a positioning device XT, YT. The positioning device XT, YT can preferably position the substrate D in relation to the optical system OS in such a way that the optical system OS interacts with the one or more devices mWA, MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field in a first position a first set of quantum dots of the quantum bits of the quantum computer QC with a first number of quantum dots of the quantum bits of the quantum computer QC and possibly a second number of nuclear quantum dots of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC and secondly, in a second positioning, a second set of quantum dots of Can drive quantum bits of the quantum computer QC with a third number of quantum dots of the quantum bits of the quantum computer QC and possibly a fourth number of nuclear quantum dots of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. The control device μC preferably controls the positioning device XT, YT for the substrate D in such a way that it assumes the first positioning or the second positioning or further positioning. In this way, the quantum computer QC can always be reconfigured depending on its operating temperature during operation and/or during breaks in operation, so that it can always use a maximum of quantum dots of the quantum bits of the quantum computer QC and core quantum dots of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC.

In einer weiteren Verfeinerung weist daher der Quantencomputer QC einen Temperatursensor ST aufweist, der einen Temperaturmesswert für die Temperatur des Substrats D oder für die Temperatur einer damit thermisch verbundenen Teilvorrichtung des Quantencomputers QC ermittelt.In a further refinement, the quantum computer QC therefore has a temperature sensor ST, which determines a measured temperature value for the temperature of the substrate D or for the temperature of a partial device of the quantum computer QC that is thermally connected thereto.

Somit ergibt sich eine Version des Quantencomputers QC, wobei der Quantencomputer QC dazu eingerichtet und vorgesehen ist, mit einer verringerten ersten Anzahl an Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC auch bei Raumtemperatur des Substrats D oder einem Temperaturmesswert, der einem Wert größer als 0°C entspricht, arbeiten zu können. Gleichzeitig ist dann der Quantencomputer QC dazu jedoch ebenfalls eingerichtet und vorgesehen, mit einer erhöhten, dritten Anzahl an Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC bei einem Temperaturmesswert, der einem Wert kleiner als 0°C entspricht, arbeiten zu können. Auf diese Weise kann sich der Quantencomputer QC stets so in Abhängigkeit von seiner Betriebstemperatur im Betrieb und/oder in Betriebspausen umkonfigurieren, dass er stets ein Maximum an Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC und Kernquantenpunkten der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC nutzen kann.This results in a version of the quantum computer QC, with the quantum computer QC being set up and provided for this purpose, with a reduced first number of quantum dots of the quantum bits of the quantum computer QC even at room temperature of the substrate D or a temperature measurement value which corresponds to a value greater than 0°C to be able to work. At the same time, however, the quantum computer QC is also set up and provided to be able to work with an increased, third number of quantum dots of the quantum bits of the quantum computer QC at a measured temperature value that corresponds to a value less than 0°C. In this way, the quantum computer QC can always be reconfigured depending on its operating temperature during operation and/or during breaks in operation, so that it can always use a maximum of quantum dots of the quantum bits of the quantum computer QC and core quantum dots of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC.

Die hier vorgelegte Schrift offenbart daher in einer Ausprägung einen Quantencomputer QC, der dazu eingerichtet und vorgesehen ist, mit einer verringerten zweiten Anzahl an Kernquantenpunkten der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC auch bei Raumtemperatur des Substrats D oder einem Temperaturmesswert, der einem Wert größer als 0°C entspricht, arbeiten zu können. Bevorzugt ist der Quantencomputer QC gleichzeitig dazu eingerichtet und vorgesehen, mit einer erhöhten vierten Anzahl an Kernquantenpunkten der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bei einem Temperaturmesswert, der einem Wert kleiner als 0°C entspricht, arbeiten zu können. Auf diese Weise kann sich der Quantencomputer QC stets so in Abhängigkeit von seiner Betriebstemperatur im Betrieb und/oder in Betriebspausen umkonfigurieren, dass er stets ein Maximum an Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC und Kernquantenpunkten der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC nutzen kann.The document presented here therefore discloses in one form a quantum computer QC, which is set up and provided for this purpose, with a reduced second number of nuclear quantum dots of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC, even at room temperature of the substrate D or a temperature measurement value which has a value greater than 0° C corresponds to being able to work. The quantum computer QC is preferably set up and provided at the same time to be able to work with an increased fourth number of nuclear quantum dots of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC at a temperature measurement value that corresponds to a value less than 0°C. In this way, the quantum computer QC can always be reconfigured depending on its operating temperature during operation and/or during breaks in operation, so that it can always use a maximum of quantum dots of the quantum bits of the quantum computer QC and core quantum dots of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC.

In einer weiteren Ausprägung weist der Quantencomputer QC eine oder mehrere ggf. verlegbare Kühlvorrichtungen KV auf, die zusammen mit dem Quantencomputer QC verlegbar sind. Eine oder mehrere der Kühlvorrichtungen KV sind dabei bevorzugt dazu geeignet und/oder vorgesehen, die Spin-Temperatur von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder die Temperatur des Substrats D zu senken.In a further embodiment, the quantum computer QC has one or more possibly relocatable cooling devices KV, which can be relocated together with the quantum computer QC. One or more of the cooling devices KV are preferably suitable and/or provided for the spin temperature of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC and/or the temperature of the substrate D.

In einer weiteren Ausprägung senken eine oder mehrere solcher Kühlvorrichtungen KV die Temperatur von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder die Temperatur von Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder die Temperatur des Substrats D soweit, dass der Quantencomputer QC mit einer gegenüber der verringerten ersten Anzahl an Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC erhöhten dritten Anzahl an Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC arbeiten kann. Bevorzugt senken eine oder mehrere solcher Kühlvorrichtungen KV die Temperatur von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder die Temperatur von Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder die Temperatur des Substrats D soweit, dass der Quantencomputer QC mit einer gegenüber der verringerten zweiten Anzahl an Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit einer erhöhten vierten Anzahl an Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC arbeiten kann.In a further embodiment, one or more such cooling devices KV reduce the temperature of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or the temperature of nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC and/or the temperature of the substrate D to the extent that the quantum computer QC can work with a third number of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC that is increased compared to the reduced first number of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. One or more such cooling devices KV preferably lower the temperature of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or the temperature of nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC and/or the temperature of the substrate D to the extent that the quantum computer QC with a reduced second number of nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC with an increased fourth number of nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 the nuclear quantum bits of the quantum computer QC can work.

In einer weiteren Ausprägung umfassen eine oder mehrere der ggf. verlegbaren Kühlvorrichtungen KV des Quantencomputers QC ein oder mehrere Closed Loop Helium Gas Cooling-Systeme HeCLCS oder ein oder mehrere ggf. verlegbares Closed Loop Helium Gas Cooling Systeme HeCLCS umfassen ein oder mehrere ggf. verlegbare Kühlvorrichtungen KV.In a further embodiment, one or more of the possibly relocatable cooling devices KV of the quantum computer QC comprise one or more closed loop helium gas cooling systems HeCLCS or one or more possibly relocatable closed loop helium gas cooling systems HeCLCS comprise one or more possibly relocatable cooling devices KV.

In einer weiteren Ausprägung umfasst der Quantencomputer QC eine zweite ggf. verlegbare Energieversorgung BENG2, die von der ersten ggf. verlegbaren Energieversorgung BENG verschieden ist. Bevorzugt versorgt die zweite ggf. verlegbare Energieversorgung BENG2 ein oder mehrere der ggf. verlegbaren Kühlvorrichtungen KV und/oder ein oder mehrere der Closed Loop Helium Gas Cooling-Systeme HeCLCS mit Energie.In a further embodiment, the quantum computer QC includes a second energy supply BENG2, which may be relocatable and which differs from the first energy supply BENG, which may be relocatable. Preferably, the second energy supply BENG2, which may be relocatable, supplies energy to one or more of the possibly relocatable cooling devices KV and/or one or more of the closed-loop helium gas cooling systems HeCLCS.

In einer anderen Ausprägung weisen der Quantencomputer QC und/oder die mobile Vorrichtung eine mobilen Datenschnittstelle DBIF, insbesondere eine mobilen Funkdatenschnittstelle und/oder eine drahtgebundene Datenschnittstelle, auf.In another embodiment, the quantum computer QC and/or the mobile device have a mobile data interface DBIF, in particular a mobile radio data interface and/or a wired data interface.

Bevorzugt kann mittels dieser Datenschnittstelle DBIF in einer weiteren Ausprägung ein übergeordnetes Rechnersystem, beispielsweise eine zentrale Steuervorrichtung ZSE, die Steuervorrichtung µC so steuern, dass die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC den Quantencomputer QC zur Durchführung zumindest einer Manipulation eines Zustands zumindest eines Quantenbits der Quantenbits NV1, NV2, NV3 und/oder zur Durchführung zumindest einer Manipulation eines Zustands zumindest eines nuklearen Kernquantenbits der nuklearen Kernquantenbits CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, C133 veranlasst. Dabei steuert die übergeordnete zentrale Steuereinheit ZSE dabei bevorzugt die Steuervorrichtung µC über die mobile Datenschnittstelle DBIF.In a further embodiment, a higher-level computer system, for example a central control device ZSE, can preferably use this data interface DBIF to control the control device μC in such a way that the control device μC of the quantum computer QC uses the quantum computer QC to carry out at least one manipulation of a state of at least one quantum bit of the quantum bits NV1, NV2, NV3 and/or to carry out at least one manipulation of a state of at least one nuclear quantum bit of the nuclear quantum bits CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , C13 3 caused. In this case, the higher-level central control unit ZSE preferably controls the control device μC via the mobile data interface DBIF.

Bevorzugt umfassen die erste ggf. verlegbare Energiereserve BENG und/oder die zweite ggf. verlegbare Energiereserve BENG2 eine oder mehre Batterien und/oder einen oder mehrere Akkumulatoren oder einen oder mehrere Kondensatoren und/oder eine oder mehrere Zusammenschaltung mehrerer dieser Energiespeicher. Bevorzugt weisen der Quantencomputer QC und/oder die mobile Vorrichtung eine oder mehrere Ladevorrichtungen LDV auf. Typischerweise sind eine oder mehrere Ladevorrichtungen LDV dazu bestimmt sind und/oder vorgesehen sind zumindest zeitweise in zumindest einigen oder allen der wiederaufladbaren Energiespeicher BENG, BENG2 Energie zu speichern.Preferably, the first possibly relocatable energy reserve BENG and/or the second possibly relocatable energy reserve BENG2 comprise one or more batteries and/or one or more accumulators or one or more capacitors and/or one or more interconnections of several of these energy stores. The quantum computer QC and/or the mobile device preferably have one or more charging devices LDV. Typically, one or more charging devices LDV are intended and/or provided to store energy at least temporarily in at least some or all of the rechargeable energy stores BENG, BENG2.

In einer Variante können in dem Quantencomputer QC die erste ggf. verlegbare Energiereserve BENG und/oder die zweite ggf. verlegbare Energiereserve BENG2 einen oder mehrere Energiespeicher umfassen, die Energie mittels chemischer und/oder elektrochemischer Vorgänge aus zumindest einem oder mehreren Fluiden erzeugen. In dem Fall weisen bevorzugt die erste ggf. verlegbare Energiereserve BENG und/oder die zweite ggf. verlegbare Energiereserve BENG2 und/oder der Quantencomputer QC einen oder mehrere Vorratstanks für diese Fluide auf. Einer oder mehrere dieser Vorratstanks versorgen einen oder mehrere Energiespeicher des Quantencomputers QC mit einem oder mehreren dieser Fluide, die typischerweise der Erzeugung von Energie dienen. Bevorzugt umfassen dabei einer oder mehrere der Energiespeicher eine oder mehrere galvanische Zellen und/oder eine oder mehrere Brennstoffzellen und/oder eine oder mehrere Verbrennungsmaschinen und/oder Turbinen und dergleichen, die jeweils mit einem oder mehreren elektrischen Generatoren gekoppelt sind, und/oder eine oder mehrere thermische Energieumwandlungsmaschinen, die jeweils mit einem oder mehreren elektrischen Generatoren gekoppelt sind. Eine oder mehrere der mobilen Energieversorgungen des Quantencomputers QC weisen dabei bevorzugt eine oder mehrere Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, insbesondere einen oder mehrere Spannungswandler und/oder einen oder mehrere Spannungsregler und/oder einen oder mehrere Stromregler, auf. Einer oder mehrere der Energiespeicher versorgen die Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG vorzugsweise mit Energie. Eine oder mehrere der Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG versorgen vorzugsweise wiederum ein oder mehrere Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC mit jeweils für den betreffenden Vorrichtungsteil geeignet aufbereiteter und stabilisierter elektrischer Energie.In one variant, the first possibly relocatable energy reserve BENG and/or the second possibly relocatable energy reserve BENG2 in the quantum computer QC can comprise one or more energy stores that generate energy from at least one or more fluids by means of chemical and/or electrochemical processes. In this case, preferably the first energy reserve BENG that can be relocated and/or the second energy reserve BENG2 that can be relocated and/or the quantum computer QC preferably have one or more storage tanks for these fluids. One or more of these storage tanks supply one or more energy stores of the quantum computer QC with one or more of these fluids, which are typically used to generate energy. One or more of the energy stores preferably include one or more galvanic cells and/or one or more fuel cells and/or one or more internal combustion engines and/or turbines and the like, each of which is coupled to one or more electrical generators and/or one or multiple thermal energy conversion machines each coupled to one or more electrical generators. One or more of the mobile energy supplies of the quantum computer QC preferably have one or more energy conditioning devices SRG, in particular one or more voltage converters and/or one or more voltage regulators and/or one or more current regulators. One or more of the energy stores preferably supply the energy processing devices SRG with energy. One or more of the energy processing devices SRG preferably in turn supply one or more Device parts of the quantum computer QC, each with electrical energy suitably conditioned and stabilized for the relevant device part.

In einer weiteren Variante des Quantencomputers QC umfassen die erste ggf. verlegbare Energiereserve BENG und/oder die zweite ggf. verlegbare Energiereserve BENG2 einen oder mehrere Energiespeicher, die Energie mittels mechanischer Vorgänge erzeugen. Bevorzugt umfassen einer oder mehrere dieser Energiespeicher dann einen oder mehrere Generatoren und/oder eine oder mehrere Lichtmaschine und/oder einen oder mehrere als Generator betreibbaren Elektromotoren. Typischerweise weisen eine oder mehrere mobile Energieversorgungen des Quantencomputers QC eine oder mehrere Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, insbesondere einen oder mehrere Spannungswandler oder einen oder mehrere Spannungsregler oder einen oder mehrere Stromregler, auf. Einer oder mehrere der Energiespeicher versorgen eine oder mehrere der Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG mit Energie. Eine oder mehrere der Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG versorgen dann bevorzugt ein oder mehrere andere Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC mit elektrischer Energie.In a further variant of the quantum computer QC, the first possibly relocatable energy reserve BENG and/or the second possibly relocatable energy reserve BENG2 comprise one or more energy stores which generate energy by means of mechanical processes. Preferably, one or more of these energy stores then comprise one or more generators and/or one or more alternators and/or one or more electric motors that can be operated as a generator. Typically, one or more mobile energy supplies of the quantum computer QC have one or more energy conditioning devices SRG, in particular one or more voltage converters or one or more voltage regulators or one or more current regulators. One or more of the energy stores supply one or more of the energy processing devices SRG with energy. One or more of the energy processing devices SRG then preferably supply one or more other device parts of the quantum computer QC with electrical energy.

In einer weiteren Variante des Quantencomputers QC umfassen die erste verlegbare Energiereserve BENG und/oder die zweite verlegbare Energiereserve BENG2 bevorzugt einen oder mehrere Energiespeicher, die Energie mittels der Umwandlung elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Licht, in elektrische Energie erzeugen. Dazu umfassen bevorzugt einer oder mehrere der Energiespeicher eine oder mehrere Solarzellen und/oder eine oder mehrere funktionsäquivalente Vorrichtungen, wie beispielsweise PN-Übergänge. In dem Fall weisen bevorzugt eine oder mehrere der mobilen Energieversorgungen des Quantencomputers QC eine oder mehrere Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, insbesondere einen oder mehrere Spannungswandler und/oder einen oder mehrere Spannungsregler und/oder einen oder mehrere Stromregler, auf. Einer oder mehrere der Energiespeicher der Energiereserve BENG, BENG2 des Quantencomputers QC versorgen dann typischerweise zumindest zeitweise eine oder mehrere der Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG mit Energie. Eine oder mehrere Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG versorgen dann damit ein oder mehrere andere Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC mit elektrischer Energie.In a further variant of the quantum computer QC, the first deployable energy reserve BENG and/or the second deployable energy reserve BENG2 preferably include one or more energy stores that generate energy by converting electromagnetic radiation, in particular light, into electrical energy. For this purpose, one or more of the energy stores preferably include one or more solar cells and/or one or more functionally equivalent devices, such as PN junctions. In this case, one or more of the mobile energy supplies of the quantum computer QC preferably have one or more energy conditioning devices SRG, in particular one or more voltage converters and/or one or more voltage regulators and/or one or more current regulators. One or more of the energy stores of the energy reserve BENG, BENG2 of the quantum computer QC then typically supply one or more of the energy processing devices SRG with energy at least temporarily. One or more energy processing devices SRG then supply electrical energy to one or more other device parts of the quantum computer QC.

In einer weiteren Variante des Quantencomputers QC umfassen die erste ggf. verlegbare Energiereserve BENG und/oder die zweite ggf. verlegbare Energiereserve BENG2 einen oder mehrere Energiespeicher, die Energie mittels nuklearer Vorgänge erzeugen. Eine oder mehrere der mobile Energieversorgungen des Quantencomputers QC umfassen eine oder mehrere Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, insbesondere einen oder mehrere Spannungswandler und/oder einen oder mehrere Spannungsregler und/oder einen oder mehrere Stromregler. Einer oder mehrere der Energiespeicher der Energiereserve BENG, BENG2 des Quantencomputers QC versorgen bevorzugt zumindest zeitweise eine oder mehrere der Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG mit Energie. Eine oder mehrere dieser Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG versorgen dann wiederum einen oder mehrere Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC mit elektrischer Energie. In a further variant of the quantum computer QC, the first possibly relocatable energy reserve BENG and/or the second possibly relocatable energy reserve BENG2 comprise one or more energy stores which generate energy by means of nuclear processes. One or more of the mobile energy supplies of the quantum computer QC include one or more energy conditioning devices SRG, in particular one or more voltage converters and/or one or more voltage regulators and/or one or more current regulators. One or more of the energy stores of the energy reserve BENG, BENG2 of the quantum computer QC preferably at least temporarily supply one or more of the energy processing devices SRG with energy. One or more of these energy processing devices SRG then in turn supply one or more device parts of the quantum computer QC with electrical energy.

In einer weiteren Ausprägung umfassen einer oder mehrere der Energiespeicher eine oder mehrere thermonukleare Batterien oder Radionuklid Batterien oder eine oder mehrere zu einer solchen thermonuklearen Batterie funktionsäquivalente Vorrichtungen.In a further embodiment, one or more of the energy stores comprise one or more thermonuclear batteries or radionuclide batteries or one or more devices that are functionally equivalent to such a thermonuclear battery.

In einer weiteren Variante umfasst das Substrat D Diamant. In dem Fall sind bevorzugt ein oder mehrere der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC in dem Substrat D Defektzentren und/oder paramagnetische Zentren in Diamant. Ganz besonders bevorzugt sind dann ein oder mehrere der Defektzentren in Diamant NV-Zentren oder ST1-Zentren oder SiV-Zentren oder TR12-Zentren.In a further variant, the substrate D comprises diamond. In that case, one or more of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC in the substrate D are preferably defect centers and/or paramagnetic centers in diamond. One or more of the defect centers in diamond NV centers or ST1 centers or SiV centers or TR12 centers are then very particularly preferred.

Bevorzugt umfasst der verlegbare Quantencomputer QC ein oder mehrere Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC auf Basis von Isotopen mit einem magnetischen Moment µ. Dabei sind bevorzugt die Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC gekoppelt.Preferably, the relocatable quantum computer QC comprises one or more nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC based on isotopes with a magnetic moment µ. The nuclear quantum points CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC are preferably coupled with quantum points NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC .

Bevorzugt ist das das Substrat D im Wesentlichen zumindest Bereichsweise im Bereich der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC isotopenrein. Dies hat den Vorteil das die magnetischen Momente der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC nicht mit solchen parasitären magnetischen Momenten von Verunreinigungen des Substrats D koppeln. Hierzu weisen die Isotope des Substrats D abgesehen von Atomen, die die Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bilden, bevorzugt im Wesentlichen kein magnetisches Kernmoment auf.The substrate D is preferably at least partially in the area of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC and the quantum dots NV1 , NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC isotopically pure. This has the advantage that the magnetic moments of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC and the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC do not couple with such parasitic magnetic moments of impurities of the substrate D. For this purpose, the isotopes of the substrate D apart from atoms that have the nuclear quantum dots CI1 1 , CI12, CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC form, preferably essentially no nuclear magnetic moment.

In einer weiteren Ausprägung weist der Quantencomputer QC einen oder mehrere Lüfter und/oder einen oder mehrere Wärmetauscher zum Wärmeaustausch mit der Umgebung und/oder einen oder mehrere Wärmetauscher zum Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft und/oder einen oder mehrere Strahlungskühler zum Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft oder der Umgebung mittels elektromagnetischer Wärmestrahlung auf.In a further embodiment, the quantum computer QC has one or more fans and/or one or more heat exchangers for exchanging heat with the environment and/or one or more heat exchangers for exchanging heat with the ambient air and/or one or more radiant coolers for exchanging heat with the ambient air or the Environment by means of electromagnetic heat radiation.

In einer weiteren Variante des verlegbaren Quantencomputers QC tauschen ein oder mehrere der Lüfter und/oder ein oder mehrere der Wärmetauscher mit einer oder mehrerer der verlegbaren Kühlvorrichtungen KV Energie in Form von Wärme aus.In a further variant of the deployable quantum computer QC, one or more of the fans and/or one or more of the heat exchangers exchange energy in the form of heat with one or more of the deployable cooling devices KV.

In einer weiteren Modifikation weist der Quantencomputer QC eine internen Schirmung AS auf. Die interne Schirmung AS schirmt bevorzugt das Substrat D mit den Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. den Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC gegen elektromagnetische Felder der Steuervorrichtung µC und/oder des Speichers RAM, NVM und/oder der Energieversorgung SRG, TS, LDV, BENG, BENG2 und/oder des Lichtquellentreibers LDRV und/oder der Lichtquelle LD ab. In einer weiteren Modifikation weist der verlegbare Quantencomputer QC eine internen Schirmung AS auf. Die interne Schirmung AS schirmt bevorzugt das Substrat D mit den Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. den Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC gegen Magnetfelder der Steuervorrichtung µC und/oder des Speichers RAM, NVM und/oder der Energieversorgung SRG, TS, LDV, BENG, BENG2 und/oder des Lichtquellentreibers LDRV und/oder der Lichtquelle LD ab.In a further modification, the quantum computer QC has internal shielding AS. The internal shielding AS preferably shields the substrate D with the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and possibly the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC against electromagnetic fields of the control device μC and/or the memory RAM, NVM and/or the energy supply SRG, TS, LDV, BENG, BENG2 and/or the light source driver LDRV and/or the light source LD . In a further modification, the deployable quantum computer QC has internal shielding AS. The internal shielding AS preferably shields the substrate D with the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and possibly the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC against magnetic fields of the control device μC and/or the memory RAM, NVM and/or the energy supply SRG, TS, LDV, BENG, BENG2 and/or the light source driver LDRV and/or the light source LD.

Um den verlegbaren Quantencomputer QC als verlegen zu können, ist der verlegbare Quantencomputer QC in diesem Fall bevorzugt mit einem oder mehreren Rädern oder einem Fahrgestell oder zu diesen funktionsäquivalenten Vorrichtungsteilen, die auch angetrieben und/oder gebremst sein können, zumindest zeitweise ausgestattet.In order to be able to move the relocatable quantum computer QC, the relocatable quantum computer QC is in this case preferably equipped at least temporarily with one or more wheels or a chassis or device parts that are functionally equivalent to these and that can also be driven and/or braked.

In einer anderen Ausprägung weist der verlegbarer Quantencomputer QC zumindest zeitweise eine oder mehrere Antriebsvorrichtungen auf. Vorschlagsgemäß handelt es sich bei einem oder mehreren der Antriebsvorrichtungen um ein Rad oder eine Schiffsschraube oder einen Propeller oder eine Turbine oder ein Raketentriebwerk oder ein Antriebsrad oder ein MHD-Triebwerk. Hierbei steht MHD für magnetohydrodynamisch.In another embodiment, the relocatable quantum computer QC has at least temporarily one or more drive devices. According to the proposal, one or more of the drive devices is a wheel or a ship's propeller or a propeller or a turbine or a rocket engine or a drive wheel or an MHD engine. MHD stands for magnetohydrodynamic.

In Ausgestaltungen des verlegbaren Quantencomputers QC, die in einem Fluid betrieben und für Verlegungen bewegt werden sollen ist es zweckmäßig, wenn in gewissen Anwendungsfällen ein solcher verlegbarer Quantencomputer QC aerodynamisch und/oder hydrodynamisch geformte Funktionselemente zur Reduzierung und/oder Kontrolle aerodynamischer Effekte und/oder hydrodynamischer Effekte und/oder zur Erzeugung eines dynamischen Auftriebs, insbesondere Flügel und /oder Flaps, aufweist.In configurations of the deployable quantum computer QC that are to be operated in a fluid and moved for deployments, it is expedient if, in certain applications, such a deployable quantum computer QC has aerodynamically and/or hydrodynamically shaped functional elements to reduce and/or control aerodynamic effects and/or hydrodynamic Effects and / or for generating a dynamic lift, in particular wings and / or flaps.

In einigen speziellen Ausführungen des verlegbaren Quantencomputers QC ist es sinnvoll, elektronische Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC, zumindest teilweise in strahlenharter Elektronik ausgeführt sind. Solche vorzugsweise strahlenhart ausgeführte Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC sind beispielsweise:

  • - die Steuervorrichtung µC und/oder
  • - der Speicher RAM, NVM der Steuervorrichtung µC und/oder
  • - der Rechnerkern CPU und/oder
  • - die Datenschnittstelle DBIF und/oder
  • - die interne Datenschnittstelle MDBIF und/oder
  • - der Lichtquellentreiber LDRV und/oder
  • - der Wellenformgenerator WFG und/oder
  • - der Verstärker V und/oder
  • - der Fotodetektor PD und/oder
  • - die erste Kameraschnittstelle CIF und/oder
  • - die zweite Kameraschnittstelle CIF2 und/oder
  • - die erste Kamera CM1 und/oder
  • - die zweite Kamera CM2 und/oder
  • - der Temperatursensor ST und/oder
  • - der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG zur Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen und/oder
  • - die Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz und /oder
  • - die Magnetfeldsteuerungen MFSx, MFSy, MFSz und/oder
  • - die erste Energieaufbereitungsvorrichtung SRG und/oder
  • - die zweite Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 und/oder
  • - die Energiereserve BENG und/oder
  • - die zweite Energiereserve BENG2 und/oder
  • - die Trennvorrichtung TS und/oder
  • - die Ladevorrichtung LDV.
In some special versions of the relocatable quantum computer QC, it makes sense for electronic device parts of the quantum computer QC to be designed, at least in part, in hard-radiation electronics. Such preferably radiation-hard device parts of the quantum computer QC are, for example:
  • - The control device μC and/or
  • - The memory RAM, NVM of the control device μC and/or
  • - the computer core CPU and/or
  • - the data interface DBIF and/or
  • - the internal data interface MDBIF and/or
  • - the light source driver LDRV and/or
  • - the waveform generator WFG and/or
  • - the amplifier V and/or
  • - the photodetector PD and/or
  • - the first camera interface CIF and/or
  • - the second camera interface CIF2 and/or
  • - the first camera CM1 and/or
  • - the second camera CM2 and/or
  • - the temperature sensor ST and/or
  • - The microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG for generating largely freely definable waveforms and/or
  • - the magnetic field sensors MSx, MSy, MSz and/or
  • - the magnetic field controls MFSx, MFSy, MFSz and/or
  • - the first energy conditioning device SRG and/or
  • - the second energy conditioning device SRG2 and/or
  • - the energy reserve BENG and/or
  • - the second energy reserve BENG2 and/or
  • - the separator TS and/or
  • - the loader LDV.

Dabei bedeutet strahlenhart im Sinne der hier vorgelegten Schrift, dass diese Funktionselemente des Quantencomputers QC für den Einsatz im Weltraum und/oder in Bereichen erhöhter ionisierender Strahlung, wie beispielsweise Kernreaktoren oder das Umfeld thermonuklearer Batterien vorgesehen und/oder geeignet sind.Radiation-hard in the sense of the document presented here means that these functional elements of the quantum computer QC are intended and/or suitable for use in space and/or in areas of increased ionizing radiation, such as nuclear reactors or the environment of thermonuclear batteries.

In vielen Anwendungsfällen ist es vorteilhaft, wenn der Quantencomputer QC eine Steuervorrichtung µC aufweist, die zumindest zeitweise ein neuronales Netzwerkmodell ausführt. Das neuronale Netzwerkmodell, das die Steuervorrichtung µC typischerweise ausführt, verarbeitet dabei Eingangswerte und/oder die Werte von Eingangssignalen. Das neuronale Netzwerkmodell, das die Steuervorrichtung µC typischerweise ausführt, gibt Ausgangssignale und/oder Ausgangswerte von Ausgangssignalen aus. Die Steuervorrichtung µC beeinflusst dann bevorzugt in Abhängigkeit von Ausgangssignalen und/oder Ausgangswerten des neuronalen Netzwerkmodells, das die Steuervorrichtung µC typischerweise ausführt, Zustände von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Zustände von Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Umgekehrt beeinflusst die Steuervorrichtung µC bevorzugt in Abhängigkeit von Zuständen von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Zuständen von Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC Eingangssignale und/oder Eingangswerte des neuronalen Netzwerkmodells, das die Steuervorrichtung µC typischerweise ausführt.In many applications, it is advantageous if the quantum computer QC has a control device μC that executes a neural network model at least at times. The neural network model, which the control device μC typically executes, processes input values and/or the values of input signals. The neural network model, which the control device μC typically executes, outputs output signals and/or output values of output signals. The control device μC then influences states of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or states of nuclear quantum points CI1 1 , CI1 2 , preferably depending on output signals and/or output values of the neural network model that the control device μC typically executes CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the quantum computer QC nuclear quantum bits. Conversely, the control device μC preferably influences the states of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or states of nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC input signals and/or input values of the neural network model that the control device μC typically executes.

Somit offenbart die hier vorgelegte Schrift u.a. ein Smartphone und/oder ein tragbares Quantencomputersystem und/oder ein mobiles Quantencomputersystem und/oder Fahrzeug und/oder Roboter und/oder Flugzeug und/oder Flugkörper und/oder Satellit und/oder ein Rumflugkörper und/oder Raumstation und/oder Schwimmkörper und/oder Schiff und/oder Unterwasserfahrzeug und/oder Oberwasserschwimmkörper und/oder Unterwasserschwimmkörper und/oder verlegbares Waffensystem und/oder Gefechtskopf und/oder Über- oder Unterwasserfahrzeug und/oder Geschoss und/oder andere mobile Vorrichtung und/oder bewegliche Vorrichtung. Dabei bezeichnet die hier vorgelegte Schrift alle diese im Folgenden als „Fahrzeug“ der Einfachheit halber. Die hier vorgelegte Schrift schlägt somit ein Fahrzeug in diesem sehr weiten Sinne vor, das einen Quantencomputer QC, wie zuvor beschrieben umfasst. Die hier vorgelegte Schrift schlägt umgekehrt einen Quantencomputer, wie er zuvor beschrieben wurde vor, der ein Fahrzeug in dem zuvor beschriebenen weiten Sinne ist.Thus, the document presented here discloses, inter alia, a smartphone and/or a wearable quantum computer system and/or a mobile quantum computer system and/or vehicle and/or robot and/or airplane and/or missile and/or satellite and/or a spacecraft and/or space station and/or float and/or ship and/or underwater vehicle and/or surface float and/or underwater float and/or deployable weapon system and/or warhead and/or surface or underwater vehicle and/or projectile and/or other mobile device and/or moveable Contraption. The document presented here refers to all of these below as “vehicle” for the sake of simplicity. The document presented here thus proposes a vehicle in this very broad sense, comprising a quantum computer QC as previously described. Conversely, the paper presented here proposes a quantum computer as previously described, which is a vehicle in the broad sense previously described.

In einer weiteren, bevorzugten Varianten ist der Quantencomputer QC dazu vorgesehen, die Datenkommunikation, insbesondere der Steuervorrichtung µC, über eine Datenschnittstelle DBIF zu entschlüsseln und/oder zu verschlüsseln. Bevorzugt handelt es sich um die Datenschnittstelle DBIF der Steuervorrichtung µC.In a further preferred variant, the quantum computer QC is intended to decrypt the data communication, in particular of the control device μC, via a data interface DBIF and/or encrypt. It is preferably the data interface DBIF of the control device μC.

Bevorzugt umfasst ein solches Fahrzeug im weitesten Sinne Sensoren und/oder Messmittel, die Messwerte über die Umgebung des Fahrzeugs und/oder Zustände des Fahrzeugs und/oder Zustände der Fahrzeuginsassen bzw. Nutzer/Nutzerinnen des Fahrzeugs und/oder Zustände der Zuladung des Fahrzeugs an die Steuervorrichtung µC liefern. U.U. erhält die Steuervorrichtung µC auch Messwerte über die Umgebung des Fahrzeugs über die Datenschnittstelle DBIF. Der Quantencomputer QC und ggf. die Steuervorrichtung µC können bevorzugt in Abhängigkeit von solchen Messwerten eine Lagebeurteilung für den Gesamtzustand des Fahrzeugs und/oder der Umgebung des Fahrzeugs ermitteln. Dabei kann der Gesamtzustand des Fahrzeugs im Sinne der hier vorgelegten Schrift den Zustand des Umfelds des Fahrzeugs und/oder den Zustand der Fahrzeuginsassen und/oder den Zustand einer Zuladung des Fahrzeugs umfassen.Such a vehicle preferably comprises sensors and/or measuring devices in the broadest sense, the measured values about the surroundings of the vehicle and/or states of the vehicle and/or states of the vehicle occupants or users of the vehicle and/or states of the vehicle's payload to the Supply control device µC. Under certain circumstances, the control device μC also receives measured values about the surroundings of the vehicle via the data interface DBIF. The quantum computer QC and, if applicable, the control device μC can preferably determine a situation assessment for the overall condition of the vehicle and/or the environment of the vehicle as a function of such measured values. The overall condition of the vehicle within the meaning of the document presented here can include the condition of the surroundings of the vehicle and/or the condition of the vehicle occupants and/or the condition of a payload of the vehicle.

In einer weiteren Ausprägung schlägt die hier vorgelegte Schrift vor, dass zumindest ein oder mehrere Sensoren SENS des Fahrzeugs einer der folgenden Messwerte liefernden Sensoren SENS ist oder zumindest einen der folgenden Messwert liefernden Sensoren SENS als Untersystem umfasst:

  • - ein Radar-Sensor und/oder
  • - ein Mikrofon und/oder
  • - ein Ultraschalmikrofon und/oder
  • - ein Infraschallmikrofon und/oder
  • - einen Ultraschalltransducer und/oder
  • - einen Infrarotsensor und/oder
  • - einen Gassensor und/oder
  • - einen Beschleunigungssensor und/oder
  • - ein Geschwindigkeitssensor und/oder
  • - einen Strahlungsdetektor und/oder
  • - ein bildgebendes System und/oder
  • - eine Kamera und/oder
  • - eine Infrarotkamera und/oder
  • - eine Multispektralkamera und/oder
  • - ein LIDAR-System und/oder
  • - ein Ultraschallmesssystem und/oder
  • - ein Dopplerradarsystem und/oder
  • - ein Quantenradarsystem und/oder
  • - ein Quantensensor und/oder
  • - ein Positionssensor und/oder
  • - ein Navigationssystem und/oder
  • - ein GPS-Sensor (oder eine funktionsäquivalente Vorrichtung) und/oder
  • - ein Lagesensor und/oder
  • - ein Partikelzähler und/oder
  • - ein Detektionssystem für biologische Stoffe, insbesondere für biologische Kampstoffe, und/oder
  • - ein Gravimeter und/oder
  • - ein Kompass und/oder
  • - ein Gyroskop und/oder
  • - ein MEMS-Sensor und/oder
  • - ein Drucksensor und/oder
  • - ein Neigungswinkelsensor und/oder
  • - ein Temperatursensor und/oder
  • - ein Feuchtesensor und/oder
  • - ein Windgeschwindigkeitssensor und/oder
  • - ein Wellenfrontsensor und/oder
  • - ein mikrofluidisches Messsystem und/oder
  • - ein Abstandsmesssystem und/oder
  • - ein Längenmesssystem und/oder
  • - ein biologischer Sensor zur Detektion biologischer Marker und/oder Viren und/oder Mikroben oder dergleichen und/oder
  • - ein Sensorsystem zur Erfassung biologischer Messwerte von Fahrzeuginsassen und/oder zur Erfassung biologischer Messwerte lebender Ladung, insbesondere von Tieren und/oder biologischen Materialien,
  • - ein Seat-Occupation-Messystem und/oder
  • - ein Spannungssensor und/oder ein Stromsensor und/oder ein Leistungssensor.
In a further form, the document presented here proposes that at least one or more sensors SENS of the vehicle is one of the following sensors SENS supplying measured values or comprises at least one of the following sensors SENS supplying measured values as a subsystem:
  • - a radar sensor and/or
  • - a microphone and/or
  • - an ultrasonic microphone and/or
  • - an infrasonic microphone and/or
  • - an ultrasound transducer and/or
  • - an infrared sensor and/or
  • - a gas sensor and/or
  • - an acceleration sensor and/or
  • - a speed sensor and/or
  • - a radiation detector and/or
  • - an imaging system and/or
  • - a camera and/or
  • - an infrared camera and/or
  • - a multispectral camera and/or
  • - a LIDAR system and/or
  • - an ultrasonic measuring system and/or
  • - a Doppler radar system and/or
  • - a quantum radar system and/or
  • - a quantum sensor and/or
  • - a position sensor and/or
  • - a navigation system and/or
  • - a GPS sensor (or a functionally equivalent device) and/or
  • - a position sensor and/or
  • - a particle counter and/or
  • - a detection system for biological substances, in particular for biological warfare agents, and/or
  • - a gravimeter and/or
  • - a compass and/or
  • - a gyroscope and/or
  • - a MEMS sensor and/or
  • - a pressure sensor and/or
  • - an inclination angle sensor and/or
  • - a temperature sensor and/or
  • - a humidity sensor and/or
  • - a wind speed sensor and/or
  • - a wavefront sensor and/or
  • - a microfluidic measuring system and/or
  • - a distance measuring system and/or
  • - a length measuring system and/or
  • - a biological sensor for detecting biological markers and/or viruses and/or microbes or the like and/or
  • - a sensor system for acquiring biological measurements of vehicle occupants and/or for acquiring biological measurements of living cargo, in particular of animals and/or biological materials,
  • - a seat occupation measurement system and/or
  • - a voltage sensor and/or a current sensor and/or a power sensor.

Als konsequente Weiterentwicklung schlägt die hier vorgelegte Schrift ein Fahrzeug in dem oben beschriebenen weiten Sinne vor, bei dem der Quantencomputer QC in Abhängigkeit von diesen Messwerten das Fahrzeug und/oder Vorrichtungsteile des Fahrzeugs steuert und/oder eine Steuerung des Fahrzeugs oder eines Vorrichtungsteils des Fahrzeugs beeinflusst.As a logical further development, the document presented here proposes a vehicle in the broad sense described above, in which the quantum computer QC controls the vehicle and/or device parts of the vehicle and/or influences a control of the vehicle or a device part of the vehicle depending on these measured values .

Die hier vorgelegte Schrift schlägt des Weiteren eine Variante vor, bei der das Fahrzeug einen Innenraum aufweist und bei der der Quantencomputer QC in Abhängigkeit von den Messwerten Parameter des Innenraums des Fahrzeugs und/oder einen Vorrichtungsteil im Innenraum des Fahrzeugs beeinflusst.The document presented here also proposes a variant in which the vehicle has an interior and in which the quantum computer QC influences parameters of the interior of the vehicle and/or a device part in the interior of the vehicle depending on the measured values.

Die hier vorgestellte technische Lehre offenbart insbesondere, dass es sich bei dem Fahrzeug um ein Waffensystem handeln kann und/oder dass das Fahrzeug ein Waffensystem umfassen kann, das mit dem Quantencomputer QC gekoppelt ist.The technical teaching presented here discloses in particular that the vehicle can be a weapon system and/or that the vehicle can include a weapon system that is coupled to the quantum computer QC.

Für militärische Anwendungen kann das Fahrzeug ein Feuerleitsystem umfassen. Das Feuerleitsystem kann wiederum einen oder mehrere Quantencomputer QC umfassen und/oder mit einem oder mehreren Quantencomputern QC gekoppelt sein. Dabei hängt bevorzugt die Steuerung des Waffensystems durch das Feuerleitsystem zumindest zeitweise von dem Quantencomputer QC und dessen Signalisierungen ab. Die Steuerung des Waffensystems durch das Feuerleitsystem geschieht bevorzugt im Zusammenwirken des Feuerleitsystems mit dem Quantencomputer QC.For military applications, the vehicle may include a fire control system. The fire control system can in turn include one or more quantum computers QC and/or be coupled to one or more quantum computers QC. The control of the weapon system by the fire control system preferably depends at least temporarily on the quantum computer QC and its signals. The weapon system is preferably controlled by the fire control system when the fire control system interacts with the quantum computer QC.

Bevorzugt umfasst das Fahrzeug eine Bewertungsvorrichtung, die die beabsichtigte Steuerung des Waffensystems hinsichtlich der zu erwartenden Wirkungen vor der Ausführung der Steuerung klassifiziert und eine Steuerungsbefehlsklasse ermittelt. Die Bewertungsvorrichtung verhindert bevorzugt eine Ausführung der Steuerung oder schiebt diese Ausführung bis zu einer Freigabe durch einen menschlichen Benutzer auf, wenn der im Zusammenwirken mit dem Quantencomputer QC ermittelte Steuerungsbefehl in eine vorgegebene Steuerungsklasse fällt.The vehicle preferably includes an evaluation device that classifies the intended control of the weapon system with regard to the effects to be expected before the control is carried out and determines a control command class. The evaluation device preferably prevents execution of the control or postpones this execution until it is released by a human user if the control command determined in cooperation with the quantum computer QC falls into a predefined control class.

Das Fahrzeug kann beispielsweise mit Hilfe des Quantencomputers QC eine ein oder mehrere Ziele identifizieren.The vehicle can identify one or more targets with the help of the quantum computer QC, for example.

Das Fahrzeug kann dann beispielsweise mit Hilfe des Quantencomputers QC das eine Ziel oder mehrere Ziele insbesondere unter Zuhilfenahme eines neuronalen Netzwerkprogramms klassifizieren, das beispielsweise ein Steuerrechner µC des Quantencomputers QC ausführen kann.The vehicle can then use the quantum computer QC, for example, to classify one target or multiple targets, in particular with the aid of a neural network program, which a control computer μC of the quantum computer QC can run, for example.

Im Falle eines Fahrzeugs für militärische Zwecke oder Waffensystems kann das Fahrzeug bzw. das Waffensystem mit Hilfe des Quantencomputers QC eine zeitliche Reihenfolge oder Priorisierung der Bekämpfung mehrerer Ziele ermitteln.In the case of a vehicle for military purposes or a weapon system, the vehicle or the weapon system can use the quantum computer QC to determine a chronological order or prioritization of combating multiple targets.

Im Falle eines Fahrzeugs für militärische Zwecke oder Waffensystems kann das Fahrzeug bzw. das Waffensystem mit Hilfe des Quantencomputers QC einen Zeitpunkt zur Bekämpfung eines Ziels ermitteln.In the case of a vehicle for military purposes or a weapon system, the vehicle or the weapon system can use the quantum computer QC to determine a point in time for attacking a target.

Im Falle eines Fahrzeugs für militärische Zwecke oder Waffensystems kann das Fahrzeug bzw. das Waffensystem mit Hilfe des Quantencomputers QC einen Waffentyp und/oder eine Munition zur Bekämpfung eines Ziels ermitteln.In the case of a vehicle for military purposes or a weapon system, the vehicle or the weapon system can use the quantum computer QC to determine a weapon type and/or ammunition for combating a target.

Die hier vorgelegte Schrift schlägt u.a. als eine mögliche Ausprägung ein Fahrzeug vor, das mit Hilfe des Quantencomputers QC eine Route für das Fahrzeug ermittelt.The document presented here proposes, among other things, a vehicle that uses the quantum computer QC to determine a route for the vehicle.

Im Falle eines Fahrzeugs für militärische Zwecke oder Waffensystems kann das Fahrzeug bzw. das Waffensystem mit Hilfe des Quantencomputers QC eine Route für eine Waffe oder einen Gefechtskopf oder ein Geschoss oder eine Munition oder ein anderes Fahrzeug ermitteln.In the case of a military vehicle or weapon system, the vehicle or weapon system can use the quantum computer QC to determine a route for a weapon or warhead or missile or ammunition or other vehicle.

Die hier vorgelegte Schrift schlägt u.a. auch ein Fahrzeug vor, bei dem die Steuervorrichtung µC zumindest zeitweise ein neuronales Netzwerkmodell ausführt und bei dem das neuronale Netzwerkmodell Eingangswerte und/oder Eingangssignale verarbeitet und Ausgangssignale und/oder Ausgangswerte ausgibt. Wie zuvor bereits beschrieben, beeinflusst bevorzugt die Steuervorrichtung µC typischerweise in Abhängigkeit von Ausgangssignalen und/oder Ausgangswerten des neuronalen Netzwerkmodells Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Zustände der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Typischerweise beeinflusst in dieser Ausprägung die Steuervorrichtung µC in Abhängigkeit von Zuständen der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Zuständen der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC Eingangssignale und/oder Eingangswerte des neuronalen Netzwerkmodells.The document presented here also proposes, among other things, a vehicle in which the control device μC at least temporarily executes a neural network model and in which the neural network model processes input values and/or input signals and outputs output signals and/or output values. As already described above, the control device μC typically influences states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or states of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , typically as a function of output signals and/or output values of the neural network model. CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the quantum computer QC nuclear quantum bits. Typically, in this form, the control device µC influences the states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or states of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC input signals and/or input values of the neural network model.

Substratsubstrate

Wie oben beschrieben, umfasst der Quantencomputer QC vorschlagsgemäß ein Substrat D mit einem oder mehreren Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt umfasst das Substrat D Diamant als Substratmaterial. Der Diamant ist bevorzugt isotopenrein oder weist zumindest einen isotopenreinen Teilbereich auf, der bevorzugt die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC aufweist. Bevorzugt sind die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC paramagnetische Zentren. In dem Fall, wenn das Substratmaterial des Materials des Substrats D Diamant umfasst, handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren bevorzugt um ST1-Zentren und/oder bevorzugt um TR1-Zentren und/oder ganz besonders bevorzugt um NV-Zentren. Dies bedeutet, dass Störungen, die von solchen Isotopenverunreinigungen ausgehen, die Funktionstüchtigkeit der Quantenbits nicht oder höchstens ausreichend gering stören. Auf Diamant bezogen heißt das, dass der Diamant bevorzugt im Wesentlichen aus 12C-Isotopen als Basis-Isotopen besteht. Solche 12C-Isotope weisen kein magnetisches Moment auf, das mit den Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC wechselwirken kann. Bevorzugt befinden sich in dem isotopenreinem Bereich des Substrats D auch die Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Wenn hier von Isotopenreinheit die Rede ist, sind die Isotope, die als Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC dienen, bei der Beurteilung der Isotopenreinheit nicht berücksichtigt. An dieser Stelle verweist diese Schrift ausdrücklich auf die Schrift DE 10 2020 125 189 A1 , deren technische Lehre für die folgenden internationalen Verfahren soweit in den betreffenden Anmeldeländern rechtlich jeweils zulässig durch Referenzieren Teil der Offenlegung dieser Schrift ist. Isotopenrein im Sinne dieser Offenlegung und der DE 10 2020 125 189 A1 ist ein Material dann, wenn die Konzentration anderer Isotope als der Basis-Isotope, die das Material dominieren, so gering ist, dass der technische Zweck in einem für die Produktion und den Verkauf von Produkten ausreichenden Maße mit einer wirtschaftlich ausreichenden Produktionsausbeute erreicht wird. Die DE 10 2020 125 189 A1 listet die betreffenden Isotopenverhältnisse der relevanten Elemente auf, die die hier offengelegte technische Lehre zu Grunde legt. Da isotopenreine Diamanten extrem teuer sind, ist es sinnvoll, wenn das Substrat D ein Diamant-Material umfasst und beispielsweise das Diamant-Material eine epitaktisch zumindest lokal aufgewachsene isotopenreine Schicht im Wesentlichen aus 12C-Isotopen umfasst. Diese kann beispielsweise mittels CVD und anderen Abscheidemethoden auf der ursprünglichen Oberfläche eines als Substrat D verwendeten Silizium-Wafers oder einer Diamantoberfläche abgeschieden werden. Im Folgenden umfasst der Begriff Substrat D von nun an den Teil der Kombination aus Substrat D und epitaktische aufgewachsener Schicht DEPI, in dem die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC gefertigt sind. Typischerweise ist dies die epitaktische Schicht DEPI. Im Wesentlichen bedeutet dabei, dass der Gesamtanteil K1G' der C-Isotope mit magnetischen Moment, die Bestandteil des Substrats D sind, bezogen auf 100% der C-Atome, die Bestandteil des Substrats D sind, gegenüber den in den Tabellen der DE 10 2020 125 189 A1 angegebenen natürlichen Gesamtanteil K1G auf einen Anteil K1G' der C-Isotope mit magnetischen Moment, die Bestandteil des Substrats D sind, bezogen auf 100% der C-Isotope, die Bestandteil des Substrats D sind, herabgesetzt ist. Dabei ist bevorzugt dieser Anteil K1G' kleiner als 50%, besser kleiner als 20%, besser kleiner als 10%, besser kleiner als 5%, besser kleiner als 2%, besser kleiner als 1%, besser kleiner als 0,5%, besser kleiner als 0,2%, besser kleiner als 0,1% des natürlichen Gesamtanteil K1G für C-Isotope mit magnetischen Moment an den C-Isotopen des Substrats D im Einwirkungsbereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Bei der Bestimmung des Anteil K1G' werden diejenigen C-Atome der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC nicht berücksichtigt, da deren magnetische Momente ja beabsichtigt und somit nicht parasitär sind.As described above, the quantum computer QC is proposed to comprise a substrate D with one or more quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The substrate D preferably comprises diamond as the substrate material. The diamond is preferably isotopically pure or has at least one isotopically pure partial area, which preferably has the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC are preferably paramagnetic centers. In the case when the substrate material of the material of the substrate D comprises diamond, the paramagnetic centers are preferably ST1 centers and/or preferably TR1 centers and/or very particularly preferably NV centers. This means that disturbances emanating from such isotope impurities do not disturb the functionality of the quantum bits, or at most only slightly disturb them. In relation to diamond, this means that the diamond preferably essentially consists of 12 C isotopes as basic isotopes. Such 12 C isotopes have no magnetic moment that can interact with the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC are preferably also located in the isotopically pure region of the substrate D. When talking about isotopic purity here, the isotopes that serve as the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC are at not taken into account when assessing isotopic purity. At this point, this writing expressly refers to the writing DE 10 2020 125 189 A1 , whose technical teaching for the following international procedures is part of the disclosure of this document by referencing, insofar as this is legally permissible in the relevant application countries. Isotopically pure as used in this disclosure and the DE 10 2020 125 189 A1 A material is when the concentration of isotopes other than the basic isotopes that dominate the material is so low that the technical purpose is achieved to an extent sufficient for the production and sale of products with an economically sufficient production yield. The DE 10 2020 125 189 A1 lists the relevant isotopic ratios of the relevant elements on which the technical teaching disclosed here is based. Since isotopically pure diamonds are extremely expensive, it makes sense if the substrate D comprises a diamond material and, for example, the diamond material comprises an epitaxially at least locally grown isotopically pure layer essentially made of 12 C isotopes. This can be deposited on the original surface of a silicon wafer used as substrate D or on a diamond surface, for example by means of CVD and other deposition methods. In the following, the term substrate D includes from now on that part of the combination of substrate D and epitaxially grown layer DEPI, in which the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC are manufactured. Typically this is the epitaxial layer DEPI. Essentially means that the total proportion K 1G 'of the C isotopes with a magnetic moment that are part of the substrate D, based on 100% of the C atoms that are part of the substrate D, compared to the tables in DE 10 2020 125 189 A1 specified natural total fraction K 1G to a fraction K 1G 'of the C isotopes with magnetic moment, which are part of the substrate D, based on 100% of the C isotopes, which are part of the substrate D, is reduced. This proportion K 1G 'is preferably less than 50%, better less than 20%, better less than 10%, better less than 5%, better less than 2%, better less than 1%, better less than 0.5% , better less than 0.2%, better less than 0.1% of the natural total fraction K 1G for C isotopes with magnetic moment on the C isotopes of the substrate D in the area of influence of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. When determining the proportion K 1G ', those C atoms of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC are not taken into account, since their magnetic moments are intentional and therefore not parasitic.

Die Verwendung von NV-Zentren und/oder ST1-Zentren und/oder TR12-Zentren oder L1-Zentren als Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC ermöglicht dabei den Betrieb des Quantencomputers QC bei Raumtemperatur und damit überhaupt erst die Verlegbarkeit des Quantencomputers QC. Dabei dient die Elektronenspinkonfiguration eines solchen paramagnetischen Zentrums jeweils als ein Quantenpunkt der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3. der Quantenbits des Quantencomputers QC Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC neben solchen Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 als Quantenbits auch nukleare Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 als nukleare Kernquantenbits. Typischerweise dienen die magnetischen Momente von Isotopen, die solche von null verschiedenen magnetischen Momente aufgrund eines nuklearen Spins aufweisen, als nukleare Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt koppeln solche nuklearen magnetischen Momente der betreffenden Isotope der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit der Elektronenkonfiguration der paramagnetischen Zentren der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Hierdurch kann eine Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mittels einer Manipulation der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC manipulieren. Auch kann die Steuervorrichtung µC die nuklearen Kernquantenzustände der nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mittels eines elektrischen oder optischen Auslesens der Quantenzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC erfassen. Auch kann die Steuervorrichtung µC voneinander entfernte Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mittels Ketten von miteinander verkoppelten Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC miteinander koppeln. Die nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bilden somit nukleare Kernquantenbits. Bei diesen nuklearen Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC handelt es sich bevorzugt um die nuklearen Spins von Isotopen mit einem magnetischen nuklearen Kernmoment. An dieser Stelle verweist die hier vorgelegte Schrift ausdrücklich nochmals auf die Schrift DE 10 2020 125 189 A1 , deren technische Lehre für die folgenden internationalen Verfahren soweit in den betreffenden Anmeldeländern rechtlich jeweils zulässig durch Referenzieren Teil der Offenlegung dieser Schrift ist. Die nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Kernquantenbits zeichnen sich durch sehr lange T2-Zeiten aus. Bevorzugt verwendet der vorgeschlagene Quantencomputer QC seine Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC zur Steuerung und Verschränkung der Zustände der nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und zum Auslesen der Kernquantenzustände der nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Das Auslesen der Quantenzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC kann optisch und/oder elektrisch erfolgen. Hinsichtlich des elektrischen Auslesens verweist diese Schrift ausdrücklich auf die Schrift DE 10 2020 125 189 A1 , deren technische Lehre für die folgenden internationalen Verfahren soweit in den betreffenden Anmeldeländern rechtlich jeweils zulässig durch Referenzieren Teil der Offenlegung der hier vorgelegten Schrift ist. Ein weiterer Vorteil des hier vorgeschlagenen Quantencomputers QC ist die relativ einfache Bedienbarkeit und die bessere Selektivität der Ansteuerung der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und die gute Skalierbarkeit gegenüber anderen Quantencomputern.The use of NV centers and/or ST1 centers and/or TR12 centers or L1 centers as quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC enables the operation of the quantum computer QC at room temperature and thus the ability to relocate the Quantum Computer's QC. The electron spin configuration of such a paramagnetic center serves as a quantum dot of the quantum dots NV1, NV2, NV3. of the quantum bits of the quantum computer QC. The quantum computer QC preferably includes, in addition to such quantum dots NV1, NV2, NV3 as quantum bits, also nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 as nuclear nuclear quantum bits. Typically, the magnetic moments of isotopes that have non-zero magnetic moments due to a nuclear spin serve as nuclear nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. Such nuclear magnetic moments of the relevant isotopes of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC preferably couple with the electron configuration of the paramagnetic centers of the Quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. In this way, a control device μC of the quantum computer QC can control the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC by manipulating the states of the quantum dots Manipulating NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The control device μC can also read the nuclear quantum states of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC by means of an electrical or optical readout of the Capture quantum states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The control device μC can also use chains of quantum dots NV1 , NV2, Coupling NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC with each other. The nuclear quantum points CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC thus form nuclear nuclear quantum bits. These nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC are preferably the nuclear spins of isotopes with a magnetic nuclear core moment. At this point, the writing presented here expressly refers to the writing again DE 10 2020 125 189 A1 , whose technical teaching for the following international procedures is part of the disclosure of this document by referencing, insofar as this is legally permissible in the relevant application countries. The nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits are characterized by very long T2 times. The proposed quantum computer QC preferably uses its quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC to control and entangle the states of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC and to read out the nuclear quantum states of the nuclear quantum points CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. The quantum states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC can be read out optically and/or electrically. With regard to the electrical readout, this document expressly refers to the document DE 10 2020 125 189 A1 , whose technical teaching for the following international procedures is part of the disclosure of the document presented here by referencing, insofar as this is legally permissible in the relevant application countries. Another advantage of the quantum computer QC proposed here is the relatively simple usability and the better selectivity of the control of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and the good scalability compared to other quantum computers.

Wie oben beschrieben, umfasst typischerweise ein vorschlagsgemäßer Quantencomputer QC ein Substrat D mit einem oder mehreren Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt weist darüber hinaus das Substrat D bevorzugt noch einen oder mehrere nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC auf. Bevorzugt handelt es sich bei den Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC um ein oder mehrere paramagnetische Zentren die ein oder mehrere Quantenbits bilden. Bevorzugt handelt es sich bei den nuklearen Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC um ein oder mehrere Isotope mit magnetischem Moment, die ein oder mehrere Kernquantenbits bilden. Die hier vorgelegte Schrift nimmt dabei ausdrücklich wieder Bezug auf die DE 10 2020 125 189 A1 . Bevorzugt handelt es sich somit bei den nuklearen Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC um die magnetischen Momente vereinzelter Isotope in der Nähe der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Hierbei bedeutet Nähe, dass eine Kopplung der magnetischen Momente der betreffenden Isotope, die die nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bilden, mit dem in der Nähe liegenden Quantenpunkt des in der Nähe liegenden Quantenbits mit der hier vorgestellten Vorrichtung möglich ist.As described above, a proposed quantum computer QC typically comprises a substrate D with one or more quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. In addition, the substrate D preferably has one or more nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. The quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC are preferably one or more paramagnetic centers that form one or more quantum bits. The nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC are preferably one or more isotopes with a magnetic moment which form one or more nuclear quantum bits. The document presented here expressly refers to the DE 10 2020 125 189 A1 . The nuclear quantum points CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC are therefore preferably the magnetic moments of isolated isotopes in the vicinity the quantum dots NV1, NV2, NV3 the quantum bits of the quantum computer QC. Proximity here means that a coupling of the magnetic moments of the isotopes concerned, which form the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC form, with the nearby quantum dot of the nearby quantum bit is possible with the device presented here.

Die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC weisen bevorzugt ein magnetisches Moment einer Elektronenkonfiguration des jeweiligen Quantenpunkts auf. Die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC koppeln im Sinne der technischen Lehre der hier vorgestellten Schrift bevorzugt mittels dieses magnetischen Moments miteinander. Bevorzugt handelt es sich bei einem oder mehreren Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC um paramagnetische Zentren in dem Substrat D. Bevorzugt ist das Fermi-Niveau des Substrats D im Bereich eines als Quantenpunkts verwendeten paramagnetischen Zentrums so eingestellt, dass das paramagnetische Zentrum elektrisch geladen ist. Bevorzugt ist die elektrische Ladung negativ. Im Falle eines NV-Zentrums als paramagnetisches Zentrum ist das NV-Zentrum bevorzugt negativ geladen. Im Falle eines NV-Zentrums als paramagnetisches Zentrum ist das NV-Zentrum bevorzugt somit ein NV- -Zentrum. Bevorzugt umfassen die NV-Zentren in dem Substrat D daher NV- -Zentren. Bevorzugt stellt eine Dotierung des Substrats D im Bereich des paramagnetischen Zentrums sicher, dass das paramagnetische Zentrum in der Vorgesehenen Weise elektrisch geladen ist. Bevorzugt dotieren Isotope ohne magnetisches Moment als Dotieratome das Material des Substrats D im Bereich des betreffenden Quantenpunkts der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt verschieben diese Dotieratome ohne magnetisches Moment das Fermi-Niveau im Bereich dieses betreffenden Quantenpunkts. Bevorzugt verschieben somit diese Dotieratome ohne magnetisches Moment das Fermi-Niveau im Bereich des betreffenden paramagnetischen Zentrums. Bevorzugt umfasst das Substrat D im Wesentlichen abgesehen von den Isotopen, die als Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC dienen, Isotope ohne magnetisches Kernmoment. Da die Atome der III. Hauptgruppe des Periodensystems und der V. Hauptgruppe des Periodensystems in der Regel keine stabilen Isotope ohne magnetisches Moment aufweisen, kommen daher als Material des Substrats (D) bevorzugt Mischungen und/oder Verbindungen aus Isotopen ohne magnetisches Moment, also beispielsweise aus Isotopen der VI. Hauptgruppe - z.B. 12C, 14C, 28Si, 30Si, 70Ge, 72Ge, 74Ge, 76Ge,112Zn, 114Zn, 116Zn, 118Zn, 120Zn, 122Zn, 124Zn und/oder der VI. Hauptgruppe 16O,18O, 32S, 34S, 36S, 74Se, 76Se, 78Se, 80Se, 82Se, 120Te, 122Te, 124Te, 126Te, 128Te, 130Te, und/oder der II. Hauptgruppe 24Mg, 26Mg, 40Ca, 42Ca, 44Ca, 46Ca, 48Ca, 84Sr, 86Sr, 88Sr, 130Ba, 132Ba, 134Ba, 136Ba, 138Ba, und/oder der II. Nebengruppe 46Ti, 48Ti, 50Ti, 90Zr, 90Zr, 92Zr, 94Zr, 96Zr, 174Hf, 176Hf, 178Hf, und/oder der IV. Nebengruppe 50Cr, 52Cr, 53Cr, 92Mo, 94Mo, 96Mo, 98Mo, 100Mo, 180W, 182W, 184W, 186W, und/oder der VI. Nebengruppe 54Fe, 56Fe, 58Fe, 96Ru, 98Ru, 100Ru, 102Ru, 104Ru, 184Os, 186Os, 188Os, 190Os, 192Os und/oder der VIII. Nebengruppe 58Ni, 60Ni, 62Ni, 64Ni, 102Pd, 102Pd, 104Pd, 106Pd, 108Pd, 110Pd, 190Pt, 192Pt, 194Pt, 196Pt, 198Pt und/oder der X. Nebengruppe 64Zn, 66Zn, 68Zn, 70Zn, 106Cd, 108Cd, 110Cd, 112Cd, 114Cd, 116Cd, 196Hg, 198Hg, 200Hg, 202Hg, 204Hg und/oder der Lanthaniden: 136Ce, 138Ce, 140Ce, 142Ce, 142Nd, 144Nd, 146Nd, 148Nd, 150Nd, 144Sm, 146Sm, 148Sm, 150Sm, 152Sm, 154Sm, 152Gd, 154Gd, 156Gd, 158Gd, 160Gd, 156Dy, 158Dy, 160Dy, 162Dy, 164Dy, 162Er, 164Er, 166Er, 168Er, 170Er, 168Yb, 170Yb, 172Yb, 174Yb, 176Yb, und/oder der Actiniden 232Th, 234Pa, 234U, 238U, 244Pu in Frage. Diese Isotope kommen auch als Dotieratome für die Dotierung des Substrats (D) in Frage. Sofern das Substrat D Diamant umfasst und sofern die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC paramagnetische Zentren umfassen, kommen bevorzugt 32S, 34S, 36S, 16O und 18O als Dotierisotope zur Verschiebung des Fermi-Niveaus in Frage. Für die Bildung von NV-Zentren in Diamant als Substrat D ist eine vorteilhafte Wirkung auch für eine Dotierung mit Phosphor beobachtbar, was aber weniger optimal ist. Die Phosphor-Isotope weisen nämlich typischerweise ein magnetisches Moment auf, das mit der Elektronenkonfiguration der paramagnetischen Zentren wechselwirkt. Diese Wechselwirkung ist aber typischerweise unerwünscht.The quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC preferably have a magnetic moment of an electron configuration of the respective quantum dot. The quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC couple to one another preferably by means of this magnetic moment in the sense of the technical teaching of the document presented here. One or more quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC are preferably paramagnetic centers in the substrate D. The Fermi level of the substrate D is preferably set in the region of a paramagnetic center used as a quantum dot in such a way that the paramagnetic center is electrically charged. The electrical charge is preferably negative. In the case of an NV center as the paramagnetic center, the NV center is preferably negatively charged. In the case of an NV center as the paramagnetic center, the NV center is thus preferably an NV - center. Preferably, therefore, the NV centers in the substrate D comprise NV - centers. A doping of the substrate D in the area of the paramagnetic center preferably ensures that the paramagnetic center is electrically charged in the intended manner. Isotopes without a magnetic moment as doping atoms preferably dope the material of the substrate D in the region of the relevant quantum dot of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. These doping atoms preferably shift the Fermi level in the region of this quantum dot without a magnetic moment. These doping atoms thus preferably shift the Fermi level in the region of the relevant paramagnetic center without a magnetic moment. The substrate D preferably comprises essentially isotopes apart from the isotopes that serve as nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC without a nuclear magnetic moment. Since the atoms of the III. Main group of the periodic table and the V. Main group of the periodic table usually have no stable isotopes without a magnetic moment, therefore the material of the substrate (D) is preferably mixtures and/or compounds of isotopes without a magnetic moment, for example isotopes of VI. Main group - eg 12 C, 14 C, 28 Si, 30 Si, 70 Ge, 72 Ge, 74 Ge, 76 Ge, 112 Zn, 114 Zn, 116 Zn, 118 Zn, 120 Zn, 122 Zn, 124 Zn and/or the sixth Main Group 16 O, 18 O, 32 S, 34 S, 36 S, 74 Se, 76 Se, 78 Se, 80 Se, 82 Se, 120 Te, 122 Te, 124 Te, 126 Te, 128 Te , 130 Te, and /or of main group II 24 Mg , 26 Mg, 40 Ca, 42 Ca, 44 Ca, 46 Ca, 48 Ca, 84 Sr, 86 Sr, 88 Sr , 130 Ba, 132 Ba, 134 Ba, 136 Ba, 138 Ba , and/or the II. subgroup 46 Ti, 48 Ti, 50 Ti, 90 Zr, 90 Zr, 92 Zr, 94 Zr, 96 Zr, 174 Hf, 17 6Hf, 178 Hf, and/or the IV. subgroup 50 Cr , 52 Cr, 53 Cr, 92 Mo, 94 Mo, 96 Mo, 98 Mo, 100 Mo, 180 W, 182 W, 184 W, 186 W, and/or the VI. Subgroup 54 Fe, 56 Fe, 58 Fe, 96 Ru, 98 Ru, 100 Ru, 102 Ru, 104 Ru, 184 Os, 186 Os, 188 Os, 190 Os, 192 Os and/or VIII. Subgroup 58 Ni, 60 Ni, 62 Ni, 64 Ni, 102 Pd, 102 Pd, 104 Pd , 106 Pd, 108 Pd, 110 Pd, 190 Pt, 192 Pt, 194 Pt, 196 Pt, 198 Pt and/or the X. subgroup 64 Zn, 66 Zn, 68 Zn, 70 Zn, 106 Cd, 108 Cd, 110 Cd, 112 Cd, 114 Cd , 116 Cd, 196 Hg, 198 Hg, 200 Hg, 202 Hg, 204 Hg and/or the lanthanides: 136 Ce, 138 Ce, 140 Ce, 142 Ce , 142 Nd, 144 Nd, 146 Nd, 148 Nd, 150 Nd, 144 Sm, 146 Sm, 148 Sm, 150 Sm, 152 Sm, 154 Sm, 152 Gd, 154 Gd, 156 Gd , 158 Gd , 160 Gd, 156 Dy, 158 Dy, 160 Dy, 162 Dy, 164 Dy, 162 He, 164 He, 166 He, 168 He, 170 He, 168 Yb, 170 Yb, 172 Yb, 174 Yb, 176 Yb, and/or the actinides 232 Th, 234 Pa, 234 U, 238 U, 244 Pu. These isotopes can also be used as doping atoms for doping the substrate (D). If the substrate D comprises diamond and if the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC comprise paramagnetic centers, 32 S, 34 S, 36 S, 16 O and 18 O are preferred as doping isotopes for shifting the Fermi level . For the formation of NV centers in diamond as a substrate D is a advantageous effect can also be observed for doping with phosphorus, but this is less optimal. The phosphorus isotopes typically exhibit a magnetic moment that interacts with the electron configuration of the paramagnetic centers. However, this interaction is typically undesirable.

Diamant-Chipdiamond chip

Das hier vorgelegte Dokument beschreibt u.a. einen Quantenprozessor oder Quantencomputer QC auf Basis von Quantenbits in einem Substrat D. Entsprechend des hier vorgelegten Dokuments umfassen die Quantenbits vorzugsweise Quantenpunkte NV. Die Quantenpunkte NV umfassen bevorzugt paramagnetische Zentren. Die paramagnetischen Zentren können beispielsweise Farbzentren umfassen. Ein oder mehrere paramagnetische Zentren können ein oder mehrere NV-Zentren in Diamant umfassen. Der Diamant kann ein Diamant-Chip sein, der das Substrat D darstellt und/oder Teil des Substrats D ist. Das Substrat D umfasst bevorzugt Diamant mit einem oder mehreren der paramagnetischen Zentren. Das Substrat D umfasst bevorzugt den hier beschriebenen Diamant-Chip oder ist der hier beschriebene Diamant-Chip. Der hier beschriebene Diamant-Chip weist bevorzugt eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften auf, die einzeln oder auch gemeinsam die Vorrichtung beschreiben:

  • Der Diamant-Chip bzw. das Substrat D umfassen typischerweise paramagnetische Zentren und/oder Farbzentren und/oder Quantenpunkte. Vorzugsweise umfassen der Diamant-Chip bzw. das Substrat D Diamant als Material des Diamant-Chips bzw. des Substrats D. Vorzugsweise umfassen der Diamant-Chip bzw. das Substrat D ein oder mehrere NV-Zentren als paramagnetische Zentren, die Teil von Quantenpunkten NV sind, die als Quantenbits des Quantencomputers QC dienen. Ein NV-Zentrum im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist ein Defektkomplex eines Stickstoffatoms mit einer Kohlenstoff-Leerstelle in einem Diamant-Material.
The document presented here describes, inter alia, a quantum processor or quantum computer QC based on quantum bits in a substrate D. According to the document presented here, the quantum bits preferably comprise quantum dots NV. The quantum dots NV preferably include paramagnetic centers. The paramagnetic centers can include color centers, for example. One or more paramagnetic centers may include one or more NV centers in diamond. The diamond may be a diamond chip constituting the substrate D and/or part of the substrate D. The substrate D preferably comprises diamond having one or more of the paramagnetic centers. The substrate D preferably comprises the diamond chip described here or is the diamond chip described here. The diamond chip described here preferably has one or more of the following properties, which individually or together describe the device:
  • The diamond chip or substrate D typically includes paramagnetic centers and/or color centers and/or quantum dots. The diamond chip or the substrate D preferably comprises diamond as the material of the diamond chip or the substrate D. The diamond chip or the substrate D preferably comprises one or more NV centers as paramagnetic centers which are part of quantum dots NV are serving as quantum bits of the quantum computer QC. An NV center in the sense of the document presented here is a defect complex of a nitrogen atom with a carbon vacancy in a diamond material.

Ein erstes beispielhaftes einfaches Quantenbit-System (Siehe 28a) ist aus dem Elektronenspin eines NV-Zentrums und einem nuklearen Spin des Stickstoffkerns des NV-Zentrums und mindestens je zwei nuklearen Spins der Atomkerne von zwei 13C-Isotopen in der Umgebung des NV-Zentrums aufgebaut. Der Begriff „in der Umgebung“ bedeutet dabei, dass der jeweilige Elektronenspin der jeweiligen Elektronenkonfiguration des jeweiligen NV-Zentrums mit dem jeweiligen magnetischen Moment der jeweiligen nuklearen Spins der jeweiligen nuklearen Atomkerne der 13C-Isotope bzw. der jeweiligen Atomkerne der jeweiligen Stickstoffatome der jeweiligen NV-Zentren beispielsweise durch Dipol-Dipol-Wechselwirkung wechselwirken kann und dass somit eine Kopplung und/oder Verschränkung zwischen den nuklearen Spins der nuklearen Atomkerne der 13C-Isotope bzw. der Stickstoffatome einerseits und dem Elektronenspin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums andererseits möglich ist.A first exemplary simple quantum bit system (see 28a) is composed of the electron spin of an NV center and a nuclear spin of the nitrogen nucleus of the NV center and at least two nuclear spins of the atomic nuclei of two 13 C isotopes in the vicinity of the NV center. The term "in the vicinity" means that the respective electron spin of the respective electron configuration of the respective NV center with the respective magnetic moment of the respective nuclear spins of the respective nuclear atomic nuclei of the 13 C isotopes or the respective atomic nuclei of the respective nitrogen atoms of the respective NV centers can interact, for example, by dipole-dipole interaction and that coupling and/or entanglement between the nuclear spins of the nuclear atomic nuclei of the 13 C isotopes or the nitrogen atoms on the one hand and the electron spin of the electron configuration of the NV center on the other hand is possible .

Ein zweites beispielhaftes einfaches Quantenbit-System (Siehe 28b) ist aus den Elektronenspins zweier NV-Zentren und den zwei nuklearen Spins der jeweiligen Atomkerne der jeweiligen Stickstoffatome der jeweiligen NV-Zentren und vorzugsweise mindestens zwei jeweiligen nuklearen Spins von zwei jeweiligen Atomkernen von zwei jeweiligen 13C-Isotopen in der jeweiligen Umgebung der jeweiligen NV-Zentrums aufgebaut. Jedem NV-Zentrum der zwei NV-Zentren sind somit jeweils bevorzugt mindestens zwei jeweilige nuklearen Spins von zwei jeweiligen Atomkernen von zwei jeweiligen 13C-Isotopen zugeordnet. Das Quantenbit-System umfasst somit zwei elektronische Spins der zwei NV-Zentren und sechs nukleare Spins und somit insgesamt acht Quantenbits - zwei elektronische Quantenbits NV und sechs nukleare Quantenbits CI.A second exemplary simple quantum bit system (See 28b) is composed of the electron spins of two NV centers and the two nuclear spins of the respective atomic nuclei of the respective nitrogen atoms of the respective NV centers and preferably at least two respective nuclear spins of two respective atomic nuclei of two respective 13 C isotopes in the respective environment of the respective NV center built. Each NV center of the two NV centers is thus preferably associated with at least two respective nuclear spins of two respective atomic nuclei of two respective 13 C isotopes. The quantum bit system thus comprises two electronic spins of the two NV centers and six nuclear spins and thus a total of eight quantum bits - two electronic quantum bits NV and six nuclear quantum bits CI.

Ein drittes beispielhaftes einfaches Quantenbit-System (Siehe 28c) ist aus den Elektronenspins vierer NV-Zentren und den vier nuklearen Spins der jeweiligen Atomkerne der jeweiligen Stickstoffatome der jeweiligen NV-Zentren und vorzugsweise mindestens zwei jeweiligen nuklearen Spins von zwei jeweiligen Atomkernen von zwei jeweiligen 13C-Isotopen in der jeweiligen Umgebung der jeweiligen NV-Zentrums aufgebaut. Jedem NV-Zentrum der zwei NV-Zentren sind somit jeweils bevorzugt mindestens zwei jeweilige nuklearen Spins von zwei jeweiligen Atomkernen von zwei jeweiligen 13C-Isotopen zugeordnet. Das Quantenbit-System umfasst somit vier elektronische Spins der vier NV-Zentren und 12 nukleare Spins und somit insgesamt sechzehn Quantenbits - vier elektronische Quantenbits NV und 12 nukleare Quantenbits CI.A third example simple quantum bit system (See 28c ) is composed of the electron spins of four NV centers and the four nuclear spins of the respective atomic nuclei of the respective nitrogen atoms of the respective NV centers and preferably at least two respective nuclear spins of two respective atomic nuclei of two respective 13 C isotopes in the respective environment of the respective NV center built. Each NV center of the two NV centers is thus preferably associated with at least two respective nuclear spins of two respective atomic nuclei of two respective 13 C isotopes. The quantum bit system thus comprises four electronic spins of the four NV centers and 12 nuclear spins and thus a total of sixteen quantum bits - four electronic quantum bits NV and 12 nuclear quantum bits CI.

Ein viertes beispielhaftes einfaches Quantenbit-System (Siehe 28d) ist aus den Elektronenspins von n, linear angeordneten NV-Zentren und den n nuklearen Spins der jeweiligen Atomkerne der jeweiligen Stickstoffatome der jeweiligen NV-Zentren und vorzugsweise mindestens zwei jeweiligen nuklearen Spins von zwei jeweiligen Atomkernen von zwei jeweiligen 13C-Isotopen in der jeweiligen Umgebung der jeweiligen NV-Zentrums aufgebaut. Jedem NV-Zentrum der n NV-Zentren sind somit jeweils bevorzugt mindestens zwei jeweilige nuklearen Spins von zwei jeweiligen Atomkernen von zwei jeweiligen 13C-Isotopen zugeordnet. Das Quantenbit-System umfasst somit n elektronische Spins der n NV-Zentren und 3*n nukleare Spins und somit insgesamt 4*n Quantenbits - vier elektronische Quantenbits NV und 12 nukleare Quantenbits CI. In der 18d ist nur ein Ausschnitt von 4 NV-Zentren der Kette aus n NV-Zentren dargestellt.A fourth exemplary simple quantum bit system (See 28d ) is composed of the electron spins of n linearly arranged NV centers and the n nuclear spins of the respective atomic nuclei of the respective nitrogen atoms of the respective NV centers and preferably at least two respective nuclear spins of two respective atomic nuclei of two respective 13 C isotopes in the respective environment of the respective NV center. Each NV center of the n NV centers is thus preferably associated with at least two respective nuclear spins of two respective atomic nuclei of two respective 13 C isotopes. The Quantum bit system thus includes n electronic spins of the n NV centers and 3*n nuclear spins and thus a total of 4*n quantum bits - four electronic quantum bits NV and 12 nuclear quantum bits CI. In the 18d only a section of 4 NV centers of the chain of n NV centers is shown.

Die Anzahl der jeweiligen nuklearen Spins von zwei jeweiligen Atomkernen von zwei jeweiligen 13C-Isotopen in der jeweiligen Umgebung der jeweiligen NV-Zentrums kann größer oder kleiner als 2 sein. Insofern sind die Strukturen der 18 nur Beispiele.The number of the respective nuclear spins of two respective atomic nuclei of two respective 13 C isotopes in the respective vicinity of the respective NV center can be larger or smaller than 2. In this respect, the structures of 18 only examples.

Die Herstellung von mehreren benachbarten NV-Zentren erfolgt vorzugsweise durch Implantation von Molekülen, vorzugsweise 14N15N Stickstoff-Molekülen.The creation of several adjacent NV centers is preferably carried out by implantation of molecules, preferably 14 N 15 N nitrogen molecules.

Vorzugsweise verfügt der Quantencomputer QC über einen Temperatursensor ST. Vorzugsweise ist der Temperatursensor ST thermisch mit dem Diamant-Chip bzw. dem Substrat D verbunden. Bevorzugt ist der Temperatursensor ST ein Vorrichtungsteil des Diamant-Chips und/oder des Substrats D.The quantum computer QC preferably has a temperature sensor ST. The temperature sensor ST is preferably thermally connected to the diamond chip or the substrate D. The temperature sensor ST is preferably a device part of the diamond chip and/or the substrate D.

Der Temperatursensor ST erfasst vorzugsweise die Temperatur des Materials in der Umgebung der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte des Diamant-Chips zw. des Substrats D.The temperature sensor ST preferably records the temperature of the material in the vicinity of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots of the diamond chip or the substrate D.

Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, dass der Quantencomputer QC bzw. dessen Steuervorrichtung µC mittels des Temperatursensors ST die Temperatur des Diamant-Chips bzw. des Substrats D und/oder des Materials in der Umgebung der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte des Diamant-Chips bzw. des Substrats D unmittelbar vor der Ausführung eines Quantenalgorithmus durch den Quantencomputer QC bzw. durch die Steuervorrichtung µC bestimmt.The document presented here proposes that the quantum computer QC or its control device µC use the temperature sensor ST to measure the temperature of the diamond chip or the substrate D and/or the material in the vicinity of the paramagnetic centers and/or the NV centers and /or the color centers and/or the quantum dots of the diamond chip or of the substrate D immediately before the execution of a quantum algorithm by the quantum computer QC or by the control device μC.

Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, dass der Quantencomputer QC bzw. dessen Steuervorrichtung µC mittels des Temperatursensors ST die Temperatur des Diamant-Chips bzw. des Substrats D und/oder des Materials in der Umgebung der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte des Diamant-Chips bzw. des Substrats D auch während der Ausführung eines Quantenalgorithmus durch den Quantencomputer QC bzw. durch die Steuervorrichtung µC bestimmt.The document presented here proposes that the quantum computer QC or its control device µC use the temperature sensor ST to measure the temperature of the diamond chip or the substrate D and/or the material in the vicinity of the paramagnetic centers and/or the NV centers and /or the color centers and/or the quantum dots of the diamond chip or of the substrate D are also determined during the execution of a quantum algorithm by the quantum computer QC or by the control device μC.

Bevorzugt umfasst der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC einen Temperaturregler. Typischerweise arbeitet die Steuervorrichtung µC als Temperaturregler, der die Temperatur des Diamant-Chips bzw. des Substrats D und/oder des Materials in der Umgebung der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte des Diamant-Chips bzw. des Substrats D als Ist-Wert erfasst, mit einem Sollwert vergleicht und mittels Kühlaktoren, beispielsweise einem Closed Loop Helium Gas Cooling-System HeCLCS oder einer Kühlvorrichtung KV, oder Heizaktoren HZ, wie beispielsweise einer elektrischen Heizvorrichtung, nachregelt. Beispielsweise können der Diamant-Chip und/oder das Substrat D diese Heizvorrichtung HZ umfassen. Beispielsweise kann die Heizvorrichtung HZ ein in das Diamant-Material des Diamant-Chips und/oder Substrats D implantierter elektrisch leitender Streifen und/oder eine elektrische Leitung auf der Oberfläche des Diamant-Chips und/oder Substrats D umfassen.The proposed quantum computer QC preferably includes a temperature controller. Typically, the control device μC works as a temperature controller, which regulates the temperature of the diamond chip or the substrate D and/or the material in the vicinity of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots of the diamond chips or the substrate D is recorded as an actual value, compared with a target value and readjusted by means of cooling actuators, for example a closed-loop helium gas cooling system HeCLCS or a cooling device KV, or heating actuators HZ, such as an electrical heating device. For example, the diamond chip and/or the substrate D can include this heating device HZ. For example, the heating device HZ can comprise an electrically conductive strip implanted in the diamond material of the diamond chip and/or substrate D and/or an electrical line on the surface of the diamond chip and/or substrate D.

Die gemessene Temperatur auf dem Diamant-Chip bzw. des Substrats D dient zur Stabilisierung der Temperatur des Diamant-Chips bzw. des Substrats D durch den Temperaturkontroller bzw. die Steuervorrichtung µC.The measured temperature on the diamond chip or the substrate D is used to stabilize the temperature of the diamond chip or the substrate D by the temperature controller or the control device μC.

Vorzugsweise ist in einem Speicher (RAM, NVM) der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC eine Look-Up-Table abgespeichert. Vorzugsweise verwenden die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC und/oder eine andere Teilvorrichtung des Quantencomputers QC dieses Look-Up-Table dazu, geeignete Steuerparameter für die die eine oder die mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC zu ermitteln. Vorzugsweise verwenden die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC und/oder eine andere Teilvorrichtung des Quantencomputers QC dieses Look-Up-Table dazu, geeignete Steuerparameter für die Vorrichtungsteile (WFG, LDRV, LD) zur Erzeugung der Pumpstrahlung LB zu ermitteln. Vorzugsweise verwenden die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC und/oder eine andere Teilvorrichtung des Quantencomputers QC dieses Look-Up-Table dazu, geeignete Steuerparameter für die Vorrichtungsteile (WFG, LDRV, LD) zur Erzeugung der Pumpstrahlung LB mittels der gemessenen Temperatur des Substrats D zu ermitteln. Die gemessene Temperatur dient über eine Lookup-Tabelle somit dazu, die für die gegebene Temperatur geeigneten Steuer-Parameter elektromagnetischer Signale innerhalb des Quantencomputers QC, vorzugsweise der hochfrequenten Steuerpulse für die Ansteuerung der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC zu erhalten, um Schwankungen der Temperatur des Diamant-Chips bzw. des Substrats D auszugleichen.A look-up table is preferably stored in a memory (RAM, NVM) of the control device μC of the quantum computer QC. The control device μC of the quantum computer QC and/or another sub-device of the quantum computer QC preferably use this look-up table to determine suitable control parameters for the one or more devices MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and to determine the nuclear quantum bits of the quantum computer QC at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 . The control device μC of the quantum computer QC and/or another sub-device of the quantum computer QC preferably use this look-up table to determine suitable control parameters for the device parts (WFG, LDRV, LD) for generating the pump radiation LB. The control device μC of the quantum computer QC and/or another partial device of the quantum computer QC preferably use this look-up table to determine suitable control parameters for the device parts (WFG, LDRV, LD). To determine generation of the pump radiation LB by means of the measured temperature of the substrate D. The measured temperature is used via a lookup table to determine the control parameters of electromagnetic signals within the quantum computer QC that are suitable for the given temperature, preferably the high-frequency control pulses for controlling the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and the core quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC to compensate for fluctuations in the temperature of the diamond chip or the substrate D.

Vorzugsweise werden der Diamant-Chip bzw. das Substrat D mit einer Kühl- und Temperiervorrichtung KV und einem Temperatursensor ST in einer Kryostatkammer eines Kryostaten KRST zur thermischen Isolation gegenüber der Umgebungstemperatur montiert.The diamond chip or the substrate D is preferably mounted with a cooling and temperature control device KV and a temperature sensor ST in a cryostat chamber of a cryostat KRST for thermal insulation from the ambient temperature.

Die Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC, die sich im Innern der Kryostatkammer des Kryostaten KRST befinden, können beispielsweise Temperaturen zwischen 2 und 300 Kelvin, vorzugsweise zwischen 4 und 70 Kelvin, erreichen. Vorzugsweise nutzt der Kryostat einen geschlossenen Helium-Kreislauf. Vorzugsweise umfasst der Quantencomputer QC ein Closed Loop Helium Gas Cooling-System HeCLCS zur Kühlung der Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC im Innern der Kryostatkammer des Kryostaten.The device parts of the quantum computer QC, which are located inside the cryostat chamber of the cryostat KRST, can reach temperatures between 2 and 300 Kelvin, preferably between 4 and 70 Kelvin, for example. The cryostat preferably uses a closed helium circuit. The quantum computer QC preferably comprises a closed-loop helium gas cooling system HeCLCS for cooling the device parts of the quantum computer QC inside the cryostat chamber of the cryostat.

Vorzugsweise sind der Diamant-Chip bzw. das Substrat D zur Optimierung der thermischen Ankopplung unbeweglich und/oder fest mit der Kryostatkammer des Kryostaten KRST mechanisch und/oder thermisch verbunden.In order to optimize the thermal coupling, the diamond chip or the substrate D is preferably mechanically and/or thermally connected to the cryostat chamber of the cryostat KRST so that it cannot move and/or is fixed.

Der Diamant-Chip bzw. das Substrat D sind in mindestens einer, besser zwei vorzugsweise in drei Richtungen in der Kryostatkammer des Kryostaten KRST beweglich und justierbar montiert. Das zugehörige Justage-System des Diamant-Chips bzw. des Substrats D, beispielsweise die translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung und/oder die translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung und/oder die translatorische Positioniervorrichtung ZT in Z-Richtung, sind mit der Kryostatkammer des Kryostaten KRST vorzugsweise auf der Innenseite der Kryostatwand der Kryostatkammer des Kryostaten KRST in thermischen Kontakt. Das Justage-System kann dazu eingerichtet sein, ein, zwei oder drei translatorische Freiheitsgrade zu korrigieren. Das Justage-System kann auch dazu eingerichtet sein, ein, zwei oder drei rotatorische Freiheitsgrade (Freiheitsgrade der Drehungen) zu korrigieren. Das Justage-System kann auch einen Tri-Pod oder ein Hexapod umfassen.The diamond chip or the substrate D are mounted in the cryostat chamber of the cryostat KRST so that they can be moved and adjusted in at least one, preferably two, preferably three directions. The associated adjustment system of the diamond chip or the substrate D, for example the translational positioning device XT in the X direction and/or the translational positioning device YT in the Y direction and/or the translational positioning device ZT in the Z direction, are Cryostat chamber of the cryostat KRST preferably in thermal contact on the inside of the cryostat wall of the cryostat chamber of the cryostat KRST. The adjustment system can be set up to correct one, two or three translatory degrees of freedom. The adjustment system can also be set up to correct one, two or three rotational degrees of freedom (degrees of freedom of rotation). The adjustment system can also include a tri-pod or a hexapod.

Der Quantencomputer QC bzw. die Steuervorrichtung kann vorzugsweise einen Permanentmagneten PM, vorzugsweise aus NdFeB (Neodym-Eisen-Borid), kann relativ zum Diamant-Chip bzw. zum Substrat D bewegen.The quantum computer QC or the control device can preferably move a permanent magnet PM, preferably made of NdFeB (neodymium iron boride), relative to the diamond chip or to the substrate D.

Das zugehörige Justage-System des Permanentmagneten PM, die Positioniervorrichtung PV, ist vorzugsweise mit der vorzugsweise gekühlten Innenwand der Kryostatwand der Kryostatkammer des Kryostaten KRST und/oder einer Kühlvorrichtung KV im Innern der Kryostatkammer des Kryostaten KRST in thermischen Kontakt. Bevorzugt kühlt ein Kühlmittel eine solche Kühlvorrichtung KV im Innern der Kryostatkammer des Kryostaten KRST. Beispielsweise kann es sich um ein gekühltes Kühlmittel eines Closed Loop Helium Gas Cooling-Systems HeCLCS handeln.The associated adjustment system of the permanent magnet PM, the positioning device PV, is preferably in thermal contact with the preferably cooled inner wall of the cryostat wall of the cryostat chamber of the cryostat KRST and/or a cooling device KV inside the cryostat chamber of the cryostat KRST. A coolant preferably cools such a cooling device KV inside the cryostat chamber of the cryostat KRST. For example, it can be a cooled coolant of a closed loop helium gas cooling system HeCLCS.

Das Justage-System des Permanentmagneten PM, die Positioniervorrichtung PV, kann die für die paramagnetischen Zentren und/oder die NV-Zentren und/oder die Farbzentren und/oder Quantenpunkte geeignete Orientierung des Magnetfeldes und/oder optimale Orientierung des Magnetfeldes als Funktion des Abstands zwischen optischen System OS und Diamant-Chip bzw. Substrat D regeln. Vorzugsweise ist das Das Justage-System des Permanentmagneten PM, die Positioniervorrichtung PV so gestaltet, dass es den Flussdichtevektor der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds am Ort der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte vorzugsweise parallel zu (111)-Orientierung (Inklination 50.77°, 29) für NV-Zentren im Diamant-Chip bzw. im Substrat D einstellen kann.The adjustment system of the permanent magnet PM, the positioning device PV, can provide the orientation of the magnetic field suitable for the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or quantum dots and/or the optimal orientation of the magnetic field as a function of the distance between optical system OS and diamond chip or substrate D regulate. The adjustment system of the permanent magnet PM, the positioning device PV is preferably designed in such a way that it prefers the flux density vector of the magnetic flux density B of the magnetic field at the location of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots parallel to (111) orientation (inclination 50.77°, 29 ) for NV centers in the diamond chip or in the substrate D.

Der Permanentmagnet PM kann wahlweise auch an dem Halter (KV, XT, YT) mit dem Diamant-Chip bzw. dem Substrat D geklebt werden.The permanent magnet PM can optionally also be glued to the holder (KV, XT, YT) with the diamond chip or the substrate D.

Bevorzugt nutzen der Quantencomputer QC bzw. die Steuervorrichtung µC oder ein anderer Vorrichtungsteil des Quantencomputers QC ein Justage-System (z.B. eine Positioniervorrichtung PV), um den Permanentmagneten PM gegenüber dem Diamant-Chip bzw. dem Substrat D auszurichten.The quantum computer QC or the control device µC or another part of the device of the quantum computer QC preferably use an adjustment system (e.g. a positioning device PV) to align the permanent magnet PM with respect to the diamond chip or the substrate D.

Der Quantencomputer QC umfasst somit bevorzugt das besagte Justier-System in Form einer Positioniervorrichtung PV, um einen Permanentmagneten PM gegenüber dem Substrat D auszurichten.The quantum computer QC thus preferably includes said adjustment system in the form of a positioning device PV in order to align a permanent magnet PM with respect to the substrate D.

Bevorzugt ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, um den Permanentmagneten PM gegenüber dem Substrat D mittels einer Information über diejenige Kurve, entlang derer die geeignete Magnetfeld-Orientierung des Substrats D gegenüber dem Permanentmagneten PM vorliegt und mittels der Positioniervorrichtung PV, auszurichten und
Bevorzugt sind die Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC oder ein anderer Vorrichtungsteil des Quantencomputers QC dazu eingerichtet, die Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM zu steuern, und
Bevorzugt umfasst ein Speicher (RAM, NVM) der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC ein Magnetfeld-Look-Up-Table. Die Kurve entlang derer die geeignete Magnetfeld-Orientierung vorliegt (29), liegt als dieses Magnetfeld-Lookup-Tabelle oder als Polynom mit tabellierten Polynomkoeffizienten in einem Speicher (RAM, NVM) der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC und/oder eines anderen Teilvorrichtung des Quantencomputers QC vor.
The quantum computer QC is preferably set up to align the permanent magnet PM relative to the substrate D using information about the curve along which the suitable magnetic field orientation of the substrate D relative to the permanent magnet PM is present and using the positioning device PV, and
The control device μC of the quantum computer QC or another device part of the quantum computer QC are preferably set up to control the positioning device PV of the permanent magnet PM, and
A memory (RAM, NVM) of the control device μC of the quantum computer QC preferably includes a magnetic field look-up table. The curve along which the appropriate magnetic field orientation is found ( 29 ), is present as this magnetic field lookup table or as a polynomial with tabulated polynomial coefficients in a memory (RAM, NVM) of the control device μC of the quantum computer QC and/or another partial device of the quantum computer QC.

Zum Ersten kann der Speicherinhalt des Speichers (RAM, NVM) der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC ein Magnetfeld-Look-Up-Table umfassen und die Information über diejenige Kurve, entlang derer die geeignete Magnetfeld-Orientierung des Substrats D gegenüber dem Permanentmagneten PM vorliegt, kann als zumindest teilweiser Inhalt dieses Magnetfeld-Lookup-Tabelle vorliegen.First, the memory content of the memory (RAM, NVM) of the control device µC of the quantum computer QC can include a magnetic field look-up table and the information about the curve along which the suitable magnetic field orientation of the substrate D in relation to the permanent magnet PM is present. may be present as at least partial content of this magnetic field lookup table.

Zum Zweiten kann die Information über diejenige Kurve, entlang derer die geeignete Magnetfeld-Orientierung des Substrats D gegenüber dem Permanentmagneten PM vorliegt, als Polynom mit tabellierten Polynomkoeffizienten in einem Speicher (RAM, NVM) der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC und/oder einer anderen Teilvorrichtung des Quantencomputers QC vorliegen.Secondly, the information about the curve along which the suitable magnetic field orientation of the substrate D in relation to the permanent magnet PM is present can be stored as a polynomial with tabulated polynomial coefficients in a memory (RAM, NVM) of the control device µC of the quantum computer QC and/or another sub-device of the quantum computer QC.

Zum Dritten kann die Information über diejenige Kurve, entlang derer die geeignete Magnetfeld-Orientierung des Substrats D gegenüber dem Permanentmagneten PM vorliegt, als Funktion mit tabellierten Funktionsparametern in einem Speicher (RAM, NVM) der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC und/oder einer anderen Teilvorrichtung des Quantencomputers QC vorliegen.Third, the information about the curve along which the suitable magnetic field orientation of the substrate D in relation to the permanent magnet PM is present as a function with tabulated function parameters in a memory (RAM, NVM) of the control device µC of the quantum computer QC and/or another sub-device of the quantum computer QC.

Der Quantencomputer QC überwacht das Magnetfeld wird mittels einer geeigneten Magnetfelderfassungsvorrichtung zur Magnetfeldmessung überwacht. Beispielsweise kann der Quantencomputer zu diesem Zweck einen Magnetfeldsensor MSx für die magnetische Flussdichte Bx in Richtung der X-Achse und/oder einen Magnetfeldsensor MSy für die magnetische Flussdichte By in Richtung der Y-Achse und/oder einen Magnetfeldsensor MSz für die magnetische Flussdichte Bz in Richtung der Z-Achse; umfassen.The quantum computer QC monitors the magnetic field is monitored using a suitable magnetic field detection device for magnetic field measurement. For example, for this purpose, the quantum computer can have a magnetic field sensor MSx for the magnetic flux density B x in the direction of the X axis and/or a magnetic field sensor MSy for the magnetic flux density B y in the direction of the Y axis and/or a magnetic field sensor MSz for the magnetic flux density B z in the Z-axis direction; include.

Eine solche Magnetfelderfassungsvorrichtung kann ein Quantensensor sein oder einen solche umfassen. Bevorzugt sind Vorrichtungsteile des Quantensensors der Magnetfelderfassungsvorrichtung Teil des Diamant-Chips bzw. des Substrats D. Bevorzugt nutzt die Magnetfelderfassungsvorrichtung eine oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere Farbzentren und/oder ein oder mehrere Quantenpunkte des Diamant-Chips bzw. des Substrats D als Sensorelemente zur Erfassung des Magnetfelds.Such a magnetic field detection device can be or comprise a quantum sensor. Device parts of the quantum sensor of the magnetic field detection device are preferably part of the diamond chip or of the substrate D. The magnetic field detection device preferably uses one or more paramagnetic centers and/or one or more NV centers and/or one or more color centers and/or one or more quantum dots of the diamond chip or the substrate D as sensor elements for detecting the magnetic field.

In dem Quantencomputer QC sind vorzugsweise der Diamant-Chip bzw. das Substrat D optisch zugänglich für den Austausch optischer Signale mit einem optischen System OS montiert. Das optische System OS kann dann zusammen mit einer Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA, beispielsweise einer oder mehrerer Leitungen in der Nähe der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D, elektromagnetische Signale den paramagnetischen Zentren und/oder den NV-Zentren und/oder den Farbzentren und/oder den Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D zuführen und deren elektromagnetischen Antwortsignale wieder abführen.The diamond chip or the substrate D is preferably mounted in the quantum computer QC so that it is optically accessible for the exchange of optical signals with an optical system OS. The optical system OS can then be combined with a microwave and/or radio wave antenna mWA, for example one or more lines in the vicinity of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D, supply electromagnetic signals to the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D and discharge their electromagnetic response signals again.

Bevorzugt führen Streifenleiter (Micro-Strip-Lines) auf der Oberfläche des Diamant-Chips bzw. des Substrats D die elektromagnetischen Signale im Radiowellenfrequenzbereich und/oder im Mikrowellenfrequenzbereich den paramagnetischen Zentren und/oder den NV-Zentren und/oder den Farbzentren und/oder den Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D zu.Strip conductors (micro-strip lines) on the surface of the diamond chip or the substrate D preferably carry the electromagnetic signals in the radio frequency range and/or in the microwave frequency range to the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or to the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D.

Bevorzugt sind solche Streifenleiter als koplanare Wellenleiter CWG mit einem definierten Wellenwiderstand, vorzugsweise 50 Ohm (50 Ω), ausgeführt (30). Sie können beispielsweise auch als 75 Ω Leitungen oder 100Ω-Leitungen ausgeführt sein. Zum Anschluss des koplanaren Wellenleiters CWG ist die Struktur auf beiden Seiten mit einer Anpassungs-Struktur APS versehen, die den Stoßstellen freien Anschluss von anderen Wellenleitern, wie beispielsweise Koaxialkabeln und/oder Semi-Ridged-Leitungen und/oder von Steckern, beispielsweise SMA-Steckern, erlaubt.Such strip conductors are preferably designed as coplanar CWG waveguides with a defined characteristic impedance, preferably 50 ohms (50 Ω) ( 30 ). For example, they can also be used as 75 Ω Lei lines or 100Ω lines. To connect the coplanar waveguide CWG, the structure is provided on both sides with an adaptation structure APS, which allows connection of other waveguides, such as coaxial cables and/or semi-ridged lines and/or plugs, for example SMA plugs, without the joints , permitted.

Der koplanare Wellenleiter CWG umfasst bevorzugt die Leitung LTG zur Einspeisung, zum Transport und zur Entnahme des Signals und eine erste Masse-Platte GND und eine zweite Masse-Platte GND zwischen denen die Leitung LTG geführt ist. Die Leitung LTG dient dabei vorzugsweise als Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA. Bevorzugt befinden sich die paramagnetischen Zentren und/oder den NV-Zentren und/oder den Farbzentren und/oder den Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D zwischen der Leitung LTG und einer der beiden Masse-Platten GND, sodass sie von oben mit Pumpstrahlung LB von dem optischen System OS bestrahlt werden können und sodass das optische System OS die Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren und/oder den NV-Zentren und/oder den Farbzentren und/oder den Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D erfassen kann.The coplanar waveguide CWG preferably includes the line LTG for feeding, for transporting and for removing the signal and a first ground plate GND and a second ground plate GND between which the line LTG is routed. The line LTG preferably serves as a microwave and/or radio wave antenna mWA. The paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or of the substrate D are preferably located between the line LTG and one of the two ground plates GND, so that they can be viewed from above can be irradiated with pump radiation LB from the optical system OS and so that the optical system OS the fluorescence radiation FL of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D can capture.

Die erste Spaltbreite SBa des ersten Schlitzes des koplanaren Wellenleiters CWG mit einer Leitung LTG zwischen der ersten Massefläche GND des koplanaren Wellenleiters CWG und der Leitung LTG des koplanaren Wellenleiters CWG (30) ist vorzugsweise zur Erhöhung der Feldamplitude möglichst klein und beträgt vorzugsweise weniger als 100µm, besser weniger als 50µm, besser weniger als 20µm, besser weniger als 10µm, besser weniger als 5µm, besser weniger als 2µm, besser weniger als 1µm, besser weniger als 500nm, besser weniger als 200nm, besser weniger als 100nm, besser weniger als 50nm, besser weniger als 20nm, besser weniger als 10nm. Die erste Spaltbreite SBa ist bevorzugt gleich der der zweiten Spaltbreite SBb. Bei optischer Auslesung kann diese erste Spaltbreite SBa jedoch nicht beliebig klein gewählt werden. In Experimenten hat sich gezeigt, dass die erste Spaltbreite SBa bei optischer Auslesung bevorzugt kleiner 4µm, vorzugsweise kleiner 1µm, besonders bevorzugt ca. 100 Nanometer ist.The first gap width SBa of the first slot of the coplanar waveguide CWG with a line LTG between the first ground plane GND of the coplanar waveguide CWG and the line LTG of the coplanar waveguide CWG ( 30 ) is preferably as small as possible to increase the field amplitude and is preferably less than 100 µm, better less than 50 µm, better less than 20 µm, better less than 10 µm, better less than 5 µm, better less than 2 µm, better less than 1 µm, better less than 500 nm , better less than 200nm, better less than 100nm, better less than 50nm, better less than 20nm, better less than 10nm. The first gap width SBa is preferably equal to that of the second gap width SBb. In the case of optical reading, however, this first gap width SBa cannot be chosen to be arbitrarily small. Experiments have shown that the first gap width SBa in the case of optical reading is preferably less than 4 μm, preferably less than 1 μm, particularly preferably approximately 100 nanometers.

Die zweite Spaltbreite SBb des ersten Schlitzes des koplanaren Wellenleiters CWG mit einer Leitung LTG zwischen der zweiten Massefläche GND des koplanaren Wellenleiters CWG und der Leitung LTG des koplanaren Wellenleiters CWG (30) ist vorzugsweise zur Erhöhung der Feldamplitude möglichst klein und beträgt vorzugsweise weniger als 100µm, besser weniger als 50µm, besser weniger als 20µm, besser weniger als 10µm, besser weniger als 5µm, besser weniger als 2µm, besser weniger als 1µm, besser weniger als 500nm, besser weniger als 200nm, besser weniger als 100nm, besser weniger als 50nm, besser weniger als 20nm, besser weniger als 10nm. Die erste Spaltbreite SBa ist bevorzugt gleich der der zweiten Spaltbreite SBb. Bei optischer Auslesung kann diese zweite Spaltbreite SBb jedoch nicht beliebig klein gewählt werden. In Experimenten hat sich gezeigt, dass die zweite Spaltbreite SBb bei optischer Auslesung bevorzugt kleiner 4µm, vorzugsweise kleiner 1µm, besonders bevorzugt ca. 100 Nanometer ist.The second gap width SBb of the first slot of the coplanar waveguide CWG with a line LTG between the second ground plane GND of the coplanar waveguide CWG and the line LTG of the coplanar waveguide CWG ( 30 ) is preferably as small as possible to increase the field amplitude and is preferably less than 100 µm, better less than 50 µm, better less than 20 µm, better less than 10 µm, better less than 5 µm, better less than 2 µm, better less than 1 µm, better less than 500 nm , better less than 200nm, better less than 100nm, better less than 50nm, better less than 20nm, better less than 10nm. The first gap width SBa is preferably equal to that of the second gap width SBb. In the case of optical readout, however, this second gap width SBb cannot be chosen to be arbitrarily small. Experiments have shown that the second gap width SBb in the case of optical readout is preferably less than 4 μm, preferably less than 1 μm, particularly preferably approximately 100 nanometers.

Statt einem einzelnen Leiter LTG können sich auch zwei parallele Leiter, ein erste Leiter LTG1 und ein zweiter Leiter LTG2, in dem Zwischenraum zwischen der ersten Masseplatte GND und der zweiten Masseplatte GND befinden.Instead of a single conductor LTG, there can also be two parallel conductors, a first conductor LTG1 and a second conductor LTG2, in the intermediate space between the first ground plane GND and the second ground plane GND.

Bevorzugt transportiert der erste Leiter LTG1 auf der Oberfläche des Diamant-Chips und/oder Substrats D die Mikrowellen eines Mikrowellensignals Mikrowellenfrequenzbereiches.The first conductor LTG1 on the surface of the diamond chip and/or substrate D preferably transports the microwaves of a microwave signal in the microwave frequency range.

Bevorzugt transportiert der zweite Leiter LTG2 auf der Oberfläche des Diamant-Chips und/oder Substrats D die Radiowellen eines Radiowellensignals eines Radiowellenfrequenzbereiches und ggf. eines Niederfrequenzbereiches.The second conductor LTG2 on the surface of the diamond chip and/or substrate D preferably transports the radio waves of a radio wave signal of a radio wave frequency range and possibly a low frequency range.

Radiowellen des Niederfrequenzbereiches sind dabei elektromagnetische Strahlungswellen in einem Frequenzbereich von 3Hz bis 30kHz, dem Niederfrequenzbereich.Radio waves in the low-frequency range are electromagnetic radiation waves in a frequency range from 3Hz to 30kHz, the low-frequency range.

Radiowellen des Radiowellenfrequenzbereiches sind dabei elektromagnetische Strahlungswellen in einem Frequenzbereich von 30kHz bis 300MHz, dem Radiowellenfrequenzbereich.Radio waves in the radio wave frequency range are electromagnetic radiation waves in a frequency range from 30 kHz to 300 MHz, the radio wave frequency range.

Mikrowellen des Mikrowellenfrequenzbereiches sind dabei elektromagnetische Strahlungswellen in einem Frequenzbereich von 300MHz bis 300GHz, dem Mikrowellenfrequenzbereich.Microwaves in the microwave frequency range are electromagnetic radiation waves in a frequency range from 300 MHz to 300 GHz, the microwave frequency range.

Bevorzugt benutzt der Quantencomputer QC Radiowellensignale in Form von Radiowellen des Niederfrequenzbereiches für die Ansteuerung von nuklearen Spins nuklearer Atomkerne nuklearer Quantenpunkte CI nuklearer Quantenbits CQUB, die schwach mit einem elektronischen Spin eines paramagnetischen Zentrums und/oder eines NV-Zentrums und/oder eines Farbzentrums und/oder eines Quantenpunkts NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D gekoppelt sind.The quantum computer QC preferably uses radio wave signals in the form of radio waves in the low-frequency range for driving nuclear spins nuclear nuclei nuclear quantum dots CI nuclear quantum bits CQUB weakly associated with an electronic spin of a paramagnetic Center and / or an NV center and / or a color center and / or a quantum dot NV of the diamond chip or the substrate D are coupled.

Bevorzugt benutzt der Quantencomputer QC Radiowellensignale in Form von Radiowellen des Radiofrequenzbereiches für die Ansteuerung von nuklearen Spins nuklearer Atomkerne nuklearer Quantenpunkte CI nuklearer Quantenbits CQUB, die stark mit einem elektronischen Spin eines paramagnetischen Zentrums und/oder eines NV-Zentrums und/oder eines Farbzentrums und/oder eines Quantenpunkts NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D gekoppelt sind.The quantum computer QC preferably uses radio wave signals in the form of radio waves in the radio frequency range for controlling nuclear spins nuclear atomic nuclei nuclear quantum dots CI nuclear quantum bits CQUB, which are strongly associated with an electronic spin of a paramagnetic center and/or an NV center and/or a color center and/or or a quantum dot NV of the diamond chip or the substrate D are coupled.

Bevorzugt benutzt der Quantencomputer QC Mikrowellensignale in Form von Mikrowellen des Mikrowellenfrequenzbereiches für die Ansteuerung von elektronischen Spins eines paramagnetischen Zentrums und/oder eines NV-Zentrums und/oder eines Farbzentrums und/oder eines Quantenpunkts NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D.The quantum computer QC preferably uses microwave signals in the form of microwaves in the microwave frequency range for controlling electronic spins of a paramagnetic center and/or an NV center and/or a color center and/or a quantum dot NV of the diamond chip or the substrate D.

Bevorzugt führt bei einer derartigen separaten Ansteuerung eine zweite Leitung LTG2 als zweiter Streifenleiter (Micro-Strip-Line) auf der Oberfläche des Diamant-Chips bzw. des Substrats D die elektromagnetischen Signale im Radiowellenfrequenzbereich den paramagnetischen Zentren und/oder den NV-Zentren und/oder den Farbzentren und/oder den Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D zu.With such a separate control, a second line LTG2 as a second strip conductor (micro-strip line) on the surface of the diamond chip or the substrate D preferably carries the electromagnetic signals in the radio frequency range to the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or of the substrate D.

Bevorzugt führt dann eine erste Leitung LTG1 als erste Streifenleiter (Micro-Strip-Line) auf der Oberfläche des Diamant-Chips bzw. des Substrats D die elektromagnetischen Signale im Mikrowellenfrequenzbereich den paramagnetischen Zentren und/oder den NV-Zentren und/oder den Farbzentren und/oder den Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D zu. Dies erspart Vorrichtungen zur Zusammenmischung der elektromagnetischen Signale im Radiowellenfrequenzbereich und der elektromagnetischen Signale im Mikrowellenfrequenzbereich wie beispielsweise Diplexer etc.A first line LTG1 then preferably carries the electromagnetic signals in the microwave frequency range to the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and / or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D. This saves devices for mixing together the electromagnetic signals in the radio frequency range and the electromagnetic signals in the microwave frequency range, such as diplexers, etc.

Die erste Spaltbreite SB1 des ersten Schlitzes des koplanaren Wellenleiters CWG mit zwei Leitungen LTG1, LTG2 zwischen der ersten Massefläche GND1 des koplanaren Wellenleiters CWG und der ersten Leitung LTG1 des koplanaren Wellenleiters CWG (31) ist zur Erhöhung der Feldamplitude möglichst klein und beträgt vorzugsweise weniger als 100µm, besser weniger als 50µm, besser weniger als 20µm, besser weniger als 10µm, besser weniger als 5µm, besser weniger als 2µm, besser weniger als 1µm, besser weniger als 500nm, besser weniger als 200nm, besser weniger als 100nm, besser weniger als 50nm, besser weniger als 20nm, besser weniger als 10nm. Die erste Spaltbreite SB1 ist bevorzugt gleich der dritten Spaltbreite SB3 und kann ggf. gleich der zweiten Spaltbreite SB2 sein. Bei optischer Auslesung kann diese erste Spaltbreite SB1 jedoch nicht beliebig klein gewählt werden. In Experimenten hat sich gezeigt, dass die erste Spaltbreite SB1 bei optischer Auslesung bevorzugt kleiner 4µm, vorzugsweise kleiner 1µm, besonders bevorzugt ca. 100 Nanometer ist.The first gap width SB1 of the first slot of the coplanar waveguide CWG with two lines LTG1, LTG2 between the first ground plane GND1 of the coplanar waveguide CWG and the first line LTG1 of the coplanar waveguide CWG ( 31 ) is as small as possible to increase the field amplitude and is preferably less than 100 µm, preferably less than 50 µm, preferably less than 20 µm, preferably less than 10 µm, preferably less than 5 µm, preferably less than 2 µm, preferably less than 1 µm, preferably less than 500 nm, better less than 200nm, better less than 100nm, better less than 50nm, better less than 20nm, better less than 10nm. The first gap width SB1 is preferably equal to the third gap width SB3 and can possibly be equal to the second gap width SB2. In the case of optical readout, however, this first gap width SB1 cannot be chosen to be arbitrarily small. Experiments have shown that the first gap width SB1 in the case of optical reading is preferably less than 4 μm, preferably less than 1 μm, particularly preferably approximately 100 nanometers.

Die zweite Spaltbreite SB2 des zweiten Schlitzes des koplanaren Wellenleiters CWG mit zwei Leitungen LTG1, LTG2 zwischen der ersten Leitung LTG1 des koplanaren Wellenleiters CWG und der zweiten Leitung LTG2 des koplanaren Wellenleiters CWG (31) ist zur Erhöhung der Feldamplitude möglichst klein und beträgt vorzugsweise weniger als 100µm, besser weniger als 50µm, besser weniger als 20µm, besser weniger als 10µm, besser weniger als 5µm, besser weniger als 2µm, besser weniger als 1µm, besser weniger als 500nm, besser weniger als 200nm, besser weniger als 100nm, besser weniger als 50nm, besser weniger als 20nm, besser weniger als 10nm. Die zweite Spaltbreite SB2 kann ggf. gleich der dritten Spaltbreite SB3 und kann ggf. gleich der ersten Spaltbreite SB1 sein. Bei optischer Auslesung kann diese zweite Spaltbreite SB2 jedoch nicht beliebig klein gewählt werden. In Experimenten hat sich gezeigt, dass die zweite Spaltbreite SB2 bei optischer Auslesung bevorzugt kleiner 4µm, vorzugsweise kleiner 1µm, besonders bevorzugt ca. 100 Nanometer ist.The second gap width SB2 of the second slot of the two-line coplanar waveguide CWG LTG1,LTG2 between the first line LTG1 of the coplanar waveguide CWG and the second line LTG2 of the coplanar waveguide CWG ( 31 ) is as small as possible to increase the field amplitude and is preferably less than 100 µm, preferably less than 50 µm, preferably less than 20 µm, preferably less than 10 µm, preferably less than 5 µm, preferably less than 2 µm, preferably less than 1 µm, preferably less than 500 nm, better less than 200nm, better less than 100nm, better less than 50nm, better less than 20nm, better less than 10nm. The second gap width SB2 can possibly be equal to the third gap width SB3 and can possibly be equal to the first gap width SB1. In the case of optical readout, however, this second gap width SB2 cannot be chosen to be arbitrarily small. Experiments have shown that the second gap width SB2 is preferably less than 4 μm, preferably less than 1 μm, particularly preferably approx. 100 nanometers in the case of optical reading.

Die dritte Spaltbreite SB3 des dritten Schlitzes des koplanaren Wellenleiters CWG mit zwei Leitungen LTG1, LTG2 zwischen der zweiten Massefläche GND2 des koplanaren Wellenleiters CWG und der zweiten Leitung LTG2 des koplanaren Wellenleiters CWG (31) ist zur Erhöhung der Feldamplitude möglichst klein und beträgt vorzugsweise weniger als 100µm, besser weniger als 50µm, besser weniger als 20µm, besser weniger als 10µm, besser weniger als 5µm, besser weniger als 2µm, besser weniger als 1µm, besser weniger als 500nm, besser weniger als 200nm, besser weniger als 100nm, , besser weniger als 50nm, besser weniger als 20nm, besser weniger als 10nm. Die dritte Spaltbreite SB3 ist bevorzugt gleich der ersten Spaltbreite SB1 und kann ggf. gleich der zweiten Spaltbreite SB2 sein. Bei optischer Auslesung kann diese dritte Spaltbreite SB3 jedoch nicht beliebig klein gewählt werden. In Experimenten hat sich gezeigt, dass die erste Spaltbreite SB3 bei optischer Auslesung bevorzugt kleiner 4µm, vorzugsweise kleiner 1µm, besonders bevorzugt ca. 100 Nanometer ist.The third gap width SB3 of the third slot of the coplanar waveguide CWG with two lines LTG1, LTG2 between the second ground plane GND2 of the coplanar waveguide CWG and the second line LTG2 of the coplanar waveguide CWG ( 31 ) is as small as possible to increase the field amplitude and is preferably less than 100 µm, preferably less than 50 µm, preferably less than 20 µm, preferably less than 10 µm, preferably less than 5 µm, preferably less than 2 µm, preferably less than 1 µm, preferably less than 500 nm, better less than 200nm, better less than 100nm, better less than 50nm, better less than 20nm, better less than 10nm. The third gap width SB3 is preferably equal to the first gap width SB1 and can possibly be equal to the second gap width SB2. In the case of optical readout, however, this third gap width SB3 cannot be chosen to be arbitrarily small. Experiments have shown that the first gap width SB3 in the case of optical reading is preferably less than 4 μm, preferably less than 1 μm, particularly preferably approximately 100 nanometers.

Bevorzugt ist die Breits LTGB1 der ersten Leitung LTG1 gleich der Breite LTGB2 der zweiten Leitung LTG2.The width LTGB1 of the first line LTG1 is preferably equal to the width LTGB2 of the second line LTG2.

Bevorzugt sind die Bereite LTGB1 der ersten Leitung LTG1 und die zweite Spaltbreite SP2 so relativ zur ersten Spaltbreite SP1 gewählt, dass die erste Leitung LTG1 mit der ersten Massefläche GND1 und einer mit Masse Verbundenen zweiten Leitung LTG2 und der zweiten Massefläche GND2 einen Wellenleiter mit einem ersten Wellenwiderstand für Signale auf der ersten Leitung LTG1 bildet.The width LTGB1 of the first line LTG1 and the second gap width SP2 are preferably selected relative to the first gap width SP1 such that the first line LTG1 with the first ground plane GND1 and a second line LTG2 connected to ground and the second ground plane GND2 form a waveguide with a first Characteristic impedance for signals on the first line LTG1 forms.

Bevorzugt sind die Bereite LTGB2 der zweiten Leitung LTG2 und die zweite Spaltbreite SP2 so relativ zur zweiten Spaltbreite SP2 gewählt, dass die zweite Leitung LTG2 mit der zweiten Massefläche GND2 und einer mit Masse Verbundenen ersten Leitung LTG2 und der ersten Massefläche GND1 einen Wellenleiter mit dem zweiten Wellenwiderstand für Signale auf der zweiten Leitung LTG2 bildet.The width LTGB2 of the second line LTG2 and the second gap width SP2 are preferably selected relative to the second gap width SP2 such that the second line LTG2 with the second ground plane GND2 and a first line LTG2 connected to ground and the first ground plane GND1 form a waveguide with the second Characteristic impedance for signals on the second line LTG2 forms.

Bevorzugt ist der Widerstandswert des zweiten Wellenwiderstands für Signale auf der zweiten Leitung LTG2 gleich dem Widerstandswert des ersten Wellenwiderstands für Signale auf der ersten Leitung LTG1.The resistance value of the second characteristic impedance for signals on the second line LTG2 is preferably equal to the resistance value of the first characteristic impedance for signals on the first line LTG1.

Nach Einbau in den Quantencomputer QC sollte die erste Leitung LTG1 mit einem ersten Abschlusswiderstand mit einem Widerstandswert entsprechend dem Widerstandswert des ersten Wellenwiderstands der ersten Leitung LTG1 reflexionsfrei terminiert (d.h. abgeschlossen) sein.After installation in the quantum computer QC, the first line LTG1 should be anechoically terminated (i.e. terminated) with a first terminating resistor with a resistance value corresponding to the resistance value of the first characteristic impedance of the first line LTG1.

Nach Einbau in den Quantencomputer QC sollte die zweite Leitung LTG2 mit einem zweiten Abschlusswiderstand mit einem Widerstandswert entsprechend dem Widerstandswert des zweiten Wellenwiderstands der zweiten Leitung LTG2 reflexionsfrei terminiert (d.h. abgeschlossen) sein.After installation in the quantum computer QC, the second line LTG2 should be anechoically terminated (i.e. terminated) with a second terminating resistor with a resistance value corresponding to the resistance value of the second characteristic impedance of the second line LTG2.

Bevorzugt umfasst der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG einen Radiofrequenzgenerator.The microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG preferably comprises a radio frequency generator.

Bevorzugt umfasst der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG einen Mikrowellenfrequenzgenerator.The microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG preferably comprises a microwave frequency generator.

Der Mikrowellenfrequenzgenerator ist dabei bevorzugt von dem Radiowellenfrequenzgenerator verschieden.The microwave frequency generator is preferably different from the radio wave frequency generator.

Der Mikrowellensignalgenerator erzeugt bevorzugt ein Mikrowellensignal im Mikrowellenfrequenzbereich zur Manipulation der ersten Quantenbits QUB und/oder elektronischen Quantenbits QUB mit Quantenpunkten NV und/oder der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren mittels einer ersten Teilvorrichtung der ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC), insbesondere mittels der ersten Leitung LTG1 der koplanaren Wellenleitung CWG auf der Oberfläche des Diamant-Chips und/oder des Substrats D.The microwave signal generator preferably generates a microwave signal in the microwave frequency range for manipulating the first quantum bits QUB and/or electronic quantum bits QUB with quantum dots NV and/or the paramagnetic centers and/or the NV centers by means of a first partial device of the first means (e.g. WFG, LDRV, LD , DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx , GDy, GDz, µC) and/or the second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC , MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC), in particular by means of the first line LTG1 of the coplanar waveguide CWG on the surface of the diamond chip and/or the substrate D

Der Radiowellensignalgenerator erzeugt bevorzugt ein Radiowellensignal im Radiowellenfrequenzbereich zur Manipulation der ersten Quantenbits QUB und/oder elektronischen Quantenbits QUB mit Quantenpunkten NV und/oder der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder zur Manipulation der nuklearen Spins der nuklearen Atomkerne der nuklearen Quantenpunkte CI und/oder der zweiten Quantenbits CQUB und/oder zweiten nuklearen Quantenbits CQUB mit Kernquantenpunkten CI, d.h. der nuklearen Quantenpunkte CI, mittels einer ersten Teilvorrichtung der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC), insbesondere mittels der zweiten Leitung LTG2 der koplanaren Wellenleitung CWG auf der Oberfläche des Diamant-Chips und/oder des Substrats D.The radio wave signal generator preferably generates a radio wave signal in the radio wave frequency range for manipulating the first quantum bits QUB and/or electronic quantum bits QUB with quantum dots NV and/or the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or for manipulating the nuclear spins of the nuclear atomic nuclei of the nuclear quantum dots CI and/or the second quantum bits CQUB and/or the second nuclear quantum bits CQUB with nuclear quantum dots CI, i.e. the nuclear quantum dots CI, by means of a first subdevice of the second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and/or der second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC), in particular by means of the second line LTG2 of the coplanar waveguide CWG on the surface of the diamond chip and/or the substrate D.

Die erste Teilvorrichtung (LTG1) der ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) ist vorzugsweise von der zweiten Teilvorrichtung (LTG2) der ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) verschieden.The first sub-device (LTG1) of the first resources (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy , MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and/or the second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG , LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) is preferably from the second sub-device ( LTG2) of the first funds (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx , MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and/or the second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2 , MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) different.

Der der koplanare Wellenleiter CWG berührt nicht den Rand des Diamant-Chips bzw. des Substrats D, da dieser leitfähig ist und den koplanaren Streifenleiter kurzschließen würde. (siehe 30). The coplanar waveguide CWG does not touch the edge of the diamond chip or the substrate D, since this is conductive and would short-circuit the coplanar stripline. (please refer 30 ).

Bevorzugt weist daher der koplanare Wellenleiter CWG einen Abstand dmin von mehr als 1µm, besser einen Abstand dmin von mehr als 2µm, besser einen Abstand dmin von mehr als 5µm, besser einen Abstand dmin von mehr als 10µm , besser einen Abstand dmin von mehr als 20µm, besser einen Abstand dmin von mehr als 50µm, besser einen Abstand dmin von mehr als 100µm , besser einen Abstand dmin von mehr als 200µm, besser einen Abstand dmin von mehr als 500µm zur Kante des Diamant-Chips bzw. der Substrats D auf.The coplanar waveguide CWG therefore preferably has a distance d min of more than 1 μm, better a distance d min of more than 2 μm, better a distance d min of more than 5 μm, better a distance d min of more than 10 μm, better a distance d min of more than 20µm, better a distance d min of more than 50µm, better a distance d min of more than 100µm, better a distance d min of more than 200µm, better a distance d min of more than 500µm to the edge of the diamond Chips or the substrate D on.

Die Spaltbreite des Wellenleiters CWG ist zur Erhöhung der Feldamplitude möglichst klein und beträgt vorzugsweise weniger als 100µm, besser weniger als 50µm, besser weniger als 20µm, besser weniger als 10µm , besser weniger als 5µm, besser weniger als 2µm, besser weniger als 1µm, besser weniger als 500nm, besser weniger als 200nm, besser weniger als 100nm, , besser weniger als 50nm, besser weniger als 20nm, besser weniger als 10nm. Bei optischer Auslesung kann diese Spaltbreite jedoch nicht beliebig klein gewählt werden. In Experimenten hat sich gezeigt, dass die Spaltbreite bei optischer Auslesung bevorzugt kleiner 4µm, vorzugsweise kleiner 1µm, besonders bevorzugt ca. 100 Nanometer ist.The gap width of the waveguide CWG is as small as possible to increase the field amplitude and is preferably less than 100 μm, better less than 50 μm, better less than 20 μm, better less than 10 μm, better less than 5 μm, better less than 2 μm, better less than 1 μm, better less than 500nm, better less than 200nm, better less than 100nm, , better less than 50nm, better less than 20nm, better less than 10nm. In the case of optical reading, however, this gap width cannot be chosen to be arbitrarily small. Experiments have shown that the gap width in the case of optical reading is preferably less than 4 μm, preferably less than 1 μm, particularly preferably approximately 100 nanometers.

Die zur Steuerung der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte des Diamant-Chips bzw. des Substrats D notwendige einzubringende elektrische Leistung wird durch eine geringe Spaltbreite der Streifenleiter-Struktur minimiert. Damit sinkt der notwendige Energieverbrauch der einen oder der mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC.The electrical power to be introduced to control the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots of the diamond chip or the substrate D is minimized by a small gap width of the strip line structure. This reduces the necessary energy consumption of the one or more devices MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC.

Optische Signale werden dem Diamant-Chip bzw. dem Substrat D vorzugsweise über eine optische Fokussiereinheit, vorzugsweise ein Mikroskop-Objektiv, zugeführt. Diese optische Fokussiereinheit ist bevorzugt Teil des optischen Systems OS. Bevorzugt führt das optische System OS diese optischen Signale dem Diamant-Chip bzw. dem Substrat D vorzugsweise am Ort der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte des Diamant-Chips bzw. des Substrats D zu. Somit führt das optische System OS lokale optische Signale werden aus dem Diamant-Chip bzw. aus dem Substrat D über diese Fokussiereinheit, vorzugsweise ein Mikroskop-Objektiv, heraus.Optical signals are fed to the diamond chip or the substrate D, preferably via an optical focusing unit, preferably a microscope objective. This optical focusing unit is preferably part of the optical system OS. The optical system OS preferably guides these optical signals to the diamond chip or the substrate D, preferably at the location of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots of the diamond chip or the substrate D to. The optical system OS thus guides local optical signals out of the diamond chip or out of the substrate D via this focusing unit, preferably a microscope objective.

Bevorzugt stehen das optische System OS und damit die Fokussiereinheit, vorzugsweise ein Mikroskop-Objektiv, fest und der Quantencomputer QC und/oder die Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC und/oder eine andere Teilvorrichtung des Quantencomputers QC bewegen den Diamant-Chip bzw. das Substrat D und den Permanentmagneten PM relativ zum Fokuspunkt der Fokussiereinheit des optischen Systems OS. Der Fokuspunkt kann beispielsweise der durch das Optische System OS erzeugte Fokuspunkt der Pumpstrahlung LB sein. Dies vereinfacht den mechanische Aufbau und dessen Stabilität. Das optische System OS und damit die Fokussiereinheit, vorzugsweise ein Mikroskop-Objektiv, sind somit gegenüber dem Diamant-Chip bzw. dem Substrat D beweglich.The optical system OS and thus the focusing unit, preferably a microscope lens, are preferably fixed and the quantum computer QC and/or the control device µC of the quantum computer QC and/or another partial device of the quantum computer QC move the diamond chip or the substrate D and the permanent magnet PM relative to the focal point of the focusing unit of the optical system OS. The focal point can be, for example, the focal point of the pump radiation LB generated by the optical system OS. This simplifies the mechanical structure and its stability. The optical system OS and thus the focussing unit, preferably a microscope lens, are thus movable with respect to the diamond chip or the substrate D.

Typischerweise erfolgt die Bewegung des optischen Systems OS und damit der Fokussiereinheit grob im Genauigkeitsbereich einiger Mikrometer, vorzugsweise mit einer Genauigkeit von 1 Mikrometer mit einer ersten Justage-Einheit (XT, YT, ZT).Typically, the movement of the optical system OS and thus the focusing unit takes place roughly in the accuracy range of a few micrometers, preferably with an accuracy of 1 micrometer with a first adjustment unit (XT, YT, ZT).

Zusätzlich erfolgt die Bewegung der Fokussiereinheit fein im Genauigkeitsbereich einiger Nanometer, vorzugsweise mit einer Genauigkeit von 1 Nanometer mit einer weiteren, zweiten Justage-Einheit, die bevorzugt an der ersten Justage-Einheit befestigt ist. Somit erfolgt die Bewegung der Fokussiereinheit fein im Genauigkeitsbereich einiger Nanometer durch zusätzlich durch Verstellung der Fokussiereinheit entlang der optischen Achse und durch Winkelablenkung des Strahls. Vorzugsweise ist an der zweiten Justiervorrichtung ein Umlenkspiegel zur lateralen Ablenkung angebracht.In addition, the movement of the focusing unit takes place finely in the accuracy range of a few nanometers, preferably with an accuracy of 1 nanometer with a further, second adjustment unit, which is preferably attached to the first adjustment unit. Thus, the movement of the focusing unit is done finely Accuracy range of a few nanometers by additionally adjusting the focusing unit along the optical axis and by angular deflection of the beam. A deflection mirror for lateral deflection is preferably attached to the second adjustment device.

Vorzugsweise ist der Diamant-Chip bzw. das Substrat D mit einer vorzugsweise drei-dimensionalen Auskoppelstruktur, vorzugsweise einem „Mikropillar“ (Mesastruktur) versehen, um die Auskopplung optischer Signale (Fluoreszenz) erfolgt mit erhöhter Auskopplungs-Effizienz zu verbessen. Das hier vorgelegte Dokument verweist in diesem Zusammenhang auf die Schrift DE 10 2022 118 617 A1 und insbesondere auf die 2 bis 5 der DE 10 2022 118 617 A1 .The diamond chip or the substrate D is preferably provided with a preferably three-dimensional decoupling structure, preferably a “micropillar” (mesa structure) in order to improve the decoupling of optical signals (fluorescence) with increased decoupling efficiency. The document presented here refers to Scripture in this context DE 10 2022 118 617 A1 and in particular to the 2 until 5 the DE 10 2022 118 617 A1 .

Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, den Diamant-Chip bzw. das Substrat D ggf. auch mit einer weiteren Auskoppelstruktur, beispielsweise Festkörperlinse „solid immersion lens“, zu versehen, um die Auskopplung optischer Signale, also beispielsweise die Auskoppelung der Fluoreszenzstrahlung FL aus dem Diamant-Chip bzw. aus dem Substrat D mit einer erhöhten Auskoppelungs-Effizienz durchführen zu können.The document presented here proposes providing the diamond chip or the substrate D with another decoupling structure, for example a solid immersion lens, in order to decouple optical signals, for example the decoupling of the fluorescence radiation FL from the To be able to perform diamond chip or from the substrate D with an increased decoupling efficiency.

Die geometrischen Dimensionen dieser Auskopplungs-Strukturen sind auf die numerische Apertur des verwendeten Mikroskop-Objektivs oder die Wellenlänge der Strahlung angepasst oder optimiert. Das hier vorgelegte Dokument empfiehlt eine FDTD-Simulation zur Optimierung der Auskoppelstrukturen.The geometric dimensions of these outcoupling structures are adapted or optimized to the numerical aperture of the microscope lens used or the wavelength of the radiation. The document presented here recommends an FDTD simulation to optimize the decoupling structures.

Der Quantencomputer QC umfasst als Lichtquelle LD des Quantencomputers QC bevorzugt einen Laser, verwendet wird, Für die optische Kontrolle der den paramagnetischen Zentren und/oder den NV-Zentren und/oder den Farbzentren und/oder den Quantenpunkte des Diamant-Chips bzw. des Substrats D, ist die Lichtquelle LD bevorzugt eine schmalbandige Lichtquelle. Bevorzugt ist die schmalbandige Lichtquelle LD ein schmalbandiger, vorzugsweise in gewissem Umfang abstimmbarer Laser, der resonante, d.h. spektral zielgenaue Anregungen der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte des Diamant-Chips bzw. des Substrats D erlaubt. Bevorzugt kann der Wellenformgenerator WFG im Zusammenwirken mit dem Lichtquellentreiber LDRV die Lichtquelle LD, also bevorzugt den schmalbandigen Laser, pulsen.The quantum computer QC preferably includes a laser as the light source LD of the quantum computer QC, which is used for the optical control of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots of the diamond chip or the substrate D, the light source LD is preferably a narrow-band light source. The narrow-band light source LD is preferably a narrow-band laser, preferably tunable to a certain extent, which resonant, i.e. spectrally targeted excitations of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots of the diamond chip or of the substrate D allowed. The waveform generator WFG can preferably pulse the light source LD, ie preferably the narrow-band laser, in cooperation with the light source driver LDRV.

Das optische System OS ist bevorzugt mechanisch in seinen Abmessungen sehr kompakt aufgebaut, so dass die Flächen-Ausmaße bevorzugt 25×25cm2 nicht überschreiten. Dies verringert das Bauvolumen des verlegbaren Quantencomputers QC und dessen Gewicht.The mechanical dimensions of the optical system OS are preferably very compact, so that the surface dimensions preferably do not exceed 25×25 cm 2 . This reduces the volume of the deployable quantum computer QC and its weight.

Bei Systemen mit mehreren den paramagnetischen Zentren und/oder mehreren NV-Zentren und/oder mehreren Farbzentren und/oder mehreren Quantenpunkte des Diamant-Chips bzw. des Substrats D, die innerhalb der optischen (durch die Wellenlänge begrenzten) Auflösungsgrenze geometrisch nicht unterscheidbar sind, liest der Quantencomputer QC die (mindestens zwei) paramagnetischen Zentren und/oder die NV-Zentren und/oder die Farbzentren und/oder die Quantenpunkte des Diamant-Chips bzw. des Substrats D unabhängig voneinander zur Bestimmung des Quantenzustands aus.For systems with several paramagnetic centers and/or several NV centers and/or several color centers and/or several quantum dots of the diamond chip or the substrate D, which are geometrically indistinguishable within the optical (wavelength-limited) resolution limit, the quantum computer QC reads the (at least two) paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots of the diamond chip or the substrate D independently of one another to determine the quantum state.

Der Quantencomputer QC und/oder die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC entscheiden über das Ausleseergebnis mittels der Fluorenzstärke der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte des Diamant-Chips bzw. des Substrats D, wobei sich der Zustand eines der beiden paramagnetischen Zentren und/oder der beiden NV-Zentren und/oder der beiden Farbzentren und/oder der beiden Quantenpunkte des Diamant-Chips bzw. des Substrats D in einem definierten Zustand befinden muss. Hierbei bringen der Quantencomputer QC und/oder die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC jeweils ein paramagnetisches Zentrum bzw. jeweils ein NV-Zentrum bzw. jeweils ein Farbzentren bzw. jeweils einen Quantenpunkt des Diamant-Chips bzw. des Substrats D in einen sogenannten „dunklen Zustand“ und liest das andere paramagnetischen Zentrum bzw. das andere NV-Zentrum bzw. das andere Farbzentren bzw. den anderen Quantenpunkt des Diamant-Chips bzw. des Substrats D in Abhängigkeit seiner benachbarten nuklearen Spins der benachbarten Atomkerne dieses anderen paramagnetischen Zentrums bzw. dieses anderen NV-Zentrums bzw. dieses anderen Farbzentrums bzw. dieses anderen Quantenpunkts des Diamant-Chips bzw. des Substrats D Kerne aus.The quantum computer QC and/or the control device µC of the quantum computer QC decide on the readout result using the fluorescence intensity of the fluorescence radiation FL of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots of the diamond chip or the substrate D, where the state of one of the two paramagnetic centers and/or the two NV centers and/or the two color centers and/or the two quantum dots of the diamond chip or the substrate D must be in a defined state. In this case, the quantum computer QC and/or the control device μC of the quantum computer QC bring a paramagnetic center or an NV center or a color center or a quantum dot of the diamond chip or the substrate D into a so-called “dark state “ and reads the other paramagnetic center or the other NV center or the other color center or the other quantum dot of the diamond chip or the substrate D depending on its neighboring nuclear spins of the neighboring atomic nuclei of this other paramagnetic center or this other NV center or this other color center or this other quantum dot of the diamond chip or the substrate D nuclei.

Die Kopplung von zwei benachbarten paramagnetischen Zentren und/oder zwei benachbarten NV-Zentren und/oder zwei benachbarten Farbzentren und/oder zwei benachbarten Quantenpunkten des Diamant-Chips bzw. des Substrats D NV-Zentren, kann vorzugsweise durch elektromagnetische Signale einer Streifenleiter-Struktur mittels DEER (Double Electron Electron Resonance) nachgewiesen werden. Die Kopplung von zwei benachbarten paramagnetischen Zentren und/oder zwei benachbarten NV-Zentren und/oder zwei benachbarten Farbzentren und/oder zwei benachbarten Quantenpunkten des Diamant-Chips bzw. des Substrats D, können der Quantencomputer QC und/oder die Steuervorrichtung µC des Quantencomputer QC vorzugsweise mittels anderer Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC durch elektromagnetische Signale einer Streifenleiter-Struktur (koplanarer Wellenleiter CWG) mittels DEER (Double Electron Electron Resonance) detektieren.The coupling of two adjacent paramagnetic centers and / or two adjacent NV centers and / or two adjacent color centers and / or two adjacent quantum dots of the diamond chip or the substrate D NV centers can preferably by means of electromagnetic signals of a strip line structure DEER (Double Electron Electron Resonance) can be detected. The coupling of two adjacent paramagnetic centers and/or two adjacent NV centers and/or two adjacent color centers and/or two adjacent quantum dots of the diamond chip or the substrate D, the quantum computer QC and/or the control device µC of the quantum computer QC can preferably by means of other device parts of the quantum computer QC by electromagnetic signals of a strip line structure (coplanar waveguide CWG ) using DEER (Double Electron Electron Resonance).

Gatteroperationen (X, H, etc.) kann der Quantencomputer QC und/oder die Steuervorrichtung µC des Quantencomputer QC vorzugsweise mittels anderer Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC beispielsweise durch elektromagnetische Signale der besagten Streifenleiter-Struktur (koplanarer Wellenleiter CWG) mit hoher Fidelität an den Quantenbits durchführen.Gate operations (X, H, etc.) can be performed by the quantum computer QC and/or the control device µC of the quantum computer QC, preferably by means of other parts of the device of the quantum computer QC, for example by means of electromagnetic signals from said stripline structure (coplanar waveguide CWG) with high fidelity on the quantum bits .

Die Anpassung der um zwei Größenordnungen verschiedenen Zeitskalen von Gatter- und Dekohärenz-(T2-) Zeiten der nuklearen Quantenbits CQUB (nukleare Spins der Atomkerne mit magnetischen Moment) und Quantenbits QUB (elektronische Spins der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D) erreicht der Quantencomputer QC durch Anwendung von „Dynamic Decoupling“ (DD) Sequenzen. Diese Anwendung von „Dynamic Decoupling“ (DD) Sequenzen ermöglicht es dem Quantencomputer QC, die T2-Zeiten von Elektronen und damit der T2-Zeiten der elektronischen Spins der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D um mehr als typischerweise einen Faktor hundert zu steigern.The adjustment of two orders of magnitude different time scales of gate and decoherence (T2) times of nuclear quantum bits CQUB (nuclear spins of atomic nuclei with magnetic moment) and quantum bits QUB (electronic spins of paramagnetic centers and/or NV centers and/ or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D), the quantum computer achieves QC by using "dynamic decoupling" (DD) sequences. This application of "Dynamic Decoupling" (DD) sequences enables the quantum computer QC to calculate the T2 times of electrons and thus the T2 times of the electronic spins of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or of the quantum dots NV of the diamond chip or of the substrate D by more than typically a factor of one hundred.

Zusätzlich zu den „Dynamic Decoupling“ (DD) Sequenzen nutzt der vorgeschlagene Quantencomputer QC eine SWAP-Operation und einen Laserpuls für ein Refresh der schnellen Quantenbits der elektronischen Spins der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D, während die nuklearen Spins CI der nuklearen Atomkerne der nuklearen Quantenbits CQUB von den Quantenbits QUB der der elektronischen Spins der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D entkoppelt sind.In addition to the dynamic decoupling (DD) sequences, the proposed quantum computer QC uses a SWAP operation and a laser pulse to refresh the fast quantum bits of the electronic spins of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or of the quantum dots NV of the diamond chip or of the substrate D, while the nuclear spins CI of the nuclear atomic nuclei of the nuclear quantum bits CQUB of the quantum bits QUB of the electronic spins of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/ or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D are decoupled.

Vorzugweise besitzen beide elektronischen Spins der beiden paramagnetischen Zentren bzw. der beiden NV-Zentren bzw. der beiden Farbzentren bzw. der beiden der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D und die magnetische Flussdichte B des Magnetfelds die gleiche räumliche Ausrichtung. Falls mehrere elektronische Spins bzw. mehrere paramagnetischen Zentren bzw. mehrere NV-Zentren bzw. mehrere Farbzentren bzw. mehrere Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D gekoppelt werden, nutzt der Quantencomputer QC die elektronischen Spins mit der gleichen Ausrichtung bzw. die paramagnetischen Zentren mit der gleichen Ausrichtung bzw. die NV-Zentren mit der gleichen Ausrichtung bzw. die Farbzentren mit der gleichen Ausrichtung bzw. die Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D mit der gleichen Ausrichtung bzgl. des Magnetfelds zum Auslesen der Quantenbits.Both electronic spins of the two paramagnetic centers or the two NV centers or the two color centers or the two quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D and the magnetic flux density B of the magnetic field preferably have the same spatial alignment. If several electronic spins or several paramagnetic centers or several NV centers or several color centers or several quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D are coupled, the quantum computer QC uses the electronic spins with the same orientation or the paramagnetic centers with the same alignment or the NV centers with the same alignment or the color centers with the same alignment or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D with the same alignment with respect to the magnetic field for reading out the quantum bits .

Um die Ansteuerung der der elektronischen Spins der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D zu ermöglichen, müssen sich deren Frequenzen um mindestens eine Linenbreite unterscheiden. Dies kann beispielsweise der vorgeschlagene Diamant-Chip bzw. das vorgeschlagene Substrat D des vorgeschlagenen Quantencomputers QC durch unterschiedliche Ausrichtungen der der elektronischen Spins der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D erreichen.In order to enable the control of the electronic spins of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D, their frequencies must differ by at least one line width. This can, for example, be the proposed diamond chip or the proposed substrate D of the proposed quantum computer QC through different alignments of the electronic spins of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D reach.

Der vorgeschlagene Diamant-Chip bzw. das vorgeschlagene Substrat D des vorgeschlagenen Quantencomputers QC kann dies auch durch unterschiedliche Kernspins in unmittelbarer Nähe der elektronischen Spins der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D erreichen. Beispielsweise kann der vorgeschlagene Diamant-Chip und/oder das vorgeschlagene Substrat D des vorgeschlagenen Quantencomputers QC dies beispielsweise durch NV-Zentren mit einem 14N oder 15N Isotopen-Kern erreichen. Es ist zudem möglich, dass der Quantencomputer QC und/oder eine Teilvorrichtung des Quantencomputers QC ein divergierendes bzw. inhomogenes Magnetfeld in unmittelbarer Nähe der elektronischen Spins der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D anzubringen oder mittels elektromagnetischer Felder eine statische, temporäre oder dynamische Linienverschiebung herbeizuführen.The proposed diamond chip or the proposed substrate D of the proposed quantum computer QC can also do this through different nuclear spins in the immediate vicinity of the electronic spins of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond -Chips or the substrate D reach. For example, the proposed diamond chip and/or the proposed substrate D of the proposed quantum computer QC can achieve this, for example, through NV centers with a 14N or 15N isotope core. It is also possible that the quantum computer QC and/or a sub-device of the quantum computer QC has a diverging or inhomogeneous magnetic field in the immediate vicinity of the electronic spins of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D or to bring about a static, temporary or dynamic line shift by means of electromagnetic fields.

Vorzugsweise überträgt der Quantencomputer QC die Spins der weiteren Quantenbits des Diamant-Chips und/oder des Substrats D des Quantencomputers QC auf dieses Auslesequantenbit durch Ausführung einer SWOP-Operation. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Veränderung der Sequenz, in der die Quantenbits vertauscht werden.The quantum computer QC preferably transfers the spins of the further quantum bits of the diamond chip and/or the substrate D of the quantum computer QC to this readout quantum bit by executing a SWOP operation. Another possibility is to change the sequence in which the quantum bits are swapped.

Vorzugsweise besitzt das äußere Magnetfeld eine Stärke 50.7 mT +/- 0.3 mT, um eine Polarisation der Kernspins der nuklearen Spins der nuklearen Quantenpunkte CI des Diamant-Chips bzw. des Substrats D durch einen Laserpuls die Lichtquelle LD mit einer Stärke von bis zu 10 mW und einer Länge von 3µs bis 5µs zu erreichen.The external magnetic field preferably has a strength of 50.7 mT +/- 0.3 mT in order to polarize the nuclear spins of the nuclear spins of the nuclear quantum dots CI of the diamond chip or of the substrate D by a laser pulse from the light source LD with a strength of up to 10 mW and a length of 3µs to 5µs.

Eine weitere Möglichkeit der kollektiven Polarisation der Kerne besteht in einem Mikrowellenpuls mit einer Überlagerung von Signalen mit unterschiedlichen Frequenzen. Der Vorteil ist, dass der Quantencomputer QC diese Polarisationsmethode auch bei stärkeren Magnetfeldern, vorzugsweise bei Feldern größer als 100mT, besonders vorzugsweise bei 600 mT durchführen kann. Das größere Magnetfeld erhöht die Gatter-Geschwindigkeit und die Gatter-Fidelity der nuklearen Spins der nuklearen Atomkerne der nuklearen Quantenpunkte CI der nuklearen Quantenbits CQUB. Diese Methode besitzt den Vorteil, dass der Quantencomputer QC den Elektronspin unabhängig von den Kernspins auslesen und polarisieren kann.Another possibility of collective polarization of the nuclei consists in a microwave pulse with a superposition of signals with different frequencies. The advantage is that the QC quantum computer can also carry out this polarization method with stronger magnetic fields, preferably with fields greater than 100 mT, particularly preferably with 600 mT. The larger magnetic field increases the gate speed and the gate fidelity of the nuclear spins of the nuclear nuclei of the nuclear quantum dots CI and the nuclear quantum bits CQUB. This method has the advantage that the quantum computer QC can read out and polarize the electron spin independently of the nuclear spins.

Vorzugsweise befinden sich der jeweilige elektronischen Spin des jeweiligen paramagnetischen Zentrums und/oder des jeweiligen NV-Zentrums und/oder des jeweiligen Farbzentrums und/oder des jeweiligen Quantenpunkts NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D und/oder die jeweiligen elektronischen Spins der jeweiligen paramagnetischen Zentren und/oder der jeweiligen NV-Zentren und/oder der jeweiligen Farbzentren und/oder der jeweiligen Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D in unmittelbarer Nähe eines Wellenleiters CWG, um eine gute Ankopplung an das RF- und das Mikrowellenfeld in der Nähe des Wellenleiters CWG zu erreichen.Preferably, the respective electronic spin of the respective paramagnetic center and/or the respective NV center and/or the respective color center and/or the respective quantum dot NV of the diamond chip or the substrate D and/or the respective electronic spins of the respective paramagnetic centers and/or the respective NV centers and/or the respective color centers and/or the respective quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D in the immediate vicinity of a waveguide CWG in order to ensure good coupling to the RF and microwave fields to reach near the waveguide CWG.

Vorzugsweise ist der Wellenleiter CWG aus optisch transparenten Material, um den jeweiligen elektronischen Spin des jeweiligen paramagnetischen Zentrums und/oder des jeweiligen NV-Zentrums und/oder des jeweiligen Farbzentrums und/oder des jeweiligen Quantenpunkts NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D und/oder die jeweiligen elektronischen Spins der jeweiligen paramagnetischen Zentren und/oder der jeweiligen NV-Zentren und/oder der jeweiligen Farbzentren und/oder der jeweiligen Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D unterhalb des Wellenleiters (CWG) zu erreichen. Beispielsweis kann das Material des Wellenleiters (CWG) Indium-Zinn-Oxid (Englisch: ITO) oder ein anderes optisch transparentes und elektrisch leitfähiges Oxid umfassen.The waveguide CWG is preferably made of optically transparent material in order to avoid the respective electronic spin of the respective paramagnetic center and/or the respective NV center and/or the respective color center and/or the respective quantum dot NV of the diamond chip or the substrate D and /or to reach the respective electronic spins of the respective paramagnetic centers and/or the respective NV centers and/or the respective color centers and/or the respective quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D below the waveguide (CWG). For example, the waveguide (CWG) material may comprise indium tin oxide (ITO) or another optically transparent and electrically conductive oxide.

Vorzugsweise ist ein Winkel zwischen der Ausrichtung der elektronischen Spins der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D und der Richtung des RF- bzw. Mikrowellenfeldes gegeben. Wenn weitere elektronische Spins der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D angekoppelt werden, nutzt der Quantencomputer QC bevorzugt jeweils ein elektronischer Spin der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D zum Auslesen der Spinzustände. Dabei verändert der Quantencomputer QC bevorzugt entweder die Programmsequenz so, dass der Quantencomputer QC dieses Quantenbit ausliest oder dass der Quantencomputer QC die Information der anderen elektronischen Spins der anderen paramagnetischen Zentren und/oder der anderen NV-Zentren und/oder der anderen Farbzentren und/oder der anderen Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D wird auf dieses Auslese-Quantenbit durch eine SWOP-Sequenz überträgt.There is preferably an angle between the alignment of the electronic spins of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D and the direction of the RF or microwave field . If further electronic spins of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D are coupled, the quantum computer QC preferably uses an electronic spin of the paramagnetic centers and /or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or of the substrate D for reading out the spin states. The quantum computer QC either changes the program sequence in such a way that the quantum computer QC reads this quantum bit or that the quantum computer QC reads the information from the other electronic spins of the other paramagnetic centers and/or the other NV centers and/or the other color centers and/or of the other quantum dots NV of the diamond chip or of the substrate D is transferred to this readout quantum bit by a SWOP sequence.

Vorzugsweise unterbricht der Quantencomputer QC während einer Gatter-Operation auf den nuklearen Spin eines nuklearen Atomkerns eines nuklearen Quantenpunkts CI eines nuklearen Quantenbits CQUB den Puls auf den nuklearen Spin eines nuklearen Atomkerns eines nuklearen Quantenpunkts CI eines nuklearen Quantenbits CQUB und kombiniert diesen mit einer DD-Sequenz (dynamic decoupling) auf den elektronischen Spin des paramagnetischen Zentrums und/oder des NV-Zentrums und/oder des Farbzentrums und/oder des NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D. Preferably, the quantum computer QC interrupts the pulse on the nuclear spin of a nuclear nucleus of a nuclear quantum dot CI of a nuclear quantum bit CQUB during a gate operation on the nuclear spin of a nuclear nucleus of a nuclear quantum dot CI of a nuclear quantum bit CQUB and combines it with a DD sequence (dynamic decoupling) on the electronic spin of the paramagnetic center and/or the NV center and/or the color center and/or the NV of the diamond chip or the substrate D.

Der Quantencomputer QC führt diese Sequenzen werden in definierten Zeitabständen durch. Diese Sequenzen definieren die Taktrate des Prozessors.The quantum computer QC carries out these sequences at defined time intervals. These sequences define the clock speed of the processor.

Vorzugsweise befinden sich die nuklearen Spins der nuklearen Atomkerne der nuklearen Quantenpunkte CI der nuklearen Quantenbits CQUB in der Achse des elektronischen Spins des paramagnetischen Zentrums und/oder des NV-Zentrums und/oder des Farbzentrums und/oder des NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D, um Spin Flips oder Flip-Flops mit den Elektronenspins zu unterdrücken.Preferably, the nuclear spins of the nuclear nuclei of the nuclear quantum dots CI of the nuclear quantum bits CQUB are in the axis of the electronic spin of the paramagnetic center and/or the NV center and/or the color center and/or the NV of the diamond chip or the Substrate D to suppress spin flips or flip-flops with the electron spins.

Vorzugsweise nutzt der Quantencomputer QC nur elektronische Spins des paramagnetischen Zentrums und/oder des NV-Zentrums und/oder des Farbzentrums und/oder des Quantenpunkts NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D deren Rabi-Signatur im Frequenz-Spektrum (Fourier-Transformation) keine verschobenen Frequenzen aufzeigen, da dieses auf eine ungewollte Kopplung mit einem anderen elektronischen Spins eines anderen paramagnetischen Zentrums des Diamant-Chips bzw. des Substrats D hinweist. Vorzugsweise nutzt der Quantencomputer QC nur elektronische Spins von NV-Zentren des Diamant-Chips bzw. des Substrats D deren Rabi-Signatur im Frequenz-Spektrum (Fourier-Transformation) keine verschobenen Frequenzen aufzeigen, da dieses auf eine ungewollte Kopplung mit einem P1-Zentrum hinweist.The quantum computer QC preferably only uses electronic spins of the paramagnetic center and/or the NV center and/or the color center and/or the quantum dot NV of the diamond chip or the substrate D whose Rabi signature in the frequency spectrum (Fourier transformation ) do not show any shifted frequencies, as this indicates an unwanted coupling with another electronic spin of another paramagnetic center of the diamond chip or of the substrate D. The quantum computer QC preferably only uses electronic spins from NV centers of the diamond chip or the substrate D whose Rabi signature in the frequency spectrum (Fourier transformation) does not show any shifted frequencies, since this indicates an unwanted coupling with a P1 center indicates.

Der Quantencomputer wählt und/oder nutzt alle Pulse so, dass die Summe der Amplituden stets Null ist, um eine effektive Aufladung bzw. einen ungewollten Stark-Effekt zu vermeiden.The quantum computer selects and/or uses all pulses in such a way that the sum of the amplitudes is always zero in order to avoid effective charging or an unwanted Stark effect.

Der Quantencomputer QC nutzt bevorzugt möglichst elektronische Spins von paramagnetischen Zentren und/oder von NV-Zentren und/oder von Farbzentren und/oder von Quantenpunkten NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D, die eine geringe Ankopplung an ein Spin-Bad aufweisen und daher langen T2-Zeiten aufweisen.The quantum computer QC preferably uses electronic spins from paramagnetic centers and/or from NV centers and/or from color centers and/or from quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D, which have a low coupling to a spin bath and therefore have long T2 times.

Der Quantencomputer QC nutzt und/oder wählt vorzugsweise weinige nuklearen Spins der nuklearen Atomkerne der nuklearen Quantenpunkte CI der nuklearen Quantenbits CQUB des Diamant-Chips bzw. des Substrats D in unmittelbarer Nähe des elektronischen Spins paramagnetischer Zentren und/oder von NV-Zentren und/oder von Farbzentren und/oder von Quantenpunkten NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet diese als stark gebundene nukleare Quantenbits. Diese Auswahl hat den Vorteil einer einfachen Ansteuerungs-Sequenz bei Raumtemperatur.The quantum computer QC preferably uses and/or selects few nuclear spins of the nuclear atomic nuclei of the nuclear quantum dots CI of the nuclear quantum bits CQUB of the diamond chip or of the substrate D in the immediate vicinity of the electronic spin of paramagnetic centers and/or NV centers and/or of color centers and/or of quantum dots NV of the diamond chip or of the substrate D. The document presented here refers to these as strongly bound nuclear quantum bits. This selection has the advantage of a simple room temperature drive sequence.

Der Quantencomputer QC kann auch nuklearen Spins der nuklearen Atomkerne der nuklearen Quantenpunkte CI der nuklearen Quantenbits CQUB des Diamant-Chips bzw. des Substrats D in einer größeren Entfernung wählen. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet diese als schwach gebundene nukleare Quantenbits. Diese Auswahl hat den Vorteil, dass der Quantencomputer QC viele Kerne unabhängig von dem elektronischen Spin des paramagnetischen Zentrums und/oder des NV-Zentrums und/oder des Farbzentrums und/oder der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D schalten kann. Hier besteht jedoch der Nachteil, dass eine komplexe Ansteuerungs-Sequenz notwendig ist und dass der Quantencomputer QC starke Magnetfelder oder tiefe Temperaturen benötigt.The quantum computer QC can also select nuclear spins of the nuclear nuclei of the nuclear quantum dots CI of the nuclear quantum bits CQUB of the diamond chip or the substrate D at a greater distance. The document presented here refers to these as weakly bound nuclear quantum bits. This selection has the advantage that the quantum computer QC can switch many nuclei independently of the electronic spin of the paramagnetic center and/or the NV center and/or the color center and/or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D. However, the disadvantage here is that a complex control sequence is necessary and that the quantum computer QC requires strong magnetic fields or low temperatures.

Die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC führt die Steuer-Software aus. Mittels der Steuerungssoftware interpretiert die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC (abstrakte) Steuersequenzen und setzt sie in die entsprechenden elektromagnetischen Pulse um (Transpiler).The control device μC of the quantum computer QC executes the control software. Using the control software, the control device µC of the quantum computer QC interprets (abstract) control sequences and converts them into the corresponding electromagnetic pulses (transpiler).

Der Transpiler, den die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC beispielsweise ausführen kann, ermittelt bei der Interpretation der Steuersequenzen Optimierungen der elektromagnetischen Pulse, vorzugsweise in einer Weise, die dem Benutzer verborgen bleibt.The transpiler, which the control device μC of the quantum computer QC can execute, for example, determines optimizations of the electromagnetic pulses when interpreting the control sequences, preferably in a way that remains hidden from the user.

Der Transpiler fasst bei Ausführung durch die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC vorzugsweise mehrere Quantenbits (z.B. NV-Zentren-Spins und Kern-Spins) zu logischen Quantenbits zusammen und führt Quanten-Fehlerkorrektur-Algorithmen aus, vorzugsweise in einer Weise, die dem Benutzer verborgen bleibt.When executed by the control device µC of the quantum computer QC, the transpiler preferably combines several quantum bits (e.g. NV center spins and nuclear spins) into logical quantum bits and executes quantum error correction algorithms, preferably in a way that remains hidden from the user .

Die Steuervorrichtung µC ersetzt Pulssequenzen aus mindestens zwei Pulsen durch eine multidimensionale Optimierung, die in der Transpilierung erfolgt oder der Transpilierung nachgeschaltet ist, durch neue, effektive Pulse, die eine angepasste optimale Ansteuerung der Quantenbits mit höherer Fidelity als die Originalsequenz erreichen.The control device μC replaces pulse sequences of at least two pulses with a multidimensional optimization that takes place in the transpilation or that follows the transpilation, with new, effective pulses that achieve an adapted, optimal control of the quantum bits with higher fidelity than the original sequence.

In einem System aus mehreren (M) elektronischen Spins mehrerer paramagnetischer Zentren und/oder mehrerer NV-Zentren und/oder mehrerer Farbzentren und/oder mehrerer Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D ist mindestens ein elektronischer Spin mindestens eines paramagnetischen Zentrums und/oder mindestens eines NV-Zentrums und/oder mindestens eines Farbzentrums und/oder mindestens eines Quantenpunkts NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D auslesbar. In einem System aus mehreren (M) elektronischen Spins mehrerer paramagnetischer Zentren und/oder mehrerer NV-Zentren und/oder mehrerer Farbzentren und/oder mehrerer Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D ist mindestens ein elektronischer Spin mindestens eines paramagnetischen Zentrums und/oder mindestens eines NV-Zentrums und/oder mindestens eines Farbzentrums und/oder mindestens eines Quantenpunkts NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D vorzugsweise rein elektrisch durch Fotostrom-Messung auslesbar. Die Zahl der auszulesenden elektronischen Spins mehrerer paramagnetischer Zentren und/oder mehrerer NV-Zentren und/oder mehrerer Farbzentren und/oder mehrerer Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D N ist kleiner als M, wobei M>N>0. Der Quantencomputer QC überträgt die Quanteninformation der nicht-auslesbaren elektronischen Spins mehrerer paramagnetischer Zentren und/oder mehrerer NV-Zentren und/oder mehrerer Farbzentren und/oder mehrerer Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D (Anzahl M-N) und deren nuklearen Spins nuklearer Atomkerne nuklearer Quantenpunkte CI nuklearer Quantenbits CQUB durch geeignete Steuersequenzen auf den auslesbaren elektronischen Spin oder die auslesbaren elektronischen Spins eines oder mehrerer paramagnetischer Zentren und/oder eines oder mehrerer NV-Zentren und/oder eines oder mehrerer Farbzentren und/oder eines oder mehrerer Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D zum Auslesen .In a system of several (M) electronic spins of several paramagnetic centers and/or several NV centers and/or several color centers and/or several quantum dots NV of the diamond chip or of the substrate D, at least one electronic spin is of at least one paramagnetic center and /or at least one NV center and/or at least one color center and/or min at least one quantum dot NV of the diamond chip or of the substrate D can be read out. In a system of several (M) electronic spins of several paramagnetic centers and/or several NV centers and/or several color centers and/or several quantum dots NV of the diamond chip or of the substrate D, at least one electronic spin is of at least one paramagnetic center and /or at least one NV center and/or at least one color center and/or at least one quantum dot NV of the diamond chip or of the substrate D, preferably readable purely electrically by photocurrent measurement. The number of electronic spins to be read from a number of paramagnetic centers and/or a number of NV centers and/or a number of color centers and/or a number of quantum dots NV of the diamond chip or of the substrate DN is less than M, with M>N>0. The quantum computer QC transmits the quantum information of the non-readable electronic spins of several paramagnetic centers and/or several NV centers and/or several color centers and/or several quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D (number MN) and their nuclear spins nuclear atomic nuclei nuclear quantum dots CI nuclear quantum bits CQUB by suitable control sequences on the readable electronic spin or the readable electronic spins of one or more paramagnetic centers and/or one or more NV centers and/or one or more color centers and/or one or more quantum dots NV the diamond chip or the substrate D for reading.

In einem System aus mehreren (M) elektronischen Spins mehrerer paramagnetischer Zentren und/oder mehrerer NV-Zentren und/oder mehrerer Farbzentren und/oder mehrerer Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D ist bevorzugt mindestens ein elektronischer Spin mindestens eines paramagnetischen Zentrums und/oder mindestens eines NV-Zentrums und/oder mindestens eines Farbzentrums und/oder mindestens eines Quantenpunkts NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D auslesbar. In einem System aus mehreren (M) elektronischen Spins mehrerer paramagnetischer Zentren und/oder mehrerer NV-Zentren und/oder mehrerer Farbzentren und/oder mehrerer Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D ist mindestens ein ein elektronischer Spin mindestens eines paramagnetischen Zentrums und/oder mindestens eines NV-Zentrums und/oder mindestens eines Farbzentrums und/oder mindestens eines Quantenpunkts NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D vorzugsweise rein elektrisch durch Fotostrom-Messung auslesbar. Die Zahl der auszulesenden elektronischen Spins mehrerer paramagnetischer Zentren und/oder mehrerer NV-Zentren und/oder mehrerer Farbzentren und/oder mehrerer Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D N ist vorzugsweise kleiner als M, wobei M>N>0. Der Quantencomputer QC wiederholt den Quanten-Algorithmus (Initialisierung und Abfolge von Gatteroperationen) vorzugsweise mehrfach, wobei die Steuerungsvorrichtung µC bei Ausführung der die Steuerungssoftware den Algorithmus mit verschiedenen Permutationen der Quantenbits derart ausführt, sodass in aufeinander folgenden Läufen verschiedene Ergebnis-Quantenbits der Rechnung jeweils auf dem oder den auszulesenden Quantenbits anliegen. Derart ist es ausreichend, wenn der Quantencomputer QC mindestens ein (N>0) auszulesendes Quantenbit aufweist und ggf. verwendet.In a system of several (M) electronic spins of several paramagnetic centers and/or several NV centers and/or several color centers and/or several quantum dots NV of the diamond chip or of the substrate D, at least one electronic spin of at least one paramagnetic center is preferred and/or at least one NV center and/or at least one color center and/or at least one quantum dot NV of the diamond chip or of the substrate D can be read out. In a system of several (M) electronic spins of several paramagnetic centers and/or several NV centers and/or several color centers and/or several quantum dots NV of the diamond chip or of the substrate D, at least one is an electronic spin of at least one paramagnetic center and/or at least one NV center and/or at least one color center and/or at least one quantum dot NV of the diamond chip or of the substrate D, preferably readable purely electrically by photocurrent measurement. The number of electronic spins to be read from a number of paramagnetic centers and/or a number of NV centers and/or a number of color centers and/or a number of quantum dots NV of the diamond chip or of the substrate D N is preferably less than M, with M>N>0. The quantum computer QC preferably repeats the quantum algorithm (initialization and sequence of gate operations) several times, with the control device µC executing the control software when executing the algorithm with different permutations of the quantum bits in such a way that different result quantum bits of the calculation result in successive runs the one or more quantum bits to be read. In this way, it is sufficient if the quantum computer QC has at least one (N>0) quantum bit to be read out and possibly uses it.

Ein solcher Diamant-Chip bzw. ein solches Substrat D haben den Vorteil, dass der Diamant-Chip bzw. das Substrat D gegen Schwingungen und andere Einwirkungen des mobilen Betriebs unempfindlich sind.Such a diamond chip or such a substrate D has the advantage that the diamond chip or the substrate D is insensitive to vibrations and other effects of mobile operation.

Lichtquelle LDLight source LD

Der vorgeschlagene Quantencomputer QC umfasst vorschlagsgemäß bevorzugt eine Lichtquelle LD. Bei der Lichtquelle LD handelt es sich bevorzugt um einen Laser, der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB einer Pumpstrahlungswellenlänge λpmp bestrahlen kann. Bevorzugt bestrahlt die Lichtqualle LD die betreffenden Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB, die in ihrem zeitlichen Intensitätsverlauf pulsmoduliert, also bevorzugt gepulst ist.According to the proposal, the proposed quantum computer QC preferably comprises a light source LD. The light source LD is preferably a laser that can irradiate the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC with pump radiation LB of a pump radiation wavelength λ pmp . The light jellyfish LD preferably irradiates the relevant quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC with pump radiation LB, which is pulse-modulated in its intensity profile over time, ie is preferably pulsed.

Bevorzugt kann die Lichtquelle LD Lichtpulse der Pumpstrahlung LB zu durch die Steuervorrichtung µC vorgebbaren Lichtpulsstartzeitpunkten tsp bezogen auf einen Referenzzeitpunkt t0p mit einer Lichtpulsdauer tdp aussenden. Bevorzugt steuert eine Steuervorrichtung µC des Quantencomputers die Lichtquelle LD mit Hilfe eines Lichtquellentreibers LDRV über einen Steuerdatenbus SDB. Der Lichtquellentreiber LDRV versorgt die Lichtquelle LD mit Energie. Dabei hängt diese Energieversorgung der Lichtquelle LED typischerweise von Steuerbefehlen ab, die der Lichtquellentreiber LDRV über den Steuerdatenbus SDB von der Steuervorrichtung µC erhält. Die Strahlungsleistung der von der Lichtquelle LD abgestrahlten Pumpstrahlung LB hängt typischerweise von Steuerbefehlen ab, die der Lichtquellentreiber LDRV über den Steuerdatenbus SDB von der Steuervorrichtung µC erhält, und von einem oder mehreren Sendesignalen S5. Bevorzugt handelt es sich bei die Lichtquelle LD um einen Halbleiterlaser. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei die Lichtquelle LED um eine Laserdiode. Die Verwendung einer LED (Leuchtdiode) als Lichtquelle LD ist aber auch denkbar. Bei der beispielhaften Verwendung von NV-Zentren als paramagnetischen Zentren NV1, NV2, NV3 in Diamant als Quantenpunkte der Quantenbits des Quantencomputers QC besitzt das als Pumpstrahlung LB verwendet Licht der Lichtquelle LD bevorzugt eine Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder besser 450 nm bis 650 nm und/oder besser 500 nm bis 550 nm und/oder besser 515 nm bis 540 nm. Im Zuge der Erarbeitung des technischen Inhalts dieser Schrift ergab eine Wellenlänge von 532 nm der als Pumpstrahlung LB verwendeten elektromagnetischen Strahlung der Lichtquelle LD gute Resultate. Bevorzugt umfasst die Lichtquelle LD einen Laser, der bevorzugt ein Halbleiterlaser ist. Im Falle von NV-Zentren als paramagnetischen Zentren in Diamant als Substrat D hat sich eine Laser-Diode der Fa. Osram vom Typ PLT5 520B mit 520nm Wellenlänge als beispielhafte Lichtquelle LD für die Bestrahlung der NV-Zentren in Diamant mit Pumpstrahlung LB bewährt. Der vorschlaggemäße Quantencomputer QC umfasst bevorzugt den besagten Lichtquellentreiber LDRV der die Abstrahlung der Pumpstrahlung LB durch die Lichtquelle LD steuert.The light source LD can preferably emit light pulses of the pump radiation LB at light pulse start times tsp that can be predetermined by the control device μC in relation to a reference time t 0p with a light pulse duration t dp . A control device μC of the quantum computer preferably controls the light source LD with the aid of a light source driver LDRV via a control data bus SDB. The light source driver LDRV supplies the light source LD with energy. This energy supply to the light source LED typically depends on control commands which the light source driver LDRV receives from the control device μC via the control data bus SDB. The radiant power of the pump radiation LB emitted by the light source LD typically depends on control commands which the light source driver LDRV receives from the control device μC via the control data bus SDB, and on one or more transmission signals S5. The light source LD is preferably a semiconductor laser. The light source LED is very particularly preferably a laser diode. The use of an LED (Light Emitting Diode) as the light source LD is but also conceivable. In the exemplary use of NV centers as paramagnetic centers NV1, NV2, NV3 in diamond as quantum dots of the quantum bits of the quantum computer QC, the light from the light source LD used as pump radiation LB preferably has a wavelength in a wavelength range from 400 nm to 700 nm wavelength and/or or better 450 nm to 650 nm and/or better 500 nm to 550 nm and/or better 515 nm to 540 nm. In the course of developing the technical content of this document, a wavelength of 532 nm resulted in the electromagnetic radiation of the light source used as pump radiation LB LD good results. The light source LD preferably includes a laser, which is preferably a semiconductor laser. In the case of NV centers as paramagnetic centers in diamond as the substrate D, a laser diode from Osram of the type PLT5 520B with a wavelength of 520 nm has proven itself as an exemplary light source LD for irradiating the NV centers in diamond with pump radiation LB. The proposed quantum computer QC preferably includes the said light source driver LDRV, which controls the emission of the pump radiation LB by the light source LD.

Bevorzugt steuert ein Wellenformgenerator WFG den Lichtquellentreiber LDRV und damit die Lichtquelle LD mittels eines Sendesignals S5. Der Wellenformgenerator WFG erzeugt das Sendesignal S5 bevorzugt zeitlich synchronisiert zu den Radiofrequenz- und Mikrowellensignalen die der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG zur Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen (Englisch: Arbitrary-Wave-Form-Generator) erzeugt und mittels einer Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA in das Substrat D einstrahlt. Damit bestrahlt die Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und die Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC in einem festen zeitlichen Phasenverhältnis zu den Lichtpulsen der Bestrahlung der Bestrahlung der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und die Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB durch die Lichtquelle LD. Typischerweise synchronisiert sich der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG auf das Sendesignal S5 den Wellenformgenerator WFG und zwar bevorzugt auf das Sendesignal S5. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Phasenlage zwischen den Radio- und Mikrowellensignalen des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG einerseits und den Lichtpulsen der Lichtquelle LD andererseits in einem vorbestimmbaren Phasenverhältnis zueinander stehen. Bevorzugt stellt der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die Betriebsparameter des Wellenformgenerators WFG und des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG entsprechend der gewünschten Quantenoperation so ein, dass diese die Quantenzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und die Kernquantenzustände der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC wie vorgesehen manipulieren können. A waveform generator WFG preferably controls the light source driver LDRV and thus the light source LD by means of a transmission signal S5. The waveform generator WFG generates the transmission signal S5, preferably synchronized in time with the radio frequency and microwave signals that the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG generates to generate largely freely definable waveforms (Arbitrary Wave Form Generator) and by means of a Microwave and / or radio wave antenna mWA radiates into the substrate D. The microwave and/or radio wave antenna mWA thus irradiates the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC in a fixed temporal phase relationship to the light pulses of the irradiation of the irradiation of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC with pump radiation LB through the light source LD. Typically, the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG synchronizes the waveform generator WFG to the transmission signal S5, preferably to the transmission signal S5. This ensures that the phase relation between the radio and microwave signals of the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG on the one hand and the light pulses of the light source LD on the other hand is in a predeterminable phase relationship to one another. The computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC preferably sets the operating parameters of the waveform generator WFG and the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG according to the desired quantum operation in such a way that these determine the quantum states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the Can manipulate quantum computer QC and the nuclear quantum states of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC as intended.

Bevorzugt umfasst die Lichtquelle LD einen Fotodetektor. Bevorzugt umfasst das System aus Lichtquelle LD und Lichtquellentreiber LDRV und einen Regler. Der Fotodetektor PD der Lichtquelle LD kann beispielsweise eine Fotodiode sein, die typischerweise die Intensität der von der Lichtquelle LD abgestrahlten Pumpstrahlung LB überwacht. Bevorzugt ist der Regler Teil des Lichtquellentreibers LDRV. Der Lichtquellentreiber LDRV treibt bevorzugt die Lichtquelle LD in Abhängigkeit von dem Sendesignals S5. Bevorzugt ist der Regler ein P-Regler oder besser ein I-Regler oder besser ein PI-Regler oder besser ein PID-Regler oder ein Regler mit einem frequenzoptimierten Frequenzgang der Verstärkung der geöffneten Regelschleife bzw. der Schleifenverstärkung. Der Regler vergleicht bevorzugt den Wert des Messignals des Fotodetektors der Lichtquelle LD mit dem Sendesignal S5 des Wellenformgenerators WFG. In Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis des Werts des Sendesignals S5 mit dem Wert des Messignals des Fotodetektors der Lichtquelle LD regelt der Regler der Lichtquelle LD dann die Intensität der Pumpstrahlung LB nach. Der Regler der Lichtquelle LD regelt die Intensität der Pumpstrahlung LB bevorzugt über eine Änderung der Treiberleistung des Lichtquellentreibers LDRV nach. In der Folge entspricht im Idealfall im eingeschwungenen Zustand dann die Intensität der Pumpstrahlung LB bis auf Regelabweichungen im Wesentlichen dem Wert des Sendesignals S5. Im Idealfall verfügt der Regler des Lichtquellentreibers LDRV über einen Analog-zu-Digital-Wandler und eine Datenschnittstelle zum internen Steuerdatenbus SDB des Quantencomputers QC. In diesem Fall können der Regler und/oder ein Steuerrechner des Lichtquellentreibers LDRV und/oder ein Steuerrechner der Lichtquelle LD beispielsweise über den Steuerdatenbus SDB des Quantencomputers QC die durch den Regler des Lichtquellentreibers LDRV der Lichtquelle LD und/oder den Steuerrechner der Lichtquelle LD und/oder den Regler des Lichtquellentreibers LDRV erfassten Intensitätswerte der Pumpstrahlung LB der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC zur Verfügung stellen. In diesem Fall können der Regler und/oder der besagte Steuerrechner der Lichtquelle LD und/oder der Steuerrechner der Lichtquelle LD beispielsweise über den Steuerdatenbus SDB des Quantencomputers QC die andere Betriebsparameter der Lichtquelle LD wie beispielsweise durch einen Analog-zu-Digital-Wandler und/oder Sensoren innerhalb der Lichtquelle LD und/oder des Lichtquellentreibers LDRV wie beispielsweise jeweilige Betriebsspannungen, jeweilige Temperaturen oder dergleichen der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC ebenfalls zur Verfügung stellen. Bevorzugt verstärken ein Verstärker der Lichtquelle LD und/oder ein Verstärker des Lichtquellentreibers LDRV das Signal des Fotodetektors der Lichtquelle LD, bevor beispielsweise der Analog-zu-Digital-Wandler des Reglers des Lichtquellentreibers LDRV dieses in ein digitales Messsignal für den Regler des Lichtquellentreibers LDRV der Lichtquelle LD wandelt. Über den Steuerdatenbus SDB kann die Steuervorrichtung µC beispielsweise die Lichtquelle LD und/oder den Lichtquellentreiber LDRV und deren Komponenten konfigurieren. Solche Konfigurationsziele können beispielsweise aber nicht nur beispielsweise der Regler des Lichtquellentreibers LDRV der Lichtquelle LD und dessen Regelparameter und/oder die Verstärkung und/oder der Frequenzgang des Verstärkers der Lichtquelle LD und/oder die Verstärkung und/oder der Frequenzgang des Verstärkers des Lichtquellentreibers LDRV und deren Parameter sein. Der Lichtquellentreiber LDRV und die Lichtquelle LD können eine Einheit bilden. Der Lichtquellentreiber LDRV und die Lichtquelle LD können über einen oder mehrere gemeinsame Steuerrechner und/oder einen oder mehrere gemeinsame Analog-zu-Digital-Wandler verfügen. Für die Einstellung analoger Steuerparameter können die Lichtquelle LD und/oder der Lichtquellentreiber LD über einen oder mehrere Digital-zu-Analog-Wandler verfügen, die analoge Steuerpegel innerhalb der Lichtquelle LD und/oder des Lichtquellentreibers LD bereitstellen. Die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC steuert diese Digital-zu-Analog-Wandler vorzugsweise über den Steuerdatenbus SDB. Der ggf. vorhandene Steuerrechner der Lichtquelle LD und/oder der ggf. vorhandene Steuerrechner des LED-Treibers LDRV können ggf. auch die Digital-zu-Analog-Wandler steuern.The light source LD preferably comprises a photodetector. The system preferably comprises light source LD and light source driver LDRV and a regulator. The photodetector PD of the light source LD can be a photodiode, for example, which typically monitors the intensity of the pump radiation LB emitted by the light source LD. The controller is preferably part of the light source driver LDRV. The light source driver LDRV preferably drives the light source LD as a function of the transmission signal S5. The controller is preferably a P controller or better an I controller or better a PI controller or better a PID controller or a controller with a frequency-optimized frequency response of the gain of the open control loop or the loop gain. The controller preferably compares the value of the measurement signal of the photodetector of the light source LD with the transmission signal S5 of the waveform generator WFG. Depending on the result of the comparison of the value of the transmission signal S5 with the value of the measurement signal of the photodetector of the light source LD, the controller of the light source LD then readjusts the intensity of the pump radiation LB. The controller of the light source LD readjusts the intensity of the pump radiation LB, preferably by changing the driver power of the light source driver LDRV. As a result, in the ideal case in the steady state, the intensity of the pump radiation LB essentially corresponds to the value of the transmission signal S5, apart from control deviations. In the ideal case, the regulator of the light source driver LDRV has an analog-to-digital converter and a data interface to the internal control data bus SDB of the quantum computer QC. In this case, the controller and/or a control computer of the light source driver LDRV and/or a control computer of the light source LD can, for example via the control data bus SDB of the quantum computer QC, transmit the data transmitted by the controller of the light source driver LDRV of the light source LD and/or the control computer of the light source LD and/or or the regulator of the light source driver LDRV provides the control device μC of the quantum computer QC with the intensity values of the pump radiation LB detected. In this case, the controller and/or said control computer of the light source LD and/or the control computer of the light source LD can, for example via the control data bus SDB of the quantum computer QC, transmit the other operating parameters of the light source LD, for example by an analog-to-digital converter and/or or sensors within the Also make the light source LD and/or the light source driver LDRV available, such as the respective operating voltages, respective temperatures or the like, to the control device μC of the quantum computer QC. An amplifier of the light source LD and/or an amplifier of the light source driver LDRV preferably amplify the signal of the photodetector of the light source LD before, for example, the analog-to-digital converter of the controller of the light source driver LDRV converts this into a digital measurement signal for the controller of the light source driver LDRV Light source LD converts. The control device μC can configure, for example, the light source LD and/or the light source driver LDRV and their components via the control data bus SDB. Such configuration goals can be, for example but not limited to, the controller of the light source driver LDRV of the light source LD and its control parameters and/or the gain and/or the frequency response of the amplifier of the light source LD and/or the gain and/or the frequency response of the amplifier of the light source driver LDRV and be their parameters. The light source driver LDRV and the light source LD can form a unit. The light source driver LDRV and the light source LD can have one or more common control computers and/or one or more common analog-to-digital converters. For setting analog control parameters, the light source LD and/or the light source driver LD can have one or more digital-to-analog converters that provide analog control levels within the light source LD and/or the light source driver LD. The control device μC of the quantum computer QC preferably controls this digital-to-analog converter via the control data bus SDB. The possibly existing control computer of the light source LD and/or the possibly existing control computer of the LED driver LDRV can possibly also control the digital-to-analog converter.

Optisches Systemoptical system

Das optische System OS umfasst bevorzugt ein konfokales Mikroskop. Die Lichtquelle LD strahlt die Pumpstrahlung LB ab. In dem Beispiel der 1 passiert die Pumpstrahlung LB den dichroischen Spiegel DBS. Das optische System OS fokussiert die Pumpstrahlung LB auf Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder nukleare Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC im Fokuspunkt des optischen Systems OS. Dabei nutzt das optische System OS bevorzugt sein konfokales Mikroskop. Die Bestrahlung der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC veranlasst die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC typischerweise zur Abgabe von Fluoreszenzstrahlung FL. Das optische System OS erfasst typischerweise zumindest einen Teil der Fluoreszenzstrahlung FL der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Das optische System OS führt diese erfasste Fluoreszenzstrahlung FL über den dichroischen Spiegel DBS dem Fotodetektor PD zu. Bevorzugt trennen der dichroische Spiegel DBS oder eine andere Vorrichtung die Pumpstrahlung LB und die Fluoreszenzstrahlung FL so voneinander, dass im Wesentlichen bevorzugt nur Fluoreszenzstrahlung FL den Fotodetektor PD erreicht. Statt eines dichroische Spiegel DBS kann der hier vorgeschlagene Quantencomputer QC daher auch eine Kombination aus einem halbdurchlässigen Spiegel und einem optischen Filter umfassen. Dabei ist der optische Filter dann bevorzugt relativ zum halbdurchlässigen Spiegel auf der Seite des Fotodetektors PD angeordnet. Bevorzugt lässt der optische Filter dann Strahlung mit der Fluoreszenzwellenlänge λfl, der Fluoreszenzstrahlung FL im Wesentlichen ungedämpft passieren. Bevorzugt lässt der optische Filter dabei dann Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λpmp der Pumpstrahlung LB im Wesentlichen nicht passieren. In dem Beispiel der 1 weist der vorgeschlagene Quantencomputer QC einen weiteren halbdurchlässigen oder teilreflektierenden Spiegel STM auf. In dem Beispiel der 1 teilt der weitere halbdurchlässige oder teilreflektierende Spiegel STM einen Teil der Fluoreszenzstrahlung FL ab. Der weitere halbdurchlässige oder teilreflektierende Spiegel STM führt diese abgeteilte Fluoreszenzstrahlung FL einer beispielhaften ersten Kamera CM1 zu. Die erste Kamera CM1 erfasst ein Bild der Fluoreszenzstrahlung FL emittierenden Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Über eine beispielhafte erste Kameraschnittstelle CIF und den Steuerdatenbus SDB kann in dem Beispiel der 1 die Steuervorrichtung µC auf die erste Kamera CM1 und das erfasste Bild der ersten Kamera CM1 zugreifen. Beispielsweise kann ein Nutzer über den externen Datenbus EXTDB oder eine andere Schnittstelle der Steuervorrichtung µC über den Steuerrechner µC auf das Bild der ersten Kamera CM1 zugreifen und Teile des Quantencomputers QC in Abhängigkeit von dem erfassten Bild der ersten Kamera CM1 steuern. Auch kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise das erfasste Bild der ersten Kamera CM1 über den Steuerdatenbus SDB abfragen und dann auswerten oder in einem Speicher RAM, NVM speichern oder sonst wie verarbeiten. Beispielsweise kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC ein Bildverarbeitungsprogramm ausführen. Beispielsweise kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC oder eine andere geeignete Teilvorrichtung des Quantencomputers QC beispielsweise durch Auswertung des von der ersten Kamera CM1 erfassten Bildes einen mechanischen Versatz der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC gegenüber dem optischen System OS feststellen und einen Versatzvektor ermitteln. Bevorzugt korrigieren der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC oder die andere geeignete Teilvorrichtung des Quantencomputers QC diesen von ihr festgestellten Versatz der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC gegenüber dem optischen System OS. Beispielsweise können der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC oder die andere geeignete Teilvorrichtung des Quantencomputers QC mittels einer translatorische Positioniervorrichtung in X-Richtung XT und/oder einer translatorischen Positioniervorrichtung in Y-Richtung YT den festgestellten Versatzvektor eliminieren. Hierzu verschiebt bevorzugt die translatorische Positioniervorrichtung in X-Richtung XT das Substrat D mit der QuantenALU aus Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder nuklearen Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC in x-Richtung in der Art, dass die X-Komponente des festgestellten Versatzvektors bevorzugt im Wesentlichen 0 wird. Beispielsweise kann dabei bevorzugt die Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB mittels einer X-Steuervorrichtung GDX für die translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung steuern und Betriebsparameter der Positioniervorrichtung XT in X-Richtung abfragen. Die X-Steuervorrichtung GDX für die translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung die translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung ist hierzu bevorzugt mit dem Steuerdatenbus SDB verbunden. Bevorzugt führen dabei der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC oder die andere geeignete Teilvorrichtung des Quantencomputers QC einen Regelalgorithmus durch, der einem PI oder PI-Regler oder einem anderen geeigneten Regler entspricht. Des Weiteren verschiebt bevorzugt die translatorische Positioniervorrichtung in Y-Richtung YT das Substrat D mit der QuantenALU aus Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder nuklearen Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC in Y-Richtung in der Art, dass die Y-Komponente des festgestellten Versatzvektors bevorzugt im Wesentlichen 0 wird. Beispielsweise kann dabei bevorzugt die Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB mittels einer Y-Steuervorrichtung GDY für die translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung die translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung steuern und Betriebsparameter der Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung abfragen. Die Y-Steuervorrichtung GDY für die translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung ist hierzu bevorzugt mit dem Steuerdatenbus SDB verbunden. Bevorzugt führen dabei der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC oder die andere geeignete Teilvorrichtung des Quantencomputers QC einen Regelalgorithmus durch, der einem Pl oder PI-Regler oder einem anderen geeigneten Regler entspricht. Des Weiteren verschiebt bevorzugt die translatorische Positioniervorrichtung in Z-Richtung ZT das Substrat D mit der QuantenALU aus Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder nuklearen Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC in Z-Richtung in der Art, dass die Z-Komponente des festgestellten Versatzvektors bevorzugt im Wesentlichen 0 wird. The optical system OS preferably includes a confocal microscope. The light source LD emits the pump radiation LB. In the example of 1 the pump radiation LB passes through the dichroic mirror DBS. The optical system OS focuses the pump radiation LB on quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC in the focal point of the optical system OS. In this case, the optical system OS preferably uses its confocal microscope. The irradiation of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC typically causes the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC to emit fluorescence radiation FL. The optical system OS typically captures at least part of the fluorescence radiation FL of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The optical system OS feeds this detected fluorescence radiation FL to the photodetector PD via the dichroic mirror DBS. The dichroic mirror DBS or another device preferably separates the pump radiation LB and the fluorescence radiation FL from one another in such a way that essentially only fluorescence radiation FL preferably reaches the photodetector PD. Instead of a dichroic mirror DBS, the quantum computer QC proposed here can therefore also comprise a combination of a semitransparent mirror and an optical filter. In this case, the optical filter is then preferably arranged on the side of the photodetector PD relative to the semitransparent mirror. The optical filter then preferably lets radiation with the fluorescence wavelength λ fl , the fluorescence radiation FL, pass through essentially unattenuated. In this case, the optical filter preferably essentially does not allow radiation with the pump radiation wavelength λ pmp of the pump radiation LB to pass through. In the example of 1 the proposed quantum computer QC has a further semi-transparent or partially reflecting mirror STM. In the example of 1 the further semi-transparent or partially reflecting mirror STM divides part of the fluorescence radiation FL. The further semi-transparent or partially reflecting mirror STM feeds this divided fluorescence radiation FL to an exemplary first camera CM1. The first camera CM1 captures an image of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC emitting fluorescence radiation FL. About an exemplary first camera interface CIF and the control data bus SDB can in the example 1 the control device μC access the first camera CM1 and the captured image of the first camera CM1. For example, a user can access the image of the first camera CM1 via the external data bus EXTDB or another interface of the control device μC via the control computer μC and control parts of the quantum computer QC depending on the captured image of the first camera CM1. The computer core CPU of the control device μC can, for example, query the captured image of the first camera CM1 via the control data bus SDB and then evaluate it or store it in a memory RAM, NVM or process it in some other way. For example, the computer core CPU of the control device μC can run an image processing program. For example, the computer core CPU of the control device µC or another suitable sub-device of the quantum computer QC can, for example by evaluating the image captured by the first camera CM1, determine a mechanical offset of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC in relation to the optical system OS and determine a Determine offset vector. Preferably correct the computer core CPU of the control device μC or the other suitable sub-device of the quantum computer QC this determined offset of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC compared to the optical system OS. For example, the computer core CPU of the control device μC or the other suitable sub-device of the quantum computer QC can eliminate the detected offset vector by means of a translational positioning device in the X direction XT and/or a translational positioning device in the Y direction YT. For this purpose, the translatory positioning device preferably moves the substrate D with the quantum ALU made of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or nuclear nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 in the X direction XT 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC in the x-direction in such a way that the X-component of the detected displacement vector preferably becomes substantially 0. For example, the control device μC can preferably control the translatory positioning device XT in the X direction via the control data bus SDB using an X control device GDX and query operating parameters of the positioning device XT in the X direction. For this purpose, the X control device GDX for the translatory positioning device XT in the X direction is preferably connected to the control data bus SDB. In this case, the computer core CPU of the control device μC or the other suitable partial device of the quantum computer QC preferably carries out a control algorithm which corresponds to a PI or PI controller or another suitable controller. Furthermore, the translatory positioning device preferably moves the substrate D with the quantum ALU made of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC in the Y-direction in such a way that the Y-component of the detected displacement vector preferably becomes substantially 0. For example, the control device μC can preferably control the translational positioning device YT in the Y direction via the control data bus SDB using a Y control device GDY for the translational positioning device YT in the Y direction and query operating parameters of the positioning device YT in the Y direction. For this purpose, the Y control device GDY for the translational positioning device YT in the Y direction is preferably connected to the control data bus SDB. In this case, the computer core CPU of the control device μC or the other suitable partial device of the quantum computer QC preferably carries out a control algorithm which corresponds to a PI or PI controller or another suitable controller. Furthermore, the translatory positioning device preferably moves the substrate D with the quantum ALU made of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC in the Z-direction such that the Z-component of the detected displacement vector preferably becomes substantially 0.

Beispielsweise kann dabei bevorzugt die Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB mittels einer Y-Steuervorrichtung GDZ für die translatorische Positioniervorrichtung ZT in Z-Richtung die translatorische Positioniervorrichtung ZT in Z-Richtung steuern und Betriebsparameter der Positioniervorrichtung ZT in Z-Richtung abfragen. Die Z-Steuervorrichtung GDZ für die translatorische Positioniervorrichtung ZT in Z-Richtung ist hierzu bevorzugt mit dem Steuerdatenbus SDB verbunden. Bevorzugt führen dabei der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC oder die andere geeignete Teilvorrichtung des Quantencomputers QC einen Regelalgorithmus durch, der einem PI oder PI-Regler oder einem anderen geeigneten Regler entspricht. Bevorzugt weist der Quantencomputer QC auch eine Vorrichtung zur Refokussierung auf. Beispielsweise kann das optische System OS eine Teilvorrichtung umfassen, das eine Verschiebung des optischen Systems OS in Z-Richtung relativ zum Substrat D ermöglicht. Bevorzugt kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus STB diese Teilvorrichtung zur Verschiebung des optischen Systems OS in Z-Richtung steuern. Bevorzugt kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus STB auf Betriebsparameter dieser Teilvorrichtung zur Verschiebung des optischen Systems OS in Z-Richtung zugreifen und das konfokale Mikroskop des optischen Systems OS bevorzugt automatisch fokussieren. Bevorzugt regelt der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus STB den Abstand zwischen optischem System OS und Substrat D in der Art in Abhängigkeit von dem erfassten Bild der ersten Kamera CM1 unter Nutzung dieser Teilvorrichtung zur Verschiebung des optischen Systems OS in Z-Richtung nach, dass der Fokus der erfassten Bilder der ersten Kamera auf den fluoreszierenden Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC liegt und bei einwirkenden mechanischen Störungen auch verbleibt. Sofern die Steuervorrichtung µC durch Manipulationen des Quantenzustands von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC die Fluoreszenzstrahlung FL solcher Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC zu weit vermindert oder unterdrückt, so berücksichtigt die Steuervorrichtung µC die Fluoreszenzstrahlung FL dieser Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt nicht weiter für die Dauer dieses Zustands dieser Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC bei der Lageregelung des Substrats D gegenüber dem optischen System OS bzw. bei der Fokusregelung des optischen Systems OS. Sofern die Steuervorrichtung µC durch Manipulationen des Quantenzustands von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC die Fluoreszenzstrahlung FL solcher Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC in ausreichendem Maße ermöglicht oder erhöht, so berücksichtigt die Steuervorrichtung µC die Fluoreszenzstrahlung FL dieser Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt wieder für die Dauer dieses Zustands dieser Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC bei der Lageregelung des Substrats D gegenüber dem optischen System OS bzw. bei der Fokusregelung des optischen Systems OS. Der vorgeschlagene Quantencomputer QC umfasst also bevorzugt einen oder mehrere Regelkreise zur Stabilisierung der räumlichen Position der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC relativ gegenüber dem Fokuspunkt des optischen Systems OS und ggf. bevorzugt einen oder mehrere Regelkreise zur Stabilisierung des Fokus des optischen Systems OS auf die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder die nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC des Substrats D.For example, the control device μC can preferably control the translational positioning device ZT in the Z direction via the control data bus SDB using a Y control device GDZ for the translational positioning device ZT in the Z direction and query operating parameters of the positioning device ZT in the Z direction. For this purpose, the Z control device GDZ for the translatory positioning device ZT in the Z direction is preferably connected to the control data bus SDB. In this case, the computer core CPU of the control device μC or the other suitable partial device of the quantum computer QC preferably carries out a control algorithm which corresponds to a PI or PI controller or another suitable controller. The quantum computer QC preferably also has a device for refocusing. For example, the optical system OS can include a sub-device that allows the optical system OS to be displaced in the Z direction relative to the substrate D. The computer core CPU of the control device μC can preferably control this sub-device for shifting the optical system OS in the Z-direction via the control data bus STB. The computer core CPU of the control device μC can preferably access operating parameters of this sub-device for shifting the optical system OS in the Z direction via the control data bus STB and preferably automatically focus the confocal microscope of the optical system OS. The computer core CPU of the control device μC preferably readjusts the distance between the optical system OS and the substrate D via the control data bus STB in a manner dependent on the image captured by the first camera CM1, using this sub-device to shift the optical system OS in the Z-direction that the focus of the recorded images of the first camera is on the fluorescent quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and also remains in the event of mechanical disturbances. If the control device µC reduces or suppresses the fluorescence radiation FL of such quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC too far by manipulating the quantum state of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC, the control device µC takes into account the fluorescence radiation FL of this Quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC are no longer preferred for the duration of this state of these quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC in the position control of the substrate D in relation to the optical system OS or in the focus success of the optical system OS. If the control device μC enables or increases the fluorescence radiation FL of such quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC to a sufficient extent by manipulating the quantum state of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC, the control device μC takes into account the fluorescence radiation FL these quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC are preferred again for the duration of this state of these quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC when controlling the position of the substrate D in relation to the optical system OS or when controlling the focus of the optical system OS. The proposed quantum computer QC thus preferably includes one or more control loops for stabilizing the spatial position of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC relative to the focal point of the optical system OS and possibly preferably one or more control loops to stabilize the focus of the optical system OS on the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the Quantum computer QC and/or the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC of the substrate D.

Ggf. regelt die Steuervorrichtung µC die Lichtquelle LD und/oder den Lichtquellentreiber LDRV in Abhängigkeit von dem erfassten Bild der ersten Kamera CM1 nach. Der Lichtquellentreiber LDRV ist hierzu bevorzugt mit dem Steuerdatenbus SDB verbunden. Der Rechnerkern CPU kann über diesen Steuerdatenbus STB dann den Lichtquellentreiber LDRV steuern und dessen Betriebsparameter bevorzugt abfragen. Es ist denkbar, dass der vorgeschlagene Quantencomputer QC innerhalb der Lichtquelle LD und/oder innerhalb des Lichtquellentreibers LDRV eine optischen Überwachungsvorrichtung, beispielsweise eine Monitorfotodiode mit einer dieser Monitorfotodiode zugehörigen Monitordiodenauswertevorrichtung, umfasst, die die Intensität der Emission der Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD überwacht und deren Parameter erfasst. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann dann bevorzugt über den Steuerdatenbus SDB diese erfassten Parameter auslesen. Die Steuervorrichtung µC und/oder die besagte optische Überwachungsvorrichtung der Lichtquelle LD und/oder des Lichtquellentreibers LDRV und/oder eine andere Teilvorrichtung des Quantencomputer QC können dann die Intensität der Emission der Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD beispielsweise in Abhängigkeit vom Wert des Sendesignals S5 oder eines von Ihnen vorgegebenen anderen Parameters nachregeln.If necessary, the control device μC readjusts the light source LD and/or the light source driver LDRV depending on the captured image of the first camera CM1. For this purpose, the light source driver LDRV is preferably connected to the control data bus SDB. The computer core CPU can then control the light source driver LDRV via this control data bus STB and preferably query its operating parameters. It is conceivable that the proposed quantum computer QC comprises an optical monitoring device within the light source LD and/or within the light source driver LDRV, for example a monitor photodiode with a monitor diode evaluation device associated with this monitor photodiode, which monitors the intensity of the emission of the pump radiation LB of the light source LD and its parameters recorded. The computer core CPU of the control device μC can then read out these recorded parameters, preferably via the control data bus SDB. The control device µC and/or said optical monitoring device of the light source LD and/or the light source driver LDRV and/or another partial device of the quantum computer QC can then determine the intensity of the emission of the pump radiation LB of the light source LD, for example as a function of the value of the transmission signal S5 or a adjust other parameters specified by you.

Der Fotodetektor PD erfasst die Fluoreszenzstrahlung FL der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Der Fotodetektor PD wandelt die erfasste Fluoreszenzstrahlung FL in ein Empfängerausgangssignal S0. Ein Verstärker V verstärkt und/oder filtert bevorzugt das Empfängerausgangssignal S0. Bevorzugt verstärkt und/oder filtert der Verstärker V das Empfängerausgangssignal S0 in Abhängigkeit vom Sendesignal S5. Bevorzugt umfasst der Verstärker V einen oder mehrere Analog-zu-Digitalwandler. Bevorzugt kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung Werte dieser Analog-zu-Digital-Wandler über den Steuerdatenbus SDB abfragen. Bevorzugt wandelt ein Analog-zu-Digital-Wandler ADCV des Verstärkers im Zusammenwirken mit einem internen Verstärker IVV des Verstärkers V das Empfängerausgangssignal S0 in Messwerte von Abtastwerten des Empfängerausgangssignals S0.Bevorzugt ist zu diesem Zweck der Verstärker V mit dem Steuerdatenbus SDB verbunden. Bevorzugt kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung STV über den Steuerdatenbus SDB Betriebsparameter des Verstärkers V einstellen und/oder abfragen. Diese Betriebsparameter können beispielsweise die Verstärkung und/oder Filterparameter einer Filterung sein, die der Verstärker V durchführt.The photodetector PD detects the fluorescence radiation FL of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The photodetector PD converts the detected fluorescence radiation FL into a receiver output signal S0. An amplifier V preferably amplifies and/or filters the receiver output signal S0. The amplifier V preferably amplifies and/or filters the receiver output signal S0 as a function of the transmission signal S5. The amplifier V preferably comprises one or more analog-to-digital converters. The computer core CPU of the control device can preferably request values from these analog-to-digital converters via the control data bus SDB. An analog-to-digital converter ADCV of the amplifier, in cooperation with an internal amplifier IVV of the amplifier V, preferably converts the receiver output signal S0 into measured values of samples of the receiver output signal S0. The amplifier V is preferably connected to the control data bus SDB for this purpose. The computer core CPU of the control device STV can preferably set and/or query operating parameters of the amplifier V via the control data bus SDB. These operating parameters can be, for example, the amplification and/or filter parameters of a filter that the amplifier V carries out.

Mikrowellenansteuerung MW/RF-AWFG, mWAMicrowave control MW/RF-AWFG, mWA

Der vorschlaggemäße Quantencomputer QC umfasst bevorzugt eine oder mehrere Vorrichtungen MW/RF-AWFG, mWA zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Beispielsweise kann eine solche Vorrichtung MW/RF-AWFG, mWA zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC einen oder mehrere Mikrowellen/- Radiofrequenzgeneratoren mit bevorzugt jeweils frei wählbarer Wellenform MW/RF-AWFG und eine oder mehrere über einen oder mehrere Wellenleiter an diese angeschlossene Antennen mWA umfassen. Diese Antennen mWA erzeugen dann das besagte elektromagnetische Wellenfeld am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Ein einfacher Draht kann bereits als Antenne mWA dienen, wenn die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC in ausreichend kleinem Anstand zu dem Draht angeordnet sind. Das besagte elektromagnetische Wellenfeld am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC hängt dabei von den Ausgangssignalen des einen oder der mehreren mehrere Mikrowellen/-Radiofrequenzgeneratoren mit bevorzugt jeweils frei wählbarer Wellenform MW/RF-AWFG ab. Bevorzugt steuert die Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB die eine oder mehrere Vorrichtungen MW/RF-AWFG, mWA zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt synchronisiert das Sendesignal S5 die Erzeugung des elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC durch die eine oder mehrere Vorrichtungen MW/RF-AWFG, mWA zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Beispielsweise kann das Sendesignal S5 die Erzeugung des elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC durch die eine oder mehrere Vorrichtungen MW/RF-AWFG, mWA zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit dem Lichtquellentreiber LDRV und damit mit der Emission der Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD synchronisieren.The proposed quantum computer QC preferably comprises one or more devices MW/RF-AWFG, mWA for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the quantum computer QC nuclear quantum bits. For example, such a device MW / RF-AWFG, mWA for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and / or at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC one or more microwave/radio frequency generators with preferably freely selectable waveform MW/RF-AWFG and one or more via one or more waveguides antennas connected to these include mWA. These antennas mWA then generate said electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 the nuc lear quantum bits of the quantum computer QC. A simple wire can already serve as an antenna mWA if the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC are arranged at a sufficiently small distance from the wire. Said electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC depends on the output signals of the one or more microwave/radio frequency generators, each with a preferably freely selectable waveform MW/RF-AWFG. The control device µC preferably controls the one or more devices MW/RF-AWFG, mWA via the control data bus SDB to generate an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the quantum computer QC nuclear quantum bits. The transmission signal S5 preferably synchronizes the generation of the electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC by the one or more devices MW/RF-AWFG, mWA for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and /or at the respective location of the nuclear quantum points CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. For example, the transmission signal S5 can generate the electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC by the one or more devices MW/RF-AWFG, mWA for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and /or at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC with the light source driver LDRV and thus with the emission of Synchronize the pump radiation LB of the light source LD.

Steuervorrichtung µCControl device µC

Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC die bereits erwähnte Steuervorrichtung µC mit dem Rechnerkern CPU. Bevorzugt handelt es sich bei der Steuervorrichtung µC um einen konventionellen Digitalrechner in Von-Neumann- oder Harvard-Architektur. Die Steuervorrichtung µC umfasst bevorzugt einen Rechnerkern CPU und bevorzugt einen oder mehrere Daten- und Programmspeicher RAM NVM. Beispielsweise kann es sich um einen ARM-Controller handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Rechnerkern CPU um einen ARM-Cortex-A78AE für sicherheitskritische Anwendungen handeln. Der ARM-Cortex-A78AE zeichnet sich dadurch aus, dass er unterstützende Vorrichtungsteile und Funktionen zur Erfüllung der ISO 26262 ASIL Band ASIL D Sicherheitsanforderungen umfasst. Die hier vorgelegte Schrift schlägt daher vor, in bestimmten Fällen einen Rechnerkern CPU vorzusehen, der er unterstützende Vorrichtungsteile und Funktionen zur Erfüllung der ISO 26262 ASIL Band ASIL D Sicherheitsanforderungen oder funktionsäquivalenter Standards wie IEC 61508 und/oder IEC 62061:2021, EN 61511, EN 50129, EN 62304, US RTCA DO-178B, US RTCA DO-254, EUROCAE ED-12B aufweist. Der Daten- und Programmspeicher RAM NVM bzw. die mehreren Daten- und Programmspeicher RAM NVM können ganz oder in Teilen als nicht flüchtiger Speicher NVM und/oder ganz oder in Teilen als flüchtiger Speicher RAM ausgelegt sein. Der Daten- und Programmspeicher der Steuervorrichtung µC kann ganz oder in Teilen nur lesbar sein und ganz oder in Teilen schreib/lesbar sein. Der Daten- und Programmspeicher RAM NVM kann beispielsweise ein RAM, ein SRAM, ein DRAM, ein ROM, ein EEPROM, ein PROM, ein Flash-Speicher und/oder dazu funktionsäquivalente Speicher umfassen. Die Steuervorrichtung µC kann eine Bootstrap-Vorrichtung zum Laden des Startprogramms in den Daten- und Programmspeicher umfassen. Der Daten- und Programmspeicher RAM NVM der Steuervorrichtung µC kann ein BIOS umfassen. Der Daten- und Programmspeicher RAM NVM der Steuervorrichtung µC kann einen Datenspeicher und/oder einen Programmspeicher umfassen. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann eine Datenschnittstelle DBIF zur Kommunikation mit anderen Rechnersystemen, insbesondere einer übergeordneten zentralen Steuereinheit ZSE und zu Nutzerschnittstellen umfassen. Diese Datenschnittstelle DBIF kann drahtgebunden und/oder drahtlos sein. Die hier vorgelegte Schrift verweist auf die einschlägige Literatur zu Datennetzwerken.The quantum computer QC preferably includes the already mentioned control device μC with the computer core CPU. The control device μC is preferably a conventional digital computer in Von Neumann or Harvard architecture. The control device μC preferably includes a computer core CPU and preferably one or more data and program memories RAM NVM. For example, it can be an ARM controller. For example, the computer core CPU can be an ARM Cortex-A78AE for safety-critical applications. The ARM-Cortex-A78AE is characterized by including supporting device parts and functions to meet the ISO 26262 ASIL Band ASIL D safety requirements. The document presented here therefore proposes providing a computer core CPU in certain cases, which supports device parts and functions to meet the ISO 26262 ASIL volume ASIL D safety requirements or functionally equivalent standards such as IEC 61508 and/or IEC 62061:2021, EN 61511, EN 50129, EN 62304, US RTCA DO-178B, US RTCA DO-254, EUROCAE ED-12B. The data and program memory RAM NVM or the plurality of data and program memories RAM NVM can be designed entirely or partially as a non-volatile memory NVM and/or entirely or partially as a volatile memory RAM. The data and program memory of the control device μC can be read-only in whole or in part and write/readable in whole or in part. The data and program memory RAM NVM can include, for example, a RAM, an SRAM, a DRAM, a ROM, an EEPROM, a PROM, a flash memory and/or memories functionally equivalent thereto. The control device μC can include a bootstrap device for loading the start program into the data and program memory. The data and program memory RAM NVM of the control device μC can include a BIOS. The data and program memory RAM NVM of the control device μC can include a data memory and/or a program memory. The computer core CPU of the control device μC can include a data interface DBIF for communication with other computer systems, in particular with a higher-level central control unit ZSE and with user interfaces. This data interface DBIF can be wired and/or wireless. The document presented here refers to the relevant literature on data networks.

Steuerungsaufgaben der Steuervorrichtung µCControl tasks of the control device µC

Bevorzugt steuert die Steuervorrichtung µC des vorgeschlagenen Quantencomputers QC mittels ihres Rechnerkerns µC auch die Intensität und Modulation der Pumpstrahlung LB und Intensitätsmodulation der Lichtquelle LD. Hierzu kann beispielsweise der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC den zeitlichen Verlauf der Intensität der von der Lichtquelle LD abgestrahlten Pumpstrahlung LB steuern. Bevorzugt ist der zeitliche Intensitätsverlauf der Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD pulsmoduliert. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC steuert mittels des Wellenformgenerators WFG über den Lichtquellentreiber LDRV die Lichtquelle LED. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC steuert dabei bevorzugt die Intensität Ip und/oder die zeitliche Lage tsp der Pulse und/oder die zeitliche Dauer tdp der Pulse der gepulsten Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD. Über diese Intensität Ip der Pulse der Pumpstrahlung LB und über die zeitliche Lage tsp der Pulse der Pumpstrahlung LB und über die zeitliche Dauer tdp der Pulse der Pumpstrahlung LB kann somit der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des vorgeschlagenen Quantencomputers QC beeinflussen. Daher kann über diese Intensität Ip der Pulse der Pumpstrahlung LB und über die zeitliche Lage tsp der Pulse der Pumpstrahlung LB und über die zeitliche Dauer tdp der Pulse der Pumpstrahlung LB somit der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die Zustände von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenpunkte der Quantenbits des Quantencomputers QC miteinander koppeln. Dabei synchronisiert die Vorrichtung beispielsweise mittels des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC diese Pulse der Pumpstrahlung LB und/oder mittels geeigneter Synchronisationen und/oder mittels Synchronisationssignale mit ggf. von dem Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG erzeugten Mikrowellen- und/oder Radiosignalen zur Ansteuerung der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Ein solches Synchronisationssignal kann das Sendesignal S5 sein. Diese von dem Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG erzeugten Mikrowellen- und/oder Radiosignalen beeinflussen die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC je nach Zustand der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC ebenfalls. Über solche Beeinflussungen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des vorgeschlagenen Quantencomputers QC kann der Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC typischerweise auch die Zustände der nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC beeinflussen und ggf. die Zustände nuklearer Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit Zuständen von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC koppeln. Über solche Beeinflussungen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC des vorgeschlagenen Quantencomputers QC kann der Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC typischerweise ebenso die Zustände der nuklearen Kernquantenpunkte CI1, CI2 ,CI3 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC beeinflussen und ggf. die Zustände der nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC untereinander koppeln.The control device μC of the proposed quantum computer QC preferably also controls the intensity and modulation of the pump radiation LB and intensity modulation by means of its computer core μC the light source LD. For this purpose, for example, the computer core CPU of the control device μC can control the time course of the intensity of the pump radiation LB emitted by the light source LD. The intensity profile over time of the pump radiation LB of the light source LD is preferably pulse-modulated. The computer core CPU of the control device μC controls the light source LED by means of the waveform generator WFG via the light source driver LDRV. The computer core CPU of the control device μC preferably controls the intensity I p and/or the time position t sp of the pulses and/or the time duration t dp of the pulses of the pulsed pump radiation LB of the light source LD. The computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC can thus determine the states of the quantum dots NV1 via this intensity I p of the pulses of the pump radiation LB and via the temporal position t sp of the pulses of the pump radiation LB and via the temporal duration t dp of the pulses of the pump radiation LB , NV2, NV3 of the quantum bits of the proposed quantum computer QC affect. The computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC can therefore use this intensity I p of the pulses of the pump radiation LB and the time position t sp of the pulses of the pump radiation LB and the time duration t dp of the pulses of the pump radiation LB to determine the states of quantum dots Couple NV1, NV2, NV3 of the quantum dots of the quantum bits of the quantum computer QC with each other. The device synchronizes these pulses of the pump radiation LB, for example by means of the computer core CPU of the control device μC and/or by means of suitable synchronizations and/or by means of synchronization signals with microwave and/or Radio signals for controlling the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the Quantum Computer's QC. Such a synchronization signal can be the transmission signal S5. These microwave and/or radio signals generated by the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG also affect the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC, depending on the state of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC . By influencing the states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the proposed quantum computer QC in this way, the computer core CPU of the control device μC can typically also determine the states of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC affect and possibly the states of nuclear nuclear quantum points CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear Couple quantum bits of the quantum computer QC with states of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. By influencing the states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC of the proposed quantum computer QC, the computer core CPU of the control device µC can typically also influence the states of the nuclear quantum dots CI1, CI2, CI3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC and, if necessary, couple the states of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC.

Der besagte Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC steuert bevorzugt die eine oder die mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG, mWA zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Diese eine oder mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG, mWA zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC erzeugen bevorzugt ein oder mehrere sich ggf. überlagernde elektromagnetische Felder am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Diese elektromagnetischen Felder sind dabei bevorzugt so gestaltet, dass sie eine geeignete Frequenz, insbesondere eine Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenz, fHF aufweisen, die typischerweise mit einem zeitlichen Hüllkurvenverlauf in Pulsform moduliert ist. Bevorzugt ist die Erzeugung der Pulse dieser gepulsten elektromagnetischen Felder mit Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenz fHF mit der Erzeugung der Pulse der Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LED zeitlich beispielsweise über das Sendesignal S5 synchronisiert. Ein solcher Puls dieser gepulsten elektromagnetischen Felder mit Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenz fHF beginnt vorzugsweise zu einem Pulsstartzeitpunkt tspHF relativ zum Referenzzeitpunkt t0HF und weist bevorzugt eine Pulsdauer tdHF auf. Der besagte Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC steuert dabei bevorzugt sowohl die eine oder die mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG zur Erzeugung des besagten elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt stellt der besagte Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC dabei die Frequenz des elektromagnetischen Feldes fHF ein, das die eine oder die mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC erzeugen. Bevorzugt stellt der besagte Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC ggf. auch einen Pulsstartzeitpunkt tspHF relativ zum Referenzzeitpunkt t0HF und ggf. eine Pulsdauer tdHF eines zeitlichen Hüllkurvenverlaufs der Abstrahlung eines elektromagnetischen Feldes durch die eine oder die mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC in Pulsform ein. Darüber hinaus stellt bevorzugt der besagte Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC auch die Amplitude IpHF dieses Pulses ein, den diese Vorrichtungen MW/RF-AWFG, mWA erzeugen.Said computer core CPU of the control device µC preferably controls the one or more devices MW/RF-AWFG, mWA to generate an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. These one or more devices MW/RF-AWFG, mWA for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC preferably generate one or more possibly overlapping electromagnetic fields at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. These electromagnetic fields are preferably designed in such a way that they have a suitable frequency, in particular a microwave and/or radio wave frequency, f HF , which is typically modulated with a time envelope curve in pulse form. The generation of the pulses of these pulsed electromagnetic fields with microwave and/or radio wave frequency f HF is preferably synchronized in time with the generation of the pulses of the pump radiation LB of the light source LED, for example via the transmission signal S5. Such a pulse of these pulsed electromagnetic fields with microwave and/or radio wave frequency f HF preferably begins at a pulse start time t spHF relative to the reference time t 0HF and preferably has a pulse duration t dHF . Said computer core CPU of the control device µC preferably controls both the one or more devices MW/RF-AWFG for generating the said electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and at the respective location of the nuclear nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the quantum computer QC nuclear quantum bits. Preferably the Said computer core CPU of the control device µC inputs the frequency of the electromagnetic field f HF , which the one or more devices MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and am generate the respective location of the nuclear quantum points CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. Said computer core CPU preferably also provides the control device μC with a pulse start time t spHF relative to the reference time t 0HF and, if necessary, a pulse duration t dHF of a temporal envelope curve of the emission of an electromagnetic field by the one or more devices MW/RF-AWFG for generation an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC in pulse form. In addition, said computer core CPU of the control device μC preferably also sets the amplitude I pHF of this pulse, which these devices MW/RF-AWFG, mWA generate.

Darüber hinaus steuert der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC ggf. weitere Funktionen des Quantencomputers QC und dessen Teilvorrichtungen und Verfahren. Die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und die Paare aus zwei Quantenpunkten zweier Quantenbits des Quantencomputers QC und die Paare aus jeweils einem Quantenpunkt eines Quantenbits des Quantencomputers QC und jeweils einem nuklearen Kernquantenpunkt eines nuklearem Quantenbits des Quantencomputers QC weisen typischerweise unterschiedliche Resonanzfrequenzen fHF auf. Ursache sind zum Ersten die unterschiedlichen räumlichen Abstande der Quantenpunkte innerhalb der verschiedenen Paare aus zwei Quantenpunkten untereinander und zum Zweiten die unterschiedlichen räumlichen Abstände innerhalb der verschiedenen Paare aus einem Quantenpunkt und einem diesem Quantenpunkt jeweils zugeordneten nuklearen Kernquantenpunkt. Bevorzugt misst der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC zu Beginn des Betriebes und/oder noch in der Fabrikationsstätte in einem Testlauf bzw. Probebetrieb diese Resonanzfrequenzen fHF aus. Hierzu nutzt die oben beschriebenen Mittel. An dieser Stelle verweist die hier vorgelegte Schrift ausdrücklich nochmals auf die Schrift DE 10 2020 125 189 A1 . Die so ermittelten Resonanzfrequenzwerte speichert der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC bevorzugt in einem Speicher NVM der Steuervorrichtung µC als gespeicherte Resonanzfrequenzen ab. Bevorzugt ist dieser Speicher ein nicht flüchtiger Speicher NVM. Dies hat den Vorteil, dass diese Ermittlung der Resonanzfrequenzen durch einen Scanvorgang mit einem typischerweise schrittweisen Durchstimmen der Frequenz fHF dann seltener notwendig ist und nicht bei jedem Neustart des Quantencomputers QC notwendig ist. Im Betrieb nutzt der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC diese im Speicher NVM der Steuervorrichtung µC gespeicherten Resonanzfrequenzen, um die Frequenz fHF des zu erzeugenden elektromagnetischen Feldes so einzustellen, dass eine oder mehrere Vorrichtungen MW/RF-AWFG, mWA zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes gezielt den Zustand eines ganz bestimmten Quantenpunkts eines ganz bestimmten Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder gezielt den Zustand eines ganz bestimmten Paars von Quantenpunkten und/oder eines ganz bestimmten Paars aus einen Quantenpunkt und einem Kernquantenpunkt gezielt die Zustände einer ganz bestimmten Gruppe von Quantenpunkten beeinflussen können. An dieser Stelle verweist die hier vorgelegte Schrift ausdrücklich nochmals auf die Schrift DE 10 2020 125 189 A1 .In addition, the computer core CPU of the control device μC optionally controls other functions of the quantum computer QC and its sub-devices and methods. The quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and the pairs of two quantum dots of two quantum bits of the quantum computer QC and the pairs of one quantum dot of one quantum bit of the quantum computer QC and one nuclear quantum dot of a nuclear quantum bit of the quantum computer QC typically have different resonance frequencies f HF up. The reasons for this are, firstly, the different spatial distances between the quantum dots within the various pairs of two quantum dots and, secondly, the different spatial distances within the various pairs of a quantum dot and a nuclear quantum dot assigned to this quantum dot. The computer core CPU of the control device μC preferably measures these resonant frequencies f HF at the start of operation and/or while still in the manufacturing facility in a test run or trial operation. To do this, use the means described above. At this point, the writing presented here expressly refers to the writing again DE 10 2020 125 189 A1 . The computer core CPU of the control device μC stores the resonant frequency values determined in this way, preferably in a memory NVM of the control device μC, as stored resonant frequencies. This memory is preferably a non-volatile memory NVM. This has the advantage that this determination of the resonant frequencies by a scanning process with a typically step-by-step tuning of the frequency f HF is then necessary less frequently and is not necessary every time the quantum computer QC is restarted. During operation, the computer core CPU of the control device µC uses these resonant frequencies stored in the memory NVM of the control device µC in order to set the frequency f HF of the electromagnetic field to be generated in such a way that one or more devices MW/RF-AWFG, mWA are targeted for generating an electromagnetic field the state of a very specific quantum dot of a very specific quantum bit of the quantum computer QC and/or specifically the state of a very specific pair of quantum dots and/or a very specific pair of a quantum dot and a nuclear quantum dot can specifically affect the states of a very specific group of quantum dots. At this point, the writing presented here expressly refers to the writing again DE 10 2020 125 189 A1 .

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Lichtquellentreiber LDRV steuern und Betriebsparameter des Lichtquellentreibers LDRV wie beispielsweise interne Temperaturen, interne Versorgungsspannungen etc., auslesen.The computer core CPU of the control device μC can preferably control the light source driver LDRV via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and read out operating parameters of the light source driver LDRV such as internal temperatures, internal supply voltages etc.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB der Lichtquelle LD steuern und Betriebsparameter der Lichtquelle LD, wie Temperatur, Lichtabstrahlungsintensität etc. auslesen.The computer core CPU of the control device μC can preferably control the light source LD and read operating parameters of the light source LD, such as temperature, light emission intensity, etc., via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Wellenformgenerator WFG steuern und Betriebsparameter des Wellenformgenerators WFG auslesen.The computer core CPU of the control device μC can preferably control the waveform generator WFG and read operating parameters of the waveform generator WFG via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Verstärker V steuern und Betriebsparameter des Verstärkers V, wie beispielsweise Verstärkungen und/oder Filterparameter, auslesen.The computer core CPU of the control device μC can preferably control the amplifier V via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and read out operating parameters of the amplifier V, such as gains and/or filter parameters.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die durch Analog-zu-Digital-Wandler ADCV des Verstärkers V und durch den Verstärker V verstärkten und gefilterten Messwerte des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD erfassen und auslesen. Sofern möglich, kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF den Fotodetektor PD konfigurieren und ggf. weitere Betriebsparameter, wie beispielsweise eine Vorspannung oder eine Temperatur auslesen oder die Vorspannung einstellen.The computer core CPU of the control device μC can preferably use the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB to transmit the analog-to-digital converter ADCV of the amplifier V and by the amplifier V amplified and filtered measured values of the receiver output signal S0 of the photodetector PD and read out. If possible, the computer core CPU of the control device μC can preferably configure the photodetector PD via the internal data interface MDBIF and, if necessary, read out further operating parameters, such as a bias voltage or a temperature, or set the bias voltage.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und eine erste Kameraschnittstelle CIF die erste Kamera CM1 konfigurieren und auslesen. Bevorzugt erfasst die erste Kamera CM1 ein Bild des Substrats D. Bevorzugt erfasst die erste Kamera CM1 ein Bild der Verteilung der Fluoreszenzstrahlung FL des Substrats D und über mittelt dieses Bild bevorzugt an den Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC. Bevorzugt erfasst die erste Kamera CM1 also ein Bild der Verteilung der Fluoreszenzstrahlung FL der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC des Substrats D und übermittelt dieses Bild bevorzugt an den Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann die erste Kamera CM1 somit steuern und Betriebsparameter und Daten der Kamera CM1 auslesen.The computer core CPU of the control device μC can preferably configure and read out the first camera CM1 via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and a first camera interface CIF. The first camera CM1 preferably captures an image of the substrate D. The first camera CM1 preferably captures an image of the distribution of the fluorescence radiation FL of the substrate D and preferably transmits this image to the computer core CPU of the control device μC. The first camera CM1 thus preferably captures an image of the distribution of the fluorescence radiation FL of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC of the substrate D and preferably transmits this image to the computer core CPU of the control device μC. The computer core CPU of the control device μC can thus control the first camera CM1 and read out operating parameters and data from the camera CM1.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die X-Steuervorrichtung GDX für die translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung steuern und Betriebsparameter der X-Steuervorrichtung GDX auslesen und ggf. anpassen.The computer core CPU of the control device μC can control the X control device GDX for the translatory positioning device XT in the X direction, preferably via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB, and can read out operating parameters of the X control device GDX and adjust them if necessary.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die Y-Steuervorrichtung GDY für die translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung steuern und Betriebsparameter der Y-Steuervorrichtung GDY auslesen und ggf. anpassen.The computer core CPU of the control device μC can preferably control the Y control device GDY for the translatory positioning device YT in the Y direction via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and read out operating parameters of the Y control device GDY and adjust them if necessary.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die Z-Steuervorrichtung GDZ für die translatorische Positioniervorrichtung ZT in Z-Richtung steuern und Betriebsparameter der Z-Steuervorrichtung GDZ auslesen und ggf. anpassen.The computer core CPU of the control device μC can preferably control the Z control device GDZ for the translatory positioning device ZT in the Z direction via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and can read out operating parameters of the Z control device GDZ and adjust them if necessary.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und über die X-Steuervorrichtung GDX die translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung steuern und Betriebsparameter der translatorischen Positioniervorrichtung XT in X-Richtung auslesen und ggf. anpassen.The computer core CPU of the control device μC can preferably control the translational positioning device XT in the X direction via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and via the X control device GDX and read out operating parameters of the translational positioning device XT in the X direction and adjust them if necessary.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und über die Y-Steuervorrichtung GDY die translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung steuern und Betriebsparameter der translatorischen Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung auslesen und ggf. anpassen.The computer core CPU of the control device μC can preferably control the translational positioning device YT in the Y direction via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and via the Y control device GDY and read out operating parameters of the translational positioning device YT in the Y direction and adjust them if necessary.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und über die Z-Steuervorrichtung GDZ die translatorische Positioniervorrichtung ZT in Z-Richtung steuern und Betriebsparameter der translatorischen Positioniervorrichtung ZT in Z-Richtung auslesen und ggf. anpassen.The computer core CPU of the control device μC can preferably control the translational positioning device ZT in the Z direction via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and via the Z control device GDZ and read out operating parameters of the translational positioning device ZT in the Z direction and adjust them if necessary.

Bevorzugt erfasst der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Position des Substrats D relativ zum optischen System OS. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise und bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und über die erste Kameraschnittstelle CIF und die erste Kamera CIM1 bevorzugt diese Position des Substrats D relativ zum optischen System OS erfassen und Änderungen dieser Position des Substrats D relativ zum optischen System OS mittels der Y-Steuervorrichtung GDY und der translatorischen Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung und mittels der X-Steuervorrichtung GDX und der translatorischen Positioniervorrichtung XT in X-Richtung und mittels der Z-Steuervorrichtung GDZ und der translatorischen Positioniervorrichtung ZT in Z-Richtung so korrigieren, dass diese Korrekturen diese Änderungen dieser Position des Substrats D relativ zum optischen System OS rückgängig machen.The computer core CPU of the control device μC preferably detects the position of the substrate D relative to the optical system OS. The computer core CPU of the control device µC can, for example and preferably via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and via the first camera interface CIF and the first camera CIM1, preferably detect this position of the substrate D relative to the optical system OS and changes in this position of the substrate D relative to the optical system OS by means of the Y control device GDY and the translational positioning device YT in the Y direction and by means of the X control device GDX and the translational positioning device XT in the X direction and by means of the Z control device GDZ and the translational positioning device ZT in the Z Correct direction so that these corrections undo these changes in this position of the substrate D relative to the optical system OS.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB einen Temperatursensor ST auslesen und ggf. konfigurieren.The computer core CPU of the control device μC can preferably read out and optionally configure a temperature sensor ST via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB in Abhängigkeit von der mit dem Temperatursensor ST erfassten Temperatur ein oder mehrere Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC neu konfigurieren oder anders betreiben. Insbesondere kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC ein oder mehrere Lüfter des Quantencomputers QC oder funktionsäquivalente Kühlvorrichtungen wie Wasser- oder Ölkühler mit entsprechenden Kühlmittelkreisläufen in Betrieb setzen oder in ihren Betriebsparametern so verändern, dass die mit dem Temperatursensor TS erfasste Temperatur in einem vorgegebenen Temperaturbereich bleibt. Der vorgeschlagene Quantencomputer QC kann ein oder mehrere Temperatursensoren TS und ein oder mehrere Kühlmittelkreisläufer und/oder ein oder mehrere Lüfter aufweisen. Als Kühlmittel kommen alle geeigneten Fluide in Frage. Luft, Wasser und Öl sind besonders bevorzugt. Die Kühlung dient typischerweise der Abfuhr der Abwärme von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC. Typischerweise ist eine Zieltemperatur im Bereich von 0°C bis 50°C bevorzugt. Ein militärischer Temperaturbereich von -40°C bis 125°C erscheint sinnvoll für militärische Anwendungen. Statt einer Kühlvorrichtung kann der Quantencomputer QC auch eine Heizung für Klimatisierungszwecke aufweisen, wobei der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB in Abhängigkeit von der mit dem Temperatursensor ST erfassten Temperatur diese Heizung dann so steuert, dass das Innere des Quantencomputers QC eine Mindesttemperatur überschreitet. Die Heizung kann beispielsweise elektrisch, chemisch oder thermonuklear sein.The computer core CPU of the control device μC can preferably reconfigure or operate differently one or more device parts of the quantum computer QC depending on the temperature detected by the temperature sensor ST via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. In particular, the computer core CPU of the control device µC can operate one or more fans of the quantum computer QC or functionally equivalent cooling devices such as water or oil coolers with corresponding coolant circuits or change their operating parameters in such a way that the temperature recorded by the temperature sensor TS remains within a specified temperature range. The proposed quantum computer QC can have one or more temperature sensors TS and one or more coolant circuits and/or one or more fans. All suitable fluids can be used as coolants. Air, water and oil are particularly preferred. The cooling typically serves to dissipate the waste heat from device parts of the quantum computer QC. Typically, a target temperature in the range of 0°C to 50°C is preferred. A military temperature range of -40°C to 125°C seems reasonable for military applications. Instead of a cooling device, the quantum computer QC can also have a heater for air conditioning purposes, in which case the computer core CPU of the control device µC can then control this heater, preferably via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB, depending on the temperature recorded by the temperature sensor ST, such that inside the quantum computer QC exceeds a minimum temperature. For example, the heating may be electrical, chemical, or thermonuclear.

Bevorzugt erfasst der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Position des Substrats D relativ zum optischen System OS und die Position eines Permanentmagneten PM relativ zum Substrat D. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise und bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und über die zweite Kameraschnittstelle CIF2 und die zweite Kamera CIM2 bevorzugt diese Position des Substrats D relativ zum optischen System OS und die Position eines Permanentmagneten PM relativ zum Substrat D beispielsweise in der Seitenansicht erfassen.The computer core CPU of the control device µC preferably detects the position of the substrate D relative to the optical system OS and the position of a permanent magnet PM relative to the substrate D. The computer core CPU of the control device µC can, for example and preferably, via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and via the second camera interface CIF2 and the second camera CIM2 preferably capture this position of the substrate D relative to the optical system OS and the position of a permanent magnet PM relative to the substrate D, for example in the side view.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und die zweite Kameraschnittstelle CIF2 die zweite Kamera CM2 konfigurieren und auslesen. Bevorzugt erfasst die zweite Kamera CM2 ein Bild des Substrats D relativ zum optischen System OS und die Position eines Permanentmagneten PM relativ zum Substrat D beispielsweise in der Seitenansicht. Bevorzugt beleuchtet zu diesem Zweck eine Leuchte LM mit einem Leuchtmittel den Bereich, den die zweite Kamera CM2 erfassen soll. Bevorzugt erfasst die zweite Kamera CM2 dieses Bild und über mittelt dieses Bild bevorzugt an den Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann die zweite Kamera CM2 somit steuern und Betriebsparameter und Daten der zweiten Kamera CM2 auslesen. Diese zweite Kamera CM2 ermöglicht es in Fernwartung den Positioniervorgang und die Positionierung des Substrats D gegenüber dem optischen System OS mittels der translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung und der translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung zu beobachten und zu überprüfen und ggf. den Positionierungsvorgang und die Positionierung des Substrats D gegenüber einem Permanentmagneten PM mittels der Positioniervorrichtung PV dieses Permanentmagneten PM zu beobachten und zu überprüfen, ohne das Gehäuse des Quantencomputers QC überprüfen zu müssen. Bevorzugt überträgt die zweite Kamera CM2 das Bild des beobachteten Bildbereichs über die zweite Kameraschnittstelle CIF2, den Steuerdatenbus SDB, die interne Datenschnittstelle MDBIF, den internen Datenbus INTDB der Steuervorrichtung µC, den Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC, die externe Datenschnittstelle DBIF der Steuervorrichtung µC und den externen Datenbus EXTDB an eine übergeordnete Steuereinheit ZSE oder einen anderen Rechner, der über eine geeignete Mensch-Maschine-Schnittstelle verfügt. Diese Mensch-Maschine-Schnittstelle kann einen Bildschirm und eine Tastatur oder der gleichen aufweisen, sodass ein Bediener des Quantencomputers QC hier Eingaben für die Steuerung von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC oder des Quantencomputers QC als Ganzes vornehmen kann. Diese oder eine andere Mensch-Maschine-Schnittstelle kann zur Darstellung von Rechenergebnissen des Quantencomputers QC dienen und/oder Statusmeldungen des Quantencomputers QC, insbesondere des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC und/oder Betriebsparameter und/oder Statusmeldungen von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC darstellen. Insbesondere kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle Bilder und/oder Video-Sequenzen der ersten Kamera CM1 und/oder der zweiten Kamera CM2 darstellen. Diese Bilder und/oder Video-Sequenzen können durch den Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC oder einen Rechner, der über den externen Datenbus EXTDB mit dem Quantencomputer QC verbunden ist, für die Darstellung zuvor bearbeitet sein. Bei dem Rechner kann es sich um eine zentrale Steuereinheit ZSE handeln. Beispielsweise kann es sich um Falschfarbenbilder, Bildausschnitte und verzerrte Bilder und Videos oder der Gleichen handeln.The computer core CPU of the control device μC can preferably configure and read out the second camera CM2 via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and the second camera interface CIF2. The second camera CM2 preferably captures an image of the substrate D relative to the optical system OS and the position of a permanent magnet PM relative to the substrate D, for example in the side view. For this purpose, a light LM with a light source preferably illuminates the area that the second camera CM2 is intended to capture. The second camera CM2 preferably captures this image and preferably transmits this image to the computer core CPU of the control device μC. The computer core CPU of the control device μC can thus control the second camera CM2 and read out operating parameters and data from the second camera CM2. This second camera CM2 makes it possible to remotely monitor and check the positioning process and the positioning of the substrate D with respect to the optical system OS by means of the translational positioning device XT in the X direction and the translational positioning device YT in the Y direction and, if necessary, the positioning process and observing and checking the positioning of the substrate D relative to a permanent magnet PM by means of the positioning device PV of this permanent magnet PM, without having to check the housing of the quantum computer QC. The second camera CM2 preferably transmits the image of the observed image area via the second camera interface CIF2, the control data bus SDB, the internal data interface MDBIF, the internal data bus INTDB of the control device µC, the computer core CPU of the control device µC, the external data interface DBIF of the control device µC and the external data bus EXTDB to a higher-level control unit ZSE or another computer that has a suitable man-machine interface. This man-machine interface can have a screen and a keyboard or the like, so that an operator of the quantum computer QC can make inputs here for controlling device parts of the quantum computer QC or the quantum computer QC as a whole. This or another human-machine interface can be used to display calculation results from the quantum computer QC and/or status reports from the quantum computer QC, in particular from the computer core CPU of the control device µC and/or operating parameters and/or status reports from device parts of the quantum computer QC. In particular, the human-machine interface can display images and/or video sequences from the first camera CM1 and/or the second camera CM2. These images and/or video sequences can be previously processed for display by the computer core CPU of the control device μC of the quantum computer QC or a computer that is connected to the quantum computer QC via the external data bus EXTDB. The computer can be a central control unit ZSE. For example, they can be false color images, image sections and distorted images and videos or the like.

Die erste Kamera CM1 und/oder die zweite Kamera CM2 brauchen nicht notwendigerweise RGB-Kameras sein. Vielmehr können sie auch empfindlich für für den Menschen nicht sichtbare Strahlung sein. Die erste Kamera CM1 und/oder die zweite Kamera CM2 können auch Multispektralkameras sein, um beispielsweise die Fluoreszenzstrahlung FL der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC optimal beobachten zu können. Die erste Kamera CM1 umfasst bevorzugt eine Abbildungsoptik und eine bildgebende Fotodetektorschaltung, beispielsweise einen CCD-Sensor-IC, und eine Kameraauswerteelektronik, die an die erste Kameraschnittstelle CIF gekoppelt ist. Die zweite Kamera CM2 umfasst bevorzugt eine zweite Abbildungsoptik und eine zweite bildgebende Fotodetektorschaltung, beispielsweise einen zweiten CCD-Sensor-IC, und eine zweite Kameraauswerteelektronik, die an die zweite Kameraschnittstelle CIF2 gekoppelt ist.The first camera CM1 and/or the second camera CM2 need not necessarily be RGB cameras. Rather, they can also be sensitive to radiation that is not visible to humans. The first camera CM1 and/or the second camera CM2 can also be multispectral cameras in order, for example, to be able to optimally observe the fluorescence radiation FL of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The first camera CM1 preferably comprises imaging optics and an imaging photodetector circuit, for example a CCD sensor IC, and camera evaluation electronics which are coupled to the first camera interface CIF. The second camera CM2 preferably includes second imaging optics and a second imaging photodetector circuit, for example a second CCD sensor IC, and second camera evaluation electronics which are coupled to the second camera interface CIF2.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB eine Steuervorrichtung PVC für eine Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM steuern und Betriebsparameter der Steuervorrichtung PVC für eine Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM auslesen und ggf. modifizieren. The computer core CPU of the control device μC can preferably control a control device PVC for a positioning device PV of the permanent magnet PM via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and read out and, if necessary, modify operating parameters of the control device PVC for a positioning device PV of the permanent magnet PM.

Beispielsweise kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB Änderungen der Position des Substrats D relativ zum optischen System OS und die Position eines Permanentmagneten PM relativ zum Substrat D beispielsweise in der Seitenansicht erfassen und solche Änderungen der Position des Permanentmagneten PM relativ zum Substrat D mittels einer Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PV wieder ausgleichen. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC verwendet hierfür bevorzugt die Steuervorrichtung PVC für eine Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann hierdurch bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM mittels der die Steuervorrichtung PVC steuern und Betriebsparameter der Positioniervorrichtung PV auslesen und ggf. modifizieren. Insbesondere kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielhaft bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB mittels der Positioniervorrichtung PV die Position des Permanentmagneten PM bevorzugt steuern und verändern. Bevorzugt kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC Änderungen der Position des Permanentmagneten PM relativ zum Substrat D mittels der zweiten Kamera CM2 erfassen und mittels der Positioniervorrichtung PV wieder kompensieren.For example, the computer core CPU of the control device µC can detect changes in the position of the substrate D relative to the optical system OS and the position of a permanent magnet PM relative to the substrate D, for example in the side view, preferably via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB, and detect such changes in the position of the Permanent magnets PM compensate again relative to the substrate D by means of a positioning device PV of the permanent magnet PV. For this purpose, the computer core CPU of the control device μC preferably uses the control device PVC for a positioning device PV of the permanent magnet PM. The computer core CPU of the control device μC can thereby preferably control the positioning device PV of the permanent magnet PM via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB by means of the control device PVC and read out operating parameters of the positioning device PV and modify them if necessary. In particular, the computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control and change the position of the permanent magnet PM via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB using the positioning device PV. The computer core CPU of the control device μC can preferably detect changes in the position of the permanent magnet PM relative to the substrate D using the second camera CM2 and compensate again using the positioning device PV.

Der vorgeschlagene Quantencomputer QC umfasst somit erste Mittel (CM1, CM2), um Änderungen der Anordnung von Vorrichtungsteilen (OS, D, PM) zueinander zu erfassen, und zweite Mittel (XT, YT, PV), um die erfassten Änderungen rückgängig zu machen. Die ersten Mittel können auch funktionsäquivalente Sensoren, insbesondere Positionssensoren umfassen. Die zweiten Mittel können auch andere funktionsäquivalente Aktoren umfassen.The proposed quantum computer QC thus comprises first means (CM1, CM2) to detect changes in the arrangement of device parts (OS, D, PM) relative to one another, and second means (XT, YT, PV) to undo the detected changes. The first means can also include functionally equivalent sensors, in particular position sensors. The second means can also include other functionally equivalent actuators.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB einen Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG zu Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen (Englisch: Arbitrary-Wave-Form-Generator) steuern und dessen Betriebsparameter auslesen und ggf. anpassen. Insbesondere kann beispielsweise bevorzugt der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die erzeugte Wellenformen des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG programmieren bzw. einstellen oder die eingestellte Wellenform auslesen.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB, control and control a microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG to generate largely freely definable waveforms (Arbitrary Wave Form Generator). Read out operating parameters and adjust if necessary. In particular, the computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably program or set the waveforms generated by the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB, or read out the set waveform.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA einstellen und konfigurieren und/oder eine solche Konfiguration der Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA auslesen. Der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG steuert typischerweise die Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA mit der vom Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG erzeugten Wellenformen des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG an. Die Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA bestrahlt das Substrat D mit den Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit der elektromagnetischen Strahlung entsprechend der vom Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG erzeugten Wellenformen des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably set and configure the microwave and/or radio wave antenna mWA via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and/or read out such a configuration of the microwave and/or radio wave antenna mWA. The microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG typically controls the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG with the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG waveforms generated by the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG at. The microwave and/or radio wave antenna mWA irradiates the substrate D with the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC with the electromagnetic radiation corresponding to the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG waveforms of the microwave and/or or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG.

Hierdurch manipuliert die elektromagnetischen Strahlung entsprechend der vom Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG erzeugten Wellenformen des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG den Quantenzustand der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC im Substrat D. Hierdurch kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Quantenzustand der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC im Substrat D manipulieren. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann typischerweise über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB mittels des Wellenformgenerators WFG und des Lichtquellentreibers LDRV und der Lichtquelle LD ebenfalls aber in anderer Weise den Quantenzustand der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC im Substrat D manipulieren.As a result, the electromagnetic radiation manipulates the quantum state of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and the core quantum dots according to the waveforms of the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG generated by the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC in the substrate D. This allows the computer core CPU of the control device μC, for example via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB the quantum state of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC in the substrate D. The computer core CPU of the control device µC can typically use the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB by means of the waveform generator WFG and the light source driver LDRV and the light source LD, but also in a different way the quantum state of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and the Manipulate nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC in the substrate D.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB eine Kühlvorrichtung KV des Substrats D und ggf. in der 1 nicht eingezeichnete Hilfsvorrichtungen der Kühlvorrichtung KV des Substrats D steuern und deren Statusinformationen erfassen und auslesen. Bei der Hilfsvorrichtung der der Kühlvorrichtung KV des Substrats D kann es sich beispielsweise um ein sogenanntes Closed Loop Helium Gas Cooling-System HeCLCS handeln, dass Helium als Kühlmittel verwendet. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die Closed Loop Helium Gas Cooling-System HeCLCS steuern. Beispielsweise kann dieses Kühlmittel eine Kühlfläche als Kühlvorrichtung KV durchströmen, wobei auf der Oberfläche der als Kühlvorrichtung KV dienenden Kühlfläche das Substrat D thermisch leitfähig befestigt ist und wobei hierdurch das Substrat durch das Closed Loop Helium Gas Cooling-System HeCLCS gekühlt wird. Bevorzugt positionieren die translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung und die translatorischen Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung den Verbund aus der Kühlvorrichtung KV und Substrat D.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB, have a cooling device KV of the substrate D and possibly in the 1 control non-illustrated auxiliary devices of the cooling device KV of the substrate D and record and read their status information. The auxiliary device for the cooling device KV of the substrate D can, for example, be what is known as a closed-loop helium gas cooling system HeCLCS, which uses helium as a coolant. The computer core CPU of the control device μC can control the closed loop helium gas cooling system HeCLCS, for example, preferably via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. For example, this coolant can flow through a cooling surface as a cooling device KV, with the substrate D being fastened in a thermally conductive manner on the surface of the cooling surface serving as the cooling device KV, and with the substrate thereby being cooled by the closed-loop helium gas cooling system HeCLCS. Preferably, the translational positioning device XT in the X direction and the translational positioning device YT in the Y direction position the combination of the cooling device KV and substrate D.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB eine Ladevorrichtung LDV steuern und Betriebsparameter und Daten der Ladevorrichtung LDV auslesen. Ein solcher Betriebsparameter kann beispielsweise der Spannungswert der Netzspannung des elektrischen Versorgungsnetzes sein, das die Ladevorrichtung LDV mit elektrischer Energie versorgt, sein.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control a charging device LDV via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and read out operating parameters and data from the charging device LDV. Such an operating parameter can be, for example, the voltage value of the mains voltage of the electrical supply network that supplies the charging device LDV with electrical energy.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB eine Trennvorrichtung TS steuern und Betriebsparameter und Daten der Trennvorrichtung TS auslesen. Beispielsweis kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Ausgänge der Ladevorrichtung LDV von der ersten Energiereserve BENG und/oder der zweiten Energiereserve BENG2 trennen, sodass diese zum Ersten die erste Energiereserve BENG und/oder die zweite Energiereserve BENG2 nicht mehr mit elektrischer Energie lädt und zum Zweiten die übrigen Vorrichtungsteile des Quantencomputers nicht oder nur noch wesentlich weniger stört. Beispielsweis kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Ausgänge der Ladevorrichtung LDV mit der ersten Energiereserve BENG und/oder mit der zweiten Energiereserve BENG2 verbinden, sodass diese die erste Energiereserve BENG und/oder die zweite Energiereserve BENG2 mit elektrischer Energie lädt.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control a separating device TS via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and read out operating parameters and data from the separating device TS. For example, the computer core CPU of the control device µC can disconnect the outputs of the charging device LDV from the first energy reserve BENG and/or the second energy reserve BENG2, so that firstly the first energy reserve BENG and/or the second energy reserve BENG2 is no longer charged with electrical energy and secondly Secondly, it does not disturb the other parts of the quantum computer or only disturbs it to a much lesser extent. For example, the computer core CPU of the control device μC can connect the outputs of the charging device LDV to the first energy reserve BENG and/or to the second energy reserve BENG2, so that it charges the first energy reserve BENG and/or the second energy reserve BENG2 with electrical energy.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die erste Energiereserve BENG steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der ersten Energiereserve BENG auslesen. Beispielsweise kann die erste Energiereserve BENG mehrere Untermodule umfassen, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC überwacht. Beispielsweise kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Temperatur dieser Untermodule und/oder den Druck in diesen Untermodulen und/oder den Ladezustand dieser Untermodule erfassen. Hierzu umfasst die erste Energiereserve BENG bevorzugt geeignete Sensoren, deren Werte der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC erfassen kann. Im Fehlerfall kann dadurch Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC diesen Fehlerfall an den erfassten Parametern dieser Untermodule erfassen und fehlerhafte Untermodule aus dem Verband herausschalten und die entstehende Lücke überbrücken. Als fehlerhaft versteht die hier vorgelegte Schrift insbesondere defekte Untermodule und/oder Untermodule mit Fehlfunktionen und/oder Untermodule, die vermutlich defekt sind und/oder vermutlich Fehlfunktionen aufweisen. Hierzu umfasst die erste Energiereserve BENG bevorzugt geeignete Schalter und/oder Umschalter, deren Schaltzustand der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beeinflussen kann.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the first energy reserve BENG and/or read operating parameters and data from the first energy reserve BENG via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. For example, the first energy reserve BENG can include a number of sub-modules which the computer core CPU of the control device μC monitors. For example, the computer core CPU of the control device μC can record the temperature of these sub-modules and/or the pressure in these sub-modules and/or the state of charge of these sub-modules. For this purpose, the first energy reserve BENG preferably includes suitable sensors, the values of which can be recorded by the computer core CPU of the control device μC. In the event of an error, the computer core CPU of the control device μC can thereby detect this error in the recorded parameters of these submodules and switch out faulty submodules from the group and bridge the resulting gap. The document presented here understands defective sub-modules and/or sub-modules with malfunctions and/or sub-modules that are presumably defective and/or presumably have malfunctions to be defective. For this purpose, the first energy reserve BENG preferably includes suitable switches and/or changeover switches, the switching state of which can be influenced by the computer core CPU of the control device μC.

Bevorzugt kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Energieversorgung einer ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG beeinflussen.In this way, the computer core CPU of the control device μC can preferably influence the energy supply of a first energy conditioning device SRG.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die erste Energieaufbereitungsvorrichtung SRG steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG erfassen und auslesen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Energieversorgung der übrigen Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the first energy processing device SRG via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and/or record and read operating parameters and data of the first energy processing device SRG. In this way, the computer core CPU of the control device μC can typically monitor and control the energy supply of the remaining device parts of the quantum computer QC.

Sofern DMA-Zugriffe der übrigen Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC zulässig sind, können diese beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB mittels eines DMA-Zugriffs auf die Steuervorrichtung µC und/oder den Speicher RAM, NVM der Steuervorrichtung µC und/oder den der Rechnerkern CPU und/oder die Steuervorrichtung µC und die Datenschnittstelle DBIF und den externen Datenbus EXTDB auf Vorrichtungen außerhalb des Quantencomputers QC zugreifen.If DMA accesses from the other device parts of the quantum computer QC are permitted, they can, for example, preferably via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB by means of a DMA access to the control device µC and/or the memory RAM, NVM of the control device µC and/or the the computer core CPU and/or the control device μC and the data interface DBIF and the external data bus EXTDB access devices outside of the quantum computer QC.

Die ggf. vorhandenen internen Steuerrechner von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC können beispielsweise bevorzugt über die Steuervorrichtung µC und die Datenschnittstelle DBIF und den externen Datenbus EXTDB mit Vorrichtungen außerhalb des Quantencomputers QC kommunizieren und mit diesen externen Vorrichtungen Daten austauschen. Bei solchen externen Vorrichtungen kann es sich beispielsweise um Steuergeräte eines Kraftfahrzeugs Kfz oder der gleichen handeln. Insbesondere ist ein Datenaustausch mit dem Internet oder einem vergleichbaren Datennetzwerk mit einer Vielzahl von Rechnersystemen denkbar. Zu diesen Rechnersystemen kann beispielsweise eine zentrale Steuereinheit ZSE eines Quantencomputersystems QUSYS gehören, deren Teil der Quantencomputer QC sein kann.The possibly existing internal control computers of device parts of the quantum computer QC can, for example, preferably communicate via the control device μC and the data interface DBIF and the external data bus EXTDB with devices outside of the quantum computer QC and exchange data with these external devices. Such external devices can be, for example, control units of a motor vehicle or the like. In particular, data exchange with the Internet or a comparable data network with a large number of computer systems is conceivable. These computer systems can include, for example, a central control unit ZSE of a quantum computer system QUSYS, part of which can be the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann den flüchtigen Speicher RAM der Steuervorrichtung µC mit Daten beschreiben und lesen. Typischerweise umfasst der Dateninhalt des flüchtigen Speichers RAM Programmdaten und/oder Betriebsdaten und/oder Programmbefehle.The computer core CPU of the control device μC can read and write data to the volatile memory RAM of the control device μC. Typically, the data content of the volatile memory RAM includes program data and/or operating data and/or program instructions.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann die Daten des nicht flüchtigen Speichers NVM der Steuervorrichtung µC lesen. Bevorzugt umfasst der nicht flüchtige Speicher NVM der Steuervorrichtung µC einen beschreibbaren nicht flüchtigen Speicher wie einen Flash-Speicher. Typischerweise umfasst der Dateninhalt des nicht flüchtigen Speichers NVM Programmdaten und/oder Betriebsdaten und/oder Programmbefehle. Bevorzugt umfasst der Dateninhalt eines nicht flüchtigen und beschreibbaren Speichers NVM die Parameter der Resonanzfrequenzen für die Ansteuerung der Kernquantenbits CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33.The computer core CPU of the control device μC can read the data of the non-volatile memory NVM of the control device μC. The non-volatile memory NVM of the control device μC preferably includes a writable non-volatile memory such as a flash memory. Typically, the data content of the non-volatile memory NVM includes program data and/or operational data and/or program instructions. The data content of a non-volatile and writable memory NVM preferably includes the parameters of the resonant frequencies for driving the nuclear quantum bits CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 .

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise den Speicher RAM, NVM der Steuervorrichtung µC lesen und/oder mit Daten beschreiben.The computer core CPU of the control device μC can, for example, read and/or write data to the memory RAM, NVM of the control device μC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die die Datenschnittstelle DBIF und den externen Datenbus EXTDB auf ein übergeordnetes Rechnersystem, beispielsweise eine zentrale Steuereinheit ZSE und/oder die Steuervorrichtungen anderer Quantencomputer QC1 bis QC16 zugreifen.The computer core CPU of the control device μC can preferably access a higher-level computer system, for example a central control unit ZSE and/or the control devices of other quantum computers QC1 to QC16, via the data interface DBIF and the external data bus EXTDB.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann über die interne Datenschnittstelle MDBIF auf den Steuerdatenbus SDB und über diesen Steuerdatenbus SDB auf andere Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC zugreifen.The computer core CPU of the control device μC can access the control data bus SDB via the internal data interface MDBIF and other device parts of the quantum computer QC via this control data bus SDB.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Lichtquellentreiber LDRV steuern und/oder Betriebsparameter und Daten des Lichtquellentreibers LDRV auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise die Leuchtintensität und andere einstellbare Betriebsparameter umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus dem Lichtquellentreiber LDRV auslesen kann, können beispielsweise Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC den Lichtquellentreiber LDRV des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the light source driver LDRV and/or read out operating parameters and data of the light source driver LDRV via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. The control data can include, for example, the light intensity and other adjustable operating parameters. The data that the computer core CPU of the control device μC can read from the light source driver LDRV via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can include, for example, current levels, internal values, electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc. and values derived from them. In this way, the computer core CPU of the control device μC can typically monitor and control the light source driver LDRV of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Wellenformgenerator WFG steuern und/oder Betriebsparameter und Daten des Wellenformgenerators WFG auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise die Daten der zu erzeugenden Wellenform des Sendesignals S5 des Wellenformgenerators WFG und/oder die Geschwindigkeit / Frequenz der Erzeugung der so vorgegebenen Wellenform des erzeugten Sendesignals S5 des Wellenformgenerators WFG und andere einstellbare Betriebsparameter des Wellenformgenerators WFG umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus dem Wellenformgenerator WFG auslesen kann, können beispielsweise Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC den Wellenformgenerator WFG des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control and/or the waveform generator WFG via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB Read out operating parameters and data of the waveform generator WFG. The control data can include, for example, the data of the waveform to be generated of the transmission signal S5 of the waveform generator WFG and/or the speed/frequency of the generation of the predetermined waveform of the generated transmission signal S5 of the waveform generator WFG and other adjustable operating parameters of the waveform generator WFG. The data that the computer core CPU of the control device μC can read from the waveform generator WFG via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can include, for example, current levels, internal values, electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc. and values derived from them. Typically, this allows the computer core CPU of the control device μC to monitor and control the waveform generator WFG of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Verstärker V steuern und/oder Betriebsparameter und Daten des Verstärker V auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise die Verstärkung und/oder Filterparameter des Verstärkers V und andere einstellbare Betriebsparameter des Verstärker V umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus dem Verstärker V auslesen kann, können beispielsweise interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC den Verstärker V des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the amplifier V and/or read operating parameters and data from the amplifier V via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. The control data can include, for example, the gain and/or filter parameters of the amplifier V and other adjustable operating parameters of the amplifier V. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out of the amplifier V via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can include, for example, internal current levels, internal values, electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc. and values derived therefrom. Typically, this allows the computer core CPU of the control device μC to monitor and control the amplifier V of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Fotodetektor PD steuern und/oder Betriebsparameter und Daten des Fotodetektor PD auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise die Verstärkung und/oder Filterparameter eines möglicherweise vorhandenen und in den Fotodetektor PD integrierten Ansteuerschaltkreises sein, der das eigentliche photonensensitive Element des Fotodetektors PD ansteuert und die für die Detektion von Photonen relevanten Werte erfasst und in ein auslesbares Signal wandelt. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus dem Fotodetektors PD auslesen kann, können beispielsweise interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC den Fotodetektor PD des Quantencomputers QC überwachen und steuern. Im einfachsten Fall kann es sich aber auch um einen vollkommen passiven Fotodetektor PD ohne jede Intelligenz handeln, der lediglich ein analoges Ausgangssignal an den Verstärker V übergibt.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the photodetector PD via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and/or read operating parameters and data from the photodetector PD. The control data can be, for example, the gain and/or filter parameters of a control circuit that may be present and integrated in the photodetector PD, which controls the actual photon-sensitive element of the photodetector PD and captures the values relevant for the detection of photons and converts them into a readable signal. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the photodetector PD via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can include, for example, internal current levels, internal values, electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc. and values derived from them. Typically, this allows the computer core CPU of the control device μC to monitor and control the photodetector PD of the quantum computer QC. In the simplest case, however, it can also be a completely passive photodetector PD without any intelligence, which only transfers an analog output signal to the amplifier V.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und eine erste Kameraschnittstelle CIF die erste Kamera CM1 steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der ersten Kamera CM1 auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der ersten Kamera CM1 wie Helligkeit, Kontrast, Farbeinstellungen, Blenden, Fokus etc. der ersten Kamera CM1 und andere einstellbare Betriebsparameter der ersten Kamera CM1 umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der ersten Kamera CM1 auslesen kann, können beispielsweise die Bilddaten, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die erste Kamera CM1 des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the first camera CM1 and/or read operating parameters and data of the first camera CM1 via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and a first camera interface CIF. The control data can include, for example, operating parameters of the first camera CM1 such as brightness, contrast, color settings, apertures, focus, etc. of the first camera CM1 and other adjustable operating parameters of the first camera CM1. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the first camera CM1 via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can, for example, be the image data, internal current levels, internal values, electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc. and from it include derived values. In this way, the computer core CPU of the control device μC can typically monitor and control the first camera CM1 of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die erste Kameraschnittstelle CIF steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der ersten erste Kameraschnittstelle CIF auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der ersten Kameraschnittstelle CIF wie Speichertiefe, DMA-Zugriffsparameter und andere einstellbare Betriebsparameter der ersten erste Kameraschnittstelle CIF umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der ersten Kameraschnittstelle CIF auslesen kann, können beispielsweise die Bilddaten der ersten Kamera CM1, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the first camera interface CIF and/or read operating parameters and data from the first camera interface CIF via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. The control data can include, for example, operating parameters of the first camera interface CIF such as memory depth, DMA access parameters and other adjustable operating parameters of the first camera interface CIF. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the first camera interface CIF via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can, for example, be the image data of the first camera CM1, internal current levels, internal values of electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number etc. and values derived therefrom.

Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die erste Kameraschnittstelle CIF des Quantencomputers QC überwachen und steuern.In this way, the computer core CPU of the control device μC can typically monitor and control the first camera interface CIF of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und eine zweite Kameraschnittstelle CIF2 die zweite Kamera CM2 steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der zweiten Kamera CM2 auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der zweiten Kamera CM2 wie Helligkeit, Kontrast, Farbeinstellungen, Blenden, Fokus etc. der zweiten Kamera CM2 und andere einstellbare Betriebsparameter der zweiten Kamera CM2 umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der zweiten Kamera CM2 auslesen kann, können beispielsweise die Bilddaten, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die zweite Kamera CM2 des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the second camera CM2 and/or read operating parameters and data of the second camera CM2 via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and a second camera interface CIF2. The control data can include, for example, operating parameters of the second camera CM2 such as brightness, contrast, color settings, apertures, focus, etc. of the second camera CM2 and other adjustable operating parameters of the second camera CM2. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the second camera CM2 via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can, for example, be the image data, internal current levels, internal values, electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc. and from it include derived values. In this way, the computer core CPU of the control device μC can typically monitor and control the second camera CM2 of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die zweite Kameraschnittstelle CIF2 steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der zweiten erste Kameraschnittstelle CIF2 auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der zweiten Kameraschnittstelle CIF2 wie Speichertiefe, DMA-Zugriffsparameter und andere einstellbare Betriebsparameter der zweiten erste Kameraschnittstelle CIF2 umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der zweiten Kameraschnittstelle CIF2 auslesen kann, können beispielsweise die Bilddaten der zweiten Kamera CM2, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die zweite Kameraschnittstelle CIF2 des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the second camera interface CIF2 and/or read operating parameters and data from the second first camera interface CIF2 via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. The control data can include, for example, operating parameters of the second camera interface CIF2 such as memory depth, DMA access parameters and other adjustable operating parameters of the second first camera interface CIF2. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the second camera interface CIF2 via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can, for example, be the image data of the second camera CM2, internal current levels, internal values of electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number etc. and values derived therefrom. In this way, the computer core CPU of the control device μC can typically monitor and control the second camera interface CIF2 of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB eine Leuchte mit einem Leuchtmittel LM zur Beleuchtung des Sichtfeldes der zweiten Kamera CM2 steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der Leuchte mit dem Leuchtmittel LM auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der Leuchte mit dem Leuchtmittel LM wie Helligkeit, Ausrichtung und andere einstellbare Betriebsparameter der Leuchte mit dem Leuchtmittel LM umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der Leuchte mit dem Leuchtmittel LM auslesen kann, können interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Leuchte mit dem Leuchtmittel LM des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB, control a lamp with a lamp LM for illuminating the field of view of the second camera CM2 and/or read out operating parameters and data of the lamp with the lamp LM. The control data can include, for example, operating parameters of the lamp with the light source LM such as brightness, alignment and other adjustable operating parameters of the lamp with the light source LM. The data that the computer core CPU of the control device µC can read out from the lamp with the lamp LM via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can include internal currents, internal values, electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc. and values derived from them include. Typically, this allows the computer core CPU of the control device μC to monitor and control the lamp with the light source LM of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB einen oder mehrere Temperatursensoren ST steuern und/oder Betriebsparameter und Daten des einen oder der mehreren Temperatursensoren ST auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter des einen oder der mehreren Temperatursensoren ST und andere einstellbare Betriebsparameter des einen oder der mehreren Temperatursensoren ST umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus des einen oder der mehreren Temperatursensoren ST auslesen kann, können Temperaturdaten, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des einen oder der mehreren Temperatursensoren ST des Quantencomputers QC und des Quantencomputers QC selbst überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control one or more temperature sensors ST and/or read out operating parameters and data from the one or more temperature sensors ST via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. The control data can include, for example, operating parameters of the one or more temperature sensors ST and other adjustable operating parameters of the one or more temperature sensors ST. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the one or more temperature sensors ST via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can include temperature data, internal current levels, internal values, electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc values derived therefrom. Typically, this allows the computer core CPU of the control device μC to monitor and control the one or more temperature sensors ST of the quantum computer QC and of the quantum computer QC itself.

Der eine Temperatursensor ST bzw. die mehreren Temperatursensoren ST können als temperatursensitive Sensorelemente beispielsweise NTC-Widerstände, PTC-Widerstände, PN-Übergänge, Thermoelemente (z.B. Platin/Rhodium Thermoelemente) oder dergleichen und/oder Auswerteelektroniken umfassen.The one temperature sensor ST or the multiple temperature sensors ST can include, for example, NTC resistors, PTC resistors, PN junctions, thermocouples (e.g. platinum/rhodium thermocouples) or the like and/or evaluation electronics as temperature-sensitive sensor elements.

Sofern der Quantencomputer QC in heißen oder sehr kalten Umgebungen eingesetzt werden soll, kann der Quantencomputer QC eine oder mehrere Heizvorrichtungen und/oder Kühlvorrichtungen für den Quantencomputer QC als Ganzes aufweisen. Sofern der Quantencomputer QC in heißen oder sehr kalten Umgebungen eingesetzt werden soll, kann dann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB diese eine oder mehreren Heizvorrichtungen für den Quantencomputer QC und/oder diese einer oder mehreren Kühlvorrichtungen für den Quantencomputer QC als Ganzes steuern und/oder Betriebsparameter und Daten dieser einen oder mehreren Heizvorrichtungen und/oder Kühlvorrichtungen für den Quantencomputer QC auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der einen oder der mehreren Heizvorrichtungen und/oder einer oder mehrerer Kühlvorrichtungen für den Quantencomputer QC und andere einstellbare Betriebsparameter der einen oder der mehreren Heizvorrichtungen und/oder Kühlvorrichtungen für den Quantencomputer QC umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus dem einen oder den mehreren Heizvorrichtungen und/oder Kühlvorrichtungen für den Quantencomputer QC auslesen kann, können Temperaturdaten, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC der einen oder der mehreren Heizvorrichtungen und/oder Kühlvorrichtungen für den Quantencomputer QC überwachen und steuern.If the quantum computer QC is to be used in hot or very cold environments, the quantum computer QC can have one or more heating devices and/or cooling devices for the quantum computer QC as a whole. If the quantum computer QC is to be used in hot or very cold environments, the computer core CPU of the control device µC can then, for example, preferably via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB, these one or more heating devices for the quantum computer QC and/or these one or more cooling devices for the quantum computer QC as a whole and/or control operating parameters and data thereof read out one or more heating devices and/or cooling devices for the quantum computer QC. The control data may include, for example, operating parameters of the one or more heaters and/or one or more coolers for the quantum computer QC and other adjustable operating parameters of the one or more heaters and/or coolers for the quantum computer QC. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the one or more heating devices and/or cooling devices for the quantum computer QC via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can include temperature data, internal current levels, internal values, electrical voltages, operating temperatures, Identification data such as the serial number etc. and values derived therefrom include. Typically, this allows the computer core CPU of the control device μC to monitor and control the one or more heating devices and/or cooling devices for the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG zur Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen steuern und/oder Betriebsparameter und Daten des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG wie Wellenform, Wellenfrequenz, Amplitude und zeitliche Verzögerung gegenüber einem Synchronisationssignal, wie beispielsweise dem Sendesignal S5, und andere einstellbare Betriebsparameter des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG auslesen kann, können interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC den Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB, control the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG to generate largely freely definable waveforms and/or operating parameters and data of the microwave and/or radio wave frequency generator Read MW/RF-AWFG. The control data can be, for example, operating parameters of the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG such as waveform, wave frequency, amplitude and time delay compared to a synchronization signal, such as the transmission signal S5, and other adjustable operating parameters of the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF -AWFG include. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can include internal current levels, internal values, electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number etc. and values etc. derived therefrom. In this way, the computer core CPU of the control device μC can typically monitor and control the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und über die Magnetfeldsteuerungen MFSx, MFSy, MFSz die Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz wie Empfindlichkeit, Bestromung und andere einstellbare Betriebsparameter des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus den Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz auslesen kann, können die Magnetfeldmesswerte, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and via the magnetic field controllers MFSx, MFSy, MFSz control the magnetic field sensors MSx, MSy, MSz and/or read out operating parameters and data from the magnetic field sensors MSx, MSy, MSz. The control data can include, for example, operating parameters of the magnetic field sensors MSx, MSy, MSz such as sensitivity, current flow and other adjustable operating parameters of the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG. The data that the processor core CPU of the control device µC can read out from the magnetic field sensors MSx, MSy, MSz via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can include the measured magnetic field values, internal current strengths, internal values of electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc. and values etc. derived therefrom. In this way, the computer core CPU of the control device μC can typically monitor and control the magnetic field sensors MSx, MSy, MSz of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die erste Magnetfeldsteuerung MFSx steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der ersten Magnetfeldsteuerung MFSx auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der ersten Magnetfeldsteuerung MFSx wie die einzustellende Stärke der magnetischen Flussdichte Bx in Richtung der ersten Richtung, die einzustellende Bestromung des ersten Magnetfelderzeugungsmittels MGx und andere einstellbare Betriebsparameter der ersten Magnetfeldsteuerung MFSx umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der ersten Magnetfeldsteuerung MFSx auslesen kann, können die Magnetfeldmesswerte, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die erste Magnetfeldsteuerung MFSx des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the first magnetic field controller MFSx and/or read operating parameters and data of the first magnetic field controller MFSx via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. The control data can include, for example, operating parameters of the first magnetic field controller MFSx such as the strength of the magnetic flux density B x to be set in the direction of the first direction, the energizing of the first magnetic field generator MGx to be set and other adjustable operating parameters of the first magnetic field controller MFSx. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the first magnetic field controller MFSx via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can include the measured magnetic field values, internal current strengths, internal values of electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc. and derived data Values etc. include. In this way, the computer core CPU of the control device μC can typically monitor and control the first magnetic field control MFSx of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die zweite Magnetfeldsteuerung MFSy steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der zweiten Magnetfeldsteuerung MFSy auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der zweiten Magnetfeldsteuerung MFSy wie die einzustellende Stärke der magnetischen Flussdichte By in Richtung der zweiten Richtung, die einzustellende Bestromung des zweiten Magnetfelderzeugungsmittels MGy und andere einstellbare Betriebsparameter der zweiten Magnetfeldsteuerung MFSy umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der zweiten Magnetfeldsteuerung MFSy auslesen kann, können die Magnetfeldmesswerte, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die zweite Magnetfeldsteuerung MFSy des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the second magnetic field controller MFSy and/or read operating parameters and data of the second magnetic field controller MFSy via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. The control data can, for example, operating parameters of the second magnetic field control MFSy such as the strength of the magnetic flux density B y to be set in the direction of the second direction, the current to be set to the second magnetic field generating means MGy and other adjustable operating parameters include second magnetic field control MFSy. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the second magnetic field controller MFSy via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can include the measured magnetic field values, internal current strengths, internal values of electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc. and derived data Values etc. include. In this way, the computer core CPU of the control device μC can typically monitor and control the second magnetic field control MFSy of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die dritte Magnetfeldsteuerung MFSz steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der dritten Magnetfeldsteuerung MFSz auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der dritten Magnetfeldsteuerung MFSz wie die einzustellende Stärke der magnetischen Flussdichte Bz in Richtung der dritten Richtung, die einzustellende Bestromung des dritten Magnetfelderzeugungsmittels MGy und andere einstellbare Betriebsparameter der dritten Magnetfeldsteuerung MFSz umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der dritten Magnetfeldsteuerung MFSz auslesen kann, können die Magnetfeldmesswerte, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die dritte Magnetfeldsteuerung MFSz des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the third magnetic field controller MFSz and/or read out operating parameters and data of the third magnetic field controller MFSz via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. The control data can include, for example, operating parameters of the third magnetic field control MFSz such as the strength of the magnetic flux density B z to be set in the direction of the third direction, the energization to be set of the third magnetic field generating means MGy and other adjustable operating parameters of the third magnetic field control MFSz. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the third magnetic field controller MFSz via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can include the measured magnetic field values, internal current strengths, internal values of electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc. and derived data Values etc. include. In this way, the computer core CPU of the control device μC can typically monitor and control the third magnetic field control MFSz of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die erste Energieaufbereitungsvorrichtung SRG steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG wie die an andere Vorrichtungsteile zu liefernde Spannungswerte und maximale Stromstärken und andere einstellbare Betriebsparameter der ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG auslesen kann, können interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die erste Energieaufbereitungsvorrichtung SRG des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the first energy processing device SRG and/or read operating parameters and data of the first energy processing device SRG via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. The control data can include, for example, operating parameters of the first energy processing device SRG such as the voltage values to be supplied to other device parts and maximum current intensities and other adjustable operating parameters of the first energy processing device SRG. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the first energy processing device SRG via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can include internal current levels, internal values, electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc. and values, etc. include. In this way, the computer core CPU of the control device μC can typically monitor and control the first energy processing device SRG of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die zweite Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der zweiten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der zweiten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 wie die an andere Vorrichtungsteile zu liefernde Spannungswerte und maximale Stromstärken und andere einstellbare Betriebsparameter der zweiten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der zweiten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 auslesen kann, können interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die zweite Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the second energy processing device SRG2 and/or read operating parameters and data of the second energy processing device SRG2 via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. The control data can include, for example, operating parameters of the second energy processing device SRG2 such as the voltage values to be supplied to other device parts and maximum current intensities and other adjustable operating parameters of the second energy processing device SRG2. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the second energy processing device SRG2 via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can include internal current levels, internal values, electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc. and values, etc. include. In this way, the computer core CPU of the control device μC can typically monitor and control the second energy processing device SRG2 of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die Energiereserve BENG steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der Energiereserve BENG auslesen. Sofern die Energiereserve BENG über eine eigene Steuer- und Überwachungsvorrichtung verfügt, kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB Steuerungsdaten and diese Steuer- und Überwachungsvorrichtung der Energiereserve BENG senden. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der Energiereserve BENG wie maximale Temperaturen etc. umfassen. Die Steuer- und Überwachungsvorrichtung der Energiereserve BENG verfügt vorzugsweise über Mittel, um wichtige, insbesondere sicherheitsrelevante Betriebsparameter der Energiereserve BENG zu überwachen. Diese Mittel können Temperatursensoren, Spannungs- und Stromsensoren oder Drucksensoren zur Messung des Binnendrucks von Batteriezellen umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der Energiereserve BENG auslesen kann, können beispielsweise interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Energiereserve BENG des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the energy reserve BENG and/or read out operating parameters and data from the energy reserve BENG via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. If the energy reserve BENG has its own control and monitoring device, the computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably send control data to this control and monitoring device of the energy reserve BENG via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. The control data can include, for example, operating parameters of the energy reserve BENG such as maximum temperatures, etc. The control and monitoring device for the energy reserve BENG preferably has means for monitoring important, particularly safety-related operating parameters of the energy reserve BENG. These means can include temperature sensors, voltage and current sensors or pressure sensors for measuring the internal pressure of battery cells. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the energy reserve BENG via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can, for example, include internal current levels, internal values, electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc values etc. derived therefrom. In this way, the computer core CPU of the control device μC can typically monitor and control the energy reserve BENG of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die Energiereserve BENG steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der zweiten Energiereserve BENG2 auslesen. Sofern die zweite Energiereserve BENG2 über eine eigene Steuer- und Überwachungsvorrichtung verfügt, kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB Steuerungsdaten and diese Steuer- und Überwachungsvorrichtung der zweiten Energiereserve BENG2 senden. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der zweiten Energiereserve BENG2 wie maximale Temperaturen etc. umfassen. Die Steuer- und Überwachungsvorrichtung der zweiten Energiereserve BENG2 verfügt vorzugsweise über Mittel, um wichtige, insbesondere sicherheitsrelevante Betriebsparameter der zweiten Energiereserve BENG2 zu überwachen. Diese Mittel können Temperatursensoren, Spannungs- und Stromsensoren oder Drucksensoren zur Messung des Binnendrucks von Batteriezellen umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der zweiten Energiereserve BENG2 auslesen kann, können beispielsweise interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die zweiten Energiereserve BENG2 des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the energy reserve BENG and/or read operating parameters and data from the second energy reserve BENG2 via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. If the second energy reserve BENG2 has its own control and monitoring device, the computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably send control data to this control and monitoring device of the second energy reserve BENG2 via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. The control data can include operating parameters of the second energy reserve BENG2 such as maximum temperatures etc., for example. The control and monitoring device for the second energy reserve BENG2 preferably has means for monitoring important, particularly safety-related operating parameters of the second energy reserve BENG2. These means can include temperature sensors, voltage and current sensors or pressure sensors for measuring the internal pressure of battery cells. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the second energy reserve BENG2 via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can include, for example, internal current levels, internal values, electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc. and values, etc., derived from this . In this way, the computer core CPU of the control device μC can typically monitor and control the second energy reserve BENG2 of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die Trennvorrichtung TS steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der Trennvorrichtung TS auslesen. Sofern die Trennvorrichtung TS über eine eigene Steuer- und Überwachungsvorrichtung verfügt, kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB Steuerungsdaten and diese Steuer- und Überwachungsvorrichtung der Trennvorrichtung TS senden. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der Trennvorrichtung TS wie Schließzustand (verbunden/getrennt), maximale Temperaturen etc. umfassen. Die Steuer- und Überwachungsvorrichtung der Trennvorrichtung TS verfügt vorzugsweise über Mittel, um wichtige, insbesondere sicherheitsrelevante Betriebsparameter der Trennvorrichtung TS zu überwachen. Diese Mittel können Temperatursensoren, Spannungs- und Stromsensoren umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der Trennvorrichtung TS auslesen kann, können beispielsweise interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Trennvorrichtung TS des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the separating device TS via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB and/or read operating parameters and data from the separating device TS. If the separating device TS has its own control and monitoring device, the computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably send control data to this control and monitoring device of the separating device TS via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. The control data can include, for example, operating parameters of the disconnecting device TS such as the closed state (connected/disconnected), maximum temperatures, etc. The control and monitoring device of the separating device TS preferably has means for monitoring important, in particular safety-relevant, operating parameters of the separating device TS. These means can include temperature sensors, voltage and current sensors. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the disconnecting device TS via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can, for example, include internal current levels, internal values, electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number, etc. and values, etc., derived from this. include. Typically, this allows the computer core CPU of the control device μC to monitor and control the separating device TS of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die die Ladevorrichtung LDV steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der die Ladevorrichtung LDV auslesen. Sofern die die Ladevorrichtung LDV über eine eigene Steuer- und Überwachungsvorrichtung verfügt, kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB Steuerungsdaten and diese Steuer- und Überwachungsvorrichtung der die Ladevorrichtung LDV senden. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der die Ladevorrichtung LDV wie Netzspannung der Energieversorgung PWR der Ladevorrichtung LDV, einzustellende Ausgangsspannungen der Ladevorrichtung LDV, maximale Temperaturen etc. umfassen. Die Steuer- und Überwachungsvorrichtung der Trennvorrichtung TS verfügt vorzugsweise über Mittel, um wichtige, insbesondere sicherheitsrelevante Betriebsparameter der der Ladevorrichtung LDV zu überwachen. Diese Mittel können Temperatursensoren, Spannungs- und Stromsensoren umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der der Ladevorrichtung LDV auslesen kann, können beispielsweise die tatsächliche Netzspannung der Energieversorgung PWR der Ladevorrichtung LDV, tatsächlich eingestellte Ausgangsspannungen der Ladevorrichtung LDV, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Ladevorrichtung LDV des Quantencomputers QC überwachen und steuern.The computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably control the charging device LDV and/or read operating parameters and data from the charging device LDV via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. If the loading device LDV has its own control and monitoring device, the computer core CPU of the control device μC can, for example, preferably send control data to this control and monitoring device of the loading device LDV via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB. The control data can include, for example, operating parameters of the charging device LDV, such as the mains voltage of the power supply PWR of the charging device LDV, output voltages to be set for the charging device LDV, maximum temperatures, etc. The control and monitoring device of the separating device TS preferably has means to monitor important, in particular safety-relevant operating parameters of the charging device LDV. These means can include temperature sensors, voltage and current sensors. The data that the computer core CPU of the control device μC can read out from the charging device LDV via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB can, for example, be the actual mains voltage of the power supply PWR of the charging device LDV, actually set output voltages of the charging device LDV, internal currents, internal Values include electrical voltages, operating temperatures, identification data such as the serial number etc. and values etc. derived therefrom. Typically, this allows the computer core CPU of the control device μC to monitor and control the charging device LDV of the quantum computer QC.

Der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC weist bevorzugt eine Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV auf, die den Quantencomputer QC überwacht, während er Quantencomputer QC ein Quantencomputerprogramm mit einem Quantencomputerprogrammablauf ausführt, das bevorzugt in seinem Speicher RAM, NVM abgelegt ist. Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist „überwachen“ hierbei so zu verstehen, dass die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV eine zusätzliche Vorrichtung zu den Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC ist. Die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV hat bezogen auf die Steuervorrichtung µC die Funktion eines Watchdogs. Bezogen auf die Quantenkomponenten des Quantencomputers QC hat die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV jedoch darüberhinausgehende Funktionen. Da der Betrieb der Quantenkomponenten des Quantencomputers QC nur statistischen Gesetzen folgt und ansonsten auch nicht deterministische Anteile hat, ist die Anwendung eines konventionellen Watchdogs nur für die Steuervorrichtung µC sinnvoll und für die Anwendung auf die Quantenkomponenten des Quantencomputers QC und deren Zusammenwirken untereinander und mit der Steuervorrichtung µC und den anderen Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC nicht sinnvoll. Das hier vorgelegte Dokument stellt mit der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV einen neuen zusätzlichen Vorrichtungsteil vor, der auch diese nicht deterministischen Teile des Quantencomputers QC auf Defekte überwacht. Unterüberwachung ist hier zunächst im Normalbetrieb die Beobachtung der Vorgänge im Quantencomputer QC und die Bewertung dieser Beobachtungen gemeint. Das hier vorgelegte Dokument schlägt auch vor, dass die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV dem Quantencomputer QC zwischen zwei Quantencomputerprogrammberechnungen vordefinierte Aufgaben stellen kann und die Antwort des Quantencomputers QC nach Zeitpunkt und Inhalt statistisch bewerten kann. Eine solche Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV ist somit das Quantencomputeräquivalent für einen Quantencomputer QC zu einem Question-And-Answer-Watchdog für einen normalen Prozessor. Ohne die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV ist der Quantencomputer QC also immer noch ein funktionsfähiger Quantencomputer QC. Die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV ist insbesondere keine Steuervorrichtung µC, die in Abhängigkeit von erfassten Quantenzuständen der Quantenbits des Quantencomputers Programmverzweigungen und/oder Sprünge im Quantencomputerprogrammablauf initiiert. Die hier vorgelegte Schrift verweist hierzu auf die noch unveröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 10 2021 110 964.7 und deren ggf. durch Prioritätsinanspruchnahme entstandenen Nachanmeldungen. Diese Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV überwacht den korrekten Quantencomputerprogrammablauf des Quantencomputerprogramms des Quantencomputers QC überwacht. Bevorzugt überwacht die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV zumindest den Wert und/oder Werteverlauf zumindest eines, besser mehrere und optimal aller der folgenden Betriebsparameter überwacht:

  • - einen oder mehrere Werte von Betriebsspannungen von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC,
  • - einen oder mehrere Werte von Stromaufnahmen von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC,
  • - den Prozessortakt des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC und/oder dessen Frequenz,
  • - die Prozessortakte anderer Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC und/oder deren Frequenz,
  • - die Lichtabgabe der Lichtquelle LD des Quantencomputers QC, insbesondere die Intensität der Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD,
  • - die Signalerzeugung des der Wellenformgenerators WFG des Quantencomputers QC,
  • - die Funktionstüchtigkeit der Datenschnittstelle DBIF,
  • - die Funktionstüchtigkeit der die internen Datenschnittstelle MDBIF,
  • - die Funktionstüchtigkeit des Lichtquellentreibers LDRV,
  • - die Funktionstüchtigkeit des Verstärkers V,
  • - die Funktionstüchtigkeit der Fotodetektor PD,
  • - die Temperatur mittels eines Temperatursensors ST,
  • - die Funktionstüchtigkeit des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG zur Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen,
  • - die Funktionstüchtigkeit der Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz,
  • - die Funktionstüchtigkeit der Magnetfeldsteuerungen MFSx, MFSy, MFSz,
  • - die Funktionstüchtigkeit der ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG,
  • - die Funktionstüchtigkeit der zweiten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2,
  • - die Funktionstüchtigkeit der Energiereserve BENG,
  • - die Funktionstüchtigkeit der zweiten Energiereserve BENG2,
  • - die Funktionstüchtigkeit der Trennvorrichtung TS,
  • - die Funktionstüchtigkeit der Ladevorrichtung LDV.
  • - -die Detektionsfähigkeit von elektromagnetischer Strahlung eines Fotodetektors
  • - -die bestimmungsgemäß korrekte Erzeugung elektromagnetischer Felder, insbesondere von Mikrowellenfeldern und/oder Radiowellenfeldern eine Vorrichtung des Quantencomputers QC zur Manipulation eines oder mehrerer Quantenbits QUB,
  • - -den komplexen und/oder realen und/oder imaginären Leitwert einer Leitung und der Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne MWA, die Teil der Vorrichtung des Quantencomputers QC zur Manipulation eines oder mehrerer Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC ist.
The proposed quantum computer QC preferably has a quantum computer monitoring device QUV, which monitors the quantum computer QC while the quantum computer QC is running a quan tencomputerprogramm runs with a quantum computer program flow, which is preferably stored in its memory RAM, NVM. In the sense of the document presented here, “monitor” is to be understood in such a way that the quantum computer monitoring device QUV is an additional device to the device parts of the quantum computer QC. The quantum computer monitoring device QUV has the function of a watchdog in relation to the control device μC. In relation to the quantum components of the quantum computer QC, however, the quantum computer monitoring device QUV has additional functions. Since the operation of the quantum components of the quantum computer QC only follows statistical laws and otherwise has non-deterministic components, the use of a conventional watchdog only makes sense for the control device µC and for the application to the quantum components of the quantum computer QC and their interaction with each other and with the control device µC and the other parts of the device of the quantum computer QC does not make sense. With the quantum computer monitoring device QUV, the document presented here presents a new additional device part that also monitors these non-deterministic parts of the quantum computer QC for defects. Under-monitoring here means the observation of the processes in the quantum computer QC and the evaluation of these observations in normal operation. The document presented here also proposes that the quantum computer monitoring device QUV can set the quantum computer QC predefined tasks between two quantum computer program calculations and can statistically evaluate the response of the quantum computer QC according to timing and content. Such a quantum computer monitoring device QUV is thus the quantum computer equivalent for a quantum computer QC to a question-and-answer watchdog for a normal processor. Thus, without the quantum computer monitoring device QUV, the quantum computer QC is still a functional quantum computer QC. In particular, the quantum computer monitoring device QUV is not a control device μC that initiates program branches and/or jumps in the quantum computer program flow as a function of detected quantum states of the quantum bits of the quantum computer. The document presented here refers to the as yet unpublished German patent application DE 10 2021 110 964.7 and any subsequent registrations that may have arisen as a result of claiming priority. This quantum computer monitoring device QUV monitors the correct quantum computer program flow of the quantum computer program of the quantum computer QC monitors. The quantum computer monitoring device QUV preferably monitors at least the value and/or value profile of at least one, preferably several and optimally all of the following operating parameters:
  • - one or more values of operating voltages of device parts of the quantum computer QC,
  • - one or more values of current consumptions of device parts of the quantum computer QC,
  • - the processor clock of the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC and/or its frequency,
  • - the processor clocks of other device parts of the quantum computer QC and/or their frequency,
  • - the light output of the light source LD of the quantum computer QC, in particular the intensity of the pump radiation LB of the light source LD,
  • - the signal generation of the waveform generator WFG of the quantum computer QC,
  • - the functionality of the data interface DBIF,
  • - the functionality of the internal data interface MDBIF,
  • - the functionality of the light source driver LDRV,
  • - the functionality of the amplifier V,
  • - the functionality of the photodetector PD,
  • - the temperature by means of a temperature sensor ST,
  • - the functionality of the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG for generating largely freely definable waveforms,
  • - the functionality of the magnetic field sensors MSx, MSy, MSz,
  • - the functionality of the magnetic field controls MFSx, MFSy, MFSz,
  • - the functionality of the first energy processing device SRG,
  • - the functionality of the second energy processing device SRG2,
  • - the functionality of the energy reserve BENG,
  • - the functionality of the second energy reserve BENG2,
  • - the functionality of the disconnecting device TS,
  • - the functionality of the LDV charging device.
  • - -the detection capability of electromagnetic radiation of a photodetector
  • - -the intended correct generation of electromagnetic fields, in particular microwave fields and/or radio wave fields, a device of the quantum computer QC for manipulating one or more quantum bits QUB,
  • - -the complex and/or real and/or imaginary conductance of a line and the microwave and/or radio wave antenna MWA, which is part of the device of the quantum computer QC for manipulating one or more quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC.

Kommt es an diesen Stellen zu Störungen, so ist zum Ersten nicht mehr sicher, ob der Quantencomputer QC die Ergebnisse von Quantencomputerberechnungen in korrekter Weise ermittelt hat, und/oder zum Zweiten ob alle Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC korrekt funktionieren und/oder zum Dritten ob der Quantencomputerprogrammablauf des Quantencomputers QC korrekt ist, da beispielsweise Verzweigungen und/oder Daten und/oder Quantenzustände inkorrekt sein können. Daher kann es ggf. zu unsicheren Entscheidungen kommen.If there are disturbances at these points, firstly it is no longer certain whether the quantum computer QC has determined the results of quantum computer calculations correctly, and/or secondly whether all parts of the device of the quantum computer QC are working correctly and/or thirdly whether the Quantum computer program flow of the quantum computer QC is correct, since, for example, branches and/or data and/or quantum states can be incorrect. Uncertain decisions may therefore be made.

Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUVQuantum computer surveillance device QUV

Typischerweise sind die T2-Zeiten der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC begrenzt. Daher entstehen zwischen zwei Quantencomputerberechnungen zeitliche Pausen, in denen eine Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Funktionstüchtigkeit des restlichen Quantencomputers QC prüfen kann.Typically, the T2 times of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum computer QC quantum bits and the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. Therefore, there are time gaps between two quantum computer calculations, during which a quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can check the functionality of the remaining quantum computer QC.

Typischerweise führt also der Quantencomputer QC seine Quantencomputerberechnungen innerhalb von ersten Zeiträumen, die typischerweise kürzer als die T2-Zeiten der der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC sind, durch. Die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV führt Prüfungen der übrigen Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC bevorzugt innerhalb von zweiten Zeiträumen durch. Die ersten Zeiträume sind bevorzugt von den zweiten Zeiträumen verschieden. Eine Quantencomputerberechnung im Sinne dieser Schrift umfasst zumindest eine Quantenoperation, wie Beispielsweise eine Initialisierung eines oder mehrerer Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder beispielsweise die Ausführung eines Quanten-Gates wie beispielsweise einer CNOT-Operation oder einer CCNOT-Operation oder eines Hadamard-Gates oder eines π-Pulses oder eines X-Gates etc.Typically, the quantum computer QC performs its quantum computer calculations within first periods of time, which are typically shorter than the T2 times of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and the core quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC are, by. The quantum computer monitoring device QUV preferably carries out tests of the remaining device parts of the quantum computer QC within second time periods. The first time periods are preferably different from the second time periods. A quantum computer calculation in the sense of this document comprises at least one quantum operation, such as an initialization of one or more quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and the core quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC and/or for example the execution of a quantum gate such as a CNOT operation or a CCNOT operation or a Hadamard gate or a π pulse or an X gate Etc.

Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf das Buch von Steven Prawer (Herausgeber), Igor Aharonovich (Herausgeber), „Quantum Information Processing with Diamond: Principles and Applications“, Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials, Band 63, Woodhead Publishing, 8. Mai 2014, ISBN-10 : 0857096567, ISBN-13 : 978-0857096562.The paper presented here refers in this connection to the book by Steven Prawer (editor), Igor Aharonovich (editor), "Quantum Information Processing with Diamond: Principles and Applications", Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials, Volume 63, Woodhead Publishing , 8 May 2014, ISBN-10: 0857096567, ISBN-13: 978-0857096562.

Da das Ergebnis einer Quantenberechnung des Quantencomputers QC nur mit einer gewissen Statistik korrekte Ergebnisse liefert, sammelt die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV mehrere der als Antwort des restlichen Quantencomputers QC von dem Rechnerkern CPU übermittelten Ergebnisse mehrerer gleichartiger Anfragen der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV zur Durchführung von Quantenberechnungen an den Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC und wertet diese bevorzugt statistisch aus. Weicht die ermittelte Statistik der von dem Rechnerkern CPU übermittelten Ergebnisse mehrerer gleichartiger Anfragen der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV zur Durchführung von Quantenberechnungen an den Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC von einer erwarteten Statistik um mehr als x*σ ab, so schließt die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV typischerweise auf einen nicht statistischen Fehler des Quantencomputers QC.Since the result of a quantum calculation of the quantum computer QC only delivers correct results with certain statistics, the quantum computer monitoring device QUV collects several of the results of several similar requests from the quantum computer monitoring device QUV for carrying out quantum calculations to the computer core CPU sent as a response from the rest of the quantum computer QC Quantum computer QC and evaluates them preferably statistically. If the statistics determined for the results of several similar queries from the quantum computer monitoring device QUV transmitted by the computer core CPU for carrying out quantum calculations to the computer core CPU of the quantum computer QC deviate from an expected statistic by more than x*σ, the quantum computer monitoring device QUV typically concludes that the statistic is non-statistical Quantum computer QC bug.

Ein nicht statistischer Fehler des Quantencomputers QC im Sinne des hier vorgelegten Dokuments sind ein Defekt oder eine Fehlfunktion eines Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC und/oder ein Datenverlust und/oder eine Datenverfälschung und/oder eine unerlaubte Veränderung eines Quantenzustands eines Quantenbits des Quantencomputers QC, die sich nicht durch die natürlichen statistischen Fehler beim Auslesen von Quantenzuständen erklären lassen. Ein nicht statistischer Fehler des Quantencomputers QC im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist im Sinne des hier vorgelegten Dokuments typischerweise auch ein hinreichend wahrscheinlicher Verdacht auf einen Defekt oder eine Fehlfunktion eines Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC und/oder ein hinreichend wahrscheinlicher Verdacht auf einen Datenverlust und/oder ein hinreichend wahrscheinlicher Verdacht auf eine Datenverfälschung und/oder ein hinreichend wahrscheinlicher Verdacht auf eine unerlaubte Veränderung eines Quantenzustands eines Quantenbits des Quantencomputers QC, wobei diese vermuteten nicht statistischen Fehler sich nicht durch die natürlichen statistischen Fehler beim Auslesen von Quantenzuständen erklären lassen.A non-statistical error of the quantum computer QC in the sense of the document presented here is a defect or a malfunction of a device part of the quantum computer QC and/or a loss of data and/or a data corruption and/or an unauthorized change of a quantum state of a quantum bit of the quantum computer QC, which cannot be explained by the natural statistical errors when reading out quantum states. A non-statistical error of the quantum computer QC within the meaning of the document presented here is typically also a sufficiently probable suspicion of a defect or malfunction of a device part of the quantum computer QC and/or a sufficiently probable suspicion of a loss of data and/or a sufficiently probable suspicion of data corruption and/or a sufficiently probable suspicion of an unauthorized change in a quantum state of a quantum bit of the quantum computer QC, whereby these presumed non-statistical errors cannot be explained by the natural statistical errors when reading out quantum states.

Ein nicht statistischer Quantenfehler ist dabei ein nicht statistischer Fehler, der von einem konventionellen Watchdog und/oder Q&A-Watchdog insbesondere aufgrund einer Quantennatur eines an dem nicht statistischen Quantenfehler beteiligten Vorrichtungsteils oder Verfahrensschritts aus physikalischen Gründen nicht sicher erfasst werden kann.A non-statistical quantum error is a non-statistical error which, for physical reasons, cannot be reliably detected by a conventional watchdog and/or Q&A watchdog, in particular due to the quantum nature of a device part or method step involved in the non-statistical quantum error.

Hierbei steht σ für die Standardabweichung der statistischen Verteilung des Werts der erwarteten Antwort. Bevorzugt liegt x in der Größer zwischen 1 und 4. Je nach Art des nicht statistischen Fehlers bei der Ausführung eines Quantencomputerprogramms initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC Gegenmaßnahmen ein, da die Quantenüberwachungsvorrichtung QUV dann auf einen nicht statistischen Fehler des Quantencomputers QC schließt.where σ is the standard deviation of the statistical distribution of the expected response value. x is preferably between 1 and 4. Depending on the type of non-statistical error in the execution of a quantum computer program, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds a permissible value, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates countermeasures, since the quantum monitoring device QUV then concludes that the quantum computer QC has a non-statistical error.

Im einfachsten Fall können beispielhafte Gegenmaßnahmen beispielsweise ein Zurücksetzen und neues Initialisieren des Quantencomputers QC und/oder von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC und/oder der Start eines umfangreicheren Selbsttestprogrammes umfassen.In the simplest case, exemplary countermeasures can include, for example, resetting and reinitializing the quantum computer QC and/or device parts of the quantum computer QC and/or starting a more extensive self-test program.

Eine besondere Gegenmaßnahme kann beispielsweise auch eine translatorische Verschiebung des Substrats D gegenüber dem optischen System OS sein, sodass andere Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit anderen Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC die bisher benutzten Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC ersetzten. In dem Fall ist eine Neuinitialisierung des Quantencomputers QC unvermeidbar. Insbesondere ermittelt der Rechnerkern CPU mittels der Verfahren der DE 10 2020 007 977 B4 die Resonanzfrequenzen zur Ansteuerung und Manipulation und Verschränkung der anderen Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit anderen Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und speichert diese bevorzugt in seinem nicht flüchtigen Speicher NVM und weniger bevorzugt in seinem flüchtigen Speicher RAM ab. Für die eine translatorische Verschiebung des Substrats D gegenüber dem optischen System OS nutzt der Rechnerkern CPU bevorzugt die translatorische Positioniervorrichtung XT des Substrats D in X-Richtung und die translatorische Positioniervorrichtung des Substrats D in Y-Richtung.A special countermeasure can, for example, also be a translational displacement of the substrate D in relation to the optical system OS, so that other quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC communicate with other nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC the previously used quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC replaced. In this case, a reinitialization of the quantum computer QC is unavoidable. In particular, the computer core determines the CPU using the methods of DE 10 2020 007 977 B4 the resonance frequencies for driving and manipulating and entanglement of the other quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC with other nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC and preferably stores them in its non-volatile memory NVM and less preferably in its volatile memory RAM. For the translational displacement of the substrate D relative to the optical system OS, the computer core CPU preferably uses the translational positioning device XT of the substrate D in the X direction and the translational positioning device of the substrate D in the Y direction.

Beispielsweise kann darüber hinaus die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in dem ersten Zeitraum eine vorgegebene Quantencomputerberechnung durchzuführen und das Ergebnis der Quantencomputerberechnung an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV zurück zu übermitteln. Antwortet der Quantencomputers QC nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC so kann ein Fahler vorliegen. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Hierfür führt die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC bevorzugt statistische Aufzeichnungen. Entspricht die statistische Verteilung der Inhalte der Antworten des Rechnerkerns CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC nicht einer erwarteten statistischen Verteilung, so schließt die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC bevorzugt ebenfalls auf einen nicht statistischen Fehler. Je nach Art des nicht statistischen Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so schließt die Quantenüberwachungsvorrichtung QUV auf einen nicht statistischen Fehler. Im Fall eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can also prompt the computer core CPU by means of a request message via the internal data bus INTDB to carry out a specified quantum computer calculation after a quantum computer calculation has been carried out in the first period of time and to transmit the result of the quantum computer calculation back to the quantum computer monitoring device QUV. If the quantum computer QC does not respond to the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC within a predetermined time window, an error may be present. If the computer core CPU does not respond within a specified time window after the query by the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC to the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC with values that are within expected value ranges, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC evaluates the Execution as faulty. For this purpose, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC preferably keeps statistical records. Corresponds to the statistical distribution of the contents of the replies of the right If the core CPU of the control device μC of the quantum computer QC does not correspond to an expected statistical distribution, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC preferably also concludes that there is a non-statistical error. Depending on the type of non-statistical error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds a permissible value, the quantum monitoring device QUV concludes that there is a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC typically initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Eine solche Prüfung prüft typischerweise auch die bestimmungsgemäß korrekte Erzeugung elektromagnetischer Felder, insbesondere von Mikrowellenfeldern und/oder Radiowellenfeldern durch eine Vorrichtung des Quantencomputers QC zur Manipulation eines oder mehrerer Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC im Sinne der hier vorgelegten Schrift sind beispielsweise der Wellenformgenerator, der Lichtquellentreiber LDRV, die Lichtquelle LD, der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG zu Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen (Englisch: Arbitrary-Wave-Form-Generator) und die Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA sowie im weitesten Sinne die Magnetfelderzeugungsmittel MGx, MGy, MGz und die zugehörigen Magnetfeldsteuerungen MFSx, MFSy, MFSz sowie die Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz. Eine solche Prüfung testet zum Teil auch -den komplexen und/oder realen und/oder imaginären Leitwert einer Leitung und der Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne MWA, die Teil der Vorrichtung des Quantencomputers QC zur Manipulation eines oder mehrerer Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC ist.Such a test typically also checks the correct generation of electromagnetic fields, in particular microwave fields and/or radio wave fields, by a device of the quantum computer QC for manipulating one or more quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC in the sense of the document presented here, for example the waveform generator, the light source driver LDRV, the light source LD, the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG for generating largely freely definable waveforms (Arbitrary Wave Form Generator) and the microwave and/or radio wave antenna mWA as well in the broadest sense, the magnetic field generating means MGx, MGy, MGz and the associated magnetic field controls MFSx, MFSy, MFSz and the magnetic field sensors MSx, MSy, MSz. Such a test also partly tests -the complex and/or real and/or imaginary conductance of a line and the microwave and/or radio wave antenna MWA, which is part of the device of the quantum computer QC for manipulating one or more quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC.

Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen einen oder mehrere Werte von Betriebsspannungen von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC, von anderen Vorrichtungsteilen in den zweiten Zeiträumen abzufragen und innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so schließt die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung bevorzugt auf einen nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU by means of a request message via the internal data bus INTDB to query one or more values of operating voltages of device parts of the quantum computer QC in the second time periods after performing a quantum computer calculation and forward to the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC within a predetermined time window. If the computer core CPU does not respond within a specified time window after the query by the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC to the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC with values that are within expected value ranges, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC evaluates the Execution as faulty. Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds a permissible value, the quantum computer monitoring device preferably concludes that there is a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC typically initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen einen oder mehrere Werte von Stromaufnahmen von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC, von anderen Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC in den zweiten Zeiträumen abzufragen und innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can prompt the computer core CPU by means of a request message via the internal data bus INTDB, after carrying out a quantum computer calculation in the first time periods, one or more values of power consumption of device parts of the quantum computer QC, of other device parts of the quantum computer QC in the query second time periods and pass it on to the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC within a predetermined time window. If the computer core CPU does not respond within a specified time window after the query by the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC to the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC with values that are within expected value ranges, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC evaluates the Execution as faulty. Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds an allowable value, the quantum computer monitoring device QUV evaluates the error as a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC typically initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Der Taktgeber OSZ des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC versorgt typischerweise den Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC mit einem Takt zum Betrieb des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC. Der Taktgeber OSZ des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC kann darüber hinaus bevorzugt weitere Digitalschaltungen und Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC mit einem Takt zum Betrieb dieser Digitalschaltungen und Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC versorgen.The clock generator OSZ of the computer core CPU of the control device μC of the quantum computer QC typically supplies the computer core CPU of the control device μC of the quantum computer QC with a clock for operating the computer core CPU of the control device μC of the quantum computer QC. The clock generator OSZ of the computer core CPU of the control device μC of the quantum computer QC can also preferably supply further digital circuits and device parts of the quantum computer QC with a clock for operating these digital circuits and device parts of the quantum computer QC.

Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, mittels insbesondere während oder nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen und/oder dem zweiten Zeitraum den Prozessortakt des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC und/oder dessen Frequenz zu überprüfen. Tritt ein Fehler, wie eine falsche Prozessortaktfrequenz oder ein Prozessortakt-Jitter auf, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Prozessortakt als fehlerhaft. Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV einen solchen Fehler bevorzugt als nicht statistischen Fehler. Somit überwacht die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC bevorzugt den Taktgeber OSZ des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU to check the processor clock of the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC and/or its frequency, in particular during or after the execution of a quantum computer calculation in the first time periods and/or the second time period . If an error occurs, such as an incorrect processor clock frequency or processor clock jitter, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC assesses the processor clock as faulty. For the purpose of the document presented here, the quantum computer monitoring device QUV preferably evaluates such an error as a non-statistical error. The quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC thus preferably monitors the clock generator OSZ of the computer core CPU of the control device μC of the quantum computer QC.

Je nach Art eines Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen maximalen Häufigkeitswert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV diesen Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC vorzugsweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds a permissible maximum frequency value, then the quantum computer monitoring device QUV evaluates this error as a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC preferably initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Ggf. verfügt die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC über eine eigene Überwachungstakterzeugung ÜOSZ. Bevorzugt versorgt die Überwachungstakterzeugung ÜOSZ der die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise die die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC mit einem Takt zum Betrieb des die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC.The quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC may have its own monitoring clock generator ÜOSZ. The monitoring clock generator ÜOSZ of the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC typically supplies the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC with a clock for operating the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC.

Beispielsweise kann der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen den Prozessortakt der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC und/oder dessen Frequenz und/oder die Überwachungstakterzeugung ÜOSZ überprüfen. Tritt ein Fehler, wie eine falsche Prozessortaktfrequenz oder ein Prozessortakt-Jitter auf, so bewertet der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC den Prozessortakt der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC als fehlerhaft. Somit überwacht der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC bevorzugt die Überwachungstakterzeugung ÜOSZ der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC.For example, the processor core CPU of the quantum computer QC can check the processor clock of the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC and/or its frequency and/or the monitoring clock generation ÜOSZ after a quantum computer calculation has been carried out in the second time periods. If an error occurs, such as an incorrect processor clock frequency or a processor clock jitter, the computer core CPU of the quantum computer QC assesses the processor clock of the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC as faulty. The computer core CPU of the quantum computer QC thus preferably monitors the monitoring clock generation ÜOSZ of the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC.

Je nach Art eines Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV diesen Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds a permissible value, the quantum computer monitoring device QUV evaluates this error as a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC typically initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Bevorzugt verfügt die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV über eine separate Energieversorgung mit bevorzugt einer weiteren Energiereserve und einer eigenen Energieaufbereitungsvorrichtung. Bevorzugt speisen die Ladevorrichtung LDV oder eine andere weitere Ladevorrichtung diese weitere eigenen Energieaufbereitungsvorrichtung und/oder das Laden diese weitere Energiereserve. Diese optionalen Vorrichtungsteile, die weitere Energiereserve, die weitere Energieaufbereitungsvorrichtung und die weitere Ladevorrichtung und ggf. eine weitere Trennvorrichtung der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC und deren Verbindungsleitungen sind in der 1 zur besseren Übersicht nicht mehr eingezeichnet.The quantum computer monitoring device QUV preferably has a separate energy supply with preferably an additional energy reserve and its own energy conditioning device. The charging device LDV or another additional charging device preferably feeds this additional own energy processing device and/or the charging of this additional energy reserve. These optional device parts, the additional energy reserve, the additional energy conditioning device and the additional charging device and possibly an additional separating device of the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC and their connecting lines are in the 1 not shown for a better overview.

Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, mittels insbesondere während oder nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen und/oder dem zweiten Zeitraum Prozessortake anderer Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC und/oder deren Frequenz zu überprüfen. Tritt ein Fehler, wie eine falsche Prozessortaktfrequenz oder ein Prozessortakt-Jitter auf, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den betreffenden Prozessortakt als fehlerhaft. Somit überwacht die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC bevorzugt auch die Taktgeber anderer Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC. Diese Taktgeber anderer Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC sind in der 1 zur besseren Übersicht ebenfalls nicht eingezeichnet. Je nach Art eines Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers der anderen Prozessortakte anderer Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU, in particular during or after the implementation of a Check quantum computer calculation in the first time periods and / or the second period processor take other device parts of the quantum computer QC and / or their frequency. If an error occurs, such as an incorrect processor clock frequency or a processor clock jitter, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC assesses the relevant processor clock as faulty. Thus, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC preferably also monitors the clock generators of other device parts of the quantum computer QC. These clocks of other device parts of the quantum computer QC are in the 1 also not shown for a better overview. Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error in the other processor clocks of other device parts of the quantum computer QC exceeds a permissible value, the quantum computer monitoring device QUV evaluates the error as a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC typically initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Lichtabgabe der Lichtquelle LD des Quantencomputers QC zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen einen oder mehrere Werte von Monitordioden der Lichtquelle LD des Quantencomputers QC in den zweiten Zeiträumen abzufragen und innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU to check the light output of the light source LD of the quantum computer QC, in particular after a quantum computer calculation has been carried out in the second time periods. For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU by means of a request message via the internal data bus INTDB to query one or more values of monitor diodes of the light source LD of the quantum computer QC in the second time periods and within one after performing a quantum computer calculation in the first time periods predetermined time window to pass on to the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC. If the computer core CPU does not respond within a specified time window after the query by the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC to the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC with values that are within expected value ranges, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC evaluates the Execution as faulty. Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds an allowable value, the quantum computer monitoring device QUV evaluates the error as a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC typically initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Ansteuerung der Lichtquelle LD des Quantencomputers QC durch den Lichtquellentreiber LDRV und die die Funktionstüchtigkeit des Lichtquellentreibers LDRV zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen mittels eines Analog-zu-Digitalwandlers oder dergleichen einen oder mehrere Werte der Betriebsparameter des Lichtquellentreibers LDRV und/oder einen oder mehrere Werte der Ansteuerungssignale des Lichtquellentreibers LDRV für die Lichtquelle LD des Quantencomputers QC in den zweiten Zeiträumen zu erfassen und innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU to check the activation of the light source LD of the quantum computer QC by the light source driver LDRV and the functionality of the light source driver LDRV, in particular after a quantum computer calculation has been carried out in the second time periods. For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can prompt the computer core CPU by means of a request message via the internal data bus INTDB, after carrying out a quantum computer calculation in the first time periods by means of an analog-to-digital converter or the like, one or more values of the operating parameters of the light source driver LDRV and/or or to capture one or more values of the control signals of the light source driver LDRV for the light source LD of the quantum computer QC in the second time periods and pass them on to the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC within a predetermined time window. If the computer core CPU does not respond within a specified time window after the query by the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC to the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC with values that are within expected value ranges, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC evaluates the Execution as faulty. Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds an allowable value, the quantum computer monitoring device QUV evaluates the error as a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, mittels insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Erzeugung des Sendesignals S5 durch den Wellenformgenerator WFG des Quantencomputers QC zu überprüfen. Hierzu kann der Quantencomputer QC und/oder der Wellenformgenerator WFG über eine Messvorrichtung, beispielsweise ein digitales Speicheroszilloskop oder eine ähnlich Signalerfassungsvorrichtung umfassen, dass den zeitlichen Verlauf des Sendesignals S5 erfasst. Beispielsweise kann es sich um einen Analog-zu-Digitalwandler handeln, der diesen Signalverlauf des Sendesignals S5 erfasst. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen den Wellenformgenerator WFG des Quantencomputers QC in den zweiten Zeiträumen zur Erzeugung eines Sendesignals S5 zu veranlassen und mittels der besagten Signalerfassungsvorrichtung den zeitlichen Verlauf des Sendesignals S5 zu erfassen. Bevorzugt bewertet der Rechnerkern CPU den so erfassten zeitlichen Verlauf des Sendesignals S5 und übermittelt des Ergebnis dieser Bewertung an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV als Antwort auf die Anfrage der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV. Ebenso ist es denkbar, dass der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC den erfassten Signalverlauf des Sendesignals S5 an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV als Antwort auf die Anfrage der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV übermittelt und dann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den erfassten Signalverlauf des Sendesignals S5 bewertet. Die Antwort des Rechnerkerns CPU soll dabei innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC erfolgen. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU to check the generation of the transmission signal S5 by the waveform generator WFG of the quantum computer QC, in particular after a quantum computer calculation has been carried out in the second time periods. For this purpose, the quantum computer QC and/or the waveform generator WFG can include a measuring device, for example a digital storage oscilloscope or a similar signal detection device that detects the time profile of the transmission signal S5. For example, it can be an analog-to-digital converter that captures this signal profile of the transmission signal S5. For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU by means of a request message via the internal data bus INTDB to cause the waveform generator WFG of the quantum computer QC to generate a transmission signal S5 in the second time periods after a quantum computer calculation has been carried out and by means of the said signal detection device to detect the time profile of the transmission signal S5. The computer core CPU preferably evaluates the time profile of the transmission signal S5 recorded in this way and transmits the result of this evaluation to the quantum computer monitoring device QUV in response to the query from the quantum computer monitoring device QUV. It is also conceivable that the computer core CPU of the quantum computer QC transmits the detected signal profile of the transmission signal S5 to the quantum computer monitoring device QUV in response to the query from the quantum computer monitoring device QUV and then the quantum computer monitoring device QUV evaluates the recorded signal profile of the transmission signal S5. The response of the computer core CPU should be made within a predetermined time window to the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC. If the computer core CPU does not respond within a specified time window after the request was made by the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC to the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC with values that are within expected value ranges, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC evaluates the Execution as faulty. Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds an allowable value, the quantum computer monitoring device evaluates the error as a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC typically initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, mittels insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Erzeugung des Ausgangsignals des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC zu überprüfen. Hierzu kann der Quantencomputer QC und/oder der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC über eine Messvorrichtung, beispielsweise ein digitales Speicheroszilloskop oder eine ähnlich Signalerfassungsvorrichtung umfassen, dass den zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC erfasst. Beispielsweise kann es sich um einen Analog-zu-Digitalwandler handeln, der diesen Signalverlauf des Ausgangssignals des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC erfasst. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen die Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC in den zweiten Zeiträumen zur Erzeugung eines Ausgangssignals mit einer bestimmten Wellenform zu Testzwecken zu veranlassen und mittels der besagten Signalerfassungsvorrichtung den zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC zu erfassen. Auch kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels der Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen die Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC in den zweiten Zeiträumen zur Erzeugung eines Ausgangssignals mit einer bestimmten Wellenform zu Testzwecken zu veranlassen und mittels der besagten Signalerfassungsvorrichtung die von der Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne MWA reflektierte Leistung nach Betrag und/oder Phase zu erfassen und so auf die Impedanz der Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne MWA und ihrer Zuleitung zu schließen und diese zu erfassen. Bevorzugt bewertet der Rechnerkern CPU den so erfassten zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC und /oder der erfassten Messwerte und übermittelt das Ergebnis dieser Bewertung an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV als Antwort auf die Anfrage der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV. Ebenso ist es denkbar, dass der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC den erfassten Signalverlauf des Ausgangssignals des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV als Antwort auf die Anfrage der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV übermittelt und dann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den erfassten Signalverlauf des Ausgangssignals Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC bewertet. Die Antwort des Rechnerkerns CPU soll dabei innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC erfolgen. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU to check the generation of the output signal of the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG of the quantum computer QC, in particular after a quantum computer calculation has been carried out in the second time periods. For this purpose, the quantum computer QC and/or the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG of the quantum computer QC can include a measuring device, for example a digital storage oscilloscope or a similar signal acquisition device that records the time profile of the output signal of the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG captured by quantum computer QC. For example, it can be an analog-to-digital converter that captures this waveform of the output signal of the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG of the quantum computer QC. For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can prompt the computer core CPU by means of a request message via the internal data bus INTDB, after performing a quantum computer calculation in the first time periods, the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG of the quantum computer QC in the second time periods generation of an output signal with a specific waveform for test purposes and to use said signal acquisition device to acquire the time profile of the output signal of the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG of the quantum computer QC. The quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can also prompt the computer core CPU by means of the request message via the internal data bus INTDB to use the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG of the quantum computer QC in the second time periods after a quantum computer calculation has been carried out in the first time periods generate an output signal with a specific waveform for test purposes and to use the said signal detection device to detect the amount and/or phase of the power reflected by the microwave and/or radio wave antenna MWA and thus to the impedance of the microwave and/or radio wave antenna MWA and to close its supply line and to record it. The computer core CPU preferably evaluates the time course of the output signal of the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG of the quantum computer QC recorded in this way and/or the measured values acquired and transmits the result of this assessment to the quantum computer monitoring device QUV in response to the query from the quantum computer monitoring device QUV. It is also conceivable that the computer core CPU of the quantum computer QC transmits the detected signal profile of the output signal of the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG of the quantum computer QC to the quantum computer monitoring device QUV in response to the query from the quantum computer monitoring device QUV and then to the quantum computer monitoring device QUV evaluates the detected signal curve of the output signal of the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG of the quantum computer QC. The response of the computer core CPU should be made within a predetermined time window to the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC. If the computer core CPU does not respond within a specified time window after the request was made by the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC to the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC with values that are within expected value ranges, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC evaluates the Execution as faulty. Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds an allowable value, the quantum computer monitoring device QUV evaluates the error as a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC typically initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, mittels insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Funktionstüchtigkeit der Datenschnittstelle DBIF zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen zur Kommunikation über die Datenschnittstelle DBIF und den externen Datenbus EXTDB mit einem übergeordneten Rechnersystem zu Testzwecken in den zweiten Zeiträumen zu veranlassen. Bei dem übergeordneten Rechnersystem kann es sich beispielsweise um eine zentrale Steuereinheit ZSE handeln. Bevorzugt antwortet das übergeordnete Rechnersystem innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne mit einer bewertbaren Antwort. Bevorzugt bewertet der Rechnerkern CPU die über die die Datenschnittstelle DBIF und den externen Datenbus EXTDB von dem externen Rechnersystem erhaltene Nachricht und übermittelt des Ergebnis dieser Bewertung an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV als Antwort auf die Anfrage der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV. Ebenso ist es denkbar, dass der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC die über die die Datenschnittstelle DBIF und den externen Datenbus EXTDB von dem externen Rechnersystem erhaltene Nachricht an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV als Antwort auf die Anfrage der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV übermittelt und dann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV die über die Datenschnittstelle DBIF und den externen Datenbus EXTDB von dem externen Rechnersystem erhaltene Nachricht bewertet. Die Antwort des Rechnerkerns CPU und des übergeordneten Rechnersystems, beispielsweise der zentralen Steuereinrichtung ZSE, soll dabei bevorzugt innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC erfolgen. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can prompt the computer core CPU to check the functionality of the data interface DBIF in the second time periods, in particular after a quantum computer calculation has been carried out. For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can prompt the computer core CPU by means of a request message via the internal data bus INTDB, after performing a quantum computer calculation in the first time periods, to communicate via the data interface DBIF and the external data bus EXTDB with a higher-level computer system for test purposes in the second to cause periods. The higher-level computer system can be a central control unit ZSE, for example. The higher-level computer system preferably responds within a predetermined period of time with an answer that can be evaluated. The computer core CPU preferably evaluates the message received from the external computer system via the data interface DBIF and the external data bus EXTDB and transmits the result of this evaluation to the quantum computer monitoring device QUV in response to the query from the quantum computer monitoring device QUV. It is also conceivable that the computer core CPU of the quantum computer QC transmits the message received from the external computer system via the data interface DBIF and the external data bus EXTDB to the quantum computer monitoring device QUV in response to the query from the quantum computer monitoring device QUV and then the quantum computer monitoring device QUV transmits the message via the Data interface DBIF and the external data bus EXTDB received from the external computer system evaluated message. The response from the computer core CPU and the higher-level computer system, for example the central control device ZSE, should preferably be sent to the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC within a predetermined time window. If the computer core CPU does not respond within a specified time window after the request was made by the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC to the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC with values that are within expected value ranges, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC evaluates the Execution as faulty. Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds an allowable value, the quantum computer monitoring device QUV evaluates the error as a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC typically initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, mittels insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Funktionstüchtigkeit der internen Datenschnittstelle MDBIF zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen zur Kommunikation über die internen Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB mit einem internen Rechnerkern eines anderen Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC in den zweiten Zeiträumen zu veranlassen. Bevorzugt antwortet der interne Rechnerkern des anderen Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne mit einer bewertbaren Antwort. Bevorzugt bewertet der Rechnerkern CPU die über die die interne Datenschnittstelle MDBIF und den internen Datenbus INTDB und den Steuerdatenbus SDB von dem internen Rechnerkern des anderen Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC erhaltene Nachricht und übermittelt des Ergebnis dieser Bewertung an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV als Antwort auf die Anfrage der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV. Ebenso ist es denkbar, dass der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC die über die die interne Datenschnittstelle MDBIF und den internen Datenbus INTDB und den Steuerdatenbus SDB von dem internen Rechnerkern des anderen Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC erhaltene Nachricht an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV als Antwort auf die Anfrage der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV übermittelt und dann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV die über die die internen Datenschnittstelle MDBIF und den internen Datenbus INTDB und den Steuerdatenbus SDB von dem internen Rechnerkern des anderen Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC erhaltene Nachricht bewertet. Die Antwort des Rechnerkerns CPU und des internen Rechnerkerns des anderen Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC soll dabei bevorzugt innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC erfolgen. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU to check the functionality of the internal data interface MDBIF, in particular after a quantum computer calculation has been carried out in the second time periods. For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum compu ters QC cause the computer core CPU by means of a request message via the internal data bus INTDB, after performing a quantum computer calculation in the first time periods, to communicate via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB with an internal computer core of another device part of the quantum computer QC in the second time periods cause. The internal computer core of the other device part of the quantum computer QC preferably responds within a predetermined period of time with an answer that can be evaluated. The computer core CPU preferably evaluates the message received via the internal data interface MDBIF and the internal data bus INTDB and the control data bus SDB from the internal computer core of the other device part of the quantum computer QC and transmits the result of this evaluation to the quantum computer monitoring device QUV in response to the query from the quantum computer monitoring device QUV. It is also conceivable that the computer core CPU of the quantum computer QC sends the message received via the internal data interface MDBIF and the internal data bus INTDB and the control data bus SDB from the internal computer core of the other device part of the quantum computer QC to the quantum computer monitoring device QUV in response to the request Quantum computer monitoring device QUV transmitted and then the quantum computer monitoring device QUV evaluates the message received via the internal data interface MDBIF and the internal data bus INTDB and the control data bus SDB from the internal computer core of the other device part of the quantum computer QC. The response from the computer core CPU and the internal computer core of the other device part of the quantum computer QC should preferably be made within a predetermined time window to the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC. If the computer core CPU does not respond within a specified time window after the request was made by the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC to the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC with values that are within expected value ranges, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC evaluates the Execution as faulty. Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds an allowable value, the quantum computer monitoring device QUV evaluates the error as a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC typically initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Funktionstüchtigkeit des Verstärkers V und die Funktionstüchtigkeit des Fotodetektors PD zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen die Lichtquelle LD des Quantencomputers QC zu einer definierten Lichtemission oder eine Teststrahlungsquelle des Quantencomputers QC in den zweiten Zeiträumen zur Abgabe einer Testlichtemission veranlassen, die den Fotodetektor PD bestrahlt, und/oder den Fotodetektor PD zur Erzeugung eines Testsignals für den Verstärker V in den zweiten Zeiträumen veranlassen und die erfassten Werte im Verstärker V abzufragen und/oder Betriebsparameter des Verstärkers V und des Fotodetektor PD zu erfassen und innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU to check the functionality of the amplifier V and the functionality of the photodetector PD, in particular after a quantum computer calculation has been carried out in the second time periods. For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can prompt the computer core CPU by means of a request message via the internal data bus INTDB, after performing a quantum computer calculation in the first time periods, the light source LD of the quantum computer QC to a defined light emission or a test radiation source of the quantum computer QC in the second time periods cause a test light emission to be emitted that irradiates the photodetector PD and/or cause the photodetector PD to generate a test signal for the amplifier V in the second time periods and interrogate the detected values in the amplifier V and/or operating parameters of the amplifier V and the photodetector PD to capture and pass on to the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC within a predetermined time window. If the computer core CPU does not respond within a specified time window after the query by the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC to the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC with values that are within expected value ranges, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC evaluates the Execution as faulty. Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds an allowable value, the quantum computer monitoring device QUV evaluates the error as a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC typically initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC kann die bevorzugt vorgesehene Teststrahlungsquelle des Quantencomputers QC typischerweise über die interne Datenbusschnittstelle MDBIF und den internen Datenbus INTDB und den Steuerdatenbus SDB steuern. Typischerweise kann die der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC den Fotodetektor PD des Quantencomputers QC beispielsweise mittels einer optischen Teststrahlungsquelle mit einem optischen Testsignal bestrahlen um die Funktionstüchtigkeit des Quantencomputers QC sicherzustellen. Zur besseren Übersicht ist diese Teststrahlungsquelle des Quantencomputers QC zur Bestrahlung des Fotodetektors PD mit Teststrahlung in der 1 nicht eingezeichnet.The computer core CPU of the control device μC of the quantum computer QC can typically control the preferably provided test radiation source of the quantum computer QC via the internal data bus interface MDBIF and the internal data bus INTDB and the control data bus SDB. Typically can the control device μC of the quantum computer QC irradiating the photodetector PD of the quantum computer QC, for example by means of an optical test radiation source, with an optical test signal in order to ensure the functionality of the quantum computer QC. For a better overview, this test radiation source of the quantum computer QC for irradiating the photodetector PD with test radiation is in the 1 not marked.

Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen Temperaturen innerhalb des Quantencomputers QC mittels eines oder mehrerer Temperatursensoren ST zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen eine oder mehrere Temperaturen innerhalb des Quantencomputers QC mittels eines oder mehrerer Temperatursensoren ST des Quantencomputers QC zu erfassen und die erfassten Temperaturmesswerte innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU to check temperatures within the quantum computer QC using one or more temperature sensors ST in the second time periods, in particular after a quantum computer calculation has been carried out. For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU by means of a request message via the internal data bus INTDB to record one or more temperatures within the quantum computer QC by means of one or more temperature sensors ST of the quantum computer QC after a quantum computer calculation has been carried out in the first time periods and pass on the recorded temperature readings to the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC within a predetermined time window. If the computer core CPU does not respond within a specified time window after the query by the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC to the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC with values that are within expected value ranges, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC evaluates the Execution as faulty. Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds an allowable value, the quantum computer monitoring device QUV evaluates the error as a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC typically initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Funktionstüchtigkeit der Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz und/oder die Funktionstüchtigkeit der Magnetfeldsteuerungen MFSx, MFSy, MFSz und/oder die Funktionstüchtigkeit der Magnetfelderzeugungsmittel MGx, MGy, MGz zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen mittels der Magnetfeldsteuerungen MFSx, MFSy, MFSz und der Magnetfelderzeugungsmittel MGx, MGy, MGz des Quantencomputers QC verschiedene magnetische Flussdichten einzustellen und mittels der Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz zu erfassen und die erfassten Messwerte innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU to check the functionality of the magnetic field sensors MSx, MSy, MSz and/or the functionality of the magnetic field controls MFSx, MFSy, MFSz and/or the functionality of the Check magnetic field generating means MGx, MGy, MGz. For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU by means of a request message via the internal data bus INTDB to carry out a quantum computer calculation in the first time periods by means of the magnetic field controls MFSx, MFSy, MFSz and the magnetic field generating means MGx, MGy, MGz of the quantum computer QC to set magnetic flux densities and to detect them by means of the magnetic field sensors MSx, MSy, MSz and to forward the measured values detected to the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC within a predetermined time window. If the computer core CPU does not respond within a specified time window after the query by the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC to the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC with values that are within expected value ranges, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC evaluates the Execution as faulty. Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds an allowable value, the quantum computer monitoring device QUV evaluates the error as a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC typically initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Funktionstüchtigkeit der ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG und/oder die Funktionstüchtigkeit der zweiten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 und/oder die Funktionstüchtigkeit der weiterer Energieaufbereitungsvorrichtungen zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen mittels der ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG und/oder der zweiten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 und/oder der weiterer Energieaufbereitungsvorrichtungen bestimmte Versorgungsspannungen von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC einzustellen und/oder zu modifizieren und beispielsweise mittels Messvorrichtungen deren Spannungswerte und/oder Stromwerte zu und die erfassten Messwerte innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU to check the functionality of the first energy conditioning device SRG and/or the functionality of the second energy conditioning device SRG2 and/or the functionality of the other energy conditioning devices, in particular after a quantum computer calculation has been carried out in the second time periods. For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can prompt the computer core CPU by means of a request message via the internal data bus INTDB after a quantum computer calculation has been carried out in the first time periods by means of the first energy conditioning device SRG and/or the second energy conditioning device SRG2 and/or the additional energy conditioning devices to adjust and/or modify certain supply voltages of device parts of the quantum computer QC and to transmit their voltage values and/or current values, for example by means of measuring devices, and the recorded measured values within a predetermined time window to the quantum computer monitoring device QUV des to pass on quantum computer QC. If the computer core CPU does not respond within a specified time window after the query by the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC to the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC with values that are within expected value ranges, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC evaluates the Execution as faulty. Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds an allowable value, the quantum computer monitoring device QUV evaluates the error as a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC typically initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Funktionstüchtigkeit der Energiereserve BENG und/oder die Funktionstüchtigkeit der zweiten Energiereserve BENG2 und/oder die Funktionstüchtigkeit ggf. weiterer Energiereserven ggf. weiterer Vorrichtungsteile oder bereits benannter Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen mittels Ladevorrichtungen, wie der bereits benannten Ladevorrichtung LDV, den Ladezustand der der Energiereserve BENG und/oder die Funktionstüchtigkeit der zweiten Energiereserve BENG2 und/oder die Funktionstüchtigkeit ggf. weiterer Energiereserven ggf. weiterer Vorrichtungsteile zu verändern und dabei die Werte der jeweiligen Stromaufnahme und des Spannungsverlaufs mittels geeigneter Messmittel des Quantencomputers QC zu erfassen und so beispielsweise auf die Impedanz dieser Energiereserven zu schließen. In dem Fall veranlasst die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels der besagten Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB die erfassten Messwerte innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU to check the functionality of the energy reserve BENG and/or the functionality of the second energy reserve BENG2 and/or the functionality of any other energy reserves or other parts of the device, in particular after a quantum computer calculation has been carried out in the second time periods or to check already named device parts of the quantum computer QC. For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can prompt the computer core CPU by means of a request message via the internal data bus INTDB, after carrying out a quantum computer calculation in the first time periods by means of charging devices, such as the charging device LDV already mentioned, the state of charge of the energy reserve BENG and/or the To change the functionality of the second energy reserve BENG2 and/or the functionality of any other energy reserves or other parts of the device and to record the values of the respective current consumption and the voltage curve using suitable measuring equipment of the quantum computer QC and thus, for example, to conclude the impedance of these energy reserves. In this case, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC causes the computer core CPU to pass on the measured values within a specified time window to the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC via the internal data bus INTDB using the said request message. If the computer core CPU does not respond within a specified time window after the query by the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC to the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC with values that are within expected value ranges, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC evaluates the Execution as faulty. Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds an allowable value, the quantum computer monitoring device QUV evaluates the error as a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC typically initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Funktionstüchtigkeit der Trennvorrichtung TS des Quantencomputers QC und die die Funktionstüchtigkeit der Ladevorrichtung LDV des Quantencomputers QC zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen die Trennvorrichtung TS zu öffnen und mittels der Ladevorrichtungen, wie der bereits benannten Ladevorrichtung LDV, den Ladezustand der der Energiereserve BENG und/oder die Funktionstüchtigkeit der zweiten Energiereserve BENG2 und/oder die Funktionstüchtigkeit ggf. weiterer Energiereserven ggf. weiterer Vorrichtungsteile zu verändern und dabei die Werte der jeweiligen Stromaufnahme und des Spannungsverlaufs mittels geeigneter Messmittel des Quantencomputers QC zu erfassen und die Trennvorrichtung TS zu schließen und mittels der Ladevorrichtungen, wie der bereits benannten Ladevorrichtung LDV, den Ladezustand der der Energiereserve BENG und/oder die Funktionstüchtigkeit der zweiten Energiereserve BENG2 und/oder die Funktionstüchtigkeit ggf. weiterer Energiereserven ggf. weiterer Vorrichtungsteile erneut zu verändern und dabei zweite Werte der jeweiligen Stromaufnahme und des Spannungsverlaufs mittels geeigneter Messmittel des Quantencomputers QC zu erfassen. In dem Fall veranlasst die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels der besagten Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB die erfassten Messwerte und zweiten Messwert innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit ersten du zweiten Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can cause the computer core CPU to check the functionality of the separating device TS of the quantum computer QC and the functionality of the charging device LDV of the quantum computer QC, in particular after a quantum computer calculation has been carried out in the second time periods. For example, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC can use a request message via the internal data bus INTDB to cause the computer core CPU to open the separating device TS after a quantum computer calculation has been carried out in the first time periods and, using the charging devices, such as the charging device LDV already mentioned, to check the state of charge of the of the energy reserve BENG and/or the functional capability of the second energy reserve BENG2 and/or the functional capability of any other energy reserves or any other device parts and in doing so to record the values of the respective current consumption and the voltage curve using suitable measuring equipment of the quantum computer QC and the disconnecting device TS close and using the charging devices, such as the already named charging device LDV, the state of charge of the energy reserve BENG and / or the functionality of the second energy reserve BENG2 and / or the functional ability to change further energy reserves, if necessary, again if necessary, further device parts and thereby to record second values of the respective current consumption and the voltage profile by means of suitable measuring means of the quantum computer QC. In this case, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC causes the computer core CPU to forward the recorded measured values and the second measured value to the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC via the internal data bus INTDB within a specified time window by means of the said request message. If the computer core CPU does not respond within a specified time window after the request was made by the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC to the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC with first and second values that are within expected value ranges, the quantum computer monitoring device QUV des Quantum Computer's QC the execution as buggy. Depending on the type of error, the quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC initiates a countermeasure or changes the database of a statistical evaluation. For example, if the frequency of a specific error exceeds an allowable value, the quantum computer monitoring device QUV evaluates the error as a non-statistical error. In the event of a non-statistical error, the quantum computer monitor QUV of the quantum computer QC typically initiates countermeasures. These can be the countermeasures already described in the document presented here or other countermeasures.

Quantencomputersystem QSYSQuantum computer system QSYS

Wenn der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC in ein Quantencomputersystem QUSYS mit einem zweiten, vorzugsweise mobilen Quantencomputer QC2 eingebunden ist, ist es vorteilhaft, wenn über mindestens eine Signalverbindung, beispielsweise einen externen Datenbus EXTDB von dem Quantencomputer QC eine Signalisierung, insbesondere eines Quantencomputerberechnungsergebnisses, an den zweiten Quantencomputer QC2 und/oder umgekehrt erfolgen kann.If the proposed quantum computer QC is integrated into a quantum computer system QUSYS with a second, preferably mobile quantum computer QC2, it is advantageous if the quantum computer QC sends a signal, in particular a quantum computer calculation result, to the second quantum computer via at least one signal connection, for example an external data bus EXTDB QC2 and/or vice versa.

Bevorzugt umfasst das Quantencomputersystem QUSYS mit wenigstens zwei Quantencomputern, einem ersten Quantencomputer QC1 und einem zweiten Quantencomputer QC2, mit mehreren Messeinrichtungen zur Erfassung von Betriebsgrößen des Quantencomputersystems QUSYS oder einer Vorrichtung oder eines Systems. Dabei hängen typischer Weise ggf. die Zustände der Vorrichtung bzw. des Systems von dem Quantencomputersystem QUSYS ab, wobei die der erste Quantencomputer QC1 bevorzugt zumindest zweitweise die gleiche Quantencomputerberechnung durchführt, die der zweite Quantencomputer QC2 durchführt. Dabei umfasst die Quantencomputerberechnung bevorzugt eine Überwachungsmaßnahme zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des jeweiligen Quantencomputers QC1, QC2. Dabei führt bevorzugt der erste Quantencomputer QC1 die Quantencomputerberechnung des ersten Quantencomputers QC1 unabhängig von der Durchführung der Quantencomputerberechnung des zweiten Quantencomputers QC2 durch. Dies ermöglicht den Vergleich der Ergebnisse der Quantencomputerberechnungen durch die Rechnerkerne CPU der Steuervorrichtungen µC der Quantencomputer QC1, QC2 und/oder die Quantencomputerüberwachungsvorrichtungen QUV der Quantencomputer QC1, QC1.The quantum computer system QUSYS preferably comprises at least two quantum computers, a first quantum computer QC1 and a second quantum computer QC2, with a plurality of measuring devices for detecting operating variables of the quantum computer system QUSYS or a device or a system. In this case, the states of the device or the system may typically depend on the quantum computer system QUSYS, with the first quantum computer QC1 preferably carrying out at least two times the same quantum computer calculation that the second quantum computer QC2 carries out. In this case, the quantum computer calculation preferably includes a monitoring measure for checking the functionality of the respective quantum computer QC1, QC2. In this case, the first quantum computer QC1 preferably carries out the quantum computer calculation of the first quantum computer QC1 independently of the performance of the quantum computer calculation by the second quantum computer QC2. This enables the comparison of the results of the quantum computer calculations by the computer cores CPU of the control devices μC of the quantum computers QC1, QC2 and/or the quantum computer monitoring devices QUV of the quantum computers QC1, QC1.

Verfahren zur ÜberwachungProcedures for monitoring

Die hier vorgelegte Schrift schlägt darüber hinaus ein Verfahren zur Überwachung des Ablaufs eines auf mindestens einer Steuervorrichtung µC eines Quantencomputers QC ablauffähigen Quantencomputerprogramms mittels einer Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC vor. Dabei umfasst der Quantencomputer QC Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und bevorzugt Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und die Steuervorrichtung µC mit dem Rechnerkern CPU und erste Mittel zur Manipulation von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. zur Manipulation von Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CB3 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und zweite Mittel zum Auslesen des Zustands von Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Dabei steuert bevorzugt der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die ersten Mittel zur Manipulation von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CB3 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und die zweiten Mittel zum Auslesen des Zustands von Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CB3 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Dabei löst die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV bevorzugt bei einer Manipulation einer Teilmenge der Quantenpunkte und/oder ggf. der Kernquantenpunkte der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CB3 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC während der Quantencomputerprogrammlaufzeit eine Ausnahmebedingung (Exception), insbesondere eine Unterbrechung (Interrupt) des Quantencomputerprogrammablaufs, aus, wenn diese Manipulation nicht vorgesehen war. Dies kann bei einem Programmsprung durch Störungen wie kosmischer Strahlung geschehen, was hierdurch abgefangen wird.The document presented here also proposes a method for monitoring the execution of a quantum computer program that can be run on at least one control device μC of a quantum computer QC by means of a quantum computer monitoring device QUV of the quantum computer QC. The quantum computer QC comprises quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and preferably nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC and the control device µC with the computer core CPU and first means for manipulating quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and, if necessary, for manipulating core quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CB 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC and second means for reading out the state of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and possibly nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the quantum computer QC nuclear quantum bits. The computer core CPU of the control device μC preferably controls the first means for manipulating quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and, if applicable, core quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CB 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC and the second means for reading out the state of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and possibly nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CB 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. The quantum computer surveillance solves this Calculation device QUV preferred when manipulating a subset of the quantum dots and/or possibly the core quantum dots of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and possibly core quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CB 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC during the quantum computer program runtime an exception condition (Exception), in particular an interruption (interrupt) of the quantum computer program flow, if this manipulation was not intended. This can happen during a program jump due to disturbances such as cosmic radiation, which is intercepted by this.

Die hier vorgelegte Schrift schlägt für den Quantencomputer QC einen nicht flüchtigen Speicher NVM, insbesondere ein Read-Only-Memory oder ein Flash-Memory oder einen nicht flüchtigen Speicher, für einen Quantencomputer QC insbesondere als Teil eines Steuergeräts eines Fahrzeugs vor. Bevorzugt ist in dem nicht flüchtigen Speicher NVM ein Quantencomputerprogramm abgespeichert, das auf mindestens einem Rechnerkern µC des Quantencomputers QC ablauffähig und zur Ausführung des vorbeschrieben Verfahrens nach geeignet ist.The document presented here proposes a non-volatile memory NVM for the quantum computer QC, in particular a read-only memory or a flash memory or a non-volatile memory, for a quantum computer QC in particular as part of a control unit of a vehicle. A quantum computer program is preferably stored in the non-volatile memory NVM, which is executable on at least one computer core μC of the quantum computer QC and is suitable for executing the method described above.

Die hier vorgelegte Schrift schlägt zur weiteren Absicherung der Funktionstüchtigkeit des Quantencomputers QC mit mindestens einem Rechnerkern CPU einer Steuervorrichtung µC und mit einer Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV das Folgende vor:

  • Auf dem mindestens einen Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC soll ein Quantencomputerprogramm ablauffähig sein. Die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV überwacht während der Quantencomputerprogrammlaufzeit den Ablauf des Quantencomputerprogramms während der Ausführung durch die anderen Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC. Beim einem Zugriff des Rechnerkerns CPU auf einen bestimmten Adressbereich innerhalb eines Speichers RAM, NVM der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC oder auf andere vorbestimmte Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC erzeugt die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV eine Ausnahmebedingung (Exception), insbesondere eine Unterbrechung (Interrupt) des Quantencomputerprogrammablaufs. Woraufhin der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die Ausführung des Quantencomputerprogramms typischerweise in vorzugsweise vorbestimmter Weise unterbricht.
The document presented here proposes the following to further ensure the functionality of the quantum computer QC with at least one computer core CPU, a control device µC and with a quantum computer monitoring device QUV:
  • A quantum computer program should be able to run on the at least one computer core CPU of the control device μC. During the quantum computer program runtime, the quantum computer monitoring device QUV monitors the execution of the quantum computer program during execution by the other device parts of the quantum computer QC. When the computer core CPU accesses a specific address range within a memory RAM, NVM of the control device µC of the quantum computer QC or other predetermined device parts of the quantum computer QC, the quantum computer monitoring device QUV generates an exception condition (Exception), in particular an interruption (interrupt) of the quantum computer program flow. Whereupon the computer core CPU of the control device μC of the quantum computer QC typically interrupts the execution of the quantum computer program in a preferably predetermined manner.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC oder eine zentrale Steuereinheit ZSE oder ein anderes Rechnersystem, die beispielsweise mit dem Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC über den externen Datenbus EXTDB verbunden sein können, können beispielsweise die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV konfigurieren. Bevorzugt weist der Quantencomputer QC und/oder der Rechnerkern µC Mittel zum Durchlaufen einer Ausnahmebedingungs-Routine (Exception-Routine) nach dem Auslösen einer Ausnahmebedingung während der Quantencomputerprogrammlaufzeit auf. Die Ausnahmebedingungsroutine kann selbst wieder ein Quantencomputerprogramm sein.The computer core CPU of the control device μC or a central control unit ZSE or another computer system, which can be connected, for example, to the computer core CPU of the control device μC of the quantum computer QC via the external data bus EXTDB, can configure the quantum computer monitoring device QUV, for example. The quantum computer QC and/or the computer core μC preferably has means for running through an exception condition routine (exception routine) after an exception condition has been triggered during the quantum computer program runtime. The exception handling routine can itself be a quantum computer program.

Weiteres ÜberwachungsverfahrenFurther monitoring procedure

Die hier vorgelegte Schrift schlägt ein Verfahren zum Betrieb eines Quantencomputersystems QUSYS mit einem Quantencomputer QC und mit einer Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV mit folgenden beispielhaften Schritten vor:

  • - Überwachen des korrekten Quantencomputerprogrammablaufs des Quantencomputerprogramms des Quantencomputers QC, insbesondere durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV oder ein andere Rechnersystem;
  • - Durchführen vorbestimmter Quantencomputerberechnungen mit mindestens einer Quantenoperation zur Berechnung vorbestimmter Quantencomputerberechnungsergebnisse in vorbestimmten Zeiträumen vor vorbestimmten Zeitpunkten, insbesondere durch den Quantencomputer QC, und
  • - Ansteuern einer Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV nach diesen vorbestimmten Zeitpunkten und Durchführung eines Rücksetzens (Reset-Funktion) oder Reinitialisierens des Quantencomputers QC auf einen vordefinierten Quantencomputerprogrammrestartzustand oder dergleichen, wenn diese Ansteuerung nicht in vorbestimmter Weise erfolgt durchführt.
The document presented here proposes a method for operating a quantum computer system QUSYS with a quantum computer QC and with a quantum computer monitoring device QUV with the following exemplary steps:
  • - Monitoring the correct quantum computer program flow of the quantum computer program of the quantum computer QC, in particular by the quantum computer monitoring device QUV or another computer system;
  • - performing predetermined quantum computer calculations with at least one quantum operation for calculating predetermined quantum computer calculation results in predetermined time periods before predetermined times, in particular by the quantum computer QC, and
  • - Activating a quantum computer monitoring device QUV after these predetermined points in time and performing a reset (reset function) or reinitializing the quantum computer QC to a predefined quantum computer program restart state or the like if this activation does not take place in a predetermined manner.

Datenbussedata buses

Der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC umfasst bevorzugt eine Datenschnittstelle DBIF mit der der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC mit übergeordneten Rechnersystemen du/oder anderen Quantencomputern QC2 kommunizieren und Daten austauschen kann. Insbesondere kann der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC über die Datenschnittstelle DBIF mit einer zentralen Steuereinheit ZSE kommunizieren und Daten austauschen. Die Datenschnittstelle kann drahtgebunden und/oder drahtlos sein.The proposed quantum computer QC preferably includes a data interface DBIF with which the proposed quantum computer QC with higher-level computer systems you/or others Quantum computers QC2 can communicate and exchange data. In particular, the proposed quantum computer QC can communicate and exchange data with a central control unit ZSE via the data interface DBIF. The data interface can be wired and/or wireless.

Über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC und/oder die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV mit des Quantencomputers QC mit den Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC kommunizieren und Daten und Signale austauschenThe computer core CPU of the control device μC and/or the quantum computer monitoring device QUV with the quantum computer QC can communicate with the device parts of the quantum computer QC and exchange data and signals via the internal data interface MDBIF and the control data bus SDB

Magnetisches Systemmagnetic system

Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC ein System zur Kompensation externer Magnetfelder und des Erdmagnetfelds. Hierzu verfügt der vorgeschlagene mobile Quantencomputer QC vorzugsweise über Sensorsystem zur dreidimensionalen Erfassung des dreidimensionalen Vektors der magnetischen Flussdichte B. Vorzugsweise erfasst das Sensorsystem zur dreidimensionalen Erfassung des dreidimensionalen Vektors der magnetischen Flussdichte B diesen dreidimensionalen Vektors der magnetischen Flussdichte B in der Nähe des Substrats D. Beispielsweise kann das Sensorsystem zur dreidimensionalen Erfassung des dreidimensionalen Vektors der magnetischen Flussdichte B drei Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz für die drei Raumrichtungen X, Y, und Z umfassen. Es ist denkbar ein einziges Sensorsystem einzusetzen, wenn es die Ausrichtung des Magnetfelds zulässt. Beispielsweise kann der Quantencomputer QC einen Magnetfeldsensor MSx für die magnetische Flussdichte Bx in Richtung der X-Achse umfassen. Beispielsweise kann der Quantencomputer QC einen Magnetfeldsensor MSy für die magnetische Flussdichte By in Richtung der Y-Achse umfassen. Beispielsweise kann der Quantencomputer QC einen Magnetfeldsensor MSz für die magnetische Flussdichte Bz in Richtung der Z-Achse umfassen.The quantum computer QC preferably includes a system for compensating for external magnetic fields and the earth's magnetic field. For this purpose, the proposed mobile quantum computer QC preferably has a sensor system for three-dimensional detection of the three-dimensional vector of the magnetic flux density B. Preferably, the sensor system for three-dimensional detection of the three-dimensional vector of the magnetic flux density B detects this three-dimensional vector of the magnetic flux density B in the vicinity of the substrate D. For example the sensor system for the three-dimensional detection of the three-dimensional vector of the magnetic flux density B can comprise three magnetic field sensors MSx, MSy, MSz for the three spatial directions X, Y, and Z. It is conceivable to use a single sensor system if the orientation of the magnetic field allows it. For example, the quantum computer QC can include a magnetic field sensor MSx for the magnetic flux density B x in the direction of the X axis. For example, the quantum computer QC can include a magnetic field sensor MSy for the magnetic flux density B y in the direction of the Y axis. For example, the quantum computer QC can include a magnetic field sensor MSz for the magnetic flux density B z in the direction of the Z axis.

Typischerweise umfasst der vorgeschlagene mobile Quantencomputer QC magnetfelderzeugende Vorrichtungen PM, MGx, MGy, MGz. Die magnetfelderzeugenden Vorrichtungen können Permanentmagnete PM und/oder Spulen MGx, MGy, MGz, insbesondere Helmholtz-Spulen und Helmholtz-Spulenpaare, als Magnetfelderzeugungsmittel umfassen. Die Permanentmagnete PM erzeugen permanent eine magnetische Flussdichte. Die Spulen MGx, MGy, MGz erzeugen eine magnetische Flussdichte entsprechend ihrer elektrischen Bestromung. Bevorzugt sind die Permanentmagneten PM und die Magnetfelderzeugungsmittel MGx, MGy, MGz Teil eines magnetischen Kreises. Bevorzugt, aber nicht notwendigerweise umfasst der magnetische Kreis ein Joch. Bevorzugt befindet sich der Permanentmagnet PM in einem Luftspalt. Bevorzugt kann eine Positioniervorrichtung PV den Permanentmagneten PM relativ zu Substrat D und/oder in dem Luftspalt neu positionieren und so die auf das Subastrat D mit den Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC einwirkende magnetische Flussdichte B verändern.Typically, the proposed mobile quantum computer QC includes magnetic field generating devices PM, MGx, MGy, MGz. The magnetic field generating devices can include permanent magnets PM and/or coils MGx, MGy, MGz, in particular Helmholtz coils and Helmholtz coil pairs, as magnetic field generating means. The permanent magnets PM permanently generate a magnetic flux density. The coils MGx, MGy, MGz generate a magnetic flux density corresponding to their electrical current flow. The permanent magnets PM and the magnetic field generating means MGx, MGy, MGz are preferably part of a magnetic circuit. Preferably, but not necessarily, the magnetic circuit includes a yoke. The permanent magnet PM is preferably located in an air gap. A positioning device PV can preferably reposition the permanent magnet PM relative to the substrate D and/or in the air gap and thus change the magnetic flux density B acting on the substrate D with the quantum dots of the quantum bits of the quantum computer QC.

Bevorzugt umfasst die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC eine Navigationsvorrichtung GPS, die dem Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die aktuelle Position mitteilt. Bevorzugt kann die Steuervorrichtung µC mit Hilfe geomagnetischer Karten des Erdmagnetfelds die sich daraus ergebende Erdmagnetfeldstärke und deren magnetischen Flussdichteanteil bestimmen. Wird der Quantencomputer QC translatorisch bewegt oder rotiert, so kann beispielsweise der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC Vorhersagewerte für zukünftige translatorische Koordinaten und/oder zukünftige Rotationen über den externen Datenbus EXTDB erhalten oder aus erhaltenen oder ermittelten Geschwindigkeitswerten und Rotationsgeschwindigkeitswerten voraussagen. Daher kann dann der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC Änderungen des auf die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und die Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC zukünftig einwirkenden Magnetfelds voraussagen und mittels einer Veränderung des im Quantencomputer QC erzeugten Magnetfelds mittels der magnetfelderzeugende Vorrichtungen PM, MGx, MGy, MGz kompensieren.The control device μC of the quantum computer QC preferably includes a navigation device GPS, which communicates the current position to the computer core CPU of the control device μC. The control device μC can preferably determine the resulting strength of the earth's magnetic field and its magnetic flux density component with the aid of geomagnetic maps of the earth's magnetic field. If the quantum computer QC is moved or rotated in a translatory manner, the computer core CPU of the quantum computer QC can, for example, receive predicted values for future translatory coordinates and/or future rotations via the external data bus EXTDB or predict them from received or determined speed values and rotational speed values. Therefore, the computer core CPU of the quantum computer QC can then make changes to the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and the core quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 predict the future magnetic field acting on the nuclear quantum bits of the quantum computer QC and compensate by changing the magnetic field generated in the quantum computer QC by means of the magnetic field generating devices PM, MGx, MGy, MGz.

Das Verfahren zur Verhinderung von Störungen des Betriebs des Quantencomputers QC durch Änderungen externer Magnetfelder infolge einer Bewegung des Quantencomputers QC läuft bevorzugt wie folgt ab:

  • In einem ersten Schritt a) stellt die Steuervorrichtung µC bevorzugt beispielsweise mittels Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz das derzeit wirkende externe Magnetfeld fest. In einem zweiten Schritt erfasst die Steuervorrichtung µC beispielsweise mittels eines Navigationssystems NAV und/oder einer Positionsermittlungsvorrichtung GPS die aktuellen Koordinaten und/oder die aktuelle Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung. Auf Basis dieser Daten und ggf. zusätzlicher Daten, wie zum Beispiel einer elektronischen Karte des Erdmagnetfeldes berechnet beispielsweise die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC das zu erwartende neue externe Magnetfeld und passt bevorzugt die Bestromung der Magnetfelderzeugungsmittel MGx, MGy, MGz so an, dass diese Änderung des externen Magnetfelds durch die Bewegung des Quantencomputers QC im Wesentlichen nicht wirksam wird und die Berechnungsergebnisse von Quantencomputerprogrammen des Quantencomputers QC im Wesentlichen nicht beeinflussen.
The method for preventing the operation of the quantum computer QC from being disrupted by changes in external magnetic fields as a result of a movement of the quantum computer QC preferably takes place as follows:
  • In a first step a), the control device μC preferably uses magnetic field sensors MSx, MSy, MSz to determine the currently active external magnetic field. In a second step, the control device μC records the current coordinates and/or the current speed and/or acceleration, for example using a navigation system NAV and/or a position determination device GPS. Based on this data and possibly additional data, such as an electronic map of the earth's magnetic field, the control device µC calculates the Quantum computer QC the expected new external magnetic field and preferably adjusts the energization of the magnetic field generating means MGx, MGy, MGz so that this change in the external magnetic field through the movement of the quantum computer QC essentially does not take effect and the calculation results of quantum computer programs of the quantum computer QC essentially not influence.

Zur Vereinfachung der Darstellung nehmen wir hier an, dass die Navigationsvorrichtung GPS, nicht nur die translatorischen Koordinaten bestimmt, also beispielsweise die Position auf der Erdoberfläche, sondern auch die winkelmäßige Ausrichtung des Quantencomputers QC und die Winkelgeschwindigkeit der Veränderung dieser Winkel. Nur unter Berücksichtigung der translatorischen Veränderungen und der rotatorischen Veränderungen der Position und Ausrichtung des Quantencomputers QC kann das Rechnersystem CPU des Quantencomputers QC die notwendige Anpassung der Magnetfelderzeugung geeignet vorausberechnen und die magnetfelderzeugende Vorrichtungen PM, MGx, MGy, MGz geeignet steuern.To simplify the presentation, we assume here that the navigation device GPS not only determines the translational coordinates, e.g. the position on the earth's surface, but also the angular orientation of the quantum computer QC and the angular velocity of the change in these angles. The computer system CPU of the quantum computer QC can only suitably precalculate the necessary adjustment of the magnetic field generation and control the magnetic field-generating devices PM, MGx, MGy, MGz appropriately by taking into account the translational changes and the rotary changes in the position and orientation of the quantum computer QC.

Hierzu kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise die erste Magnetfeldsteuerung MFSx veranlassen, die Bestromung des ersten Magnetfelderzeugungsmittels MGx, das bevorzugt eine magnetische Flussdichte Bx erzeugt, mit elektrischem Strom anzupassen.For this purpose, the computer core CPU of the control device μC can, for example, cause the first magnetic field controller MFSx to adapt the energization of the first magnetic field generating means MGx, which preferably generates a magnetic flux density B x , with electric current.

Hierzu kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise auch die zweite Magnetfeldsteuerung MFSy veranlassen, die Bestromung des zweiten Magnetfelderzeugungsmittels MGy, das bevorzugt eine magnetische Flussdichte By erzeugt, mit elektrischem Strom anzupassen. Hierzu kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise auch die dritte Magnetfeldsteuerung MFSz veranlassen, die Bestromung des dritten Magnetfelderzeugungsmittels MGz, das bevorzugt eine magnetische Flussdichte Bz erzeugt, mit elektrischem Strom anzupassen.For this purpose, the computer core CPU of the control device μC can, for example, also cause the second magnetic field controller MFSy to adapt the energization of the second magnetic field generating means MGy, which preferably generates a magnetic flux density B y , with electric current. For this purpose, the computer core CPU of the control device μC can, for example, also cause the third magnetic field controller MFSz to adapt the energization of the third magnetic field generating means MGz, which preferably generates a magnetic flux density Bz , with electric current.

Hierzu kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise auch die Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM veranlassen, die Positionierung des Permanentmagneten PM der bevorzugt eine permanente, räumlich inhomogene magnetische Flussdichte B erzeugt, räumlich anzupassen und damit die magnetische Flussdichte am Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC anzupassen.For this purpose, the computer core CPU of the control device μC can, for example, also cause the positioning device PV of the permanent magnet PM to spatially adjust the positioning of the permanent magnet PM, which preferably generates a permanent, spatially inhomogeneous magnetic flux density B, and thus the magnetic flux density at the location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC erfasst mittels der besagten Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz bevorzug das tatsächliche Magnetfeld und regelt die magnetische Flussdichte mittels der unmittelbar zuvor beschriebenen Stellglieder in Form der magnetfelderzeugende Vorrichtungen PM, MGx, MGy, MGz nach, um Abweichungen zwischen dem erfassten Vektor der magnetischen Flussdichte und dem gewünschten Vektor der magnetischen Flussdichte auszugleichen.The computer core CPU of the control device μC preferably detects the actual magnetic field using the said magnetic field sensors MSx, MSy, MSz and adjusts the magnetic flux density using the actuators described immediately above in the form of the magnetic field-generating devices PM, MGx, MGy, MGz, to correct deviations between the detected Balance the magnetic flux density vector and the desired magnetic flux density vector.

Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC ein Beschleunigungssensorsystem, das translatorische und/oder rotatorische Beschleunigungen erkennen kann und die entsprechenden Werte an den Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC liefert, sodass dieser ggf. Gegenmaßnahmen in Form von Gegenbeschleunigungen eines in den Figuren nicht gezeichneten Lageregelungssystems ergreifen kann. Ggf. kann der Rechnerkeren CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC für einige solcher Gegenmaßnahmen die Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM und/oder die translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung und/oder die translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung nutzen. Auch kann ggf. der Rechnerkeren CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC den Fokus des optischen Systems OS in Abhängigkeit von solchen Koordinatenprognosen und/oder Geschwindigkeitsprognosen und/oder Beschleunigungsprognosen für translatorische Bewegungen und rotatorische Bewegungen modifizieren, um den Fokus zu halten. Beispielsweise kann der Rechnerkeren CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC auf Basis solcher Koordinatenprognosen und/oder Geschwindigkeitsprognosen und/oder Beschleunigungsprognosen für translatorische Bewegungen und rotatorische Bewegungen Deformationen und mechanische Schwingungen innerhalb des Quantencomputers QC vorhersagen und ggf. solche mittels geeigneter Sensoren wie Kameras und Positions- und Abstandssensoren innerhalb des Quantencomputers QC erkennen und kompensieren.The quantum computer QC preferably includes an acceleration sensor system that can detect translational and/or rotational accelerations and delivers the corresponding values to the computer core CPU of the control device µC of the quantum computer QC, so that countermeasures can be taken in the form of counter-accelerations of a position control system not shown in the figures can. If necessary, the computer core CPU of the control device μC of the quantum computer QC can use the positioning device PV of the permanent magnet PM and/or the translational positioning device XT in the X direction and/or the translational positioning device YT in the Y direction for some such countermeasures. The computer core CPU of the control device μC of the quantum computer QC can also modify the focus of the optical system OS depending on such coordinate forecasts and/or speed forecasts and/or acceleration forecasts for translatory movements and rotary movements in order to maintain the focus. For example, the computer core CPU of the control device μC of the quantum computer QC can predict deformations and mechanical vibrations within the quantum computer QC on the basis of such coordinate forecasts and/or speed forecasts and/or acceleration forecasts for translatory movements and rotary movements and, if necessary, detect such by means of suitable sensors such as cameras and position and detect and compensate distance sensors within the quantum computer QC.

Energieversorgungpower supply

Der Quantencomputer QC erhält bevorzugt seine Energie über eine Energieversorgung EV. Eine Ladevorrichtung LDV der Energieversorgung EV erhält die Energie von extern aus einer Energiequelle PWR.The quantum computer QC preferably receives its energy via an energy supply EV. A charging device LDV of the power supply EV receives the power externally from a power source PWR.

Einen guten Überblick über mögliche elektrische Energiequellen gibt das Buch: Vasily Y. Ushakov (Autor), „Electrical Power Engineering: Current State, Problems and Perspectives (Green Energy and Technology)“, Taschenbuch - 18. August 2018, Springer; 1st ed. 2018 Edition (18. August 2018), ISBN-10: 3319872850, ISBN-13: 978-3319872858.A good overview of possible sources of electrical energy is given in the book: Vasily Y. Ushakov (author), "Electrical Power Engineering: Current State, Problems and Perspectives (Green Energy and Technology)", Paperback - August 18, 2018, Springer; 1st ed. 2018 edition (18 August 2018), ISBN-10: 3319872850, ISBN-13: 978-3319872858.

Diese Energiequelle kann beispielsweise eine der folgenden Energiequellen sein:

  • Elektrischer Generator
This energy source can be one of the following energy sources, for example:
  • electric generator

Die Energiequelle kann ein elektrischer Generator sein, der mechanische Energie in elektrische Energie umsetzt. Bei der mechanischen Energie kann es sich beispielsweise um eine über eine Welle übertragene Energie oder die Energie eines sich bewegenden Fluids handeln. Es kann sich beispielsweise um eine elektrische Maschine, wie einen Synchron oder Asynchron oder Gleichstrommotor, einen Linearmotor, einen Reluktanzmotor oder einen BLDC-Motor oder dergleichen handeln, die die mechanische Energie einer linearen und/oder rotatorischen Bewegung mittels Induktion in Leitungen eines Stators und/oder Rotors in elektrische Energie umsetzt. Es kann sich auch um einem magnetohydrodynamischen Generator, kurz als MHD-Generator bezeichnet, handeln, der die Bewegung eines elektrisch leitenden Fluids in elektrische Energie umsetzt. Bei dem Fluid kann es sich um ein Plasma oder eine elektrisch leitende Flüssigkeit, beispielsweise eine Salzlösung oder ein geschmolzenes Metall handeln. Die eigentliche Energiequelle können beispielsweise ein Kernreaktor, ein Verbrennungsmotor, eine Heizvorrichtung, ein Jet-Triebwerk, ein Raketentriebwerk, ein Schiffsantrieb, ein Stirlingmotor, eine Turbine, eine Wasserturbine, eine Gasturbine, eine Wind-Turbine, ein Gezeitenkraftwerk, ein Wellenkraftwerk und dergleichen sein. Magnetohydrodynamische Generatoren sind beispielsweise aus den Schriften DE 20 2021 101 169 U1 , WO 2021 159 117 A1 , EP 3 863 165 A1 , US 2021 147 061 A1 , CN 108 831 576 B , US 2019 368 464 A1 , WO 2019 143 396 A2 , EP 3 646 452 B1 , CN 20 634 1126 U , EP 3 279 603 B1 , EP 3 400 642 B1 , EP 3 345 290 B1 , EP 3 093 966 B1 , WO 2016 100 008 A2 , DE 10 2014 225 346 A1 , RU 2014 143 858 A , EP 3 007 350 B1 , US 2016 377 029 A1 , RU 2 566 620 C2 , EP 3 075 064 A1 , EP 2 874 292 B1 , EP 2 986 852 B1 , CN 10 385 5907 B , RU 126 229 U1 , WO 2014 031 037 A2 bekannt. Aufgrund der Vielzahl der Schriften verzichtet die hier vorgestellte Schrift auf eine vollständige Aufzählung. Die hier vorgelegte Schrift verweist auf das Buch Hugo K. Messerle (Autor), „Magnetohydrodynamic Electrical Power Generation (UNESCO Energy Engineering Series)“, John Wiley & Sons Ltd (1. August 1995), ISBN-10: 0471942529, ISBN-13: 978-0471942528.The energy source can be an electrical generator that converts mechanical energy into electrical energy. The mechanical energy can be, for example, energy transmitted via a shaft or the energy of a moving fluid. For example, it can be an electrical machine, such as a synchronous or asynchronous or direct current motor, a linear motor, a reluctance motor or a BLDC motor or the like, which converts the mechanical energy of a linear and/or rotary movement by means of induction into lines of a stator and/or or rotor into electrical energy. It can also be a magnetohydrodynamic generator, referred to as an MHD generator for short, which converts the movement of an electrically conductive fluid into electrical energy. The fluid can be a plasma or an electrically conductive liquid such as a saline solution or a molten metal. The actual energy source can be, for example, a nuclear reactor, an internal combustion engine, a heating device, a jet engine, a rocket engine, a ship propulsion system, a Stirling engine, a turbine, a water turbine, a gas turbine, a wind turbine, a tidal power plant, a wave power plant and the like . Magnetohydrodynamic generators are, for example, from the writings DE 20 2021 101 169 U1 , WO 2021 159 117 A1 , EP 3 863 165 A1 , U.S. 2021 147 061 A1 , CN 108 831 576 B , U.S. 2019 368 464 A1 , WO 2019 143 396 A2 , EP 3 646 452 B1 , CN 20 634 1126 U , EP 3 279 603 B1 , EP 3 400 642 B1 , EP 3 345 290 B1 , EP 3 093 966 B1 , WO 2016 100 008 A2 , DE 10 2014 225 346 A1 , RU 2014 143 858 A , EP 3 007 350 B1 , U.S. 2016 377 029 A1 , RU 2 566 620 C2 , EP 3 075 064 A1 , EP 2 874 292 B1 , EP 2 986 852 B1 , CN 10 385 5907 B , RU 126 229 U1 , WO 2014 031 037 A2 known. Due to the large number of fonts, the font presented here does not include a complete list. The paper presented here refers to the book Hugo K. Messerle (author), "Magnetohydrodynamic Electrical Power Generation (UNESCO Energy Engineering Series)", John Wiley & Sons Ltd (1 August 1995), ISBN-10: 0471942529, ISBN-13 : 978-0471942528.

Elektrochemische Zelleelectrochemical cell

Die Energiequelle kann eine elektrochemische Zelle sein. Dabei kann es sich beispielsweise um eine elektrochemische Zelle im weitesten Sinne handeln, die mittels chemischer Reaktionen elektrische Energie bereitstellt. Zu diesen elektrochemischen Zellen rechnet die die vorgelegte Schrift Akkumulatoren, Batterien und Brennstoffzellen.The energy source can be an electrochemical cell. This can be, for example, an electrochemical cell in the broadest sense, which provides electrical energy by means of chemical reactions. The document presented includes accumulators, batteries and fuel cells among these electrochemical cells.

Nukleare EnergiequellenNuclear Energy Sources

Bei den nuklearen Energiequellen unterscheidet die hier vorgelegte Schrift zwischen solchen, die auf der einen Seite die nukleare Energie zuerst in mechanische Energie, beispielsweise mittels Dampfkreisläufen und Turbinen umsetzen und dann mittels er oben erwähnten Generatoren in elektrische Energie umsetzen und auf der anderen Seite die nukleare Energie direkt in elektrische Energie umsetzen. Hier nennt die hier vorgelegte Schrift beispielhaft betavoltaische Zellen und thermonuklearer Generatoren. Diese haben den Vorteil, dass sie mobil ausgeführt werden können. Daher passen sie besonders gut zu der hier vorgestellten technischen Lehre. Die hier in Betracht gezogenen Radionuklidbatterien nutzen bevorzugt die Isotope 60Co, 90Sr, 106Ru, 144Cs, 147Pm, 210Pm, 210Po, 238Pu, 242Cm, 241Am, 243Am. Bevorzugt ist der Quantencomputer QC durch eine Strahlenschirmung, beispielsweise aus Blei vor der Strahlung einer solchem nuklearen Energiequelle geschützt. Zu den Radionuklidbatterien gehören auch betavoltaische Zellen, die beispielsweise Betastrahlung von beta-Strahlern unmittelbar in elektrische Energie umsetzen.In the case of nuclear energy sources, the document presented here distinguishes between those which, on the one hand, first convert the nuclear energy into mechanical energy, for example by means of steam circuits and turbines, and then, using the above-mentioned generators, convert it into electrical energy and, on the other hand, convert it into nuclear energy convert directly into electrical energy. The document presented here names examples of betavoltaic cells and thermonuclear generators. These have the advantage that they can be carried out on the move. They therefore fit particularly well with the technical teaching presented here. The radionuclide batteries considered here preferentially use the isotopes 60 Co, 90 Sr, 106 Ru, 144 Cs, 147 Pm, 210 Pm, 210 Po, 238 Pu, 242 Cm, 241 Am, 243 Am. The quantum computer QC is preferably protected from the radiation of such a nuclear energy source by a radiation shield, for example made of lead. The radionuclide batteries also include betavoltaic cells, which, for example, convert beta radiation from beta emitters directly into electrical energy.

Solche Radionuklidbatterien sind beispielsweise aus den Schriften DE 1 240 967 B , DE 1 564 070 B1 , DE 2 124 465 B2 , DE 7 219 216 U , DE 19 782 844 538 B1 , DE 69 411 078 T2 , US 5 443 657 A , US 5 859 484 A , DE 19 602 875 A1 , DE 19 738 066 A1 , DE 19 957 669 A1 , DE 19 957 669 A1 , US 8 552 616 B2 , WO 2009 103 974 A1 und US 2018 226 165 A1 bekannt.Such radionuclide batteries are, for example, from the writings DE 1 240 967 B , DE 1 564 070 B1 , DE 2 124 465 B2 , DE 7 219 216 U , DE 19 782 844 538 B1 , DE 69 411 078 T2 , U.S. 5,443,657 A , U.S. 5,859,484 A , DE 19 602 875 A1 , DE 19 738 066 A1 , DE 19 957 669 A1 , DE 19 957 669 A1 , U.S. 8,552,616 B2 , WO 2009 103 974 A1 and U.S. 2018 226 165 A1 known.

Die Energiequelle kann auch eine erneuerbare Energiequelle wie eine Solarzelle oder ein Wasserkraftwerk mit einer Wasserturbine und einem Generator oder eine Windkraftanlage mit einer Windturbine und einem Generator sein.The energy source can also be a renewable energy source such as a solar cell or a hydroelectric power plant with a water turbine and a generator or a wind power plant with a wind turbine and a generator.

Die Energiequelle können auch herkömmliche Kohle- Braunkohle, Öl- und Gaskraftwerke sein, die kohlenstoffhaltige und/oder kohlenwasserstoffhaltige Brennstoffe verfeuern, um thermische Energie zu erzeugen und dann die thermische Energie in mechanische Energie umsetzen und dann die mechanische Energie in elektrische Energie umsetzen.The energy source can also be conventional coal, lignite, oil and gas power plants that combust carbonaceous and/or hydrocarbonaceous fuels to generate thermal energy and then convert the thermal energy to mechanical energy and then convert the mechanical energy to electrical energy.

Die Energiequelle können so genannte Energy Harvesting Devices sein. Dabei handelt es sich um Vorrichtungen, die in der Umwelt oder sonst wie ohnehin vorhandene Energieunterschiede nutzen, um z.B. aus der Bewegungsenergie einer Person oder eines anderen bewegten Objekts oder aus thermischen Unterschieden, beispielsweise in Heizungssystemen oder der gleichen Energie zu gewinnen.The energy source can be so-called energy harvesting devices. These are devices that use energy differences that are present in the environment or otherwise, e.g. to gain energy from the kinetic energy of a person or another moving object or from thermal differences, for example in heating systems or the same energy.

Schließlich kann die Energiequelle ganz einfach auch das Stromnetz sein, wobei die Primärenergiequelle dann unbestimmt bleiben kann.Finally, the energy source can simply be the power grid, in which case the primary energy source can remain undetermined.

Bevorzugt bereitet die Ladevorrichtung LDV die Energie der Energieversorgung PWR der Ladevorrichtung LDV soweit auf, dass die Ladevorrichtung LDV mit der Energie der Energieversorgung PWR eine Energiereserve BENG, BENG2 laden kann. Beispielsweise kann es sich um einen Spannungswandler und/oder einen Buck-Konverter oder einen Boost-Konverter oder um einen Buck-Boost-Konverter je nach Art der Energieversorgung PWR handeln. Bevorzugt überwacht die Ladevorrichtung LDV den Ladevorgang der jeweiligen Energiereserve BENG, BENG2, wenn sie diese lädt.The charging device LDV preferably prepares the energy from the energy supply PWR of the charging device LDV to such an extent that the charging device LDV can charge an energy reserve BENG, BENG2 with the energy from the energy supply PWR. For example, it can be a voltage converter and/or a buck converter or a boost converter or a buck-boost converter depending on the type of power supply PWR. The charging device LDV preferably monitors the charging process of the respective energy reserve BENG, BENG2 when it charges it.

Sofern der Quantencomputer QC kein Quantencomputerprogramm ausführt und/oder keine Quantenoperationen durchführt, kann die Ladevorrichtung LDV auch Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC über jeweilige Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, SRG2 versorgen. Bevorzugt lädt die Ladevorrichtung LDV dann auch eine oder mehrere der Energiereserven BENG, BENG2 des Quantencomputers QC. In dem Beispiel der 1 weist der vorgeschlagene Quantencomputer QC beispielhaft zwei Energiereserven BENG, BENG2 und zwei Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, SRG2 auf. Die hier vorgelegte Schrift weist darauf hin, dass die Anzahl der Energiereserven, Energieaufbereitungsvorrichtungen und Ladevorrichtungen und Trennvorrichtungen größer als in dem Beispiel der 2 sein kann.If the quantum computer QC does not run a quantum computer program and/or does not perform any quantum operations, the charging device LDV can also supply device parts of the quantum computer QC via respective energy processing devices SRG, SRG2. The charging device LDV then preferably also charges one or more of the energy reserves BENG, BENG2 of the quantum computer QC. In the example of 1 For example, the proposed quantum computer QC has two energy reserves BENG, BENG2 and two energy processing devices SRG, SRG2. The document presented here indicates that the number of energy reserves, energy conditioning devices and charging devices and disconnecting devices is greater than in the example of FIG 2 can be.

Die Ladevorrichtung LDV stellt zwar eine Barriere für Transienten der Energieversorgung PWR dar. Die Ladevorrichtung LDV kann aber diese transienten Störungen der Energieversorgung PWR in der Regel nicht vollständig unterdrücken. Auch produziert die Ladevorrichtung LDV, beispielsweise wenn die Ladevorrichtung LDV ein Schaltnetzteil ist, selbst transiente Störungen. Daher hat es sich bewährt, ein oder mehrere rauscharme Energiereserven BENG, BENG2 für die Versorgung besonders störanfälliger Vorrichtungsteile wie den Fotodetektor PD, den Verstärker V, den Lichtquellentreiber LDRV, die Lichtquelle LD und ggf. für magnetfelderzeugenden Vorrichtungsteile MFSx, MFSy, MFSz, MGx, MGy, MGz und Vorrichtungsteile mit zeitlich besonders sensitivem Signalschema wie der Wellenformgenerator WFG und den Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG zur Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen (Englisch: Arbitrary-Wave-Form-Generator) vorzusehen. Besonders bevorzugt stabilisieren diese Vorrichtungsteile innerhalb dieser Vorrichtungsteile ihre internen Versorgungsspannungen nochmals, um das Rauschen und die Störungen der Energieversorgung maximal zu unterdrücken. Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC zur Versorgung der Vorrichtungsteile aus der einen Energiereserve oder der Mehrzahl von Energiereserven BENG, BENG2 eine oder mehrere Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, SRG2. Die Energieaufbereitungsvorrichtungen passen bevorzugt den Spannungspegel, der von der Ladevorrichtung LDV bzw. den Energiereserven BENG, BENG2 geliefert wird auf die benötigten Spannungspegel des jeweils versorgten Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC bevorzugt mit einem Spannungsvorhalt an. In einer zweiten Regelstufe, die bevorzugt ein Linear-Regler ist können dann beispielsweise diese Linearregler den Spannungsvorhalt nutzen, um die eigentliche Versorgungsspannung der betreffenden Vorrichtungssteile des Quantencomputers QC rauscharm und präzise einzustellen.Although the charging device LDV represents a barrier to transients in the power supply PWR, the charging device LDV generally cannot completely suppress these transient disturbances in the power supply PWR. The charging device LDV also produces transient interference itself, for example if the charging device LDV is a switched-mode power supply. It has therefore proven useful to use one or more low-noise energy reserves BENG, BENG2 for supplying device parts that are particularly susceptible to interference, such as the photodetector PD, the amplifier V, the light source driver LDRV, the light source LD and, if applicable, for device parts MFSx, MFSy, MFSz, MGx that generate magnetic fields. MGy, MGz and device parts with a signal scheme that is particularly sensitive in terms of time, such as the waveform generator WFG and the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG for generating largely freely definable waveforms (Arbitrary Wave Form Generator). These device parts particularly preferably stabilize their internal supply voltages again within these device parts in order to suppress the noise and the disturbances of the energy supply to the maximum. The quantum computer QC preferably comprises one or more energy conditioning devices SRG, SRG2 for supplying the device parts from the one energy reserve or the plurality of energy reserves BENG, BENG2. The energy processing devices preferably adapt the voltage level supplied by the charging device LDV or the energy reserves BENG, BENG2 to the required voltage level of the respectively supplied device part of the quantum computer QC, preferably with a voltage reserve. In a second control stage, which is preferably a linear controller, these linear controllers can then, for example, use the voltage reserve in order to set the actual supply voltage of the relevant device parts of the quantum computer QC with low noise and precisely.

Bevorzugt trennen eine oder mehrere Trennvorrichtungen TS die eine Ladevorrichtung bzw. die mehreren Ladevorrichtungen LDV von der einen Energieaufbereitungsvorrichtung bzw. den mehreren Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, SRG2 und/oder der einen rauscharmen Energiereserve bzw. von den mehreren rauscharmen Energiereserven BENG, BENG2, wenn der Quantencomputer ein Quantencomputerprogramm ausführt und/oder eine Quantenoperation ausführt. Eine Quantenoperation im Sinne der hier vorgelegten Schrift ist eine Manipulation eines Quantenpunkts NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder eines Kernquantenpunkts CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Ein Quantencomputerprogramm ist im Sinne der hier vorgestellten Schrift ein Programm, dass mindestens eine Quantenoperation umfasst. Bevorzugt kodieren ein oder mehrere binäre Daten im Speicher NVN, RAM der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC eine solche Quantenoperation. Beispielsweise kann es sich um ein vorbestimmtes Datenwort handeln. Eine Quantenoperation im Sinne der hier vorgelegten Schrift manipuliert zumindest den Quantenzustand zumindest eines Quantenpunkts der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder manipuliert zumindest den Quantenzustand zumindest eines Kernquantenpunkts der Kernquantenpunkte CI11, CI12,CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Das Datenwort, das eine solche Quantenoperation symbolisiert bezeichnet die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift auch als Quanten-Op-Code. Ein Quantencomputerprogramm umfasst zumindest einen Quanten-Op-Code. In dem vorstehenden Fall, wenn der Quantencomputer QC ein Quantencomputerprogramm ausführt und/oder eine Quantenoperation ausführt, versorgen die eine Energiereserve bzw. die mehreren Energiereserven BENG, BENG2 die eine Energieaufbereitungsvorrichtung bzw. den mehreren Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, SRG2 bevorzugt mit elektrischer Energie, die besonders rauscharm ist.One or more separating devices TS preferably separate the one charging device or the multiple charging devices LDV from the one energy conditioning device or the multiple energy conditioning devices SRG, SRG2 and/or the one low-noise energy reserve or from the multiple low-noise energy reserves BENG, BENG2 when the quantum computer is on executes a quantum computer program and/or performs a quantum operation. A quantum operation in the sense of the document presented here is a manipulation of a quantum dot NV1, NV2, NV3 of the quanta bits of the quantum computer QC and/or a nuclear quantum dot CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. A quantum computer program in the sense of the document presented here is a program that includes at least one quantum operation. One or more binary data in the memory NVN, RAM of the control device μC of the quantum computer QC preferably encode such a quantum operation. For example, it can be a predetermined data word. A quantum operation within the meaning of the document presented here manipulates at least the quantum state of at least one quantum dot of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or manipulates at least the quantum state of at least one nuclear quantum dot of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. The technical teaching of the document presented here also designates the data word that symbolizes such a quantum operation as a quantum op code. A quantum computer program includes at least one quantum op-code. In the above case, when the quantum computer QC executes a quantum computer program and/or executes a quantum operation, the one energy reserve or the several energy reserves BENG, BENG2 supply the one energy conditioning device or the several energy conditioning devices SRG, SRG2 with electrical energy that is particularly low-noise is.

Bevorzugt verbinden eine oder mehrere Trennvorrichtungen TS die eine Ladevorrichtung bzw. die mehreren Ladevorrichtungen LDV mit der einen Energieaufbereitungsvorrichtung bzw. den mehreren Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, SRG2 und/oder der einen rauscharmen Energiereserve bzw. von den mehreren rauscharmen Energiereserven BENG, BENG2, wenn der Quantencomputer QC kein Quantencomputerprogramm ausführt und/oder keine Quantenoperation ausführt. In dem Fall lädt die Ladevorrichtung LDV bevorzugt die eine Energiereserve bzw. die mehreren Energiereserven BENG, BENG2 und versorgt ggf. die eine Energieaufbereitungsvorrichtung bzw. den mehreren Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, SRG2 mit elektrischer Energie, die typischerweise nun weniger rauscharm ist.One or more separating devices TS preferably connect the one or more charging devices LDV to the one or more energy conditioning device or devices SRG, SRG2 and/or the one or more low-noise energy reserve BENG, BENG2 if the quantum computer QC does not run a quantum computer program and/or performs a quantum operation. In this case, the charging device LDV preferably charges the one energy reserve or the multiple energy reserves BENG, BENG2 and, if necessary, supplies the one energy conditioning device or the multiple energy conditioning devices SRG, SRG2 with electrical energy, which is now typically less noisy.

Magnetfeldabschirmungmagnetic field shielding

Um den Einfluss externer Magnetfelder zu verringern, ist es sinnvoll, wenn der vorgeschlagene Quantencomputer QC mit einer Abschirmung AS für diese externen magnetischen Felder versehen ist. Diese Abschirmung kann beispielsweise eine passive Abschirmung AS beispielsweise in Form von µ-Metall-Matten und/oder eine aktive Abschirmung AS in Form eines magnetfelderzeugenden Systems sein, das ein magnetisches Gegenfeld zu einem externen magnetischen Störfeld erzeugt und dieses dadurch in seiner Wirkung reduziert und/oder sogar kompensiert. Bevorzugt umfasst daher der vorgeschlagene Quantencomputer einen oder mehrere Sensoren MSx, MSy, MSz zur Erfassung der Stärke der magnetischen Flussdichte B und/oder der magnetischen Feldstärke H. Bevorzugt nutzt die Steuervorrichtung µC die durch den einen oder die mehreren Sensoren MSx, MSy, MSz erfassten Werte der magnetischen Flussdichte B und/oder der magnetischen Feldstärke H zur Steuerung von Magnetfelderzeugungsmitteln MGx, MGy, MGz. Die Magnetfelderzeugungsmittel MGx, MGy, MGz erzeugen bevorzugt eine kompensierende magnetische Flussdichte B eines magnetischen Gegenfeldes, dass die magnetische Flussdichte B des magnetischen Störfeldes kompensiert.In order to reduce the influence of external magnetic fields, it makes sense if the proposed quantum computer QC is provided with a shielding AS for these external magnetic fields. This shielding can be, for example, a passive shielding AS, for example in the form of μ-metal mats and/or an active shielding AS in the form of a magnetic field-generating system, which generates a magnetic field opposing an external magnetic interference field and thereby reduces its effect and/or or even compensated. The proposed quantum computer therefore preferably includes one or more sensors MSx, MSy, MSz for detecting the strength of the magnetic flux density B and/or the magnetic field strength H. The control device μC preferably uses the sensors detected by the one or more sensors MSx, MSy, MSz Values of the magnetic flux density B and/or the magnetic field strength H for controlling magnetic field generating means MGx, MGy, MGz. The magnetic field generating means MGx, MGy, MGz preferably generate a compensating magnetic flux density B of an opposing magnetic field that compensates for the magnetic flux density B of the magnetic interference field.

Bevorzugt erfasst ein erster Sensor MSx die Stärke der magnetischen Flussdichte B und/oder der magnetischen Feldstärke H in einer ersten Richtung, beispielsweise einer X-Achse. Eine erste Magnetfeldsteuerung MFSx versorgt bevorzugt ein erstes Magnetfelderzeugungsmittel MGx mit elektrischer Energie. Das erste Magnetfelderzeugungsmittel MGx erzeugt bevorzugt eine magnetische Flussdichte Bx, die bevorzugt im Wesentlichen eine Richtung aufweist, die bevorzugt der ersten Richtung, also beispielsweise der Richtung der X-Achse, entspricht. Die erste Magnetfeldsteuerung MFSx bestromt bevorzugt das erste Magnetfelderzeugungsmittel MGx mit einem ersten elektrischen Strom Ix. Bevorzugt steuert die Steuervorrichtung µC das erste Magnetfelderzeugungsmittel MGx über die erste Magnetfeldsteuerung MFSx. Bevorzugt regelt die erste Magnetfeldsteuerung MFSx die Erzeugung der magnetischen Flussdichte Bx durch das erste Magnetfelderzeugungsmittel MGx in der Art, dass die vom ersten Sensor MSx erfasste magnetische Flussdichte B bzw. die vom ersten Sensor MSx erfasste magnetische Feldstärke H einem ersten Wert entspricht. Bevorzugt ist dieser erste Wert Null. Hierfür wertet die erste Magnetfeldsteuerung MFSx den vom ersten Sensor MSx erfassten Wert der magnetischen Flussdichte B bzw. den vom ersten Sensor MSx erfassten Wert der magnetischen Feldstärke H aus.A first sensor MSx preferably detects the strength of the magnetic flux density B and/or the magnetic field strength H in a first direction, for example an X-axis. A first magnetic field controller MFSx preferably supplies a first magnetic field generating means MGx with electrical energy. The first magnetic field generating means MGx preferably generates a magnetic flux density B x , which preferably essentially has a direction that preferably corresponds to the first direction, ie for example the direction of the X axis. The first magnetic field controller MFSx preferably energizes the first magnetic field generating means MGx with a first electric current Ix. The control device μC preferably controls the first magnetic field generating means MGx via the first magnetic field controller MFSx. The first magnetic field controller MFSx preferably regulates the generation of the magnetic flux density B x by the first magnetic field generating means MGx in such a way that the magnetic flux density B detected by the first sensor MSx or the magnetic field strength H detected by the first sensor MSx corresponds to a first value. This first value is preferably zero. For this purpose, the first magnetic field controller MFSx evaluates the value of the magnetic flux density B detected by the first sensor MSx or the value of the magnetic field strength H detected by the first sensor MSx.

Bevorzugt erfasst ein zweiter Sensor MSy die Stärke der magnetischen Flussdichte B und/oder der magnetischen Feldstärke H in einer zweiten Richtung, beispielsweise einer Y-Achse. Bevorzugt ist die Richtung der Y-Achse senkrecht zur Richtung der X-Achse gewählt. Eine zweite Magnetfeldsteuerung MFSy versorgt bevorzugt ein zweites Magnetfelderzeugungsmittel MGy mit elektrischer Energie. Das zweites Magnetfelderzeugungsmittel MGy erzeugt bevorzugt eine magnetische Flussdichte By, die bevorzugt im Wesentlichen eine Richtung aufweist, die bevorzugt der zweiten Richtung, also beispielsweise der Richtung der Y-Achse, entspricht. Die zweite Magnetfeldsteuerung MFSy bestromt bevorzugt das zweite Magnetfelderzeugungsmittel MGy mit einem zweiten elektrischen Strom Iy. Bevorzugt steuert die Steuervorrichtung µC das zweite Magnetfelderzeugungsmittel MGy über die zweite Magnetfeldsteuerung MFSy. Bevorzugt regelt die zweite Magnetfeldsteuerung MFSy die Erzeugung der magnetischen Flussdichte By durch das zweite Magnetfelderzeugungsmittel MGy in der Art, dass die vom zweiten Sensor MSy erfasste magnetische Flussdichte B bzw. die vom zweiten Sensor MSy erfasste magnetische Feldstärke H einem zweiten Wert entspricht. Bevorzugt ist dieser zweite Wert Null. Hierfür wertet die zweite Magnetfeldsteuerung MFSy den vom zweiten Sensor MSy erfassten Wert der magnetischen Flussdichte B bzw. den vom zweiten Sensor MSy erfassten Wert der magnetischen Feldstärke H aus.A second sensor MSy preferably detects the strength of the magnetic flux density B and/or the magnetic field strength H in a second direction, for example a Y-axis. The direction of the Y-axis is preferably chosen perpendicular to the direction of the X-axis. A second magnetic field control MFSY ver preferably provides a second magnetic field generating means MGy with electrical energy. The second magnetic field generating means MGy preferably generates a magnetic flux density B y , which preferably essentially has a direction that preferably corresponds to the second direction, ie for example the direction of the Y axis. The second magnetic field controller MFSy preferably energizes the second magnetic field generating means MGy with a second electric current Iy. The control device μC preferably controls the second magnetic field generating means MGy via the second magnetic field controller MFSy. The second magnetic field controller MFSy preferably regulates the generation of the magnetic flux density B y by the second magnetic field generating means MGy in such a way that the magnetic flux density B detected by the second sensor MSy or the magnetic field strength H detected by the second sensor MSy corresponds to a second value. This second value is preferably zero. For this purpose, the second magnetic field controller MFSy evaluates the value of the magnetic flux density B detected by the second sensor MSy or the value of the magnetic field strength H detected by the second sensor MSy.

Bevorzugt erfasst ein dritter Sensor MSz die Stärke der magnetischen Flussdichte B und/oder der magnetischen Feldstärke H in einer dritten Richtung, beispielsweise einer Z-Achse. Bevorzugt ist die Richtung der Z-Achse senkrecht zur Richtung der X-Achse und senkrecht zur Richtung der Y-Achse gewählt. Eine dritte Magnetfeldsteuerung MFSz versorgt bevorzugt ein drittes Magnetfelderzeugungsmittel MGz mit elektrischer Energie. Das dritte Magnetfelderzeugungsmittel MGz erzeugt bevorzugt eine magnetische Flussdichte Bz, die bevorzugt im Wesentlichen eine Richtung aufweist, die bevorzugt der dritten Richtung, also beispielsweise der Richtung der Z-Achse, entspricht. Die dritte Magnetfeldsteuerung MFSz bestromt bevorzugt das dritte Magnetfelderzeugungsmittel MGz mit einem dritten elektrischen Strom Iz. Bevorzugt steuert die Steuervorrichtung µC das dritte Magnetfelderzeugungsmittel MGz über die dritte Magnetfeldsteuerung MFSz. Bevorzugt regelt die dritte Magnetfeldsteuerung MFSz die Erzeugung der magnetischen Flussdichte Bz durch das dritte Magnetfelderzeugungsmittel MGz in der Art, dass die vom dritten Sensor MSz erfasste magnetische Flussdichte B bzw. die vom dritten Sensor MSz erfasste magnetische Feldstärke H einem dritten Wert entspricht. Bevorzugt ist dieser dritte Wert Null. Hierfür wertet die dritte Magnetfeldsteuerung MFSz den vom dritten Sensor MSz erfassten Wert der magnetischen Flussdichte B bzw. den vom dritten Sensor MSz erfassten Wert der magnetischen Feldstärke H aus.A third sensor MSz preferably detects the strength of the magnetic flux density B and/or the magnetic field strength H in a third direction, for example a Z-axis. The direction of the Z-axis is preferably chosen perpendicular to the direction of the X-axis and perpendicular to the direction of the Y-axis. A third magnetic field controller MFSz preferably supplies a third magnetic field generating means MGz with electrical energy. The third magnetic field generating means MGz preferably generates a magnetic flux density B z which preferably essentially has a direction which preferably corresponds to the third direction, ie for example the direction of the Z axis. The third magnetic field controller MFSz preferably energizes the third magnetic field generating means MGz with a third electrical current Iz. The control device μC preferably controls the third magnetic field generating means MGz via the third magnetic field controller MFSz. The third magnetic field controller MFSz preferably regulates the generation of the magnetic flux density B z by the third magnetic field generating means MGz in such a way that the magnetic flux density B detected by the third sensor MSz or the magnetic field strength H detected by the third sensor MSz corresponds to a third value. This third value is preferably zero. For this purpose, the third magnetic field controller MFSz evaluates the value of the magnetic flux density B detected by the third sensor MSz or the value of the magnetic field strength H detected by the third sensor MSz.

Der vorgeschlagene Quantencomputer QC verfügt typischerweise über ein optisches System OS, das es der Lichtquelle LED erlaubt, die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB zu bestrahlen. Bevorzugt handelt es sich bei dem optischen System OS um ein konfokales Mikroskop. Bevorzugt ermöglicht das optische System OS aber auch die optische Auslesung des Zustands von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Hierzu weist der Quantencomputer QC des Quantencomputersystems QUSYS beispielsweise bevorzugt einen dichroischen Spiegel DBS auf, der die von den Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC emittierte Fluoreszenzstrahlung FL passieren lässt und die Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD auf die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC lenkt und die Pumpstrahlung LB von dem Fotodetektor PD zur Detektion der Fluoreszenzstrahlung FL abhält. Statt eines dichroischen Spiegels DBS kann der Quantencomputer QC der Quantencomputersystems QUSYS beispielsweise auch einen dichroischen Spiegel DBS aufweisen, der die von den Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC emittierte Fluoreszenzstrahlung FL wegspiegelt und die Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD über das optische System OS auf die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC passieren lässt, sodass die Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD diese Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λpmp bestrahlt. In dem Fall erfasst bevorzugt das optische System OS die Fluoreszenzstrahlung FL der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der dichroischen Spiegel DBS spiegelt diese Fluoreszenzstrahlung FL auf den Fotodetektor PD zur Detektion der Fluoreszenzstrahlung FL. Dier vorschlagsgemäße Quantencomputer QC umfasst somit, sofern er eine optische Auslesung der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC verwendet, einen Fotodetektor PD zur Erfassung der Fluoreszenzstrahlung FL der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Der Fotodetektor PD erzeugt typischerweise in Abhängigkeit von der Fluoreszenzstrahlung FL ein Empfangssignal SO. Ein im Signalpfad nachfolgender Verstärker V verstärkt und filtert typischerweise das Empfangssignal S0 zu einem verstärkten Empfangssignal S1. Der Verstärker V dient somit typischerweise zur Verstärkung und/oder Filterung des Ausgangssignals des Fotodetektors PD, das typischerweise das Empfangssignal S0 ist. Bevorzugt ist das verstärkte Empfangssignal S1 ein digitalisiertes Signal bestehend aus einem oder mehreren Abtastwerten. Bevorzugt erfasst die Steuervorrichtung µC beispielsweise mittels eines Analog-zu-Digital-Wandlers ADCV den Wert des verstärkten Empfangssignals S1. Der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC umfasst, sofern er eine elektronische Auslesung der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC verwendet, eine entsprechende Vorrichtung zum elektronischen Auslesen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. An dieser Stelle verweist die hier vorgelegte Schrift ausdrücklich nochmals auf die Schrift DE 10 2020 125 189 A1 . Bevorzugt sind diese Vorrichtungsteile in einem vorzugsweise gemeinsamen Gehäuse GH untergebracht, das bevorzugt im Sinne der hier vorgelegten Schrift Teil des Quantencomputers QC ist. Wie oben bereits beschrieben, befinden sich die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und die Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt innerhalb des besagten Substrats D. Bevorzugt ist das Substrat D mit Dotierstoffen dotiert. Bevorzugt umfasst das Substrat D im Wesentlichen bevorzugt zumindest im Wirkungsbereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC im Wesentlichen Atome ohne ein magnetisches Moment. Im Falle von Diamant als Material des Substrats D umfasst der Diamant bevorzugt im Wesentlichen 12C-Isotope. Besonders bevorzugt bilden im Falle der Verwendung von NV-Zentren in Diamant als Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC Sauerstoffatome 16O,18O und/oder Phosphor- und/oder Schwefelatome 32S, 34S, 36S ohne magnetisches Moment in dem Substrat D im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC die Dotierung aus. Diese Dotierung im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC hat zwei Aufgaben. Zum Ersten verändern diese Dotieratome das Fermi-Niveau EF im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Im Falle der Verwendung von NV-Zentren als Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC verschiebt diese Dotierung mit den besagten Dotieratomen das Fermi-Niveau EF im Bereich dieser Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Im Falle einer n-Dotierung verschiebt diese n-Dotierung das Fermi-Niveau EF im Bereich dieser Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC so, dass das Fermi-Niveau angehoben wird und dass daher dann die energetisch niedriger liegenden die NV-Zentren bevorzugt negativ geladen sind. Die NV-Zentren stellen dann daher NV-Zentren dar. Da NV-Zentren aufgrund des negativen Ladungselektrons über ein magnetisches Moment dieser Elektronenkonfiguration verfügen, sind NV-Zentren somit für die Verwendung als Quantenpunkt NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC besonders geeignet. Zum Zweiten führt diese Dotierung, die bevorzugt eine n-Dotierung ist, dazu, dass die Fehlstellen (Englisch Vacancies) im Diamant während der Implantation zur Bildung der NV-Zentren elektrisch geladen sind und sich daher aufgrund der elektrischen Abstoßung der negativ geladenen Einzelfehlstellen nicht zusammenballen. Hierdurch bleibt die Konzentration der Einzelfehlstellen hoch, was die Wahrscheinlichkeit einer Bildung von NV-Zentren bei der Implantation von Stickstoff in Diamant anhebt. Dabei werden mit einer Dotierung eines Diamant Substrats D mit Schwefel zeitlich vor der Stickstoff-Implantation die besten Ergebnisse erzielt. Bevorzugt ist eine Dotierung mit einem Schwefelisotop ohne magnetisches Kernmoment. Solche Isotope sind die Isotope 32S, 34S, 36S. Eine Alternative stellt eine Dotierung mit den Sauerstoffisotopen 16O,18O da, die aber weniger geeignet ist. Es ist bekannt, dass eine n-Dotierung mit Phosphor ebenfalls erfolgreich sein soll. Allerdings weist Phosphor ein magnetisches Kernmoment auf. Grundsätzlich ist also eine N-Dotierung mit Atomen, die kein magnetisches Kernmoment aufweisen sinnvoll. Eine Verschiebung des Fermi-Niveaus EF mit anderen Mitteln, beispielsweise mittels auf ein geeignetes Potenzial gegenüber dem Substrat D vorgeladenen, bevorzugt sehr dünnen Elektroden, führte im Vorfeld der Ausarbeitung dieser Schrift ebenfalls zu solchen Effekten. Bevorzugt weist das Substrat D des Quantencomputers somit zumindest zeitweise lokal eine Verschiebung des Fermi-Niveaus EF auf, sodass dieses dann energetisch so verschoben ist, dass die Ausbeute an Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC in Form von NV-Zentren während der Implantation der Stickstoffatome erhöht ist. In analoger Weise kann das Fermi-Niveau EF anderer Substratmaterialien und/oder in Relation zu anderen paramagnetischen Zentren (z.B. des ST1-Zentrums) bei der Ausbildung dieser paramagnetischen Zentren beeinflusst werden. Bevorzugt befinden sich die Lichtquelle LD und der Lichtquellentreiber LDRV und das Substrat D und die Vorrichtungen zur Erzeugung des elektromagnetischen Wellenfeldes MW/RF-AWFG, mWA, MGx, MGy, MGz und die Steuervorrichtung µC und die Speicher RAM, NVM der Steuervorrichtung µC und das optische System OS und ggf. der Verstärker V und die Abschirmung AS sich innerhalb des Gehäuses GH, wodurch sie bevorzugt gegenüber von außen eindringender elektromagnetischer Störstrahlung abgeschirmt sind. Hierzu umfasst das Material des Gehäuses GH bevorzugt ein elektrisch leitfähiges Material. Bevorzugt bildet das Gehäuse GH einen Faraday'schen Käfig. Bevorzugt umfasst das Material des Gehäuses GH auch ein Material zur Abschirmung magnetostatischer und/oder quasistatischer magnetischer Felder. Hierfür umfasst das Material des Gehäuses GH bevorzugt sogenanntes µ-Metall, bei dem es sich um ein besonders weichmagnetisches Material handelt.The proposed quantum computer QC typically has an optical system OS that allows the light source LED to irradiate the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC with pump radiation LB. The optical system OS is preferably a confocal microscope. However, the optical system OS preferably also enables the optical readout of the state of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. For this purpose, the quantum computer QC of the quantum computer system QUSYS preferably has a dichroic mirror DBS, which allows the fluorescence radiation FL emitted by the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC to pass and the pump radiation LB of the light source LD onto the quantum dots NV1, NV2, NV3 directs the quantum bits of the quantum computer QC and keeps the pump radiation LB away from the photodetector PD for detecting the fluorescence radiation FL. Instead of a dichroic mirror DBS, the quantum computer QC of the quantum computer system QUSYS can also have a dichroic mirror DBS, which reflects away the fluorescence radiation FL emitted by the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and reflects the pump radiation LB of the light source LD via the optical system OS on the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC can happen, so that the pump radiation LB of the light source LD irradiates these quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC with pump radiation LB of the pump radiation wavelength λ pmp . In this case, the optical system OS preferably captures the fluorescence radiation FL of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and the dichroic mirror DBS reflects this fluorescence radiation FL onto the photodetector PD for detecting the fluorescence radiation FL. The proposed quantum computer QC thus includes, if it uses an optical readout of the states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC, a photodetector PD for detecting the fluorescence radiation FL of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The photodetector PD typically generates a received signal SO as a function of the fluorescence radiation FL. An amplifier V following in the signal path typically amplifies and filters the received signal S0 to form an amplified received signal S1. The amplifier V is thus typically used to amplify and/or filter the output signal of the photodetector PD, which is typically the received signal S0. The amplified received signal S1 is preferably a digitized signal consisting of one or more samples. The control device μC preferably detects the value of the amplified received signal S1 by means of an analog-to-digital converter ADCV, for example. The proposed quantum computer QC includes an electronic readout of the states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC uses a corresponding device for electronically reading out the states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. At this point, the writing presented here expressly refers to the writing again DE 10 2020 125 189 A1 . These device parts are preferably accommodated in a preferably common housing GH, which is preferably part of the quantum computer QC in the sense of the document presented here. As already described above, the quantum dots NV1, NV2, NV3 are the quantum bits of the quantum computer QC, and the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 the nuclear ones Quantum bits of the quantum computer QC preferably within said substrate D. The substrate D is preferably doped with dopants. The substrate D preferably essentially comprises atoms without a magnetic moment, preferably at least in the effective range of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. In the case of diamond as the material of the substrate D, the diamond preferably essentially comprises 12 C isotopes. In the case of the use of NV centers in diamond, particularly preferably form as quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC oxygen atoms 16 O, 18 O and/or phosphorus and/or sulfur atoms 32 S, 34 S, 36 S without magnetic Moment in the substrate D in the area of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC from the doping. This doping in the area of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC has two tasks. First, these doping atoms change the Fermi level E F in the area of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. If NV centers are used as quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC, this doping with said doping atoms shifts the Fermi level E F in the region of these quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. In the case of n-doping, this n-doping shifts the Fermi level E F in the area of these quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC in such a way that the Fermi level is raised and that the energetically lower-lying NV centers are preferably negatively charged. The NV centers then represent NV centers. Since NV centers have a magnetic moment of this electron configuration due to the negative charge electron, NV centers are therefore particularly suitable for use as quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC . Secondly, this doping, which is preferably n-doping, means that the defects (English vacancies) in the diamond are electrically charged during implantation to form the NV centers and therefore do not cluster together due to the electrical repulsion of the negatively charged individual defects . This keeps the concentration of single defects high, increasing the likelihood of NV center formation during nitrogen implantation in diamond. The best results are achieved by doping a diamond substrate D with sulfur before the nitrogen implantation. Doping with a sulfur isotope without a nuclear magnetic moment is preferred. Such isotopes are the isotopes 32 S, 34 S, 36 S. An alternative is doping with the oxygen isotopes 16 O, 18 O, but this is less suitable. It is known that n-doping with phosphorus should also be successful. However, phosphorus has a nuclear magnetic moment. In principle, therefore, an N-doping with atoms that do not have a magnetic nuclear moment makes sense. Shifting the Fermi level E F by other means, for example by means of preferably very thin electrodes precharged to a suitable potential relative to the substrate D, also led to such effects prior to the elaboration of this document. The substrate D of the quantum computer therefore preferably has a local shift in the Fermi level E F at least temporarily, so that this is then energetically shifted in such a way that the yield of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC in the form of NV centers is increased during the implantation of the nitrogen atoms. In an analogous manner, the Fermi level E F of other substrate materials and/or in relation to other paramagnetic centers (eg the ST1 center) can be influenced during the formation of these paramagnetic centers. The light source LD and the light source driver LDRV and the substrate D and the devices for generating the electromagnetic wave field MW/RF-AWFG, mWA, MGx, MGy, MGz and the control device µC and the memory RAM, NVM of the control device µC and the The optical system OS and possibly the amplifier V and the shielding AS are located within the housing GH, which means that they are preferably shielded from electromagnetic interference radiation penetrating from the outside. For this purpose, the material of the housing GH preferably comprises an electrically conductive material. The housing GH preferably forms a Faraday cage. The material of the housing GH preferably also includes a material for shielding magnetostatic and/or quasi-static magnetic fields. For this purpose, the material of the housing GH preferably includes so-called μ-metal, which is a particularly soft magnetic material.

Das bevorzugte, hier für die Verwendung in Quantencomputern QC und quantentechnologischen Vorrichtungen vorgeschlagene µ-Metall (Mu-Metall, englisch Mu-metal oder englisch permalloy) gehört typischerweise zu einer Gruppe weichmagnetischer Nickel-Eisen-Legierung mit 72 bis 80 % Nickel sowie Anteilen von Kupfer, Molybdän, Kobalt oder Chrom mit hoher magnetischer Permeabilität, die in dem vorgeschlagenen Quantencomputer QC bzw. der vorgeschlagenen quantentechnologischen Vorrichtung zur Abschirmung AS niederfrequenter externer Magnetfelder eingesetzt wird.The preferred μ-metal (Mu-metal, English Mu-metal or English permalloy) proposed here for use in quantum computers QC and quantum technological devices typically belongs to a group of soft magnetic nickel-iron alloys with 72 to 80% nickel and proportions of Copper, molybdenum, cobalt or chromium with high magnetic permeability used in the proposed quantum computer QC or the proposed quantum technological device for shielding AS from low-frequency external magnetic fields is used.

Solches µ-Metall besitzt vorschlaggemäß eine hohe Permeabilität (µr=50.000 bis 140.000 oder mehr), die bewirkt, dass sich der magnetische Fluss der externen niederfrequenten Magnetfelder im Material des Gehäuses GH des Quantencomputers QC konzentriert. Dieser Effekt führt bei der Abschirmung AS niederfrequenter oder statischer magnetischer Störfelder zu einer beachtlichen Schirmdämpfung. Somit sind die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und Kernquantenpunkte CI11, CI12,CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC auch dann gegen solche externen magnetischen Felder geschrimt, wenn der Quantencomputer QC im Zuge einer Verlegung die räumliche Orientierung und/oder den Ort ändert, wobei mit einer solchen Änderung der Orientierung des Quantencomputers QC und/oder der Ortsänderung eines solchen Quantencomputers QC typischerweise eine Änderung der Orientierung und oder der Stärke der magnetischen Felder, die auf den Quantencomputer QC einwirken, relativ zum Quantencomputer QC einhergeht. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Quantencomputer QC z.B. zur Gewichtsersparnis nicht über eine aktive Schirmung gegen externe magnetische Felder verfügt, die das störende Magnetfeld mittels eines Magnetfeldsensors MSX, MSy, MSz erfassen würde und mittels geeigneter Mittel MFSx, MFSy, MFSz, MGX, MGy, MGz ein magnetisches Gegenfeld zur Kompensation erzeugen würde.Such µ-metal is proposed to have a high permeability (µ r =50,000 to 140,000 or more), which causes the magnetic flux of the external low-frequency magnetic fields to concentrate in the material of the housing GH of the quantum computer QC. When shielding AS from low-frequency or static magnetic interference fields, this effect leads to considerable shielding attenuation. Thus, the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 ,CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC are also then shielded against such external magnetic fields if the quantum computer QC changes its spatial orientation and/or location in the course of relocation, with such a change in the orientation of the quantum computer QC and/or the change in location of such a quantum computer QC typically leading to a change in orientation and or the strength of the magnetic fields acting on the quantum computer QC relative to the quantum computer QC. This is particularly advantageous if the quantum computer QC does not have active shielding against external magnetic fields, e.g , MGy, MGz would generate an opposing magnetic field for compensation.

Die hier vorgelegte Schrift schlägt u.a. auch vor, dass die Abschirmung AS des Quantencomputers QC Teil des Gehäuses GH des Quantencomputers QC oder das Gehäuse GH des Quantencomputers QC selbst sein kann. Wie bereits beschrieben, steuert die Steuervorrichtung µC die Lichtquelle LD mit Hilfe des besagten Lichtquellentreibers LDRV. Dabei erzeugt die Steuervorrichtung µC vorzugsweise ein Lichtquellensteuersignal, das beispielsweise das Sendesignal S5 sein kann, mittels geeigneter Mittel. Der Lichtquellentreiber LDRV versorgt dann typischerweise die Lichtquelle LD in Abhängigkeit von dem Lichtquellensteuersignal der Steuervorrichtung µC mit elektrischer Energie. Die Lichtquelle LD erzeugt die Pumpstrahlung LB somit bevorzugt in Abhängigkeit von dem Lichtquellensteuersignal der Steuervorrichtung µC. Vorzugsweise erzeugt somit die Lichtquelle LD die Pumpstrahlung LB bevorzugt in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5. In dem Fall der 1 übermittelt die Steuervorrichtung µC das Lichtquellensteuersignal bevorzugt über den Steuerdatenbus SDB und den Wellenformgenerator WFG als Sendesignal S5. Im Folgenden kann der Leser also zur Vereinfachung und zum besseren Verständnis annehmen, dass in der 1 das Lichtquellensteuersignal gleich dem Sendesignal S5 ist. Die Lichtquelle LD bestrahlt dann mittels des optischen Systems OS den Quantenpunkt oder die mehreren Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB einer Pumpstrahlungswellenlänge λpmp. Die Pumpstrahlungswellenlänge λpmp liegt bevorzugt zwischen 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder besser zwischen 450 nm bis 650 nm und/oder besser zwischen 500 nm bis 550 nm und/oder besser zwischen 515 nm bis 540 nm und/oder optimal bei einer Wellenlänge von 532 nm. Im Falle von NV-Zentren in Diamant hat sich eine Laser-Diode der Fa. Osram vom Typ PLT5 520B mit 520nm Wellenlänge als beispielhafte Quelle der Pumpstrahlung LB für die Bestrahlung von NV-Zentren in Diamant als Material des Substrats D bewährt. Die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC emittieren dann in Abhängigkeit von ihrem Zustand und von der Pumpstrahlung LB Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzwellenlänge λfl. Im Falle von NV-Zentren als paramagnetischen Zentren von Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC liegt die <fluoreszenzwellenlänge typischerweise im Bereich von 638 nm. Die Intensität Ifi der Fluoreszenzstrahlung FL hängt dabei typischerweise von der Intensität Ipmp der Pumpstrahlung LB und damit auch von dem Lichtquellensteuersignal ab. Der eine Quantenpunkt oder die mehreren Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC emittieren somit Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λfl bei Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge λpmp. Im Falle einer optischen Auslesung des Zustands der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC bzw. des Quantenpunkts des Quantenbits des Quantencomputers QC erfasst der Fotodetektor PD mittels des optischen Systems OS die Fluoreszenzstrahlung FL und wandelt die Fluoreszenzstrahlung FL in ein Empfängerausgangssignal S0 um. Das Empfängerausgangssignal S0 hängt typischerweise von der Fluoreszenzstrahlung FL ab, die den Fotodetektor PD trifft. Bevorzugt hängt das Empfängerausgangssignal S0 von Intensität Ifl der Fluoreszenzstrahlung FL, die den Fotodetektor PD trifft, ab. In dem Fall der optischen Auslesung des Zustands des oder der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC verstärkt und/oder filtert der Verstärker V das Empfängerausgangssignal S0 und stellt das Signal bevorzugt dem Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC als verstärktes Empfangssignal S1 zur Verfügung. Bevorzugt legt der Verstärker V die Werte der Abtastwerte des verstärkten und mittels eines Analog-zu-Digital-Wandlers des Verstärkers V digitalisierten Abtastwerte des verstärkten Empfangssignals S1 in einem Speicher des Verstärkers V ab. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC kann dann beispielsweise über den Steuerdatenbus SDB diese Abtastwerte des verstärkten Empfangssignals S1 aus dem Speicher des Verstärkers V abfragen und weiterverarbeiten. Im Falle der elektronischen Auslesung der Quantenpunkte NV1, V2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC erzeugen in 1 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnete Vorrichtungen HS1 bis HS3 und VS1 zum elektronischen Auslesen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit einer Kontrolleinheit B CBB ein zweites Empfangssignal. Wie bereits beschrieben, steuert die die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die eine oder mehreren Vorrichtungen zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Durch Ansteuerung der einer oder mehreren Vorrichtungen (LH1, LH2, LH3, LV1) zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder durch Steuerung der Emission der Lichtquelle LD kann die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC somit die Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC ändern und/oder miteinander verkoppeln. Bevorzugt verfügt die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC über Mittel, um aus einem oder mehreren Empfangssignalen, insbesondere aus dem ersten Empfangssignal und oder dem zweiten Empfangssignal ein Messwertsignal mit einem oder mehreren Messwerten zu erzeugen. Da diese Empfangssignale von den Zuständen der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Kernquantenpunkte CI11, CI12,CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 abhängen hängt das Messwertsignal typischerweise somit ebenfalls von Zuständen der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC ab.The document presented here also proposes, inter alia, that the shielding AS of the quantum computer QC can be part of the housing GH of the quantum computer QC or the housing GH of the quantum computer QC itself. As already described, the control device μC controls the light source LD with the aid of said light source driver LDRV. In this case, the control device μC preferably generates a light source control signal, which can be the transmission signal S5, for example, by means of suitable means. The light source driver LDRV then typically supplies the light source LD with electrical energy as a function of the light source control signal from the control device μC. The light source LD thus preferably generates the pump radiation LB as a function of the light source control signal from the control device μC. The light source LD thus preferably generates the pump radiation LB as a function of the transmission signal S5. In the case of 1 the control device μC transmits the light source control signal preferably via the control data bus SDB and the waveform generator WFG as a transmission signal S5. In the following, the reader can therefore assume, for the sake of simplification and better understanding, that in the 1 the light source control signal is equal to the transmission signal S5. The light source LD then uses the optical system OS to irradiate the quantum dot or the multiple quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC with pump radiation LB of a pump radiation wavelength λ pmp . The pump radiation wavelength λ pmp is preferably between 400 nm and 700 nm wavelength and/or better between 450 nm and 650 nm and/or better between 500 nm and 550 nm and/or better between 515 nm and 540 nm and/or optimally at one wavelength of 532 nm. In the case of NV centers in diamond, a laser diode from Osram of the type PLT5 520B with a wavelength of 520 nm has proven itself as an exemplary source of the pump radiation LB for the irradiation of NV centers in diamond as the material of the substrate D . The quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC then emit fluorescence radiation FL with a fluorescence wavelength λ fl depending on their state and on the pump radiation LB. In the case of NV centers as paramagnetic centers of quantum dots of the quantum bits of the quantum computer QC, the <fluorescence wavelength is typically in the range of 638 nm. The intensity I fi of the fluorescence radiation FL typically depends on the intensity I pmp of the pump radiation LB and thus also on the light source control signal. The one or more quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC thus emit fluorescence radiation FL with a fluorescence radiation wavelength λ fl when irradiated with electromagnetic radiation of the pump radiation wavelength λ pmp . In the case of an optical readout of the state of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC or of the quantum dot of the quantum bit of the quantum computer QC, the photodetector PD uses the optical system OS to detect the fluorescence radiation FL and converts the fluorescence radiation FL into a receiver output signal S0 . The receiver output signal S0 typically depends on the fluorescence radiation FL hitting the photodetector PD. The receiver output signal S0 preferably depends on the intensity I fl of the fluorescence radiation FL that hits the photodetector PD. In the case of the optical readout of the state of the quantum dot(s) NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC, the amplifier V amplifies and/or filters the receiver output signal S0 and preferably makes the signal available to the computer core CPU of the control device µC as an amplified received signal S1 . The amplifier V preferably stores the values of the sampled values of the amplified received signal S1 in a memory of the amplifier V and digitized by means of an analog-to-digital converter of the amplifier V. The computer core CPU of the control device μC of the quantum computer QC can then, for example, via the control data bus SDB Query samples of the amplified received signal S1 from the memory of the amplifier V and process them further. In the case of the electronic readout of the quantum dots NV1, V2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC generate in 1 For a better overview, devices HS1 to HS3 and VS1, not shown, for electronically reading out the states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC with a control unit B CBB a second received signal. As already described, the control device µC of the quantum computer QC controls the one or more devices for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. By controlling the one or more devices (LH1, LH2, LH3, LV1) to generate an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or by controlling the emission of the light source LD, the control device µC of the quantum computer QC can thus determine the states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 change the quantum bits of the quantum computer QC and/or nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC and/or couple them together. The control device μC of the quantum computer QC preferably has means for generating a measured value signal with one or more measured values from one or more received signals, in particular from the first received signal and/or the second received signal. Since these received signals depend on the states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 ,CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 the measured value signal typically also depends on the states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC.

Zur Erreichung der Verlegbarkeit wurde bis hierher die Verwendung eines raumtemperaturfähigen Quantencomputers QC auf Basis von paramagnetischen Zentren als Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC unter Verwendung nuklearer magnetischer Momente als Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit optischer Pumpstrahlung LB und optischer Zustandsauslesung oder elektronischer Zustandsauslesung der Quantenpunktzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und einer geeigneten verlegbaren, möglichst passiven Abschirmung AS vorgeschlagen.To achieve relocatability, the use of a room-temperature-capable quantum computer QC based on paramagnetic centers as quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC using nuclear magnetic moments as nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC with optical pump radiation LB and optical state readout or electronic state readout of the quantum dot states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and a suitable relocatable, as passive as possible Shield AS suggested.

Dier hier vorgelegte Vorschlag schlägt nun vor, dass der Quantencomputer QC und/oder die mobile Vorrichtung eine ggf. verlegbare Energieversorgung EV zur Versorgung des Quantencomputers QC mit Energie aufweist. Erst hierdurch wird die Verlegbarkeit komplettiert. Bevorzugt befindet sich die Energieversorgung EV innerhalb des Gehäuses GH. Dabei kann das Gehäuse GH ein Teilgehäuse mit einem magnetisch abgeschirmten Bereich umfassen, in dem sich die für Magnetfelder empfindlichen Teilvorrichtungen des Quantencomputers QC befinden. Außerhalb dieses Teilgehäuses, aber noch innerhalb des Gehäuses GH befinden sich bevorzugt die Teile des Quantencomputers QC, die zum Ersten nicht oder weniger empfindlich gegen magnetische und elektromagnetische externe Störfelder sind und/oder selbst elektromagnetische und/oder magnetische Störfelder erzeugen. Die Energieversorgung EV ist daher bevorzugt außerhalb des Teilgehäuses innerhalb des Gehäuses GH des Quantencomputers QC platziert. Die Quantencomputer QC1 bis QC16 eines Quantencomputersystems QUSYS können auch ein gemeinsames Gehäuse GH aufweisen.The proposal presented here now proposes that the quantum computer QC and/or the mobile device have an energy supply EV, which can be relocated if necessary, for supplying the quantum computer QC with energy. This is the only way to complete the installability. The power supply EV is preferably located within the housing GH. In this case, the housing GH can comprise a sub-housing with a magnetically shielded area in which the sub-devices of the quantum computer QC that are sensitive to magnetic fields are located. Outside of this sub-housing, but still inside the housing GH, are preferably the parts of the quantum computer QC which are firstly not or less sensitive to external magnetic and electromagnetic interference fields and/or themselves generate electromagnetic and/or magnetic interference fields. The power supply EV is therefore preferably placed outside the sub-housing within the housing GH of the quantum computer QC. The quantum computers QC1 to QC16 of a quantum computer system QUSYS can also have a common housing GH.

Typischerweise ist der vorgeschlagene Quantencomputer QC zusammen mit allen notwendigen Mitteln zu seinem Betrieb Teil des Quantencomputersystem QUSYS, also z.B. des Smartphones oder des tragbaren Quantencomputersystems QUSYS oder des Fahrzeugs oder des verlegbaren Waffensystems.Typically, the proposed quantum computer QC is part of the quantum computer system QUSYS, e.g. the smartphone or the portable quantum computer system QUSYS or the vehicle or the deployable weapon system, together with all the necessary means for its operation.

Diese Mittel zum Betrieb des Quantencomputers QC müssen somit ebenfalls verlegbar sein. Das vorgeschlagene Quantencomputersystem QUSYS umfasst als verlegbare Mittel für dessen Betrieb und insbesondere eine oder mehrere ggf. verlegbare Energieversorgungen EV und/oder einen oder mehrere Quantencomputer QC. Im Sinne dieser Schrift sind diese Mittel zum Betrieb des Quantencomputers QC ebenfalls Teil des Smartphones oder des Kleidungsstücks oder des tragbaren Quantencomputersystem QUSYS oder des Fahrzeugs oder des verlegbaren Waffensystems. Dabei ist für die Auslegung der Ansprüche unerheblich, ob der Betrieb des Quantencomputers QC trotz des Vorhandenseins aller Mittel zum Betrieb des Quantencomputers QC als Teil des Quantencomputers QC an Mittel und/oder Kommandos außerhalb des Quantencomputers QC gekoppelt ist. Wichtig ist, dass der Quantencomputer QC ohne diese an Mittel und/oder Kommandos außerhalb des Quantencomputers QC potenziell funktionstüchtig ist. Beispielsweise soll ein Quantencomputersystem QUSYS, dass aufgrund der Programmierung der zentralen Steuereinrichtung ZSE und/oder der Programmierung einer Steuervorrichtung µC eines Quantencomputers QC des Quantencomputersystems QUSYS auf ein externes Startkommando wartet, von den Ansprüchen immer noch umfasst sein.These means of operating the quantum computer QC must therefore also be relocatable. The proposed quantum computer system QUSYS includes, as relocatable means for its operation and in particular one or more energy supplies EV that may be relocatable and/or one or more quantum computers QC. For the purposes of this document, these means of operating the quantum computer QC are also part of the smartphone or the piece of clothing or the wearable quantum computer system QUSYS or the vehicle or the deployable weapon system. It is irrelevant for the interpretation of the claims whether the operation of the quantum computer QC is coupled to means and/or commands outside of the quantum computer QC despite the presence of all means for operating the quantum computer QC as part of the quantum computer QC. It is important that the quantum computer QC is potentially functional without these means and/or commands outside of the quantum computer QC. For example, should a Quantum computer system QUSYS that waits for an external start command due to the programming of the central control device ZSE and/or the programming of a control device μC of a quantum computer QC of the quantum computer system QUSYS, still be covered by the claims.

Die mobile ggf. verlegbare Energieversorgung EV umfasst bevorzugt eine oder mehrere ggf. verlegbare Ladevorrichtungen LDV mit einer oder mehreren Energieversorgungen PWR der Ladevorrichtung en LDV, eine oder mehrere ggf. verlegbare Trennvorrichtungen TS, eine oder mehrere ggf. verlegbare Energiereserven BENG und eine oder mehrere ggf. verlegbare Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG. Die mobile Energieversorgung EV umfasst bevorzugt eine Energieaufbereitungsvorrichtung SRG, insbesondere einen Spannungswandler oder einen Spannungsregler oder einen Stromregler, die verhindert, dass Änderungen des Energieinhalts der Energiereserve BENG der Energieversorgung EV, beispielsweise des Ladezustands eines Akkumulators als Energiereserve BENG der Energieversorgung EV, sich auf den Quantencomputer QC und/oder das Quantencomputersystem QUSYS auswirkt. Dabei versorgen die die mobile Energieversorgung EV die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG mit Energie und die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG z.B. den Quantencomputer QC und ggf. weitere Teile des Quantencomputersystems QUSYS mit elektrischer Energie. In dem Fall versorgt also die Energieversorgung EV z.B. den Quantencomputer QC nur indirekt über die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG mit elektrischer Energie.The mobile, possibly relocatable energy supply EV preferably comprises one or more possibly relocatable charging devices LDV with one or more power supplies PWR of the charging device en LDV, one or more possibly relocatable separating devices TS, one or more possibly relocatable energy reserves BENG and one or more possibly .replaceable energy processing devices SRG. The mobile energy supply EV preferably includes an energy processing device SRG, in particular a voltage converter or a voltage regulator or a current regulator, which prevents changes in the energy content of the energy reserve BENG of the energy supply EV, for example the state of charge of an accumulator as an energy reserve BENG of the energy supply EV, from affecting the quantum computer QC and/or the quantum computer system QUSYS. The mobile energy supply EV supplies the energy processing device SRG with energy and the energy processing device SRG supplies electrical energy, for example to the quantum computer QC and possibly further parts of the quantum computer system QUSYS. In this case, the energy supply EV supplies the quantum computer QC, for example, with electrical energy only indirectly via the energy processing device SRG.

Typischerweise ist der Quantencomputer QC vorschlagsgemäß dazu eingerichtet und vorgesehen, mit einer verringerten ersten Anzahl an Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC auch bei Raumtemperatur arbeiten zu können. Raumtemperatur als Betriebstemperatur der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC führt zu einer Verbreiterung der Resonanzen im Resonanzspektrum, sodass diese sich überlagern. Bevorzugt weist der vorgeschlagene Quantencomputer QC daher eine ggf. verlegbare Kühlvorrichtung KV auf, die zusammen mit dem Quantencomputer QC verlegbar ist. Die betreffende ggf. verlegbare Kühlvorrichtung KV ist bevorzugt dazu geeignet und/oder vorgesehen ist, die Temperatur der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC zu senken. Die Absenkung der Betriebstemperatur der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC führt zu einer Verschmälerung der Resonanzen im Resonanzspektrum, sodass diese sich in geringerem Maße oder nicht überlagern. Eine solche Kühlung mittels einer Kühlvorrichtung KV senkt bevorzugt die Temperatur der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC soweit ab, dass der Quantencomputer QC mit einer gegenüber der ersten Anzahl an Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC erhöhten zweiten Anzahl an Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC arbeiten kann.Typically, the quantum computer QC is set up and provided according to the proposal to be able to work with a reduced first number of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC even at room temperature. Room temperature as the operating temperature of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC leads to a broadening of the resonances in the resonance spectrum, so that they overlap. The proposed quantum computer QC therefore preferably has a possibly relocatable cooling device KV, which can be relocated together with the quantum computer QC. The cooling device KV in question, which may be relocatable, is preferably suitable and/or provided for reducing the temperature of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the quantum computer QC nuclear quantum bits. The lowering of the operating temperature of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC leads to a narrowing of the resonances in the resonance spectrum, so that they overlap to a lesser extent or not at all. Such cooling by means of a cooling device KV preferably lowers the temperature of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC to the extent that the quantum computer QC works with a second number of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC that is increased compared to the first number of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC can.

Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC als ggf. verlegbare Kühlvorrichtung KV ein Closed Loop Helium Gas Cooling System HeCLCS, auch das als Closed Cycle Cryocooler bezeichnet wird. Wir verweisen hier beispielsweise auf https://en.wikipedia.org/wiki/Cryocooler.The quantum computer QC preferably comprises a closed loop helium gas cooling system HeCLCS, which is also referred to as a closed cycle cryocooler, as a possibly relocatable cooling device KV. For example, we refer to https://en.wikipedia.org/wiki/Cryocooler.

Eine weitere Ausprägung des Vorschlags betrifft einen Quantencomputer, der eine ggf. verlegbare zweite verlegbare Energieversorgung aufweist. Die ggf. verlegbare zweite Energieversorgung kann mit der ersten ggf. verlegbaren Energieversorgung (Bat) ganz oder teilweise identisch sein. Bevorzugt versorgt diese zweite ggf. verlegbare Energieversorgung BENG die ggf. verlegbare Kühlvorrichtung KV, mit Energie. Dies hat den Vorteil, dass die erste Energieversorgung nicht durch transiente Störungen der Elektromotoren der verlegbaren Kühlvorrichtung KV gestört wird.A further form of the proposal relates to a quantum computer which has a possibly relocatable second energy supply. The possibly relocatable second energy supply can be completely or partially identical to the first possibly relocatable energy supply (Bat). Preferably, this second possibly relocatable energy supply BENG supplies the possibly relocatable cooling device KV with energy. This has the advantage that the first energy supply is not disturbed by transient disturbances in the electric motors of the deployable cooling device KV.

Eine weitere Ausprägung des Vorschlags betrifft einen Quantencomputer QC zur Verwendung in einer mobilen Vorrichtung. Ganz besonders bevorzugt ist eine Verwendung in einem Smartphone oder einen tragbaren Quantencomputersystem QUSYS oder in einem Fahrzeug Kfz oder in einem Waffensystem. Das bedeutet, dass die hier vorgelegte Schrift ein verlegbares Waffensystem mit einem Quantencomputer QC vorschlägt, der Teil des verlegbaren Waffensystems ist. Besonders bevorzugt ist die Verwendung des Quantencomputers QC als Teil des Feuerleitsystems des Waffensystems oder des Navigationssystems GPS, NAV des Waffensystems. Besonders bevorzugt verwendet das Waffensystem den Quantencomputer QC zu Lösung NP-vollständiger Probleme, wie beispielsweise aber nicht nur die Identifikation von Zielen, die Klassifikation von Zielen, Die Zuordnung von Zielen zu bekannten feindlichen Objekten wie Flugzeug und/oder Raketentypen, Fahrzeugtypen, Schiffstypen, Flugkörpertypen, Schwimmkörpertypen, Typen von Unterwasserfahrzeugen, Typen von Unterwasserobjekten, Typen von Raumfahrzeugen, Typen von Satelliten etc. Des Weiteren können die Auswahl der Reihenfolge der Zielbekämpfung und/oder die Auswahl der Waffenmittel und/oder die Auswahl der Munition zur Bekämpfung der Ziele zu den Problemen gehören, die das Waffensystem mit Hilfe des Quantencomputers QC löst. Außerdem kann das verlegbare Waffensystem mit Hilfe des Quantencomputer QC die Route des jeweiligen Geschosses oder Gefechtskopfes oder Waffenträgers zum Ziel mit Hilfe des Quantencomputers QC festlegen und/oder modifizieren und/oder überwachen.Another aspect of the proposal concerns a quantum computer QC for use in a mobile device. Use in a smartphone or a portable quantum computer system QUSYS or in a motor vehicle or in a weapon system is very particularly preferred. This means that the paper presented here proposes a deployable weapon system with a quantum computer QC being part of the deployable weapon system. The use of the quantum computer QC as part of the fire control system of the weapon system or of the navigation system GPS, NAV of the weapon system is particularly preferred. The weapon system particularly preferably uses the quantum computer QC to solve NP-complete problems, such as, for example, but not only the identification of targets, the classification of targets, the assignment of targets to known enemy objects such as aircraft and/or missile types, vehicle types, ship types, missile types , floating body types, types of underwater vehicles, types of underwater objects, types of spacecraft, types of satellites, etc. Furthermore, the selection of the order of target engagement and/or the selection of the weapon means and/or the choice of ammunition to engage the targets are among the problems that the weapon system solves with the help of the quantum computer QC. In addition, the deployable weapon system can use the quantum computer QC to determine and/or modify and/or monitor the route of the respective projectile or warhead or weapon carrier to the target using the quantum computer QC.

Ein solches Verfahren beginnt mit der Erfassung von Umfelddaten durch das Quantencomputersystem QUSYS in einem Schritt A). Die Erfassung der Umfelddaten erfolgt typischerweise mittels geeigneter Sensoren, die Teil des Quantencomputersystems QUSYS sein können oder die mit diesem Quantencomputersystem QUSYS über Datenverbindungen verbunden sind und Umfelddaten an das Quantencomputersystem QUSYS übermitteln. In einem Schritt B) identifiziert das Quantencomputersystem QUSYS Objekte im Umfeld des Quantencomputersystems QUSYS, wobei diese Umfeld auch entfern vom Quantencomputersystem QUSYS sein kann. Dabei klassifiziert in einem Schritt C) das Quantencomputersystem QUSYS die identifizierten Objekte im Umfeld des Quantencomputersystems QUSYS. Typischerweise klassifiziert das Quantencomputersystem QUSYS in dem Schritt C) die Objekte nach Gefährlichkeit und/oder Verwundbarkeit und/oder strategischer Wirkung, um eine Maximierung einer Waffenwirkung zu erzielen. Bevorzugt erfolgt diese Klassifikation in Schritt C) mittels eines neuronalen Netzwerkmodells, das das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ausführt. Bevorzugt nutzt das Quantencomputersystem QUSYS für diesen Schritt C) eine oder mehr Quantenoperationen zur Manipulation des Quantenzustand eines oder mehrere Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits eines oder mehrerer Quantencomputer QC1 bis QC16 des Quantencomputersystems QUSYS um die Klassifikation der Objekte durchzuführen. In einem Schritt D legt das Quantencomputersystem QUSYS die Waffen und/oder die Munition und/oder die Konfiguration und/oder die Reihenfolge der angegriffenen Objekte und/oder die angegriffenen und/oder die nicht angegriffenen Objekte fest. Bevorzugt erfolgt diese Festlegung in Schritt D) mittels eines neuronalen Netzwerkmodells, das das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ausführt. Bevorzugt nutzt das Quantencomputersystem QUSYS in dem Schritt D) eine oder mehr Quantenoperationen zur Manipulation des Quantenzustand eines oder mehrere Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits eines oder mehrerer Quantencomputer QC1 bis QC16 des Quantencomputersystems QUSYS um diese Festlegungen durchzuführen. In einem Schritt E) Schlägt das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ein oder mehr dieser Festgelegten Angriffsszenarien einem Bediener, beispielsweise einem oder mehreren Piloten und/oder einem mehreren Feuerleitoffizieren oder der Gleichen vor. Sofern diese den Feuerbefehl geben, kann beispielsweise das Quantencomputersystem QUSYS das freigegebene Angriffsszenario in einem Schritt F) umsetzen. Dies ist in 12 dargestellt.Such a method begins with the acquisition of environmental data by the quantum computer system QUSYS in step A). The environmental data is typically recorded by means of suitable sensors, which can be part of the quantum computer system QUSYS or which are connected to this quantum computer system QUSYS via data connections and transmit environmental data to the quantum computer system QUSYS. In a step B), the quantum computer system QUSYS identifies objects in the environment of the quantum computer system QUSYS, where this environment can also be remote from the quantum computer system QUSYS. In a step C), the quantum computer system QUSYS classifies the identified objects in the environment of the quantum computer system QUSYS. In step C), the quantum computer system QUSYS typically classifies the objects according to their level of danger and/or vulnerability and/or strategic effect in order to maximize the effectiveness of a weapon. This classification in step C) is preferably carried out using a neural network model, which the quantum computer system QUSYS preferably executes. The quantum computer system QUSYS preferably uses one or more quantum operations for manipulating the quantum state of one or more quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of one or more quantum computers QC1 to QC16 of the quantum computer system QUSYS for this step C) in order to classify the objects. In a step D, the quantum computer system QUSYS specifies the weapons and/or the ammunition and/or the configuration and/or the order of the objects attacked and/or the objects attacked and/or the objects not attacked. This specification is preferably made in step D) using a neural network model, which the quantum computer system QUSYS preferably executes. In step D), the quantum computer system QUSYS preferably uses one or more quantum operations to manipulate the quantum state of one or more quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of one or more quantum computers QC1 to QC16 of the quantum computer system QUSYS to make these determinations. In a step E), the quantum computer system QUSYS preferably proposes one or more of these defined attack scenarios to an operator, for example one or more pilots and/or one or more fire control officers or the like. If they give the fire order, the quantum computer system QUSYS can, for example, implement the released attack scenario in a step F). this is in 12 shown.

Bevorzugt weist der Quantencomputer QC eine Abschirmung AS auf. Bevorzugt schirmt die Abschirmung AS die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC, also beispielsweise die NV-Zentren, gegen elektromagnetische Felder und/oder elektromagnetische Wellen ab.The quantum computer QC preferably has a shielding AS. The shielding AS preferably shields the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC, ie for example the NV centers, from electromagnetic fields and/or electromagnetic waves.

Der Quantencomputer QC umfasst bevorzugt ein optisches System OS, dass die elektromagnetische Strahlung der Lichtquelle LD auf die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC, also beispielsweise die paramagnetischen Zentren bzw. die NV-Zentren lenkt. Das optische System OS umfasst bevorzugt ein konfokales Mikroskop.The quantum computer QC preferably includes an optical system OS that directs the electromagnetic radiation from the light source LD onto the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC, ie for example the paramagnetic centers or the NV centers. The optical system OS preferably includes a confocal microscope.

Bevorzugt umfasst das optische System OS eine erste Kamera CM1, die die Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder von Clustern solcher paramagnetischer Zentren, also beispielsweise von NV-Zentren und/oder Clustern von NV-Zentren, erfasst. Andere fluoreszierende Defektzentren mit anderen Fluoreszenzwellenlängen sind denkbar. Solche anderen fluoreszierende Defektzentren mit anderen Fluoreszenzwellenlängen können somit eine Fluoreszenzstrahlung mit einer Fluoreszenzwellenlänge aufweisen, die von der Fluoreszenzwellenlänge λfl der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC verschieden ist und daher beispielsweise mittels eines dichroischen Spiegels an Stelle des halbdurchlässigen Spiegels STM oder mittels eines optischen Filters von der Pumpstrahlung LB und der Fluoreszenzstrahlung FL der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC optisch abgetrennt werden kann. Bevorzugt ist das Substrat D auf einem Positioniertisch gelagert. Der Positioniertisch umfasst bevorzugt eine translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung und eine translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung die die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC über den Steuerdatenbus SDB bevorzugt steuert. Bevorzugt erfasst die erste Kamera CM1 die Position des Substrats D relativ zum optischen System OS und damit die Position der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC im Substrat D. Damit erfasst die erste Kamera CM1 die Position der paramagnetischen Zentren, also beispielsweise der NV-Zentren, relativ zum optischen System OS. Verlagert sich das Substrat D beispielsweise durch mechanische Schwingungen oder andere Störungen relativ zum optischen System OS, so erfasst ein Bildverarbeitungssystem des Quantencomputers QC diese mechanische Verlagerung beispielsweise durch Auswertung der Position fluoreszierender paramagnetischer Defektzentren. Das Bildverarbeitungssystem erfasst dabei bevorzugt mittels der ersten Kamera CM1 die Fluoreszenzmuster der Defektzentren und vergleicht deren Position auf dem Bild mit Sollpositionen.. Das Bildverarbeitungssystem ermittelt bevorzugt einen Verschiebungsvektor und Repositioniert das Substrat D mittels des Positioniertisches XT, YT gegenüber dem optischen System OS in Abhängigkeit von dem ermittelten Verschiebungsvektor. Diese Repositionierung führt die Bildverarbeitungsvorrichtung bevorzugt in der Art aus, dass die Position des Quantenpunkts des Quantenbits des Quantencomputers QC, beispielsweise des paramagnetischen Zentrums bzw. eines Clusters paramagnetischer Zentren, relativ zum optischen System OS im nach Abschluss der Repositionierung bevorzugt Wesentlichen unverändert ist. Bevorzugt ist das Bildverarbeitungssystem Teil des Quantencomputers QC. Typischerweise arbeitet die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers als das Bildverarbeitungssystem. Das Bildverarbeitungssystem kann aber auch eine separate Teilvorrichtung des Quantencomputers QC sein. In dem Fall steuert bevorzugt die Steuervorrichtung µC das gesonderte Bildverarbeitungssystem über den Steuerdatenbus SDB. Das Bildverarbeitungssystem kann dann beispielsweise Teil der ersten Kameraschnittstelle CIF sein. Statt eines Bildverarbeitungssystems können auch andere Positionsverschiebungssensoren die Verlagerungen des Substrats D relativ zum optischen System Positionsverschiebungen des Substrats D relativ zum optischen System detektieren. Der vorgeschlagene Quantencomputer QC regelt auf Basis der Positionsverschiebungsdaten solcher Positionsverschiebungssensoren die Lage des Substrats D relativ zum optischen System OS dann nach. Beispielsweise können solche Positionsverschiebungssensoren die erfassten Positionsverschiebungsdaten der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC über den Steuerdatenbus SDB übermitteln, sodass die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC beispielsweise in Abhängigkeit von diesen erfassten Positionsverschiebungsdaten über den Steuerdatenbus SDB den Positioniertisch mittels der translatorischen Positioniervorrichtung XT in X-Richtung und mittels der translatorischen Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung die die Steuervorrichtung µC das Substrat D gegenüber dem optischen System OS in Abhängigkeit von diesen ermittelten Positionsverschiebungsdaten wieder so repositioniert, als wenn im Wesentlichen keine Verschiebung stattgefunden hätte. Dies stellt sicher, dass der Quantencomputer QC auch bei Vibrationen , Beschleunigungen und der gleichen funktioniert.The optical system OS preferably comprises a first camera CM1, which captures the fluorescence radiation FL from the paramagnetic centers NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or from clusters of such paramagnetic centers, for example from NV centers and/or clusters of NV centers. Other fluorescent defect centers with other fluorescence wavelengths are conceivable. Such other fluorescent defect centers with other fluorescence wavelengths can thus have a fluorescence radiation with a fluorescence wavelength that is different from the fluorescence wavelength λ fl of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and therefore, for example, by means of a dichroic mirror instead of the semi-transparent mirror STM or can be optically separated from the pump radiation LB and the fluorescence radiation FL of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC by means of an optical filter. The substrate D is preferably mounted on a positioning table. The positioning table preferably includes a translational positioning device XT in the X direction and a translational positioning device YT in the Y direction, which the control device μC of the quantum computer QC preferably controls via the control data bus SDB. The first camera CM1 preferably captures the position of the substrate D relative to the optical system OS and thus the position of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC in the substrate D. The first camera CM1 thus captures the position of the paramagnetic centers, for example of the NV centers relative to the optical system OS. If the substrate D shifts relative to the optical system OS, for example due to mechanical vibrations or other disturbances, then an image processing system of the quantum computer QC detects this mechanical shift, for example by Off evaluation of the position of fluorescent paramagnetic defect centers. The image processing system preferably uses the first camera CM1 to capture the fluorescence pattern of the defect centers and compares their position on the image with target positions. The image processing system preferably determines a displacement vector and repositions the substrate D using the positioning table XT, YT relative to the optical system OS as a function of the determined displacement vector. The image processing device preferably carries out this repositioning in such a way that the position of the quantum dot of the quantum bit of the quantum computer QC, for example the paramagnetic center or a cluster of paramagnetic centers, relative to the optical system OS is preferably essentially unchanged after the repositioning has been completed. The image processing system is preferably part of the quantum computer QC. Typically, the controller µC of the quantum computer works as the image processing system. However, the image processing system can also be a separate sub-device of the quantum computer QC. In that case, the control device μC preferably controls the separate image processing system via the control data bus SDB. The image processing system can then be part of the first camera interface CIF, for example. Instead of an image processing system, other positional displacement sensors can also detect the displacements of the substrate D relative to the optical system. The proposed quantum computer QC then readjusts the position of the substrate D relative to the optical system OS on the basis of the position displacement data of such position displacement sensors. For example, such position displacement sensors can transmit the detected position displacement data to the control device µC of the quantum computer QC via the control data bus SDB, so that the control device µC of the quantum computer QC, for example depending on this recorded position displacement data via the control data bus SDB, moves the positioning table by means of the translatory positioning device XT in the X direction and by means of the translational positioning device YT in the Y direction, which the control device μC repositions the substrate D with respect to the optical system OS as a function of this determined position displacement data, as if essentially no displacement had taken place. This ensures that the quantum computer QC works even with vibrations, accelerations and the like.

Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC einen Fotodetektor PD und einen Verstärker V. Der Fotodetektor PD erfasst die Fluoreszenzstrahlung FL der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC, wenn die Lichtquelle LD sie mit ihrer elektromagnetischen Strahlung, die als Pumpstrahlung LB dient, bestrahlt. Dies nutzt der Quantencomputer QC bevorzugt zum Auslesen des Quantenzustands der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei den Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC um paramagnetische Zentren als Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren um NV-Zentren in Diamant. Der Verstärker V verstärkt und/oder filtert das Empfängerausgangssignal S0 des Fotodetektors PD zu einem verstärkten Empfängerausgangssignal S1. Das verstärkte Empfängerausgangssignal kann beispielsweise auch eine geordnete Menge von Daten in einem Speicher des Verstärkers V sein, wobei der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC bevorzugt über den Steuerdatenbus SDB diesen Speicher des Verstärkers V zumindest teilweise auslesen kann.The quantum computer QC preferably comprises a photodetector PD and an amplifier V. The photodetector PD detects the fluorescence radiation FL of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC when the light source LD irradiates them with its electromagnetic radiation, which serves as pump radiation LB . The quantum computer QC preferably uses this to read out the quantum state of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC are preferably paramagnetic centers as quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The paramagnetic centers are preferably NV centers in diamond. The amplifier V amplifies and/or filters the receiver output signal S0 from the photodetector PD to form an amplified receiver output signal S1. The amplified receiver output signal can, for example, also be an ordered set of data in a memory of the amplifier V, with the computer core CPU of the control device μC preferably being able to read this memory of the amplifier V at least partially via the control data bus SDB.

Des Weiteren kann der Quantencomputer QC parallel oder alternativ zu dieser optischen Auslesung des Zustands von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC auch eine elektronische Auslesung von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC vornehmen. Zu diesem Zweck kann der Quantencomputer QC alternativ oder parallel zu dem Fotodetektor PD und dem Verstärker V eine Vorrichtung zum elektronischen Auslesen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC aufweisen. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung zum elektronischen Auslesen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC elektrisch leitfähige Leitungen zum Anlegen elektrische Felder im Wirkungsbereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und Kontakte zur Absaugung von Ladungsträgeren im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Des Weiteren umfasst bevorzugt die Vorrichtung zum elektronischen Auslesen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC Vorrichtungen zur Bereitstellung der Steuersignale zur Ansteuerung der besagten elektrisch leitfähigen Leitungen zum Anlegen elektrische Felder im Wirkungsbereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Des Weiteren umfasst bevorzugt die Vorrichtung zum elektronischen Auslesen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC, NV3 Vorrichtungen Verstärker zur Verstärkung der über die Kontakte zur Absaugung von Ladungsträgeren im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC abgesaugten elektrischen Ströme von Ladungsträgern. Bevorzugt weist der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC einen oder mehrere Digital-zu-Analog-Wandler auf, die die an der Erzeugung der Steuersignale zur Ansteuerung der besagten elektrisch leitfähigen Leitungen LH1, LH2, LH3, LV1 zum Anlegen elektrische Felder im Wirkungsbereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mitwirken. Bevorzugt weist die erste horizontale Treiberstufe HD1 zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC einen Analog-zu-Digital-Wandler auf, den der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus STB bevorzugt steuern kann. Bevorzugt weist die zweite horizontale Treiberstufe HD2 zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenpunkts NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC einen Analog-zu-Digital-Wandler auf, den der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus STB bevorzugt steuern kann. Bevorzugt weist die dritte horizontale Treiberstufe HD3 zur Ansteuerung des dritten anzusteuernden Quantenpunkts NV3 des dritten Quantenbits des Quantencomputers QC einen Analog-zu-Digital-Wandler auf, den der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus STB bevorzugt steuern kann. Bevorzugt steuert die Steuervorrichtung µC einen oder mehreren dieser Digital-zu-Analog-Wandler über einen internen Steuerdatenbus SDB des Quantencomputers QC an.Furthermore, in parallel or as an alternative to this optical readout of the state of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC, the quantum computer QC can also carry out an electronic readout of quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. For this purpose, the quantum computer QC can alternatively or in parallel to the photodetector PD and the amplifier V have a device for electronically reading out the states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The device for electronically reading out the states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC preferably comprises electrically conductive lines for applying electric fields in the effective area of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and contacts for sucking off charge carriers in the area the quantum dots NV1, NV2, NV3 the quantum bits of the quantum computer QC. Furthermore, the device for electronically reading out the states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC preferably includes devices for providing the control signals for controlling the said electrically conductive lines for applying electric fields in the effective range of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. Furthermore, the device for electronically reading out the states of the quantum dots NV1, NV2 of the quantum bits of the quantum computer QC, NV3 preferably includes devices amplifiers for amplifying the sucked off via the contacts for the suction of charge carriers in the area of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC electric currents of charge carriers. The proposed quantum computer QC preferably has one or more digital-to-analog walls ler that participate in generating the control signals for driving said electrically conductive lines LH1, LH2, LH3, LV1 for applying electric fields in the effective range of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC. The first horizontal driver stage HD1 preferably has an analog-to-digital converter for driving the first quantum dot NV1 to be driven of the first quantum bit of the quantum computer QC, which the computer core CPU of the control device μC can preferably control via the control data bus STB. The second horizontal driver stage HD2 preferably has an analog-to-digital converter for driving the second quantum dot NV2 to be driven of the second quantum bit of the quantum computer QC, which the computer core CPU of the control device μC can preferably control via the control data bus STB. The third horizontal driver stage HD3 preferably has an analog-to-digital converter for driving the third quantum dot NV3 to be driven of the third quantum bit of the quantum computer QC, which the computer core CPU of the control device μC can preferably control via the control data bus STB. The control device μC preferably controls one or more of these digital-to-analog converters via an internal control data bus SDB of the quantum computer QC.

ZusammenfassungSummary

Das hier vorgelegte Dokument beschreibt einen Quantencomputer QC, der vorzugsweise NV-Zentren in Diamant als Quantenbits umfasst. Hierbei stehen die NV-Zentren in Diamant auch für andere paramagnetische Zentren mit äquivalenten Eigenschaften. Auch sind andere Materialien denkbar.The document presented here describes a quantum computer QC, which preferably comprises NV centers in diamond as quantum bits. Here, the NV centers in diamond also stand for other paramagnetic centers with equivalent properties. Other materials are also conceivable.

Der Quantencomputer QC nutzt stark an die Quantenbits, hier in Form von NV-Zentren, gebundene nukleare Spins von stark an diese Quantenbits - die NV-Zentren - gekoppelten Atomkernen als nukleare Quantenbits, die das hier vorgelegte Dokument auch als starke nukleare Quantenbits bezeichnet.The quantum computer QC uses nuclear spins of atomic nuclei that are strongly coupled to these quantum bits - the NV centers - as nuclear quantum bits, which are strongly bound to the quantum bits, here in the form of NV centers, which the document presented here also refers to as strong nuclear quantum bits.

Der Quantencomputer QC nutzt schwach an die Quantenbits, hier in Form von NV-Zentren, gebundene nukleare Spins von schwach an diese Quantenbits - die NV-Zentren - gekoppelten Atomkernen als nukleare Quantenbits, die das hier vorgelegte Dokument auch als schwache nukleare Quantenbits bezeichnet.The quantum computer QC uses weakly bound to the quantum bits, here in the form of NV centers, nuclear spins of atomic nuclei weakly coupled to these quantum bits - the NV centers - as nuclear quantum bits, which the document presented here also refers to as weak nuclear quantum bits.

Die Resonanzenergie für die Kopplung dieser schwach gekoppelten nuklearen Spins dieser schwach an das jeweilige Quantenbit - hier das jeweilige NV-Zentrum - gekoppelten Atomkerne hängt dabei nur schwach von dem jeweiligen Spinzustand der Elektronenkonfiguration des jeweils mit diesem nuklearen Spin schwach gekoppelten Quantenbits - hier des NV-Zentrums - ab. Der Quantencomputer QC ist vorzugsweise dazu eingerichtet, einen SWOP des Quantenzustands eines Quantenbits - hier des NV-Zentrums - mit dem Quantenzustand eines schwach an dieses Quantenbit - hier dieses NV-Zentrum - gebundenen nuklearen Spins eines nuklearen Quantenbits unter Hartmann-Hahn Bedingungen mittels eines Mikrowellenpulses zur Ansteuerung dieses Quantenbits - hier dieses NV-Zentrums - durchzuführen. Der Quantencomputer QC ist vorzugsweise dazu eingerichtet, einen SWOP des Quantenzustands eines Quantenbits - hier eines NV-Zentrums - mit dem Quantenzustand eines stark an dieses Quantenbit - hier dieses NV-Zentrum - gebundenen nuklearen Spins eines nuklearen Quantenbits mittels eines Radiowellenpulses unter Nutzung der starken Kopplung zwischen diesem Quantenbit - hier diesem NV-Zentrum - und dem stark gebundenen nuklearen Spins eines nuklearen Quantenbits durchzuführen. Der Quantencomputer QC umfasst bevorzugt Mittel MW/RF-AWFG, MWA zur Erzeugung des Radiowellenpulses und/oder des Mikrowellenpulses. Der Quantencomputer QC umfasst bevorzugt Mittel MGx, MGy, MGz, MSx, MSy, MSz, MFSx, MFSy, MFSz zur Einstellung der magnetischen Flussdichte B zur Erfüllung der Hartmann-Hahn Bedingung. Der Quantencomputer QC umfasst bevorzugt eine Lichtquelle LD zur Bestrahlung der Quantenbits - hier der NV-Zentren - mit Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λpmp. Der Quantencomputer QC umfasst typischerweise eine Steuervorrichtung µC, die zumindest einen Speicher RAM, NVM umfasst. In dem Speicher RAM, NVM ist vorzugsweise ein Quantencomputerprogramm mit OP-Codes und mit zumindest einem Symbol für einen Quanten-OP-Codes als OP-Code abgelegt. Dies bedeutet auch, dass typischerweise zumindest einer der Speicher RAM, NVM dazu eingerichtet ist, dass dort ein Quantencomputerprogramm mit OP-Codes und mit zumindest einem Symbol für einen Quanten-OP-Codes als OP-Code abgelegt wird. Die Steuervorrichtung µC ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das Quantencomputerprogramm abzuarbeiten. Die Steuervorrichtung µC ist typischerweise dazu eingerichtet, die Lichtquelle LD und die Mittel MGx, MGy, MGz, MSx, MSy, MSz, MFSx, MFSy, MFSz zur Einstellung der magnetischen Flussdichte B und die Mittel MW/RF-AWFG, MWA zur Erzeugung des Radiowellenpulses und/oder des Mikrowellenpulses in Abhängigkeit von den OP-Codes und/oder Quanten-OP-Codes des Quantencomputerprogramms zu steuern. Die Quanten-OP-Codes im Speicher RAM, NVM umfassen typischerweise CROT-Befehle für die Manipulation eines stark gebundenen nuklearen Spins. Im Sinne dieser Schrift umfassen die Quanten-OP-Codes im Speicher RAM, NVM CROT-Befehle für die Manipulation eines stark gebundenen nuklearen Spins, wenn diese Quanten-OP-Codes zumindest eine CROT-Operation zumindest eines Quantenbits und/oder zumindest eines nuklearen Quantenbits bei Ausführung umfassen. Ein Quanten-OP-Code im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist ein Op-Code, der bei Ausführung durch den Quantencomputer QC und/oder die Steuervorrichtung µC eine Manipulation und/oder Auslesung zumindest eines Quantenbits und/oder nuklearen Quantenbits zur Folge hat. Typischerweise umfassen die Quanten-OP-Codes im Speicher RAM, NVM CROT-Befehle für die Manipulation eines schwach gebundenen nuklearen Spins eines schwach an ein Quantenbit gebundenes nukleares Quantenbit. Ein Speicher RAM, NVM der Steuervorrichtung µC ist vorzugsweise dazu eingerichtet für einen oder mehrere oder alle nuklearen Spins, bei denen der Quantencomputer QC dazu eingerichtet ist, diese als nukleare Quantenbits zu nutzen, eine Information, insbesondere als Flag, bereitzuhalten, die angibt, ob es sich um einen stark an ein Quantenbit - hier ein NV-Zentrum - gebundenen nukleares Quantenbit - hier in Form eines nuklearen Spins - oder einen schwach an ein Quantenbit - hier ein NV-Zentrum - gebundenen nukleares Quantenbit - hier in Form eines nuklearen Spins - handelt. Der Speicher RAM, NVM der Steuervorrichtung µC hält vorzugsweise für einen oder mehrere oder alle nuklearen Spins, bei denen der Quantencomputer QC dazu eingerichtet ist, diese als nukleare Quantenbits zu nutzen, eine Information bereit, die angibt, an welches Quantenbit - hier NV-Zentrum - der betreffende nukleare Spin als nukleares Quantenbit gebunden ist. Die Steuervorrichtung µC führt einen CROT-OP-Code und/oder eine CROT-Operation eines nuklearen Quantenbits - hier eines nuklearen Spins - vorzugsweise in Abhängigkeit von diesen Informationen, die sich im Speicher RAM, NVM befinden, aus.The resonance energy for the coupling of these weakly coupled nuclear spins of these atomic nuclei weakly coupled to the respective quantum bit - here the respective NV center - depends only weakly on the respective spin state of the electron configuration of the respective quantum bit weakly coupled with this nuclear spin - here the NV- center - off. The quantum computer QC is preferably set up to perform a SWOP of the quantum state of a quantum bit - here the NV center - with the quantum state of a nuclear spin of a nuclear quantum bit weakly bound to this quantum bit - here this NV center - under Hartmann-Hahn conditions by means of a microwave pulse to control this quantum bit - here this NV center. The quantum computer QC is preferably set up to perform a SWOP of the quantum state of a quantum bit - here an NV center - with the quantum state of a nuclear spin of a nuclear quantum bit strongly bound to this quantum bit - here this NV center - by means of a radio wave pulse using the strong coupling between this quantum bit - here this NV center - and the strongly bound nuclear spins of a nuclear quantum bit. The quantum computer QC preferably includes means MW/RF-AWFG, MWA for generating the radio wave pulse and/or the microwave pulse. The quantum computer QC preferably includes means MGx, MGy, MGz, MSx, MSy, MSz, MFSx, MFSy, MFSz for setting the magnetic flux density B to meet the Hartmann-Hahn condition. The quantum computer QC preferably includes a light source LD for irradiating the quantum bits—here the NV centers—with pump radiation LB of the pump radiation wavelength λ pmp . The quantum computer QC typically includes a control device μC, which includes at least one memory RAM, NVM. A quantum computer program with OP codes and with at least one symbol for a quantum OP code as OP code is preferably stored in the memory RAM, NVM. This also means that typically at least one of the memories RAM, NVM is set up to store a quantum computer program with OP codes and with at least one symbol for a quantum OP code as OP code. The control device μC is preferably set up to process the quantum computer program. The control device μC is typically set up to control the light source LD and the means MGx, MGy, MGz, MSx, MSy, MSz, MFSx, MFSy, MFSz for setting the magnetic flux density B and the means MW/RF-AWFG, MWA for generating the To control radio wave pulse and / or the microwave pulse depending on the OP-codes and / or quantum OP-codes of the quantum computer program. The quantum op-codes in memory RAM, NVM typically include CROT instructions for manipulation of a strongly bound nuclear spin. For the purposes of this paper, the quantum op-codes in memory RAM, NVM CROT instructions for manipulating a strongly bound nuclear spin include when these quantum op-codes at least comprise a CROT operation of at least one quantum bit and/or at least one nuclear quantum bit when executed. A quantum OP code within the meaning of the document presented here is an op code which, when executed by the quantum computer QC and/or the control device μC, results in a manipulation and/or reading of at least one quantum bit and/or nuclear quantum bit. Typically, in memory RAM, the quantum op-codes include NVM CROT instructions for manipulating a weakly bound nuclear spin of a weakly bound nuclear quantum bit to a quantum bit. A memory RAM, NVM of the control device µC is preferably set up to provide information, in particular as a flag, for one or more or all nuclear spins for which the quantum computer QC is set up to use them as nuclear quantum bits, which indicates whether it is a nuclear quantum bit - here in the form of a nuclear spin - strongly bound to a quantum bit - here an NV center - or a nuclear quantum bit - here in the form of a nuclear spin - weakly bound to a quantum bit - here an NV center - acts. The memory RAM, NVM of the control device μC preferably has information ready for one or more or all nuclear spins, in which the quantum computer QC is set up to use them as nuclear quantum bits, which indicates to which quantum bit - here NV center - the nuclear spin in question is bound as a nuclear quantum bit. The control device μC executes a CROT OP code and/or a CROT operation of a nuclear quantum bit—here a nuclear spin—preferably depending on this information that is in the memory RAM, NVM.

Vorzugsweise umfasst der Speicher RAM, NVM für zumindest ein nukleares Quantenbit vorzugsweise in Form einen nuklearen Spin eines Atomkerns, den der Quantencomputer QC als nukleares Quantenbit benutzt, eine Information darüber, mit welchem Quantenbit - hier NV-Zentrum - dieses nukleare Quantenbit - hier in Form dieses nuklearen Spins - koppelbar ist. Der Speicher RAM, NVM umfasst vorzugsweise für zumindest diesen einen nuklearen Spin eines Atomkerns, den der Quantencomputer QC als nukleares Quantenbit benutzt, eine Information darüber, auf welcher Position und/oder in welcher gruppe von Positionen dieser zumindest eine Atomkern sich im Kristallgitter relativ zur Position des als Quantenbit genutzten, zugeordneten paramagnetischen Zentrums- hier des zugeordneten NV-Zentrums - im Kristallgitter befindet.Preferably, the memory RAM, NVM for at least one nuclear quantum bit preferably in the form of a nuclear spin of an atomic nucleus, which the quantum computer QC uses as a nuclear quantum bit, information about which quantum bit - here NV center - this nuclear quantum bit - here in the form of this nuclear spin - can be coupled. The memory RAM, NVM preferably includes, for at least this one nuclear spin of an atomic nucleus, which the quantum computer QC uses as a nuclear quantum bit, information about the position and/or group of positions of this at least one atomic nucleus in the crystal lattice relative to the position of the assigned paramagnetic center used as a quantum bit - here the assigned NV center - is located in the crystal lattice.

Vorzugsweise ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, dass der Quantencomputer QC für das Auslesen der nuklearen Quantenzustände von n nuklearen Spins von n Atomkernen von n nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC, die an ein Quantenbit - hier ein NV-Zentrum - gekoppelt sind, 2n CROT-Gatter auszuführen, um Kombinationen von Quantenzuständen zu überprüfen. Dabei ist vorzugsweise n eine ganze positive Zahl größer 2. Der Quantencomputer QC ist vorzugsweise dazu eingerichtet, den Übergang des Quantenzustands des Quantenbits - hier den NV-Übergang des NV-Zentrums - zu detektieren, wenn sich die n nuklearen Spins der n Atomkerne Kerne der n nuklearen Quantenbits in einem dieser 2" Kombinationen von Quantenzuständen dieser n Quantenbits (Quantenbits und nukleare Quantenbits als Gemeinschaft) befinden.Preferably, the quantum computer QC is set up so that the quantum computer QC for reading out the nuclear quantum states of n nuclear spins of n atomic nuclei of n nuclear quantum bits of the quantum computer QC, which are coupled to a quantum bit - here an NV center - 2 n CROT -Run gates to check combinations of quantum states. In this case, n is preferably an integer greater than 2. The quantum computer QC is preferably set up to detect the transition of the quantum state of the quantum bit - here the NV transition of the NV center - when the n nuclear spins of the n atomic nuclei of the nuclei n nuclear quantum bits are located in one of these 2" combinations of quantum states of these n quantum bits (quantum bits and nuclear quantum bits as a community).

VorteilAdvantage

Der hier vorgestellte Quantencomputer kann durch unterschiedliche Ansteuerung von schwach und stark an die NV-Zentren gekoppelten nuklearen Spins von Atomkernen nuklearer Quantenbits eine höhere Anzahl von Quantenbits bei verbesserter Fidelity realisieren. Die Vorteile sind hierauf aber nicht beschränkt.The quantum computer presented here can realize a higher number of quantum bits with improved fidelity by different control of nuclear spins of atomic nuclei of nuclear quantum bits that are weakly and strongly coupled to the NV centers. However, the advantages are not limited to this.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt den oben beschriebenen beispielhaften verlegbaren Quantencomputer QC schematisch vereinfacht. 1 shows the exemplary relocatable quantum computer QC described above in a schematically simplified manner.
  • 2 zeigt zwei beispielhafte Quantenbits QUB1, QUB2. 2 shows two exemplary quantum bits QUB1, QUB2.
  • 3 zeigt das Blockdiagramm eines beispielhaften Quantencomputers QC mit einem beispielhaften schematisch angedeuteten Drei-Bit-Quantenregister. 3 Figure 12 shows the block diagram of an exemplary quantum computer QC with an exemplary three-bit quantum register indicated schematically.
  • 4 zeigt ein beispielhaftes Quantencomputersystem QUSYS mit einer beispielhaften zentralen Steuereinheit ZSE. 4 shows an exemplary quantum computer system QUSYS with an exemplary central control unit ZSE.
  • 5 zeigt ein beispielhaftes Flugzeug FZ als beispielhaftes Fahrzeug mit mehreren verlegbaren Quantencomputern QC1, QC2. 5 shows an exemplary aircraft FZ as an exemplary vehicle with multiple deployable quantum computers QC1, QC2.
  • 6a zeigt ein anderes Einsatzbeispiel des vorschlagsgemäßen verlegbaren Quantencomputers QC in einem Flugzeug FZ. 6a shows another example of use of the proposed deployable quantum computer QC in an aircraft FZ.
  • 6b zeigt einen Verlegbaren Quantencomputer QC in einem See-Container SC auf einem Tieflader TL mit einer Zugmaschine ZM. 6b shows a deployable quantum computer QC in a sea container SC on a low-loader TL with a tractor ZM.
  • 6c zeigt einen beispielhaften Flugzeugträger FZT als beispielhaftem Schwimmkörper. 6c shows an exemplary aircraft carrier FZT as an exemplary floating body.
  • 6d zeigt eine Fabrikhalle FHB als Beispiel einer stationären Vorrichtung in die hier beispielhaft mehrere verlegbare Quantencomputer QC eingebracht wurden. 6d shows a factory building FHB as an example of a stationary device in which several relocatable quantum computers QC have been introduced here by way of example.
  • 7 zeigt eine anderes Beispiel eines Fahrzeugs mit einem vorschlagsgemäßen Quantencomputersystem QUSYS mit hier beispielhaft zwei Quantencomputern QC, wobei es sich um ein beispielhaftes Unterseeboot SUB handelt. 7 shows another example of a vehicle with a proposed quantum computer system QUSYS with two quantum computers QC here by way of example, which is an example of a submarine SUB.
  • 8 zeigt ein Fahrzeug mit einem ersten Quantencomputer QC1, einem zweiten Quantencomputer QC2, einer zentralen Steuereinheit ZSE und einem externen Datenbus EXTDB, der diese zu einem Quantencomputersystem QUSYS verbindet, wobei das Fahrzeug ist in dem Beispiel der 8 ein beispielhaftes Kraftfahrzeug KFZ ist. 8th shows a vehicle with a first quantum computer QC1, a second quantum computer QC2, a central control unit ZSE and an external data bus EXTDB, which connects them to a quantum computer system QUSYS, the vehicle in the example being the 8th an exemplary motor vehicle is KFZ.
  • 9 zeigt eine Überprüfung, ob die Lösung eines NP-vollständigen Problems tatsächlich eine Lösung ist. 9 shows a check whether the solution of an NP-complete problem is in fact a solution.
  • 10 zeigt ein Quantencomputersystem QUSYS mit einer Daisy-Chain-Anordnung der Quantencomputer QC1 bis QC16. 10 shows a quantum computer system QUSYS with a daisy-chain arrangement of the quantum computers QC1 to QC16.
  • 11 zeigt ein Quantencomputersystem QUSYS mit mehreren Unterquantencomputersystemen. 11 shows a quantum computer system QUSYS with several sub-quantum computer systems.
  • 12 zeigt die Lösung eines NP-Vollständigen Problems mit Hilfe eines mobilen verlegbaren Quantencomputers QC. 12 shows the solution of an NP-complete problem using a mobile relocatable quantum computer QC.
  • 13 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines Verstärkers V, wie er in der 1 eingezeichnet ist. 13 shows an exemplary structure of an amplifier V, as shown in FIG 1 is drawn.
  • 14 zeigt ein Beispiel eines Kleidungsstücks mit einem verlegbaren Quantencomputersystem QUSYS. 14 shows an example of a garment with a deployable quantum computer system QUSYS.
  • 15 zeigt ein Beispiel eines Satelliten oder Raumfahrzeugs als Beispiel eines Fahrzeugs mit einem verlegbaren Quantencomputersystem QUSYS. 15 FIG. 12 shows an example of a satellite or spacecraft as an example of a vehicle with a deployable quantum computing system QUSYS.
  • 16 zeigt ein Beispiel eines Smartphones mit einem verlegbaren Quantencomputersystem QUSYS. 16 shows an example of a smartphone with a deployable quantum computer system QUSYS.
  • 17 entspricht weitestgehend der 1, wobei zusätzlich die mechanische Grundkonstruktion MGK eingezeichnet ist. 17 largely corresponds to the 1 , whereby the mechanical basic construction MGK is also shown.
  • 18 zeigt die verschiedenen Positionen der koppelnden nuklearen Spins. 18 shows the different positions of the coupling nuclear spins.
  • 19 zeigt die Verschiebung der Energieaufspaltung durch Hyperfein-WW hf Zeeman, nZ und Quadrupol Q. 19 shows the energy splitting shift by hyperfine WW hf Zeeman, nZ and quadrupole Q.
  • 20 zeigt eine vorschlagsgemäße Pulssequenz zur Charakterisierung eines Quantenbits in Form eines NV-Zentrums. 20 shows a proposed pulse sequence for characterizing a quantum bit in the form of an NV center.
  • 21 zeigt die Pulssequenz für ein Ramsey- oder Hahn-Echo. 21 shows the pulse sequence for a Ramsey or Hahn echo.
  • 22 zeigt ein Beispiel für die Ansteuerung eines stark an das NV-Zentrum des Quantenbits gekoppelten, nuklearen Spins des Atomkerns eines nuklearen Quantenbits. 22 shows an example of driving a nuclear spin of the atomic nucleus of a nuclear quantum bit that is strongly coupled to the NV center of the quantum bit.
  • 23 zeigt ein Beispiel für die Ansteuerung eines schwach an das NV-Zentrum des Quantenbits gekoppelten, nuklearen Spins des Atomkerns eines nuklearen Quantenbits. 23 shows an example of the gating of a nuclear spin of the atomic nucleus of a nuclear quantum bit weakly coupled to the NV center of the quantum bit.
  • 24 zeigt beispielhaft einen Bernstein-Vazirani-Code in der Quantencomputerprogrammbeschreibungssprache Quiskit. 24 Figure 12 shows an example of a Bernstein-Vazirani code in the Quiskit quantum computer program description language.
  • 25 zeigt den Source-Code des Beispiels der 24 (BV-Code) in Form beispielhafter Assembler OpCodes, die der Quantencomputer QC ausführt. 25 shows the source code of the example 24 (BV code) in the form of exemplary assembler opcodes that the quantum computer QC executes.
  • 26 zeigt das Beispiel einer Addition von 2m mal 3 Bit Werten. 26 shows the example of an addition of 2m times 3 bit values.
  • 27 zeigt einen Quantencomputer QC, der in einer kardanischen Aufhängung KAH montiert ist. 27 shows a quantum computer QC mounted in a gimbal KAH.
  • 28 zeigt die beispielhafte Topologie von vier beispielhaften NV-Zentren basierten Quantenbit-Systemen (weiß mit schwarzem durchgezogenen Umrandungskreis: NV-Zentrum als elektronische Quantenpunkte NV elektronischer Quantenbits QUB, weiß mit schwarzem gestricheltem Umrandungskreis: 14N oder 15N Stickstoff-Kern als nukleare Quantenpunkte CI nukleare Quantenbits CQUB, schwarz ausgefüllt: 13C Kohlenstoffkerne als nukleare Quantenpunkte CI nukleare Quantenbits CQUB). 28 shows the exemplary topology of four exemplary NV centers based quantum bit systems (white with black solid border circle: NV center as electronic quantum dots NV electronic quantum bits QUB, white with black dashed border circle: 14 N or 15 N nitrogen core as nuclear quantum dots CI nuclear quantum bits CQUB, filled in black: 13 C carbon nuclei as nuclear quantum dots CI nuclear quantum bits CQUB).
  • 29 zeigt ein Magnetfeld über einem Stabmagneten (Radius 1 mm, Länge 5 mm) als Funktion der radialen Koordinate (r) und Abstands-Koordinate (z), wobei die für NV-Zentren geeignete Ausrichtung in (111)-Orientierung (θ=arctan(sqrt(3/2))=50.77°) entlang der schwarzen Linie Pth vorliegt. 29 shows a magnetic field above a bar magnet (radius 1 mm, length 5 mm) as a function of the radial coordinate (r) and distance coordinate (z), with the alignment suitable for NV centers in the (111) orientation (θ=arctan( sqrt(3/2))=50.77°) along the black line Pth.
  • 30 zeigt eine Schematische Darstellung einer beispielhaften Wellenleiter-Struktur eines koplanaren Wellenleiters CWG in 50 Ω-Technolgie. 30 shows a schematic representation of an exemplary waveguide structure of a coplanar waveguide CWG in 50 Ω technology.

Beschreibung der FigurenDescription of the figures

Die Figuren erläutern den Vorschlag schematisch und vereinfacht. Die Offenlegung der hier vorgelegten Schrift ist nicht auf die Figuren begrenzt und umfasst auch andere Kombinationen.The figures explain the proposal in a schematic and simplified manner. The disclosure of the document presented here is not limited to the figures and also includes other combinations.

Figur 1figure 1

1 zeigt den oben beschriebenen beispielhaften verlegbaren Quantencomputer QC schematisch vereinfacht. Die hier vorgelegte Schrift verzichtet auf eine Wiederholung der Beschreibung an dieser Stelle. 1 shows the exemplary relocatable quantum computer QC described above in a schematically simplified manner. The document presented here does not repeat the description at this point.

Figur 2figure 2

Die 2 zeigt zwei beispielhafte Quantenbits QUB1, QUB2. Im Folgenden beschreibt die hier vorgelegte Schrift zunächst das erste Quantenbit QUB1. Das zweite Quantenbit QUB2 ergibt sich analog. Das Substrat D besitzt eine Unterseite US auf dem ein Rückseitenkontakt BSC angebracht ist. Besonders bevorzugt ist das Substrat D aus Diamant gefertigt. Bevorzugt erfolgt die Bestrahlung der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB von der Unterseite US des Substrats D. Die Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der zweiten nuklearen Quantenbits umfassen bevorzugt stark und/oder schwach an die jeweiligen NV1, NV2, NV3 der ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC gebundene nukleare Spins als zweite nukleare Quantenbits. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet die zweiten nuklearen Quantenbits synonym auch als Kernquantenbits. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet die nuklearen Spins der nuklearen Quantenbits synonym auch als Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der zweiten nuklearen Quantenbits. Bevorzugt weisen die Isotope des Substrats D im Wesentlichen kein magnetisches Kernmoment µ auf. Eine epitaktische Schicht DEPI ist zur Verbesserung der elektronischen Eigenschaften auf dem Substrat D aufgebracht. Bevorzugt umfassen das Substrat D und/oder die epitaktische Schicht DEPI im Wesentlichen nur Isotope ohne ein magnetisches Kernmoment µ. Bevorzugt umfasst das Substrat D und/oder die epitaktische Schicht DEPI im Wesentlichen nur einen Isotopentyp eines Isotops ohne ein magnetisches Kernmoment µ. Das Paket aus Substrat D und epitaktischer Schicht DEPI besitzt eine Oberfläche OF. Auf der Oberfläche OF ist eine vertikale Leitung LV1 als Teil einer beispielhaften Crossbar-Struktur aufgebracht, die von einem mit einer vertikalen Modulation modulierten vertikalen elektrischen Strom IV1 durchströmt wird. Die Oberfläche OF und die vertikale Leitung LV1 sind von einer Isolation IS bedeckt. Ggf. befindet sich eine weitere Isolation zwischen der vertikalen Leitung LV1 und der Oberfläche OF, um die vertikale Leitung LV1 elektrisch zu isolieren. Auf der Isolation IS ist eine erste horizontale Leitung LH1 aufgebracht, die von einem mit einer ersten horizontalen Modulation modulierten ersten horizontalen elektrischen Strom IH1 durchströmt wird. Die erste vertikale Leitung LV1 und die erste horizontale Leitung LH1 sind bevorzugt gegeneinander elektrisch isoliert. Bevorzugt ist der Winkel α11 zwischen der ersten horizontalen Leitung LH1 und der ersten vertikalen Leitung LV1 ein rechter Winkel von 90°. Die erste horizontale Leitung LH1 und die erste vertikale Leitung LV1 kreuzen sich bevorzugt oberhalb des paramagnetischen Zentrums des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC um ein NV-Zentrum in Diamant. Bevorzugt befindet sich direkt unter dem Kreuzungspunkt der ersten horizontalen Leitung LH1 mit der ersten vertikalen Leitung LV1 der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC in einem ersten Abstand d1 unter der Oberfläche OF in der epitaktischen Schicht DEPI. Der erste Abstand d1 liegt bevorzugt zwischen 10µm und 20µm, schlechter zwischen 5µm und 40µm, schlechter zwischen 2,5µm und 80µm. Im Falle von Diamant als Material der epitaktischen Schicht DEPI kann der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC beispielsweise ein NV-Zentrum sein. Auch ist die Verwendung von SiV und/oder TR12-Zentren und anderen paramagnetischen Zentren in Diamant denkbar. Ist die horizontale Modulation des ersten horizontalen Stromes IH1 gegenüber der vertikalen Modulation des ersten vertikalen Stromes IV1 um +/- π/2 verschoben, so ergibt sich dann am Ort des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC beispielsweise ein rotierendes Magnetfeld BNV, das den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC beeinflusst. Dieses kann die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC zur Manipulation des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC nutzen. Hierbei wählt die Steuervorrichtung µC die Frequenz so gewählt, dass der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC in Resonanz mit dem rotierenden Magnetfeld BNV gerät. Die zeitliche Dauer des Pulses bestimmt dann den Drehwinkel der Quanteninformation des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC. Die Polarisationsrichtung bestimmt die Richtung.The 2 shows two exemplary quantum bits QUB1, QUB2. In the following, the document presented here initially describes the first quantum bit QUB1. The second quantum bit QUB2 results analogously. The substrate D has an underside US on which a backside contact BSC is attached. The substrate D is particularly preferably made of diamond. The quantum dots NV1, NV2, NV3 of the first electronic quantum bits of the quantum computer QC and the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the second nuclear ones are preferably irradiated Quantum bits of the quantum computer QC with pump radiation LB from the underside US of the substrate D. The nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the second nuclear quantum bits include preferably strong and/or nuclear spins weakly bound to the respective NV1, NV2, NV3 of the first electronic quantum bits of the quantum computer QC as second nuclear quantum bits. The document presented here also designates the second nuclear quantum bits synonymously as nuclear quantum bits. The document presented here also designates the nuclear spins of the nuclear quantum bits synonymously as nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the second nuclear quantum bits. The isotopes of the substrate D preferably have essentially no nuclear magnetic moment μ. An epitaxial layer DEPI is applied to the substrate D to improve the electronic properties. The substrate D and/or the epitaxial layer DEPI preferably comprise essentially only isotopes without a nuclear magnetic moment μ. The substrate D and/or the epitaxial layer DEPI preferably comprises essentially only one isotope type of an isotope without a nuclear magnetic moment μ. The package made up of substrate D and epitaxial layer DEPI has a surface OF. A vertical line LV1 is applied to the surface OF as part of an exemplary crossbar structure, through which a vertical electric current IV1 modulated with a vertical modulation flows. The surface OF and the vertical line LV1 are covered by an insulation IS. There may be additional insulation between the vertical line LV1 and the surface OF in order to electrically insulate the vertical line LV1. A first horizontal line LH1, through which a first horizontal electrical current IH1 modulated with a first horizontal modulation flows, is applied to the insulation IS. The first vertical line LV1 and the first horizontal line LH1 are preferably electrically isolated from one another. The angle α 11 between the first horizontal line LH1 and the first vertical line LV1 is preferably a right angle of 90°. The first horizontal line LH1 and the first vertical line LV1 preferably cross above the paramagnetic center of the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC. The first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC is preferably an NV center in diamond. The first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC is preferably located directly below the crossing point of the first horizontal line LH1 and the first vertical line LV1 at a first distance d1 below the surface OF in the epitaxial layer DEPI. The first distance d1 is preferably between 10 μm and 20 μm, worse between 5 μm and 40 μm, worse between 2.5 μm and 80 μm. In the case of diamond as the material of the epitaxial layer DEPI, the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC can be an NV center, for example. The use of SiV and/or TR12 centers and other paramagnetic centers in diamond is also conceivable. If the horizontal modulation of the first horizontal current IH1 is shifted by +/-π/2 compared to the vertical modulation of the first vertical current IV1, then a rotating magnetic field B NV , for example, results at the location of the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC, affecting the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC. The control device µC can do this of the quantum computer QC to manipulate the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC. In this case, the control device μC selects the frequency in such a way that the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC resonates with the rotating magnetic field B NV . The duration of the pulse then determines the angle of rotation of the quantum information of the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC. The direction of polarization determines the direction.

Die 2 umfasst beispielhaft sechs Kernquantenpunkte der zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und zwar
zum Ersten einen ersten, stark an den ersten Quantenpunkt NV1 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC gebundenen Kernquantenpunkt CI11 des ersten zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC, der dem ersten Quantenpunkt NV1 des ersten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC zugeordnet ist, und zum Zweiten einen zweiten, stark an den ersten Quantenpunkt NV1 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC gebundenen Kernquantenpunkt CI12 des zweiten zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC, der dem ersten Quantenpunkt NV1 des ersten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC zugeordnet ist, und zum Dritten einen dritten, schwach an den ersten Quantenpunkt NV1 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC gebundenen Kernquantenpunkt CI13 des dritten zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC, der dem ersten Quantenpunkt NV1 des ersten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC zugeordnet ist, und zum Vierten einen ersten, stark an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC gebundenen Kernquantenpunkt CI21 des ersten zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC, der dem zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC zugeordnet ist, und zum Fünften einen zweiten, stark an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC gebundenen Kernquantenpunkt CI22 des zweiten zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC, der dem zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC zugeordnet ist, und zum Sechsten einen dritten, schwach an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC gebundenen Kernquantenpunkt CI23 des dritten zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC, der dem zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC zugeordnet ist.
The 2 includes, for example, six nuclear quantum dots of the second nuclear quantum bits of the quantum computer QC viz
Firstly, a first nuclear quantum dot CI1 1 of the first second nuclear quantum bit of the quantum computer QC, strongly bound to the first quantum dot NV1 of the second quantum bit of the quantum computer QC, which is associated with the first quantum dot NV1 of the first first electronic quantum bit of the quantum computer QC, and secondly, one second, strongly bound to the first quantum dot NV1 of the second first electronic quantum bit of the quantum computer QC, nuclear quantum dot CI1 2 of the second second nuclear quantum bit of the quantum computer QC, which is associated with the first quantum dot NV1 of the first first electronic quantum bit of the quantum computer QC, and thirdly a third , weakly bound to the first quantum dot NV1 of the second first electronic quantum bit of the quantum computer QC, nuclear quantum dot CI1 3 of the third second nuclear quantum bit of the quantum computer QC, associated with the first quantum dot NV1 of the first first electronic quantum bit of the quantum computer QC, and fourth, a first, strongly bound to the second quantum dot NV2 of the second first electronic quantum bit of the quantum computer QC, nuclear quantum dot CI2 1 of the first second nuclear quantum bit of the quantum computer QC, associated with the second quantum dot NV2 of the second first electronic quantum bit of the quantum computer QC, and fifth, a second, strongly to the second quantum dot NV2 of the second first electronic quantum bit of the quantum computer QC bound nuclear quantum dot CI2 2 of the second second nuclear quantum bit of the quantum computer QC, which is associated with the second quantum dot NV2 of the second first electronic quantum bit of the quantum computer QC, and sixth, a third, weakly attached the second quantum dot NV2 of the second first electronic quantum bit of the quantum computer QC bound nuclear quantum dot CI2 3 of the third second nuclear quantum bit of the quantum computer QC associated with the second quantum dot NV2 of the second first electronic quantum bit of the quantum computer QC.

Jeder der Kernquantenpunkte der zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bildet mit den Leitungen LV1, LH1, LH2 jeweils ein Kernquantenbit (zweites nukleares Quantenbit). In dem jeweiligen Kernquantenbit ist der Quantenpunkt NV1, NV2 durch den Kernquantenpunkt CI11, CI12, CI13 in QUB1 und CI21, CI22, CI23 in QUB2 ersetzt.Each of the nuclear quantum dots of the second nuclear quantum bits of the quantum computer QC forms a respective nuclear quantum bit (second nuclear quantum bit) with the lines LV1, LH1, LH2. In the respective nuclear quantum bit, the quantum dot NV1, NV2 is replaced by the nuclear quantum dot CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 in QUB1 and CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 in QUB2.

Isotope mit einem magnetischen Kernspin bilden bevorzugt die Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23 der zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC in dem Substrat D. Im Falle von Diamant als Material der epitaktischen Schicht DEPI bzw. des Substrats D kann ein Kernquantenpunkt eines zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC beispielsweise ein 13C-Isotop oder ein Atomkern eines Stickstoffatoms eines NV-Zentrums sein.Isotopes with a magnetic nuclear spin preferably form the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 of the second nuclear quantum bits of the quantum computer QC in the substrate D. In the case of diamond as the material of the epitaxial layer DEPI or of the substrate D, a nuclear quantum dot of a second nuclear quantum bit of the quantum computer QC can be, for example, a 13 C isotope or an atomic nucleus of a nitrogen atom of an NV center.

2 zeigt ein beispielhaftes Quantenregister mit einem ersten ersten elektronischen Quantenbit QUB1 und einem zweiten ersten elektronischen Quantenbit QUB2. Die elektronischen Quantenbits QUB1, QUB2 des Quantenregisters besitzen ein gemeinsames Substrat D und eine gemeinsame epitaktische Schicht DEPI. Die erste vertikale Leitung des ersten ersten elektronischen Quantenbits QUB1 ist die erste vertikale Leitung LV1 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits QUB2. Die erste vertikale Leitung LV1 und die erste horizontale Leitung LH1 kreuzen bevorzugt oberhalb des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten ersten elektronischen Quantenbits QUB1 des Quantencomputers QC, der bevorzugt in einem ersten Abstand d1 unter der Oberfläche OF liegt, in einem bevorzugt rechten Winkel α11 von 90°. Die erste vertikale horizontale Leitung LV1 und die zweite horizontale Leitung LH2 kreuzen bevorzugt oberhalb des zweiten Quantenpunkts NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC, der bevorzugt in einem zweiten Abstand d2 unter der Oberfläche liegt, in einem bevorzugt rechten Winkel α12. Bevorzugt sind der erste Abstand d1 und der zweite Abstand d2 ähnlich zueinander. Bei NV-Zentren in Diamant als Quantenpunkte NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC liegen diese Abstände d1, d2 bevorzugt bei 10nm bis 20nm. Ein mit einer horizontalen Modulation modulierter erster vertikaler Strom IV1 durchströmt die erste vertikale Leitung LV1. Ein mit einer ersten horizontalen Modulation modulierten erster horizontaler Strom IH1 durchströmt die erste horizontale Leitung LH1. Ein mit einer zweiten horizontalen Modulation modulierter zweiter horizontaler Strom IH2 durchströmt die zweite horizontale Leitung LH2. Der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC ist vom zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC mit einem Abstand sp12 beabstandet. 2 12 shows an exemplary quantum register with a first first electronic quantum bit QUB1 and a second first electronic quantum bit QUB2. The electronic quantum bits QUB1, QUB2 of the quantum register have a common substrate D and a common epitaxial layer DEPI. The first vertical line of the first first electronic quantum bit QUB1 is the first vertical line LV1 of the second first electronic quantum bit QUB2. The first vertical line LV1 and the first horizontal line LH1 preferably cross above the first quantum dot NV1 of the first first electronic quantum bit QUB1 of the quantum computer QC, which preferably lies at a first distance d1 below the surface OF, at a preferably right angle α 11 of 90 °. The first vertical horizontal line LV1 and the second horizontal line LH2 preferably cross above the second quantum dot NV2 of the second quantum bit of the quantum computer QC, which is preferably a second distance d2 below the surface, preferably at a right angle α 12 . Preferably, the first distance d1 and the second distance d2 are similar to each other. With NV centers in diamond as quantum dots NV1, NV2 of the quantum bits of the quantum computer QC, these distances d1, d2 are preferably 10 nm to 20 nm. A first vertical current IV1 modulated with a horizontal modulation flows through the first vertical line LV1. A first horizontal current IH1 modulated with a first horizontal modulation flows through the first horizontal line LH1. A second horizontal current IH2 modulated with a second horizontal modulation flows through the second horizontal line LH2. The first quantum dot NV1 of the first quantum bits of the quantum computer QC is spaced from the second quantum dot NV2 of the second quantum bit of the quantum computer QC by a distance sp12.

Die 2 zeigt ein beispielhaftes Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister CECEQUREG.The 2 shows an exemplary core-electron-core-electron quantum register CECEQUREG.

Das Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister umfasst ein Elektron-Elektron-Quantenregister, bei dem der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits QUB1 des Quantencomputers QC mit dem zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits QUB2 des Quantencomputers QC koppen kann.The core-electron-core-electron quantum register comprises an electron-electron quantum register in which the first quantum dot NV1 of the first quantum bit QUB1 of the quantum computer QC can couple with the second quantum dot NV2 of the second quantum bit QUB2 of the quantum computer QC.

Das Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister umfasst ein erstes Kern-Elektron-Quantenregister, bei dem der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits QUB1 des Quantencomputers QC mit dem ersten Kernquantenpunkt CI11 des ersten Kernquantenbits der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC koppen kann.The core-electron core-electron quantum register comprises a first core-electron quantum register in which the first quantum dot NV1 of the first quantum bit QUB1 of the quantum computer QC can couple with the first core quantum dot CI1 1 of the first core quantum bit of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC.

Das Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister umfasst ein zweites Kern-Elektron-Quantenregister, bei dem der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits QUB1 des Quantencomputers QC mit dem zweiten Kernquantenpunkt CI12 des zweiten Kernquantenbits der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC koppen kann.The core-electron core-electron quantum register comprises a second core-electron quantum register in which the first quantum dot NV1 of the first quantum bit QUB1 of the quantum computer QC can couple with the second core quantum dot CI1 2 of the second core quantum bit of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC.

Das Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister umfasst ein drittes Kern-Elektron-Quantenregister, bei dem der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits QUB1 des Quantencomputers QC mit dem dritten Kernquantenpunkt CI13 des zweiten Kernquantenbits der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC koppen kann.The core-electron core-electron quantum register includes a third core-electron quantum register in which the first quantum dot NV1 of the first quantum bit QUB1 of the quantum computer QC can couple with the third core quantum dot CI1 3 of the second core quantum bit of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC.

Das Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister umfasst ein viertes Kern-Elektron-Quantenregister, bei dem der zweite Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits QUB2 des Quantencomputers QC mit dem ersten Kernquantenpunkt CI21 des vierten Kernquantenbits der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC koppen kann.The core-electron core-electron quantum register includes a fourth core-electron quantum register in which the second quantum dot NV2 of the second quantum bit QUB2 of the quantum computer QC can couple with the first core quantum dot CI2 1 of the fourth core quantum bit of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC.

Das Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister umfasst ein fünftes Kern-Elektron-Quantenregister, bei dem der zweite Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits QUB2 des Quantencomputers QC mit dem zweiten Kernquantenpunkt 1,CI22 des fünften Kernquantenbits der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC koppen kann.The core-electron core-electron quantum register includes a fifth core-electron quantum register in which the second quantum dot NV2 of the second quantum bit QUB2 of the quantum computer QC couple with the second nuclear quantum dot 1,CI2 2 of the fifth core quantum bit of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC can.

Das Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister umfasst ein sechstes Kern-Elektron-Quantenregister, bei dem der zweite Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits QUB2 des Quantencomputers QC mit dem dritten Kernquantenpunkt CI23 des sechsten Kernquantenbits der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC koppeln kann.The core-electron core-electron quantum register includes a sixth core-electron quantum register in which the second quantum dot NV2 of the second quantum bit QUB2 of the quantum computer QC can couple with the third core quantum dot CI2 3 of the sixth core quantum bit of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC.

Dies ist die einfachste Form eines Quantenbusses mit einer ersten QuantenALU QUALU1 (NV1, CI11, CI12, CI13) und einer zweiten QuantenALU QUALU2 (NV2, CI21, CI22, CI23). Dabei kann die Steuervorrichtung µC die Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13 der ersten QuantenALU NV1, CI11, CI12, CI13 und die Kernquantenpunkte der zweiten QuantenALU QUALU2 mit Hilfe des ersten Quantenpunktes NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC und des zweiten Quantenpunkts NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC miteinander verschränken. Dabei dienen der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC und der zweite Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt dem Transport der Abhängigkeit und die Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC den Berechnungen und der Speicherung. Ausgenutzt wird hierbei, dass die Reichweite der Kopplung der Quantenpunkte NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC untereinander größer ist als die Reichweite der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC untereinander und dass die T2-Zeit der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC länger ist als die der Quantenpunkte NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC.This is the simplest form of a quantum bus with a first quantum ALU QUALU1 (NV1, CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 ) and a second quantum ALU QUALU2 (NV2, CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 ). The control device μC can use the first quantum point NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC and the second Quantum dot NV2 of the second quantum bit of the quantum computer QC entangle with each other. The first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC and the second quantum dot NV2 of the second quantum bit of the quantum computer QC preferably serve to transport the dependency and the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 the nuclear Quantum computer QC quantum bits for calculations and storage. The fact that the range of the coupling of the quantum dots NV1, NV2 of the quantum bits of the quantum computer QC with each other is greater than the range of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC is used here among themselves and that the T2 time of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC is longer than that of the quantum dots NV1, NV2 of the quantum bits of the quantum computer QC.

Typischerweise ist der Abstand zwischen den Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13 der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC und dem zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC größer als die Elektron-Kern-Kopplungsreichweite, sodass der Zustand der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13 der nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC den Zustand des zweiten Quantenpunkts NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC nicht beeinflussen kann und der Zustand des zweiten Quantenpunkts NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC den Zustand der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13 der nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC nicht beeinflussen kann.Typically, the distance between the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC and the second quantum dot NV2 of the second quantum bit of the quantum computer QC is greater than the electron-nucleus coupling range, so the state of the core quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 of the nuclear quantum bits of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC the state of the second quantum dot NV2 of the second quantum bit of the quantum computer ters QC cannot influence and the state of the second quantum dot NV2 of the second quantum bit of the quantum computer QC cannot influence the state of the nuclear quantum points CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 of the nuclear quantum bits of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC.

Typischerweise ist der Abstand zwischen den Kernquantenpunkten CI21, CI22, CI23 der nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC und dem ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC größer als die Elektron-Kern-Kopplungsreichweite, sodass der Zustand der Kernquantenpunkte CI21, CI22, CI23 der nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC den Zustand des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC nicht beeinflussen kann und der Zustand des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC den Zustand der Kernquantenpunkte CI21, CI22, CI23 der nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC nicht direkt beeinflussen kann.Typically, the distance between the nuclear quantum dots CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 of the nuclear quantum bits of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC and the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC is greater than the electron-nucleus coupling range, so the state of the nuclear quantum dots CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 of the nuclear quantum bits of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC cannot affect the state of the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC and the state of the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC the state of the nuclear quantum dots CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 of the nuclear quantum bits of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC cannot directly affect.

2 zeigt ein beispielhaftes Quantenregister mit einer zweiten horizontalen Abschirmleitung SH2 und mit einer ersten horizontalen Abschirmleitung SH1 und mit einer dritten horizontalen Abschirmleitung SH3. Die zusätzlichen Abschirmleitungen ermöglichen die Einspeisung weiterer Ströme zur Verbesserung der Selektion der Quantenpunkte der Quantenbits des Quantencomputers QC während der Ausführung der Operationen durch Bestromung der vertikalen und horizontalen Leitungen. Die beiden zusätzlichen Leitungen ermöglichen eine noch bessere Einstellung. 2 FIG. 1 shows an exemplary quantum register with a second horizontal shielding line SH2 and with a first horizontal shielding line SH1 and with a third horizontal shielding line SH3. The additional shield lines allow the injection of further currents to improve the selection of the quantum dots of the quantum bits of the quantum computer QC during the execution of the operations by energizing the vertical and horizontal lines. The two additional lines allow an even better adjustment.

2 zeigt ein beispielhaftes zwei Bit Elektron-Elektron Quantenregister mit einer gemeinsamen ersten vertikalen Leitung LV1, mehreren Abschirmleitungen und zwei Quantenpunkten NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC. In der 2 ist zur Erläuterung des Ausleseprozesses eine erste vertikale Abschrimleitung SV1 parallel zu der ersten vertikalen Leitung LV1 eingezeichnet. Da es sich um ein Querschnittsbild handelt, ist die entsprechende zweite vertikale Abschirmleitung SV2, die auf der anderen Seite der ersten vertikalen Leitung LV1 ebenfalls parallel zu dieser verläuft, nicht eingezeichnet. Durch Kontakte sind die Abschirmleitungen in diesem Beispiel mit dem Substrat D verbunden. Wird nun ein Extraktionsfeld zwischen zwei parallellaufende Abschirmleitungen durch Anlegen einer Extraktionsspannung zwischen diesen Abschrimleitungen SV1, SV2 angelegt, so kommt es zu einem messbaren Stromfluss, wenn die Lichtquelle LD die Quantenpunkte NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB bestrahlt und diese sich im richtigen Quantenzustand befinden. Weiteres kann beispielsweise in Petr Siyushev, Milos Nesladek, Emilie Bourgeois, Michal Gulka, Jaroslav Hruby, Takashi Yamamoto, Michael Trupke, Tokuyuki Teraji, Junichi Isoya, Fedor Jelezko, „Photoelectrical imaging and coherent spin-state readout of single nitrogenvacancy centers in diamond“, Science 363, 728-731 (2019) 15 February 2019 gefunden werden. 2 shows an exemplary two-bit electron-electron quantum register with a common first vertical line LV1, several shielding lines and two quantum dots NV1, NV2 of the quantum bits of the quantum computer QC. In the 2 In order to explain the readout process, a first vertical shielding line SV1 is drawn in parallel to the first vertical line LV1. Since this is a cross-sectional image, the corresponding second vertical shielding line SV2, which also runs parallel to the first vertical line LV1 on the other side thereof, is not shown. In this example, the shielding lines are connected to the substrate D by contacts. If an extraction field is now created between two shielding lines running in parallel by applying an extraction voltage between these shielding lines SV1, SV2, a measurable current flow occurs when the light source LD irradiates the quantum dots NV1, NV2 of the quantum bits of the quantum computer QC with pump radiation LB and this is in the are in the right quantum state. More can be found, for example, in Petr Siyushev, Milos Nesladek, Emilie Bourgeois, Michal Gulka, Jaroslav Hruby, Takashi Yamamoto, Michael Trupke, Tokuyuki Teraji, Junichi Isoya, Fedor Jelezko, "Photoelectrical imaging and coherent spin-state readout of single nitrogenvacancy centers in diamond" , Science 363, 728-731 (2019) 15 February 2019.

Die beiden Quantenpunkte NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC der 2 sind jeweils Teil mehrerer Kern-Elektron-Quantenregister. Jeder Quantenpunkt NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC ist in dem Beispiel der 2 Teil einer jeweiligen QuantenALU QUALU1, QUALU2.The two quantum dots NV1, NV2 of the quantum bits of the quantum computer QC of 2 are each part of several core-electron quantum registers. Each quantum dot NV1, NV2 of the quantum bits of the quantum computer QC is the in the example 2 Part of a respective QuantenALU QUALU1, QUALU2.

Der erste Quantenpunkt NV1 ersten Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC kann im Beispiel der 2 mit einem ersten Kernquantenpunkt CI11 des ersten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC wechselwirken, wenn der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG die erste horizontale Leitung LH1 und die erste vertikale Leitung LV1 mit einem ersten horizontalen Strom IH1 und einem ersten vertikalen Strom IV1 bestromt, die der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG mit einer ersten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz fRWEC1_1 für die erste QuantenALU QUALU1 oder einer ersten Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz fMWCE1_1 für die erste QuantenALU QUALU1 moduliert. Der Quantencomputer QC misst diese erste Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz fRWEC1_1 für die erste QuantenALU QUALU1 und diese erste Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (fMWCE1_1) für die erste QuantenALU QUALU1 bevorzugt in einem Initialisierungsschritt einmalig durch eine ODMR-Messung. Der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC legt die Messwerte in einem Speicher NVM, RAM des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC ab, die dieser abruft, wenn der Rechnerkern CPU das entsprechende erste Kern-Elektron-Quantenregister CEQUREG1 ansteuern soll. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.The first quantum dot NV1 first quantum bits of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC can in the example 2 interact with a first nuclear quantum point CI1 1 of the first nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC when the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG supplies the first horizontal line LH1 and the first vertical line LV1 with a first horizontal current IH1 and a first vertical current IV1 energized by the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG with a first electron-nuclear radio wave resonance frequency f RWEC1_1 for the first quanta ALU QUALU1 or a first nuclear-electron microwave resonance frequency f MWCE1_1 for the first quanta ALU QUALU1 modulated. The quantum computer QC measures this first electron-nuclear radio wave resonance frequency f RWEC1_1 for the first quanta ALU QUALU1 and this first nuclear-electron microwave resonance frequency (f MWCE1_1 ) for the first quanta ALU QUALU1 preferably in an initialization step once by an ODMR measurement. The processor core CPU of the quantum computer QC stores the measured values in a memory NVM, RAM of the processor core CPU of the control device μC, which it calls up when the processor core CPU is to control the corresponding first core-electron quantum register CEQUREG1. The computer core CPU of the control device μC then sets the frequencies accordingly.

Der erste Quantenpunkt NV1 der Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC kann im Beispiel der 2 mit einem zweiten Kernquantenpunkt CI12 des zweiten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC wechselwirken, wenn der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG die erste horizontale Leitung LH1 und die erste vertikale Leitung LV1 mit einem ersten horizontalen Strom IH1 und einem ersten vertikalen Strom IV1 bestromt, die der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG mit einer zweiten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz fRWEC2_1 für die erste QuantenALU QUALU1 oder einer zweiten Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz fMWCE2_1 für die erste QuantenALU QUALU1 moduliert. Der Quantencomputer QC misst diese zweite Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz fRWEC2_1 für die erste QuantenALU QUALU1 und diese zweite Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (fMWCE2_1) für die erste QuantenALU QUALU1 bevorzugt in einem Initialisierungsschritt einmalig durch eine ODMR-Messung. Der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC legt die Messwerte in einem Speicher NVM, RAM des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC ab, die dieser abruft, wenn der Rechnerkern CPU das entsprechende erste Kern-Elektron-Quantenregister CEQUREG1 ansteuern soll. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.In the example, the first quantum dot NV1 of the quantum bits of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC can be the 2 interact with a second nuclear quantum point CI1 2 of the second nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC when the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG the first horizontal line LH1 and the first verti cal line LV1 energized with a first horizontal current IH1 and a first vertical current IV1, which the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG with a second electron-nuclear radio wave resonance frequency f RWEC2_1 for the first quantum ALU QUALU1 or a second nuclear Electron microwave resonance frequency f MWCE2_1 modulated for the first QuantenALU QUALU1. The quantum computer QC measures this second electron-nuclear radio wave resonance frequency f RWEC2_1 for the first quanta ALU QUALU1 and this second nuclear-electron microwave resonance frequency (f MWCE2_1 ) for the first quanta ALU QUALU1 preferably in an initialization step once by an ODMR measurement. The processor core CPU of the quantum computer QC stores the measured values in a memory NVM, RAM of the processor core CPU of the control device μC, which it calls up when the processor core CPU is to control the corresponding first core-electron quantum register CEQUREG1. The computer core CPU of the control device μC then sets the frequencies accordingly.

Der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC kann im Beispiel der 2 mit einem dritten Kernquantenpunkt CI13 des dritten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC wechselwirken, wenn der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG die erste horizontale Leitung LH1 und die erste vertikale Leitung LV1 mit einem ersten horizontalen Strom IH1 und einem ersten vertikalen Strom IV1 bestromt, die der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG mit einer dritten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz fRWEC3_1 für die erste QuantenALU QUALU1 oder einer dritten Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz fMWCE3_1 für die erste QuantenALU QUALU1 moduliert. Der Quantencomputer QC misst diese dritte Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz fRWEC3_1 für die erste QuantenALU QUALU1 und diese dritte Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (fMWCE3_1) für die erste QuantenALU QUALU1 bevorzugt in einem Initialisierungsschritt einmalig durch eine ODMR-Messung. Der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC legt die Messwerte in einem Speicher NVM, RAM des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC ab, die dieser abruft, wenn der Rechnerkern CPU das entsprechende erste Kern-Elektron-Quantenregister CEQUREG1 ansteuern soll. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.The first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC can in the example of 2 interact with a third nuclear quantum point CI1 3 of the third nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC when the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG supplies the first horizontal line LH1 and the first vertical line LV1 with a first horizontal current IH1 and a first vertical current IV1 energized by the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG with a third electron-nuclear radio wave resonance frequency f RWEC3_1 for the first QuantenALU QUALU1 or a third nuclear-electron microwave resonance frequency f MWCE3_1 for the first QuantenALU QUALU1 modulated. The quantum computer QC measures this third electron-nuclear radio wave resonance frequency f RWEC3_1 for the first quanta ALU QUALU1 and this third nuclear-electron microwave resonance frequency (f MWCE3_1 ) for the first quanta ALU QUALU1 preferably in an initialization step once by an ODMR measurement. The processor core CPU of the quantum computer QC stores the measured values in a memory NVM, RAM of the processor core CPU of the control device μC, which it calls up when the processor core CPU is to control the corresponding first core-electron quantum register CEQUREG1. The computer core CPU of the control device μC then sets the frequencies accordingly.

Der zweite Quantenpunkt NV2 des Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 kann im Beispiel der 2 mit einem ersten Kernquantenpunkt CI21 des ersten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC wechselwirken, wenn der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG die zweite horizontale Leitung LH2 und die erste vertikale Leitung LV1 mit einem zweiten horizontalen Strom IH2 und einem ersten vertikalen Strom IV1 bestromt, die der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG mit einer vierten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz fRWEC1_2 für die zweite QuantenALU QUALU2 oder einer vierten Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz fMWCE1_2 für die zweite QuantenALU QUALU2 moduliert. Der Quantencomputer QC misst diese vierte Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz fRWEC1_2 für die zweite QuantenALU QUALU2 und diese vierte Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (fMWCE1_2) für die zweite QuantenALU QUALU2 bevorzugt in einem Initialisierungsschritt einmalig durch eine ODMR-Messung. Der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC legt die Messwerte in einem Speicher NVM, RAM des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC ab, die dieser abruft, wenn der Rechnerkern CPU das entsprechende erste Kern-Elektron-Quantenregister CEQUREG1 ansteuern soll. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.The second quantum dot NV2 of the quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 can in the example 2 interact with a first nuclear quantum point CI2 1 of the first nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC when the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG supplies the second horizontal line LH2 and the first vertical line LV1 with a second horizontal current IH2 and a first vertical current IV1 energized by the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG with a fourth electron-nuclear radio wave resonance frequency f RWEC1_2 for the second QuantenALU QUALU2 or a fourth nuclear-electron microwave resonance frequency f MWCE1_2 for the second QuantenALU QUALU2 modulated. The quantum computer QC measures this fourth electron-nuclear radio wave resonance frequency f RWEC1_2 for the second quanta ALU QUALU2 and this fourth nuclear-electron microwave resonance frequency (f MWCE1_2 ) for the second quanta ALU QUALU2 preferably in an initialization step once by an ODMR measurement. The processor core CPU of the quantum computer QC stores the measured values in a memory NVM, RAM of the processor core CPU of the control device μC, which it calls up when the processor core CPU is to control the corresponding first core-electron quantum register CEQUREG1. The computer core CPU of the control device μC then sets the frequencies accordingly.

Der zweite Quantenpunkt NV2 des Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC kann im Beispiel der 2 mit einem zweiten Kernquantenpunkt CI22 des zweiten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 wechselwirken, wenn der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG die zweite horizontale Leitung LH2 und die erste vertikale Leitung LV1 mit einem zweiten horizontalen Strom IH2 und einem ersten vertikalen Strom IV1 bestromt, die der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG mit einer fünften Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz fRWEC2_2 für die zweite QuantenALU QUALU2 oder einer fünften Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz fMWCE2_2 für die zweite QuantenALU QUALU2 moduliert. Der Quantencomputer QC misst diese fünfte Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz fRWEC2_2 für die zweite QuantenALU QUALU2 und diese fünfte Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (fMWCE2_2) für die zweite QuantenALU QUALU2 bevorzugt in einem Initialisierungsschritt einmalig durch eine ODMR-Messung. Der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC legt die Messwerte in einem Speicher NVM, RAM des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC ab, die dieser abruft, wenn der Rechnerkern CPU das entsprechende erste Kern-Elektron-Quantenregister CEQUREG1 ansteuern soll. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.In the example, the second quantum dot NV2 of the quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC 2 interact with a second nuclear quantum point CI2 2 of the second nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 when the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG supplies the second horizontal line LH2 and the first vertical line LV1 with a second horizontal current IH2 and a first vertical Current IV1 energized that the microwave and / or radio wave frequency generator MW / RF-AWFG with a fifth electron-nuclear radio wave resonance frequency f RWEC2_2 for the second QuantenALU QUALU2 or a fifth nuclear-electron microwave resonance frequency f MWCE2_2 for the second QuantenALU QUALU2 modulated. The quantum computer QC measures this fifth electron-nuclear radio wave resonance frequency f RWEC2_2 for the second QuantenALU QUALU2 and this fifth nuclear-electron microwave resonance frequency (f MWCE2_2 ) for the second QuantenALU QUALU2 preferably in an initialization step once by an ODMR measurement. The processor core CPU of the quantum computer QC stores the measured values in a memory NVM, RAM of the processor core CPU of the control device μC, which it calls up when the processor core CPU is to control the corresponding first core-electron quantum register CEQUREG1. The computer core CPU of the control device μC then sets the frequencies accordingly.

Der zweite Quantenpunkt NV2 des Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 kann im Beispiel der 2 mit einem dritten Kernquantenpunkt CI23 des dritten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC wechselwirken, wenn der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG die zweite horizontale Leitung LH2 und die erste vertikale Leitung LV1 mit einem zweiten horizontalen Strom IH2 und einem ersten vertikalen Strom IV1 bestromt, die der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG mit einer sechsten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz fRWEC2_2 für die zweite QuantenALU QUALU2 oder einer sechsten Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz fMWCE3_2 für die zweite QuantenALU QUALU2 moduliert. Der Quantencomputer QC misst diese sechste Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz fRWEC3_2 für die zweite QuantenALU QUALU2 und diese sechste Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (fMWCE3_2) für die zweite QuantenALU QUALU2 bevorzugt in einem Initialisierungsschritt einmalig durch eine ODMR-Messung. Der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC legt die Messwerte in einem Speicher NVM, RAM des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC ab, die dieser abruft, wenn der Rechnerkern CPU das entsprechende erste Kern-Elektron-Quantenregister CEQUREG1 ansteuern soll. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.The second quantum dot NV2 of the quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 can in the example 2 interact with a third nuclear quantum point CI2 3 of the third nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC when the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG supplies the second horizontal line LH2 and the first vertical line LV1 with a second horizontal current IH2 and a first vertical current IV1 energized by the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG with a sixth electron-nuclear radio wave resonance frequency f RWEC2_2 for the second QuantenALU QUALU2 or a sixth nuclear-electron microwave resonance frequency f MWCE3_2 for the second QuantenALU QUALU2 modulated. The quantum computer QC measures this sixth electron-nuclear radio wave resonance frequency f RWEC3_2 for the second QuantenALU QUALU2 and this sixth nuclear-electron microwave resonance frequency (f MWCE3_2 ) for the second QuantenALU QUALU2 preferably in an initialization step once by an ODMR measurement. The processor core CPU of the quantum computer QC stores the measured values in a memory NVM, RAM of the processor core CPU of the control device μC, which it calls up when the processor core CPU is to control the corresponding first core-electron quantum register CEQUREG1. The computer core CPU of the control device μC then sets the frequencies accordingly.

Da die Reichweite der Kopplung der Quantenpunkte NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC größer ist, können diese miteinander gekoppelt werden. Der zweite Quantenpunkt NV2 zweiten Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC kann in dem Beispiel der 2 mit dem ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC wechselwirken, wenn der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG die die erste horizontale Leitung LH1 und die die zweite horizontale Leitung LH2 und die erste vertikale Leitung LV1 mit einem ersten horizontalen Strom IH1 und einem zweiten horizontalen Strom IH2 und einem ersten vertikalen Strom IV1 bestromt, die der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG mit einer Elektron1-Elektron2- Mikrowellenresonanzfrequenz fMWEE12 für die Kopplung des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC mit dem zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC moduliert. Der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC misst diese Elektron1-Elektron2- Mikrowellenresonanzfrequenz fMWEE12 für die Kopplung des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC bevorzugt in dem besagten Initialisierungsschritt einmalig durch eine weitere ODMR-Messung. Der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC legt die Messwerte werden in einem Speicher RAM, NVM des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC ab, die dieser Rechnerkern CPU abruft, wenn das entsprechende Elektron-Elektron-Quantenregister umfassend den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC und den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC angesteuert werden soll. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.Since the coupling range of the quantum dots NV1, NV2 of the quantum bits of the quantum computer QC is greater, they can be coupled with one another. The second quantum dot NV2 second quantum bits of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC can in the example of 2 interact with the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC when the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG connects the first horizontal line LH1 and the second horizontal line LH2 and the first vertical line LV1 with a first horizontal current IH1 and a second horizontal current IH2 and a first vertical current IV1 energized by the microwave and/or radio wave frequency generator MW/RF-AWFG with an electron1-electron2 microwave resonance frequency f MWEE12 for the coupling of the first quantum dot NV1 of the first Quantum bits of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC are modulated with the second quantum dot NV2 of the second quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC. The computer core CPU of the quantum computer QC measures this electron1-electron2 microwave resonance frequency f MWEE12 for the coupling of the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC preferably once in said initialization step by a further ODMR measurement. The processor core CPU of the quantum computer QC stores the measured values in a memory RAM, NVM of the processor core CPU of the control device µC, which this processor core CPU calls up when the corresponding electron-electron quantum register comprising the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC and the second quantum dot NV2 of the second quantum bit of the quantum computer QC is to be controlled. The computer core CPU of the control device μC then sets the frequencies accordingly.

Figur 3figure 3

3 zeigt das Blockdiagramm eines beispielhaften Quantencomputers QC mit einem beispielhaften schematisch angedeuteten Drei-Bit-Quantenregister, das ggf. auch z.B. durch ein Drei-Bit-Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) mit drei QuantenALUs ersetzt werden könnte. Eine Erweiterung auf ein n-Bit-Quantenregister ist dem Fachmann leicht möglich. 3 shows the block diagram of an exemplary quantum computer QC with an exemplary schematically indicated three-bit quantum register, which could possibly also be replaced by a three-bit core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) with three quantum ALUs. An extension to an n-bit quantum register is easily possible for a person skilled in the art.

Der Kern der beispielhaften Ansteuervorrichtung der 3 ist eine Steuervorrichtung µC die bevorzugt einen Rechnerkern CPU umfasst. Bevorzugt weist die Gesamtvorrichtung eine Magnetfeldkontrolle bevorzugt in Form einer ersten Magnetfeldsteuerung MFSx und einer zweiten Magnetfeldsteuerung MFSy und einer dritten Magnetfeldsteuerung MFSz auf, die ihre Betriebsparameter bevorzugt von der besagten Steuervorrichtung µC erhält und bevorzugt Betriebsstatusdaten an diese Steuervorrichtung µC zurückgibt. Die Magnetfeldkontrolle MFSx, MFSy, MFSz ist bevorzugt ein mehrdimensionaler Regler, dessen Aufgabe es ist, ein externes magnetisches Feld durch aktive Gegenregelung zu kompensieren. Bevorzugt nutzt die Magnetfeldkontrolle MFSx, MFSy, MFSz hierfür einen oder mehrere Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSZ, die bevorzugt den magnetischen Fluss in dem Quantencomputer QC bevorzugt in der Nähe der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der nicht in der Figur zu besseren Übersicht eingezeichneten Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC erfasst. Bevorzugt handelt es sich bei den Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSZ um Quantensensoren. Hier sei beispielhaft auf die Anmeldungen DE 10 2018 127 394.0 , DE 10 2019 130 114.9 , DE 10 2019 120 076.8 und DE 10 2019 121 137.9 verwiesen. Mit Hilfe der Magnetfeldkontrollvorrichtung, beispielsweise in Form des ersten Magnetfelderzeugungsmittels MGx und des zweiten Magnetfelderzeugungsmittels MGy und des dritten Magnetfelderzeugungsmittels MGz und, regelt die Magnetfeldkontrolle MFSx, MFSy, MFSz die magnetische Flussdichte B in der Nähe der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der nicht in der Figur zu besseren Übersicht eingezeichneten Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC nach. Die hier vorgelegte Schrift schlägt vor, als Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSZ bevorzugt Quantensensoren zu verwenden verwendet, da dieser die höhere Genauigkeit aufweist, um das Magnetfeld ausreichend zu stabilisieren.The core of the exemplary control device 3 is a control device μC, which preferably includes a computer core CPU. The overall device preferably has a magnetic field control, preferably in the form of a first magnetic field control MFSx and a second magnetic field control MFSy and a third magnetic field control MFSz, which preferably receives its operating parameters from said control device μC and preferably returns operating status data to this control device μC. The magnetic field control MFSx, MFSy, MFSz is preferably a multi-dimensional controller whose task is to compensate for an external magnetic field through active counter-control. The magnetic field control MFSx, MFSy, MFSz preferably uses one or more magnetic field sensors MSx, MSy, MSZ for this purpose, which preferably detects the magnetic flux in the quantum computer QC preferably in the vicinity of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and not in the Figure for a better overview drawn nuclear quantum points CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC recorded. The magnetic field sensors MSx, MSy, MSZ are preferably quantum sensors. Here is an example of the registrations DE 10 2018 127 394.0 , DE 10 2019 130 114.9 , DE 10 2019 120 076.8 and DE 10 2019 121 137.9 referred. With the help of the magnetic field control device, for example in the form of the first magnetic field generating means MGx and the second magnetic field generating means MGy and the third magnetic field generating means MGz and controls the Magnetic field control MFSx, MFSy, MFSz the magnetic flux density B in the vicinity of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 not shown in the figure for a better overview , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC. The document presented here proposes using preferably quantum sensors as magnetic field sensors MSx, MSy, MSZ, since these have higher accuracy in order to sufficiently stabilize the magnetic field.

Die Steuervorrichtung µC steuert bevorzugt über eine Kontrolleinheit A CBA die horizontalen und vertikalen Treiberstufen HD1, HD2, HD3 an, die bevorzugt die horizontalen Leitungen LH1, LH2, LH3 und vertikalen Leitungen LV1 mit den jeweiligen horizontalen und vertikalen Strömen bestromen und die richtigen Frequenzen und zeitlichen Burst-Dauern und Burst-Positionen bezogen auf einen zeitlichen Startpunkt t0 erzeugen.The control device μC preferably controls the horizontal and vertical driver stages HD1, HD2, HD3 via a control unit ACBA, which preferably energize the horizontal lines LH1, LH2, LH3 and vertical lines LV1 with the respective horizontal and vertical currents and the correct frequencies and times Generate burst durations and burst positions relative to a time starting point t 0 .

Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des ersten horizontalen Abschirmstromes ISH1 für die erste horizontale Abschirmleitung SH1 in der ersten horizontalen Treiberstufe HD1 ein.The control unit A CBA sets the frequency and the pulse duration of the first horizontal shielding current ISH1 for the first horizontal shielding line SH1 in the first horizontal driver stage HD1 in accordance with the specifications of the control device μC.

Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des zweiten horizontalen Abschirmstromes ISH2 für die zweite horizontale Abschirmleitung SH2 in der ersten horizontalen Treiberstufe HD1 und in der zweiten horizontalen Treiberstufe HD2 ein.The control unit A CBA adjusts the frequency and the pulse duration of the second horizontal shielding current ISH2 for the second horizontal shielding line SH2 in the first horizontal driver stage HD1 and in the second horizontal driver stage HD2 according to the specifications of the control device μC.

Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des dritten horizontalen Abschirmstromes ISH3 für die dritte horizontale Abschirmleitung SH3 in der zweiten horizontalen Treiberstufe HD2 und in der dritten horizontalen Treiberstufe HD3 ein.The control unit A CBA adjusts the frequency and the pulse duration of the third horizontal shielding current ISH3 for the third horizontal shielding line SH3 in the second horizontal driver stage HD2 and in the third horizontal driver stage HD3 according to the specifications of the control device μC.

Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des vierten horizontalen Abschirmstromes ISH4 für die vierte horizontale Abschirmleitung SH4 in der dritten horizontalen Treiberstufe HD3 und in der vierten horizontalen Treiberstufe HD4, die aus Platzmangel nur angedeutet ist, ein.The control unit A CBA sets the frequency and the pulse duration of the fourth horizontal shielding current ISH4 for the fourth horizontal shielding line SH4 in the third horizontal driver stage HD3 and in the fourth horizontal driver stage HD4, which is only indicated due to lack of space, according to the specifications of the control device μC.

Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des ersten horizontalen Stromes IH1 für die erste horizontale Leitung LH1 in der ersten horizontalen Treiberstufe HD1 ein.The control unit A CBA sets the frequency and the pulse duration of the first horizontal current IH1 for the first horizontal line LH1 in the first horizontal driver stage HD1 in accordance with the specifications of the control device μC.

Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des zweiten horizontalen Stromes IH2 für die zweite horizontale Leitung LH2 in der zweiten horizontalen Treiberstufe HD2 ein.The control unit A CBA sets the frequency and the pulse duration of the second horizontal current IH2 for the second horizontal line LH2 in the second horizontal driver stage HD2 in accordance with the specifications of the control device μC.

Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des dritten horizontalen Stromes IH3 für die dritte horizontale Leitung LH3 in der dritten horizontalen Treiberstufe HD3 ein.The control unit A CBA sets the frequency and the pulse duration of the third horizontal current IH3 for the third horizontal line LH3 in the third horizontal driver stage HD3 in accordance with the specifications of the control device μC.

Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des ersten vertikalen Abschirmstromes ISV1 für die erste vertikale Abschirmleitung SV1 in der ersten vertikalen Treiberstufe HV1 ein.The control unit A CBA sets the frequency and the pulse duration of the first vertical shielding current ISV1 for the first vertical shielding line SV1 in the first vertical driver stage HV1 in accordance with the specifications of the control device μC.

Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des ersten vertikalen Stromes IV1 für die erste vertikale Leitung LV1 in der ersten vertikalen Treiberstufe VD1 ein.The control unit A CBA sets the frequency and the pulse duration of the first vertical current IV1 for the first vertical line LV1 in the first vertical driver stage VD1 in accordance with the specifications of the control device μC.

Synchronisiert durch die Kontrolleinheit A CBA speisen diese Treiberstufen VD1, HD1, HD2, HD3, HD4 ihren Strom in einem festen Phasenverhältnis bezogen auf einen gemeinsamen Synchronisationszeitpunkt in die Leitungen SV1, LV1, SV2, SH1, LH1, SH2, LH2, SH3, LH3, SH4 ein.Synchronized by the control unit A CBA, these driver stages VD1, HD1, HD2, HD3, HD4 feed their current into the lines SV1, LV1, SV2, SH1, LH1, SH2, LH2, SH3, LH3, SH4 a.

Die folgenden Vorrichtungselemente des vorschlagsgemäßen Quantencomputers QC sind bei elektronischer Auslesung der Quantenzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC bzw. der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC notwendig.When the quantum states of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC or the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC necessary.

Eine Kontrolleinheit B CBB ist über den Steuerdatenbus SDB mit der Steuervorrichtung µC verbunden Die Steuervorrichtung konfiguriert die Eine Kontrolleinheit B CBB über den Steuerdatenbus SDB und stellt Betriebsparameter ein und liest Daten und Betriebszustände über den Steuerdatenbus SDB aus. Bevorzugt erfasst die Kontrolleinheit B CBB den jeweiligen Fotostrom, den die Empfängerstufen HS1, HS2, HS3, VS1 erfassen und stellt die Messdaten der Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB zur Verfügung.A control unit B CBB is connected to the control device μC via the control data bus SDB. The control device configures the A control unit B CBB via the control data bus SDB and sets operating parameters and reads out data and operating states via the control data bus SDB. The control unit B CBB preferably records the respective photocurrent that the receiver stages HS1, HS2, HS3, VS1 record and makes the measurement data available to the control device μC via the control data bus SDB.

Zuvor konfiguriert die Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB und typischerweise über die Kontrolleinheit B CBB eine erste horizontale Empfängerstufe HS1 in der Art, dass sie die von der ersten horizontalen Treiberstufe HD1 eingespeisten Ströme auf der anderen Seite der Leitungen wieder entnimmt.Beforehand, the control device μC configures a first horizontal receiver stage HS1 via the control data bus SDB and typically via the control unit B CBB in such a way that it removes the currents fed in from the first horizontal driver stage HD1 on the other side of the lines.

Zuvor konfiguriert die Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB und typischerweise über die Kontrolleinheit B CBB eine zweite horizontale Empfängerstufe HS2 bevorzugt in der Art, dass sie die von der zweiten horizontalen Treiberstufe HD2 eingespeisten Ströme auf der anderen Seite der Leitungen wieder entnimmt.Beforehand, the control device μC configures a second horizontal receiver stage HS2 via the control data bus SDB and typically via the control unit B CBB in such a way that it draws the currents fed in from the second horizontal driver stage HD2 on the other side of the lines.

Zuvor konfiguriert die Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB und typischerweise über die Kontrolleinheit B CBB eine dritte horizontale Empfängerstufe HS3 in der Art, dass sie die von der dritten horizontalen Treiberstufe HD3 eingespeisten Ströme auf der anderen Seite der Leitungen wieder entnimmt.Beforehand, the control device μC configures a third horizontal receiver stage HS3 via the control data bus SDB and typically via the control unit B CBB in such a way that it draws the currents fed in from the third horizontal driver stage HD3 on the other side of the lines.

Zuvor konfiguriert die Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB und typischerweise über die Kontrolleinheit B CBB eine erste vertikale Empfängerstufe VS1 in der Art, dass sie die von der ersten vertikalen Treiberstufe VD1 eingespeisten Ströme auf der anderen Seite der Leitungen wieder entnimmt.Beforehand, the control device μC configures a first vertical receiver stage VS1 via the control data bus SDB and typically via the control unit B CBB in such a way that it removes the currents fed in from the first vertical driver stage VD1 on the other side of the lines.

Des Weiteren weist das beispielhafte System der 3 eine Lichtquelle LD für Pumpstrahlung LB im Sinne dieser Schrift auf. Mittels eines Lichtquellentreibers LDRV kann die Steuervorrichtung µC die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit der Pumpstrahlung LB über das optische System OS bestrahlen. Bei Bestrahlung mit dieser Pumpstrahlung LB erzeigen die paramagnetischen Zentren der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC Fotoelektronen, die durch die erste horizontale Empfängerstufe HS1 und/oder die zweite horizontale Empfängerstufe HS2 und/oder die dritte horizontale Empfängerstufe HS3 und/oder die erste vertikale Empfängerstufe VS1 durch Anlegen eines Extraktionsfeldes beispielsweise an die angeschlossenen Abschirmleitungen SH1, SH2, SH3, SH4, SV1, SV2 abgesaugt werden können.Furthermore, the exemplary system of 3 a light source LD for pump radiation LB within the meaning of this document. The control device μC can use a light source driver LDRV to irradiate the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC with the pump radiation LB via the optical system OS. When irradiated with this pump radiation LB, the paramagnetic centers of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC produce photoelectrons, which are detected by the first horizontal receiver stage HS1 and/or the second horizontal receiver stage HS2 and/or the third horizontal receiver stage HS3 and/or the first vertical receiver stage VS1 can be extracted by applying an extraction field, for example to the connected shielding lines SH1, SH2, SH3, SH4, SV1, SV2.

Der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG zur Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen (Englisch: Arbitrary-Wave-Form-Generator) umfasst in dem Beispiel der 3 die Kontrolleinheit A CBA, die erste horizontale Treiberstufe HD1, die zweite horizontale Treiberstufe HD2, die dritte horizontale Treiberstufe HD2 und die erste vertikale Treiberstufe VD1.The microwave and / or radio wave frequency generator MW / RF-AWFG for generating largely freely definable waveforms (English: Arbitrary Wave Form Generator) includes in the example of 3 the control unit A CBA, the first horizontal driver stage HD1, the second horizontal driver stage HD2, the third horizontal driver stage HD2 and the first vertical driver stage VD1.

Darüber hinaus kann der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG zur Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen (Englisch: Arbitrary-Wave-Form-Generator) auch so aufgefasst werden, dass er in dem Beispiel der 3 die Kontrolleinheit B CBB, die erste horizontale Empfängerstufe HS1, die zweite horizontale Empfängerstufe HS2, die dritte horizontale Empfängerstufe HS2 und die erste vertikale Empfängerstufe VS1 umfasst.In addition, the microwave and / or radio wave frequency generator MW / RF-AWFG for generating largely freely definable waveforms (English: Arbitrary Wave Form Generator) can also be interpreted in such a way that in the example of 3 the control unit B CBB, the first horizontal receiver stage HS1, the second horizontal receiver stage HS2, the third horizontal receiver stage HS2 and the first vertical receiver stage VS1.

Die Leitungen SV1, LV1, SV2, SH1, LH1, SH2, LH2, SH3, LH3, SH4 bilden in dem Beispiel der 3 die beispielhafte Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA.The lines SV1, LV1, SV2, SH1, LH1, SH2, LH2, SH3, LH3, SH4 form in the example of 3 the exemplary microwave and/or radio wave antenna mWA.

Figur 4figure 4

4 zeigt ein beispielhaftes Quantencomputersystem QUSYS mit einer beispielhaften zentralen Steuereinheit ZSE. Die beispielhafte zentrale Steuereinheit ZSE ist in diesem Beispiel über einen vorzugsweise bidirektionalen Datenbus, den externen Datenbus EXTDB, mit einer Vielzahl von Quantencomputern QC1 bis QC16 verbunden. Bevorzugt umfasst ein solches QuantenComputersystem QUSYS mehr als einen Quantencomputer QC1 bis QC16. In dem Beispiel der 4 umfasst jeder der Quantencomputer QC1 bis QC16 je eine Steuervorrichtung µC1 bis µC16. Bevorzugt umfasst das Quantencomputersystem QUSYS eine Ladevorrichtung LDV, die mit der Energie aus einer Energieversorgung PWR der Ladevorrichtung LDV eine Energiereserve BENG lädt und/oder eine Energieaufbereitungsvorrichtung SRG mit elektrischer Energie versorgt. Die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG versorgt ein oder mehrere Vorrichtungsteile des Quantencomputersystems QUSYS mit elektrischer Energie aus der Energiereserve BENG und/oder mit elektrischer Energie der Ladevorrichtung LDV. Bevorzugt versorgt die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG versorgt ein oder mehrere Vorrichtungsteile des Quantencomputersystems QUSYS mit elektrischer Energie aus der Energiereserve BENG, wenn ein Vorrichtungsteil des Quantencomputersystem QUSYS eine Quantenoperation zur Manipulation eines Quantenpunkts NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder zur Manipulation eines Kernquantenpunkts CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC ausführt. In dem Beispiel der 4 sind beispielhaft 16 Quantencomputer QC1 bis QC16 über den externen Datenbus EXTDB mit der Zentralensteuereinrichtung ZSE verbunden. Bei dem externen Datenbus EXTDB kann es sich um ein beliebiges, geeignetes Datenübertragungssystem handeln. Es kann beispielsweise drahtgebunden, drahtlos, lichtwellenleitergebunden, optisch, akustisch, funkgestützt sein. Im Falle eines drahtgebundenen Systems kann der externe Datenbus EXTDB ganz oder in Teilabschnitten beispielsweise ein Eindrahtdatenbus, wie beispielsweise einen LIN-Bus oder ein Zweidrahtdatenbus, wie beispielsweise einen CAN-Datenbus sein. Der externe Datenbus EXTDB kann ganz oder in Teilabschnitten beispielsweise ein komplexerer Datenbus mit mehreren Leitern und/oder mehreren logischen Pegeln etc. handeln. Der externe Datenbus EXTDB kann ganz oder in Teilabschnitten beispielsweise ein Ethernet-Datenbus sein. Der externe Datenbus EXTDB kann ganz aus einer Art von Datenbus bestehen oder aus verschiedenen Datenübertragungstrecken unterschiedlicher Art zusammengesetzt sein. Der externe Datenbus EXTDB kann sternförmig wie in dem Beispiel der 4 angeordnet sein. Der externe Datenbus EXTDB kann ganz oder in Teilen auch beispielsweise wie in einer Daisy-Chain (https://de.wikipedia.org/wiki/Daisy_Chain) als Verkettung der Busknoten in Form der Quantencomputer QC1 bis QC16 ausgeführt sein, wobei dann bevorzugt jede der Steuervorrichtungen der betreffenden Quantencomputer dieses Teils des Quantencomputer-Systems QUSYS bevorzugt über mehr als eine Datenschnittstelle verfügen, um mehr als einen externe Datenbus EXTDB an den betreffenden Quantencomputer beispielsweise für eine solche Verkettung anschließen zu können. Es ist denkbar, dass dann einer oder mehrere Quantencomputer der Quantencomputer QC1 bis QC16 als Bus-Master und damit als zentrale Steuereinrichtungen ZSE für untergeordnete Teil-Netze des Quantencomputersystems QUSYS agieren. 4 shows an exemplary quantum computer system QUSYS with an exemplary central control unit ZSE. In this example, the exemplary central control unit ZSE is connected to a multiplicity of quantum computers QC1 to QC16 via a preferably bidirectional data bus, the external data bus EXTDB. Such a quantum computer system QUSYS preferably comprises more than one quantum computer QC1 to QC16. In the example of 4 each of the quantum computers QC1 to QC16 includes a respective control device μC1 to μC16. The quantum computer system QUSYS preferably includes a charging device LDV, which charges an energy reserve BENG with the energy from a power supply PWR of the charging device LDV and/or supplies an energy conditioning device SRG with electrical energy. The energy processing device SRG supplies one or more device parts of the quantum computer system QUSYS with electrical energy from the energy reserve BENG and/or with electrical shear energy of the charging device LDV. The energy processing device SRG preferably supplies one or more device parts of the quantum computer system QUSYS with electrical energy from the energy reserve BENG if a device part of the quantum computer system QUSYS performs a quantum operation to manipulate a quantum dot NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and/or to manipulate a core quantum dot CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC executes. In the example of 4 For example, 16 quantum computers QC1 to QC16 are connected to the central control device ZSE via the external data bus EXTDB. The external data bus EXTDB can be any suitable data transmission system. For example, it can be wired, wireless, fiber optic, optical, acoustic, or radio-based. In the case of a wired system, the external data bus EXTDB can be a single-wire data bus, such as a LIN bus, or a two-wire data bus, such as a CAN data bus, in whole or in part. The external data bus EXTDB can be, for example, a more complex data bus with multiple conductors and/or multiple logic levels, etc., in whole or in part. The external data bus EXTDB can be, for example, an Ethernet data bus in whole or in part. The external data bus EXTDB can consist entirely of one type of data bus or be composed of different data transmission paths of different types. The external data bus EXTDB can be star-shaped as in the example 4 be arranged. The external data bus EXTDB can also be implemented in whole or in part, for example as in a daisy chain (https://de.wikipedia.org/wiki/Daisy_Chain) as a concatenation of the bus nodes in the form of the quantum computers QC1 to QC16, in which case each the control devices of the relevant quantum computer of this part of the quantum computer system QUSYS preferably have more than one data interface in order to be able to connect more than one external data bus EXTDB to the relevant quantum computer, for example for such a chain. It is conceivable that one or more quantum computers of the quantum computers QC1 to QC16 then act as bus masters and thus as central control devices ZSE for subordinate sub-networks of the quantum computer system QUSYS.

Es ist daher des Weiteren denkbar, dass es sich bei der zentralen Steuereinrichtung ZSE des Quanten-Computer-Systems QUSYS um die Steuervorrichtung µC eines Quantencomputers QC handelt bzw. dass die zentrale Steuervorrichtung ZSE des Quanten-Computer-Systems QUSYS ein Quanten-Computer QC mit einer Steuereinrichtung µC ist, wobei hier im Falle der 4 auf die „normalen“ Rechnereigenschaften der Steuervorrichtung µC abgehoben wird, die das Quanten-Computer-System QUSYS als zentrale Steuereinrichtung ZSE steuern. Aus der Perspektive der Quantencomputer QC1 bis QC16 entspricht die zentrale Steuereinrichtung ZSE einem externen Überwachungscomputer des Quantencomputersystems QUSYS.It is therefore also conceivable that the central control device ZSE of the quantum computer system QUSYS is the control device µC of a quantum computer QC or that the central control device ZSE of the quantum computer system QUSYS is a quantum computer QC with is a control device μC, in which case the 4 on the "normal" computer properties of the control device µC, which control the quantum computer system QUSYS as the central control device ZSE. From the perspective of the quantum computers QC1 to QC16, the central control device ZSE corresponds to an external monitoring computer of the quantum computer system QUSYS.

Das Datenübertragungsnetz des Quantencomputersystems QSYS kann ganz oder in Teilen einer linearen Kette von Busknoten in Form der Quantencomputer QC1 bis QC16 längs eines Teils des externen Datenbusses EXTDB oder längs des externen Datenbusses EXTDB entsprechen, die auch zu einem Ring (Stichwort Token-Ring) geschlossen sein.The data transmission network of the quantum computer system QSYS can correspond in whole or in part to a linear chain of bus nodes in the form of the quantum computers QC1 to QC16 along part of the external data bus EXTDB or along the external data bus EXTDB, which are also closed to form a ring (keyword: token ring). .

Das Datenübertragungsnetz des Quantencomputersystems QSYS kann ganz oder in Teilen einer Sternstruktur von Busknoten in Form der Quantencomputer QC1 bis QC16, die an einer oder mehreren Datenleitungen und/oder Datenübertragungsmedien angeschlossen sind. Eine Sternstruktur liegt z.B. bei Funkübertragung der Daten vor. Auch kann einer, mehrere oder alle Quantencomputer der Quantencomputer QC1 bis QC16 über eine Punkt-Zu-Punkt-Verbindung mit der zentralen Steuereinrichtung ZSE verbunden sein. In dem Fall muss die zentrale Steuereinrichtung ZSE für jede Punkt-zu-Punkt-Verbindung über eine separate Datenschnittstelle verfügen.The data transmission network of the quantum computer system QSYS can be wholly or partially a star structure of bus nodes in the form of the quantum computers QC1 to QC16, which are connected to one or more data lines and/or data transmission media. A star structure is present, for example, in radio transmission of data. One, several or all of the quantum computers QC1 to QC16 can also be connected to the central control device ZSE via a point-to-point connection. In that case, the central control device ZSE must have a separate data interface for each point-to-point connection.

Das Datenübertragungsnetz des Quantencomputersystems QSYS kann als Baumstruktur angelegt sein, wobei einzelne Quantencomputer beispielsweise über mehr als eine Datenbusschnittstelle verfügen und als Bus-Master, also zentrale Steuereinrichtung ZSE für Sub-Netz des Datenübertragungsnetzes aus Datenbussen und Quantencomputern dienen können.The data transmission network of the quantum computer system QSYS can be set up as a tree structure, with individual quantum computers having more than one data bus interface, for example, and being able to serve as a bus master, i.e. central control device ZSE for the sub-network of the data transmission network made up of data buses and quantum computers.

Das Quantencomputersystem QUSYS kann somit hierarchisch strukturiert sein, wobei die Steuervorrichtungen µC einzelner Quantencomputer Zentrale Steuereinrichtung ZSE von Unterquantencomputersystemen sind. Die Unterquantencomputersysteme sind dabei selbst Quantencomputersysteme QUSYS. Die zentrale Steuereinrichtung ZSE des Unterquantencomputersystems ist dabei bevorzugt selbst ein Quantencomputer, der bevorzugt selbst wieder Teil eines übergeordneten Quantencomputersystems QUSYS ist.The quantum computer system QUSYS can thus be structured hierarchically, with the control devices μC of individual quantum computers being the central control device ZSE of sub-quantum computer systems. The sub-quantum computer systems are themselves quantum computer systems QUSYS. The central control device ZSE of the sub-quantum computer system is preferably itself a quantum computer, which is preferably itself part of a higher-level quantum computer system QUSYS.

Durch diese Hierarchisierung können unterschiedliche Berechnungen in unterschiedlichen Unterquantencomputersystemen parallel bearbeitet werden, wobei die Anzahl der verwendeten Quantencomputer je nach Aufgabe anders gewählt wird.This hierarchy allows different calculations to be processed in parallel in different sub-quantum computer systems, with the number of quantum computers used being chosen differently depending on the task.

Bevorzugt umfasst somit das Quantencomputersystem QUSYS mehrere miteinander gekoppelte Rechnereinheiten. Bei den Rechnereinheiten handelt es sich typischerweise um Rechnerkerne CPU der Steuervorrichtungen µC der Quantencomputer QC1 bis QC16. Eine solche Rechnereinheit kann eine Programm der künstlichen Intelligenz verwenden, die mit den Quantencomputern und/oder den Quantenregistern und/oder den Quantenbits gekoppelt werden kann. Dabei kann sowohl die Eingabe in das Programm der künstlichen Intelligenz von dem Zustand der Quantenpunkte der Quantenbits dieser Komponenten des Quantencomputersystems abhängen, als auch die Ansteuerung der Quantenbits und Quantenpunkte dieser Komponenten des Quantencomputersystems von den Ergebnissen des Programms der künstlichen Intelligenz abhängen. Das Programm der künstlichen Intelligenz kann sowohl in der die zentrale Steuereinrichtung ZSE als auch in den Steuervorrichtungen µC1 bis µC16 der Quantencomputer QC1 bis QC16 ausgeführt werden. Hierbei können auch nur Teile des Programms der künstlichen Intelligenz in der die zentrale Steuereinrichtung ZSE ausgeführt werden, während andere Teile des Programms der künstlichen Intelligenz in der Steuervorrichtungen µC von Quantencomputern innerhalb des Quantencomputersystems ausgeführt werden. Auch können hierbei auch nur Teile des Programms der künstlichen Intelligenz in einer der Steuervorrichtungen µC1 bis µC16 der Quantencomputer QC1 bis QC16 ausgeführt werden, während andere Teile des Programms der künstlichen Intelligenz in anderen Steuervorrichtungen µC1 bis µC16 anderer Quantencomputer QC1 bis QC16 innerhalb des Quantencomputersystems QUSYS ausgeführt werden. Dies Abarbeitung eines Programms der künstlichen Intelligenz kann also über das Quantencomputersystem QUSYS verteilt sein oder in einer Steuervorrichtung der Steuervorrichtungen µC1 bis µC16 der Quantencomputer QC1 bis QC16 konzentriert erfolgen. Dabei wirkt das Programm der künstlichen Intelligenz mit Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits der Quantencomputer QC1 bis QC16 zusammen. Die Steuervorrichtung kann also in Wirklichkeit auch ein System aus Steuervorrichtungen µC1 bis µC16 sein. Eine Steuervorrichtung kann eine beispielsweise somit die zentrale Steuereinrichtung ZSE eines Quantencomputersystems QSYS mit einem oder mehreren Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits der Quantencomputer QC1 bis QC16 und/oder eine oder mehrere Steuervorrichtungen µC eines oder mehrerer Quantencomputers QC1 bis QC16 mit jeweils einem oder mehreren Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits der Quantencomputer QC1 bis QC16 umfassen. Komplexere Topologien mit weiteren zwischengeschalteten Rechnerknoten und Datenbusverzweigungen sind denkbar. Die Steuervorrichtung, die wie beschrieben auch ein Verbund von Steuervorrichtung sein kann, führt ein Programm der künstlichen Intelligenz aus. Ein solche Programm der künstlichen Intelligenz kann beispielsweise ein neuronales Netzwerkmodell mit neuronalen Netzwerkknoten sein.The quantum computer system QUSYS thus preferably comprises a plurality of computer units coupled to one another. The computer units are typically computer cores CPU of the control devices μC of the quantum computers QC1 to QC16. Such a computing unit can use an artificial intelligence program that can be coupled to the quantum computers and/or the quantum registers and/or the quantum bits. Both the input into the artificial intelligence program can depend on the state of the quantum dots of the quantum bits of these components of the quantum computer system, and the activation of the quantum bits and quantum dots of these components of the quantum computer system can depend on the results of the artificial intelligence program. The artificial intelligence program can be executed both in the central control device ZSE and in the control devices μC1 to μC16 of the quantum computers QC1 to QC16. In this case, only parts of the artificial intelligence program can be executed in the central control device ZSE, while other parts of the artificial intelligence program are executed in the control devices μC of quantum computers within the quantum computer system. Also, only parts of the artificial intelligence program can be executed in one of the control devices µC1 to µC16 of the quantum computers QC1 to QC16, while other parts of the artificial intelligence program are executed in other control devices µC1 to µC16 of other quantum computers QC1 to QC16 within the quantum computer system QUSYS become. This processing of a program of the artificial intelligence can thus be distributed over the quantum computer system QUSYS or be concentrated in a control device of the control devices μC1 to μC16 of the quantum computers QC1 to QC16. The artificial intelligence program interacts with quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computers QC1 to QC16. In reality, the control device can also be a system of control devices μC1 to μC16. A control device can, for example, be the central control device ZSE of a quantum computer system QSYS with one or more quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computers QC1 to QC16 and/or one or more control devices µC of one or more quantum computers QC1 to QC16, each with one or more Quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computers QC1 to QC16 include. More complex topologies with further interconnected computer nodes and data bus branches are conceivable. The control device, which as described can also be a combination of control devices, executes an artificial intelligence program. Such an artificial intelligence program can be, for example, a neural network model with neural network nodes.

Beispielsweise können eine oder mehrere der Steuervorrichtung der Steuervorrichtungen µC1 bis µC16 der Quantencomputer QC1 bis QC16 und/oder die zentrale Steuereinheit ZSE ein Verfahren des maschinellen Lernens ausführen. Die hier vorgelegte Schrift verweist hierzu beispielhaft auf Akinori Tanaka, Akio Tomiya, Koji Hashimoto, „Deep Learning and Physics (Mathematical Physics Studies)“ 21. Februar 2021, Herausgeber: Springer; 1st ed. 2021 Edition, ISBN-10: 9813361077, ISBN-13: 978-9813361072 und Ovidiu Calin, „Deep Learning Architectures: A Mathematical Approach (Springer Series in the Data Sciences)“, Springer; 1st ed. 2020 Edition (14. Februar 2021), ISBN-10: 3030367231, ISBN-13: 978-3030367237. Die in diesen Schriften erläuterten Verfahren sind Teil der Offenlegung der hier vorgelegten Schrift, sofern ein Quantencomputer QC, wie ihn die hier vorgestellte Schrift darlegt, ausführt. Eine der häufigsten Techniken in der künstlichen Intelligenz, die ein vorschlagsgemäßer Quantencomputer QC und/der ein vorschlagsgemäßes Quantencomputersystem QUSYS ausführen können, ist maschinelles Lernen. Maschinelles Lernen ist ein selbstadaptiver Algorithmus, den ein vorschlagsgemäßer Quantencomputer QC und/der ein vorschlagsgemäßes Quantencomputersystem QUSYS ausführen können. Das sogenannte Deep Learning, das ein vorschlagsgemäßer Quantencomputer QC und/der ein vorschlagsgemäßes Quantencomputersystem QUSYS ausführen können, ist typischerweise eine Teilmenge des maschinellen Lernens. Ein vorschlagsgemäßer Quantencomputer QC und/der ein vorschlagsgemäßes Quantencomputersystem QUSYS nutzen beim maschinellen Lernen eine Reihe hierarchischer Schichten bzw. eine Hierarchie von Konzepten, um den Prozess des maschinellen Lernens durchzuführen. Vorzugsweise verwenden der vorschlagsgemäßer Quantencomputer QC bzw. das vorschlagsgemäße Quantencomputersystem QUSYS ein Modell künstlicher neuronaler Netze, die virtuell wie das menschliche Gehirn organisiert und konstruiert sind. Die virtuellen Neuronen des neuronalen Netzwerksmodells, das der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC bzw. das vorschlagsgemäße Quantencomputersystem QUSYS ausführt, sind bevorzugt virtuell wie ein Netz miteinander verbunden. Die erste virtuelle Schicht des neuronalen Netzes, der sichtbaren Eingangsschicht, verarbeitet eine Rohdateneingabe, wie beispielsweise die einzelnen Pixel eines Bildes. Die Dateneingabe enthält Variablen, die der Beobachtung zugänglich sind, daher „sichtbare Schicht“. Diese erste virtuelle Schicht des neuronalen Netzwerkmodells leitet ihre Ausgaben an die nächste virtuelle Schicht des Netzwerkmodells bei der Ausführung des neuronalen Netzwerkmodells durch den vorschlagsgemäßen Quantencomputer QC bzw. durch das vorschlagsgemäße Quantencomputersystem QUSYS weiter. Diese zweite virtuelle Schicht verarbeitet die Informationen der vorherigen virtuellen Schicht und gibt das Ergebnis ebenfalls bei der Ausführung des neuronalen Netzwerkmodells durch den vorschlagsgemäßen Quantencomputer QC bzw. durch das vorschlagsgemäße Quantencomputersystem QUSYS weiter. Die nächste dritte virtuelle Schicht des neuronalen Netzwerkmodells nimmt die Informationen der zweiten virtuellen Schicht bei der Ausführung des neuronalen Netzwerkmodells durch den vorschlagsgemäßen Quantencomputer QC bzw. durch das vorschlagsgemäße Quantencomputersystem QUSYS entgegen. Die dritte virtuelle Schicht des neuronalen Netzwerkmodells verarbeitet diese Informationen bei der Ausführung des neuronalen Netzwerkmodells durch den vorschlagsgemäßen Quantencomputer QC bzw. durch das vorschlagsgemäße Quantencomputersystem QUSYS weiter. Diese Schichten werden als versteckte Ebenen (englisch hidden layers) bezeichnet. Die in ihnen enthaltenen Merkmale werden zunehmend abstrakt. Ihre Werte sind nicht in den Ursprungsdaten angegeben. Stattdessen sollte bevorzugt das neuronale Netzwerkmodell bei der Ausführung des neuronalen Netzwerkmodells durch den vorschlagsgemäßen Quantencomputer QC bzw. durch das vorschlagsgemäße Quantencomputersystem QUSYS bestimmen, welche Konzepte für die Erklärung der Beziehungen in den beobachteten Daten nützlich sind. Dies geht nun über alle virtuellen Ebenen des künstlichen neuronalen Netzwerkmodells so weiter. Das Ergebnis wird in der sichtbaren letzten virtuellen Schicht bei der Ausführung des neuronalen Netzwerkmodells durch den vorschlagsgemäßen Quantencomputer QC bzw. durch das vorschlagsgemäße Quantencomputersystem QUSYS ausgegeben. Dies unterteilt die gewünschte komplizierte Datenverarbeitung in eine Reihe von verschachtelten einfachen Zuordnungen, die eine jeweils andere Schicht des neuronalen Netzwerkmodells beschreibt.For example, one or more of the control devices of the control devices μC1 to μC16 of the quantum computers QC1 to QC16 and/or the central control unit ZSE can execute a machine learning method. The paper presented here refers, for example, to Akinori Tanaka, Akio Tomiya, Koji Hashimoto, "Deep Learning and Physics (Mathematical Physics Studies)" February 21, 2021, Publisher: Springer; 1st ed. 2021 Edition, ISBN-10: 9813361077, ISBN-13: 978-9813361072 and Ovidiu Calin, "Deep Learning Architectures: A Mathematical Approach (Springer Series in the Data Sciences)", Springer; 1st ed. 2020 edition (February 14, 2021), ISBN-10: 3030367231, ISBN-13: 978-3030367237. The methods explained in these documents are part of the disclosure of the document presented here, insofar as a quantum computer QC, as presented in the document presented here, executes. One of the most common artificial intelligence techniques that a proposed quantum computer QC and/or a proposed quantum computer system QUSYS can execute is machine learning. Machine learning is a self-adaptive algorithm that a proposed quantum computer QC and/or a proposed quantum computer system QUSYS can execute. The so-called deep learning, which a proposed quantum computer QC and/or a proposed quantum computer system QUSYS can execute, is typically a subset of machine learning. In machine learning, a proposed quantum computer QC and/or a proposed quantum computer system QUSYS uses a series of hierarchical layers or a hierarchy of concepts in order to carry out the machine learning process. The proposed quantum computer QC or the proposed quantum computer system QUSYS preferably uses a model of artificial neural networks that are organized and constructed virtually like the human brain. The virtual neurons of the neural network model, which the proposed quantum computer QC or the proposed quantum computer system QUSYS executes, are preferably connected to one another virtually like a network. The first virtual layer of the neural network, the visible input layer, processes a raw data input, such as the individual pixels of an image. The data input contains variables accessible to observation, hence "visible layer". This first virtual layer of the neural network model forwards its outputs to the next virtual layer of the network model when the neural network model is executed by the proposed quantum computer QC or by the proposed quantum computer system QUSYS. This second virtual layer processes the information from the previous virtual layer and also forwards the result when the neural network model is executed by the proposed quantum computer QC or by the proposed quantum computer system QUSYS. The next third virtual layer of the neural network model receives the information from the second virtual layer when the neural network model is executed by the proposed quantum computer QC or by the proposed quantum computer system QUSYS. The third virtual layer of the neural network model processes this information further when the neural network model is executed by the proposed quantum computer QC or by the proposed quantum computer system QUSYS. These layers are called hidden layers. The features they contain are becoming increasingly abstract. Their values are not given in the original data. Instead, when the neural network model is executed by the proposed quantum computer QC or by the proposed quantum computer system QUSYS, the neural network model should preferably determine which concepts are useful for explaining the relationships in the observed data. This now continues across all virtual layers of the artificial neural network model. The result is output in the visible last virtual layer when the neural network model is executed by the proposed quantum computer QC or by the proposed quantum computer system QUSYS. This breaks down the desired complex data processing into a series of nested simple mappings, each describing a different layer of the neural network model.

Das neuronale Netzwerkmodell verwendet dabei typischerweise ein oder mehrere Eingangswerte und/oder ein oder mehrere Eingangssignale. Das neuronale Netzwerkmodell, liefert typischerweise ein oder mehrere Ausgangswerte und/oder ein oder mehrere Ausgangssignale. Es wird hier nun vorgeschlagen das Programm der künstlichen Intelligenz durch ein Programm zu ergänzen, das eine oder mehrere der oben erwähnten Quantenoperationen auf einem oder mehreren Quantencomputern der Quantencomputer QC1 bis QC16 ausführt. Diese Kopplung KANN BEISPIELSWEISE IN DER EINEN Richtung dadurch geschehen, dass die Ansteuerung eines oder mehrere Quantenpunkte NV1 bis NV3. insbesondere mittels horizontaler Leitungen LH1, LH2, LH3 und/oder vertikaler Leitungen LV1, von einem oder mehreren Ausgangswerten und/oder einem oder mehreren Ausgangssignalen des neuronalen Netzwerkmodells abhängt. In der anderen Richtung werden zu einem Zeitpunkt Zustände eines oder mehrerer Quantenpunkte ausgelesen und in dem Programm der künstlichen Intelligenz, in diesem Beispiel dem neuronalen Netzwerkmodell, als Eingabe verwendet. Der Wert eines oder mehrerer Eingangswerte und/oder eines oder mehrerer Eingangssignale des Programms der künstlichen Intelligenz, hier des neuronalen Netzwerkmodells, hängt dann von dem Zustand eines oder mehrerer der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des jeweiligen Quantencomputers QC und/oder einem oder mehreren Kernquantenpunkten CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des jeweiligen Quantencomputers QC ab.The neural network model typically uses one or more input values and/or one or more input signals. The neural network model typically provides one or more output values and/or one or more output signals. It is now proposed here to supplement the artificial intelligence program with a program that executes one or more of the above-mentioned quantum operations on one or more of the quantum computers QC1 to QC16. This coupling CAN, FOR EXAMPLE, IN ONE direction take place by controlling one or more quantum dots NV1 to NV3. in particular by means of horizontal lines LH1, LH2, LH3 and/or vertical lines LV1, from one or more output values and/or one or more output signals of the neural network model. In the other direction, states of one or more quantum dots are read out at a time and used as input in the artificial intelligence program, in this example the neural network model. The value of one or more input values and/or one or more input signals of the artificial intelligence program, here the neural network model, then depends on the state of one or more of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the respective quantum computer QC and/or one or several nuclear quantum points CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1, CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI33 of the nuclear quantum bits of the respective quantum computer QC.

Figur 5figure 5

5 zeigt ein Flugzeug FZ mit mehreren verlegbaren Quantencomputern QC1, QC2. In dem Beispiel der 5 weist das beispielhafte Flugzeug FZ einen ersten Quantencomputer QC1 und einen zweiten Quantencomputer QC2 und eine zentrale Steuereinheit ZSE auf, die mit den beispielhaft zwei Quantencomputern QC1, QC2 über einen externen Datenbus EXTDB verbunden ist. Der externe Datenbus EXTDB ist der bevorzugt Teil des vorschlagsgemäßen Flugzeugs FZ. Die verlegbaren Quantencomputer QC1, QC2 nehmen in dem vorschlagsgemäßen Flugzeug FZ bevorzugt die Lösung NP-harter Probleme wahr. 5 shows an aircraft FZ with several deployable quantum computers QC1, QC2. In the example of 5 the exemplary aircraft FZ has a first quantum computer QC1 and a second quantum computer QC2 and a central control unit ZSE, which is connected to the exemplary two quantum computers QC1, QC2 via an external data bus EXTDB. The external data bus EXTDB is the preferred part of the proposed aircraft FZ. The deployable quantum computers QC1, QC2 preferably solve NP-hard problems in the proposed aircraft FZ.

Nähere Informationen zu NP-harten Problemen finden sich beispielsweise unter

  • • https://de.wikipedia.org/wiki/NP_(Komplexit%C3%A4tsklasse) und
  • • https://en.wikipedia.org/wiki/NP-hardness
For example, see for more information on NP-hard problems
  • • https://de.wikipedia.org/wiki/NP_(complexity%C3%A4tsclass) and
  • • https://en.wikipedia.org/wiki/NP-hardness

Solche Probleme können beispielsweise die Anordnung bestimmter Lasten im Frachtraum oder Optimierungsprobleme, wie z.B. die optimale Reiseroute betreffen. Es ist auch denkbar, dass die verlegbaren Quantencomputer QC1, QC2 in dem Flugzeug FZ Aufgaben der künstlichen Intelligenz durchführen oder unterstützen. Bevorzugt sind die verlegbaren Quantencomputer QC1, QC2 über den externen Datenbus EXTDB mit der zentralen Steuereinrichtung ZSE verbunden, die typischerweise ein anderes Steuergerät des Flugzeugs FZ ist. Beispielsweise kann die zentrale Steuereinrichtung ZSE ein Rechnersystem im Cockpit des Flugzeugs FZ oder in einem Serverraum des Flugzeugs FZ sein. Das vorschlagsgemäße Flugzeug FZ umfasst somit bevorzugt ein Quantencomputersystem QUSYS mit mindestens einem Quantencomputer QC1, QC2.Such problems can, for example, relate to the arrangement of certain loads in the cargo hold or optimization problems, such as the optimal travel route. It is also conceivable that the deployable quantum computers QC1, QC2 in the aircraft FZ carry out or support artificial intelligence tasks. The relocatable quantum computers QC1, QC2 are preferably connected via the external data bus EXTDB to the central control device ZSE, which typically has a different control unit of the Aircraft FZ is. For example, the central control device ZSE can be a computer system in the cockpit of the aircraft FZ or in a server room of the aircraft FZ. The proposed aircraft FZ thus preferably includes a quantum computer system QUSYS with at least one quantum computer QC1, QC2.

Die Quantencomputer QC1, QC2 können auch die Piloten und die übrigen Rechnersysteme des Flugzeugs FZ unterstützen. Beispielsweise können die Quantencomputer QC1, QC2 des Flugzeugs FZ das Fluglageregelungssystem FLR und/oder das Navigationssystem und den Autopiloten NAV unterstützen oder deren Funktion ganz oder teilweise übernehmen. Natürlich sind die Funktionen eines Quantencomputers QC auf diese Funktionen eines Flugzeugs FZ nicht beschränkt.The quantum computers QC1, QC2 can also support the pilots and the other computer systems of the aircraft FZ. For example, the quantum computers QC1, QC2 of the aircraft FZ can support the flight attitude control system FLR and/or the navigation system and the autopilot NAV or take over their function in whole or in part. Of course, the functions of a quantum computer QC are not limited to these functions of an aircraft FZ.

Beispielsweise kommen in Frage:

  • Airborne Weather Radar
For example, in question:
  • Airborne Weather Radar

Die Auswertung des Airborne Weather Radars: Das Wetterradar ist meist im Bug hinter einem Radom, einer geschlossenen Schutzhülle (radar nose), des Flugzeugs FZ eingebaut. Es ermittelt das Wetter in der Umgebung. Das Wetterradar kann Daten über den externen Datenbus EXTDB an einen oder mehrerer Quantencomputer QC1, QC2 übertragen. Die Quantencomputer QC1, QC2 können dann die Daten des Wetterradars auswerten. Bevorzugt erhalten die Quantencomputer QC1, QC2 weitere Datenbeispielsweise über Funkschnittstellen des Flugzeugs FZ von anderen Stellen, wie beispielsweise Wetterdiensten, Zentralen der Fluggesellschaften, Flugzeugherstellern etc. Typische NP vollständige Probleme, die besonders gut mit Quantencomputern QC in diesem Zusammenhang lösbar sind, sind die Bewertung der Wetterdaten und die Optimierung der Flugstrecke hinsichtlich Gefährdung Flugzeit, Kosten, etc. Die Quantencomputer QC1, QC2 kann diese Berechnungen NP-vollständiger Probleme durchführen und die Piloten frühzeitig vor gefährlichen Wetterphänomenen warnen und Optimierungsvorschläge unterbreiten. Ggf. können konventionelle Rechnersysteme des Flugzeugs die Ergebnisses der Quantencomputerprogramme, die auf den Quantencomputern QC1, QC2 ausgeführt wurden auf konventionelle Weise noch einmal verifizieren, da dann ja keine Optimierungssuche mehr notwendig ist, und den Piloten die Richtigkeit der Quantencomputerberechnung bestätigen. Die hier vorgelegte Schrift verweist hier beispielhaft auf 9.Evaluation of the Airborne Weather Radar: The weather radar is usually installed in the front behind a radome, a closed protective cover (radar nose), of the FZ aircraft. It determines the weather in the area. The weather radar can transmit data to one or more quantum computers QC1, QC2 via the external data bus EXTDB. The quantum computers QC1, QC2 can then evaluate the weather radar data. The quantum computers QC1, QC2 preferably receive further data, for example via radio interfaces of the aircraft FZ from other places, such as weather services, headquarters of the airlines, aircraft manufacturers, etc. Typical NP complete problems that can be solved particularly well with quantum computers QC in this context are the evaluation of the Weather data and the optimization of the flight route with regard to danger, flight time, costs, etc. The quantum computers QC1, QC2 can carry out these calculations of NP-complete problems and warn the pilots of dangerous weather phenomena at an early stage and submit optimization proposals. If necessary, conventional computer systems of the aircraft can verify the results of the quantum computer programs that were executed on the quantum computers QC1, QC2 again in a conventional manner, since then no optimization search is necessary, and confirm the correctness of the quantum computer calculation to the pilot. The writing presented here refers to this as an example 9 .

ECAM (Electronic Centralized Aircraft Monitoring) oder EICAS (Engine Indication and Crew Alerting System)ECAM (Electronic Centralized Aircraft Monitoring) or EICAS (Engine Indication and Crew Alerting System)

Als weitere Anwendung kommt beispielsweise eine Unterstützung des ECAM (Electronic Centralized Aircraft Monitoring) durch die Quantencomputer QC1, QC2 des Quantencomputersystems QUSYS des Flugzeugs in Frage. Dieses elektronische System zeigt in dem Flugzeug bevorzugt die wichtigsten Triebwerksparameter an und überprüft sämtliche Flugzeugsysteme, etwa für Kraftstoff und Hydraulik. Es meldet Fehler, insbesondere nicht statistische Fehler - also insbesondere Defekte und Fehlfunktionen, und gibt Hinweise, wie das Problem zu beheben ist. Dieses elektronische System zeigt in dem Flugzeug FZ typischerweise die wichtigsten Triebwerksparameter an und überprüft sämtliche Flugzeugsysteme, etwa für Kraftstoff und Hydraulik. Es meldet vermutete oder erkannte Fehler, insbesondere nicht statistische Fehler - also insbesondere Defekte und Fehlfunktionen, und gibt Hinweise, wie das Problem zu beheben ist. Hierzu können die Quantencomputer QC1, QC2 Quantencomputerberechnungen durchführen um die Wahrscheinlichkeiten kritischer Kombinationen von Flugzeug- und Umweltparametern erkennen zu können und Maßnahmen, Maßnahmenabfolgen und Flugstrecken etc. so zu ermitteln, dass die Wahrscheinlichkeit kritischer Situationen bei maximaler Effektivität minimiert wird.A further possible application is, for example, support for the ECAM (Electronic Centralized Aircraft Monitoring) by the quantum computers QC1, QC2 of the quantum computer system QUSYS of the aircraft. This electronic system preferably displays the most important engine parameters in the aircraft and checks all aircraft systems, such as fuel and hydraulics. It reports errors, especially non-statistical errors - in particular defects and malfunctions, and gives tips on how to fix the problem. This electronic system typically displays the most important engine parameters in the aircraft FZ and checks all aircraft systems, such as for fuel and hydraulics. It reports suspected or detected errors, especially non-statistical errors - in particular defects and malfunctions, and gives tips on how to fix the problem. For this purpose, the quantum computers QC1, QC2 can carry out quantum computer calculations in order to be able to recognize the probabilities of critical combinations of aircraft and environmental parameters and to determine measures, sequences of measures and flight routes, etc. in such a way that the probability of critical situations is minimized with maximum effectiveness.

TCAS (Traffic Alert and Collision Avoidance System)TCAS (Traffic Alert and Collision Avoidance System)

Das TCAS ist ein bordeigenes Frühwarnsystem des vorschlagsgemäßen Flugzeugs FZ zur Vermeidung von Flugzeugkollisionen in der Luft. Sind zwei Flugzeuge auf Kollisionskurs, empfiehlt es den beiden Piloten ein geeignetes Ausweichmanöver, um einen drohenden Zusammenstoß abzuwenden. Die Quantencomputer QC1, QC2 können beispielsweise unter Berücksichtigung der Wetterlage etc. Ausweichkurse vorschlagen, die zum Ersten eine minimale Kollisionswahrscheinlichkeit haben und zum anderen auch hinsichtlich der Wetterbedingungen optimal sind.The TCAS is an on-board early warning system of the proposed aircraft FZ to avoid aircraft collisions in the air. If two planes are on a collision course, it recommends a suitable evasive maneuver to the two pilots to avert an impending collision. The quantum computers QC1, QC2 can, for example, taking into account the weather conditions etc., suggest alternative courses which firstly have a minimal collision probability and secondly are also optimal with regard to the weather conditions.

Figur 6figure 6

Figur 6aFigure 6a

6a zeigt ein anderes Einsatzbeispiel des vorschlagsgemäßen verlegbaren Quantencomputers QC in einem Flugzeug FZ. In dem Beispiel der 6a handelt es sich um ein militärisches Flugzeug FZ. Ein militärisches Flugzeug kann beispielsweise ein Abfangjäger der ein Langstreckenbomber oder ein allgemeines Kampfflugzeug oder ein Hubschrauber oder dergleichen sein. 6a shows another example of use of the proposed deployable quantum computer QC in an aircraft FZ. In the example of 6a it is a military aircraft FZ. A military aircraft may be, for example, an interceptor, a long-range bomber, or a general fighter, or a helicopter, or the like.

Es kann sich auch um eine Drohne oder dergleichen handeln.It can also be a drone or the like.

In dem Beispiel der 6a umfasst das Kampfflugzeug einen Quantencomputer QC. Der Quantencomputer QC kann beispielsweise im Zusammenwirken mit einer zentralen Steuereinheit ZSE des Flugzeugs FZ das NP-vollständige Problem der Risikobewertung von Objekten im Umfeld des Flugzeugs und entlang der Route zum Ziel, der Zielauswahl und Zielfestlegung und der Reihenfolge der Zielbekämpfung der Munitions- und Waffenauswahl und die schnellste und zugleich risikoärmste Route zum Ziel bearbeiten. Der Quantencomputer QC ist in dem Beispiel der 6 über einen externen Datenbus EXTDB innerhalb des Flugzeugs FZ mit der zentralen Steuereinheit ZSE verbunden. Der Quantencomputer QC entspricht bevorzugt einem Quantencomputer QC der 1 bzw. der vorhergehenden Beschreibung.In the example of 6a the fighter plane includes a quantum computer QC. For example, the quantum computer QC, in cooperation with a central control unit ZSE of the aircraft FZ, can solve the NP-complete problem of risk assessment of objects in the vicinity of the aircraft and along the route to the target, target selection and target determination and the sequence of target engagement, ammunition and weapon selection and process the fastest and at the same time the least risky route to the destination. In the example, the quantum computer QC is the 6 connected via an external data bus EXTDB within the aircraft FZ to the central control unit ZSE. The quantum computer QC preferably corresponds to a quantum computer QC 1 or the previous description.

In dem Beispiel der 6a ist das beispielhafte Kampfflugzeug FZ mit einer ersten Rakete RKT und einer zweiten Rakete RKT bewaffnet. Statt der Bewaffnung mit Raketen RKT und/oder zusätzlich zur Bewaffnung mit Raketen ist auch die Bewaffnung mit anderen Waffen wie Maschinenkanonen, Störsendern, Aufklärungsvorrichtungen etc. denkbar. Insofern sind die Raketen nur Beispiele für zusätzliches Equipment, das als Zuladung durch das Kampfflugzeug FZ transportiert werden kann. Insofern ist das Flugzeug FZ nur ein Beispiel für ein Fahrzeug im weitesten Sinne.In the example of 6a the exemplary combat aircraft FZ is armed with a first rocket RKT and a second rocket RKT. Arming with other weapons such as automatic cannons, jamming transmitters, reconnaissance devices etc. is also conceivable instead of arming with RKT rockets and/or in addition to arming with rockets. In this respect, the rockets are only examples of additional equipment that can be transported as payload by the FZ combat aircraft. In this respect, the aircraft FZ is only an example of a vehicle in the broadest sense.

In dem Beispiel der 6a verfügt das Fahrzeug in Form des Flugzeugs FZ über ein Quantencomputersysteme QUSYS ähnlich der 4 mit einer oder mehreren zentralen Steuervorrichtungen ZSE, die über einen oder mehrere externe Datenbusse EXTDB mit einem oder mehreren Quantencomputern QC verbunden sind.In the example of 6a the vehicle in the form of the FZ aircraft has a quantum computer system QUSYS similar to the 4 with one or more central control devices ZSE, which are connected to one or more quantum computers QC via one or more external data buses EXTDB.

In dem Beispiel der 6a verfügt die Zuladung in der beispielhaften Form von zwei Raketen RKT jeweils über eigene Quantencomputersysteme QUSYS ähnlich der 4 mit einer oder mehreren zentralen Steuervorrichtungen ZSE der jeweiligen Zuladung, die über einen oder mehrere externe Datenbusse EXTDB der jeweiligen Zuladung mit einem oder mehreren Quantencomputern QC der jeweiligen Zuladung verbunden sind. In dem Beispiel der 6a verfügt jede der beiden beispielhaften Raketen RKT jeweils über ein jeweiliges eigenes Quantencomputersystem QUSYS der jeweiligen Rakete RKT ähnlich der 4 mit einer oder mehreren jeweiligen zentralen Steuervorrichtungen ZSE der jeweiligen Rakete RKT, die über einen oder mehrere externe Datenbusse EXTDB der jeweiligen Rakete RKT mit einem oder mehreren Quantencomputern QC der jeweiligen Rakete RKT verbunden sind.In the example of 6a the payload in the exemplary form of two RKT rockets each has its own quantum computer systems QUSYS similar to the 4 with one or more central control devices ZSE of the respective payload, which are connected via one or more external data buses EXTDB of the respective payload to one or more quantum computers QC of the respective payload. In the example of 6a each of the two exemplary rockets RKT has its own quantum computer system QUSYS of the respective rocket RKT similar to the 4 with one or more respective central control devices ZSE of the respective rocket RKT, which are connected to one or more quantum computers QC of the respective rocket RKT via one or more external data buses EXTDB of the respective rocket RKT.

Das Kampfflugzeug FZ verfügt somit in dem dargestellten Zustand über mehrere Quantencomputersysteme QUSYS. Ein erstes Quantencomputersystem QUSYS umfasst dabei zumindest eine zentrale Steuereinheit ZSE des Kampflugzeugs FZ und zumindest einen externen Datenbus EXTDB des Kampfflugzeugs FZ und zumindest einen Quantencomputer QC des Kampfflugzeugs FZ. Ein beispielhaftes zweites Quantencomputersystem QUSYS umfasst dabei zumindest eine zentrale Steuereinheit ZSE der ersten beispielhaften Rakete RKT und zumindest einen externen Datenbus EXTDB der ersten beispielhaften Rakete RKT und zumindest einen Quantencomputer QC der ersten beispielhaften Rakete RKT. Ein beispielhaftes drittes Quantencomputersystem QUSYS umfasst dabei zumindest eine zentrale Steuereinheit ZSE der zweiten beispielhaften Rakete RKT und zumindest einen externen Datenbus EXTDB der zweiten beispielhaften Rakete RKT und zumindest einen Quantencomputer QC der zweiten beispielhaften Rakete RKT.In the state shown, the combat aircraft FZ therefore has several quantum computer systems QUSYS. A first quantum computer system QUSYS comprises at least one central control unit ZSE of the combat aircraft FZ and at least one external data bus EXTDB of the combat aircraft FZ and at least one quantum computer QC of the combat aircraft FZ. An exemplary second quantum computer system QUSYS comprises at least one central control unit ZSE of the first exemplary rocket RKT and at least one external data bus EXTDB of the first exemplary rocket RKT and at least one quantum computer QC of the first exemplary rocket RKT. An exemplary third quantum computer system QUSYS comprises at least one central control unit ZSE of the second exemplary rocket RKT and at least one external data bus EXTDB of the second exemplary rocket RKT and at least one quantum computer QC of the second exemplary rocket RKT.

Die hier vorgelegte Schrift schlägt vor, dass ein externer Datenbus EXTDB das erste Quantencomputersystem mit dem zweiten und dritten Quantencomputersystem verbindet, solange die Zuladungen mit dem Flugzeug FZ verbunden sind.The document presented here proposes that an external data bus EXTDB connects the first quantum computer system to the second and third quantum computer systems as long as the payloads are connected to the aircraft FZ.

Nach dem Abfeuern der Raketen RKT, wenn sich also das Flugzeug FZ von seiner Zuladung in Form der Raketen RKT trennt, trennt eine Quantencomputersystemtrennvorrichtung QCTV das Quantencomputersystem QUSYS der abgetrennten Zuladung, hier der abgefeuerten Rakete RKT, von dem Quantencomputersystem QUSYS des Flugzeugs FZ. Das Fahrzeug ist hier beispielhaft ein Flugzeug FZ. Es kann sich bei einem Fahrzeug im Sinne der hier vorgelegten Schrift aber auch um ein Kraftfahrzeug, ein Zweirad, ein Dreirad oder einen Lastwagen, ein Nutzfahrzeug, einen Roboter, ein Transportfahrzeug, einen Drohne, eine Roboterdrohne, einen Flugkörper, einen Schwimmkörper, einen Tauchkörper, ein Schiff, ein U-Boot, eine See-Mine, eine Landmine, eine Rakete, ein Geschoss, einen Satelliten, eine Raumstation, einen Anhänger, einen Schleppkahn, einen Container, insbesondere einen See-Container oder dergleichen handeln. Die Quantencomputersystemtrennvorrichtung QCTV trennt bevorzugt einen externen Datenbus EXTDB, der beispielsweise ein erstes Quantencomputersystem QUSYS mit einem zweiten Quantencomputersystem QUSYS verbindet im Bedarfsfall auf, sodass das Quantencomputersystem QUSYS, das zuvor das erste und das zweite Quantencomputersystem QUSYS umfasste, durch die Auftrennung mittels der Quantencomputersystemtrennvorrichtung QCTV in zwei separate Quantencomputersysteme QUSYS zerfällt. Die Quantencomputersystemtrennvorrichtung QCTV kann aber auch umgekehrt ein zuvor separates erstes Quantencomputersystem QUSYS mit einem zuvor separaten zweiten Quantencomputersystem QUSYS beispielsweise über einen oder mehrere externe Datenbusse EXTDB verbinden und im Bedarfsfall koppeln, sodass ein neues, vergrößertes Quantencomputersystem QUSYS entsteht, das anschließend das erste und das zweite Quantencomputersystem QUSYS umfasst durch die Verbindung dieser beiden Quantencomputersysteme über Quantencomputersystemtrennvorrichtung zu einem Quantencomputersystem QUSYS verschmilzt. In einem solchen neuen Quantencomputersystem QUSYS aus mindesten zwei zuvor separaten Quantencomputersystemen QUSYS ist die zentrale Steuereinheit ZSE des Quantencomputersystems QUSYS des Fahrzeugs, hier des Kampfflugzeugs FZ, bevorzugt höher priorisiert als die zentrale Steuereinheit ZSE des Quantencomputersystems QUSYS der Zuladung, hier der Rakete RKT. Diese Verschmelzung ist besonders Vorteilhaft während des Ladevorgangs bei dem die Zuladung mit dem Fahrzeug verbunden wird.After the RKT rockets have been fired, i.e. when the aircraft FZ separates from its payload in the form of the RKT rockets, a quantum computer system separator QCTV separates the quantum computer system QUSYS of the separated payload, here the launched RKT rocket, from the quantum computer system QUSYS of the aircraft FZ. The vehicle here is an aircraft FZ, for example. However, a vehicle within the meaning of the document presented here can also be a motor vehicle, a two-wheeler, a tricycle or a truck, a commercial vehicle, a robot, a transport vehicle, a drone, a robotic drone, a missile, a floating body, a submersible body , a ship, a submarine, a sea mine, a land mine, a rocket, a projectile, a satellite, a space station, a trailer, a barge, a container, in particular a sea container or the like. The quantum computer system separation device QCTV preferably separates an external data bus EXTDB, which, for example, connects a first quantum computer system QUSYS to a second quantum computer system QUSYS, if necessary, so that the quantum computer system QUSYS, which previously included the first and the second quantum computer system QUSYS, is separated by the quantum computer system separation device QCTV in two separate quantum computer systems QUSYS disintegrates. Conversely, the quantum computer system separator QCTV can also connect a previously separate first quantum computer system QUSYS to a previously separate second quantum computer system QUSYS, for example via one or more external data buses EXTDB and couple them if necessary, so that a new, enlarged quantum computer system QUSYS is created, which then connects the first and second Quantum computer system QUSYS comprises by connecting these two quantum computer systems via quantum computer system separation device merged into one quantum computer system QUSYS. In such a new quantum computer system QUSYS from at least two previously separate quantum computer systems QUSYS, the central control unit ZSE of the quantum computer system QUSYS of the vehicle, here the combat aircraft FZ, preferably has a higher priority than the central control unit ZSE of the quantum computer system QUSYS of the payload, here the rocket RKT. This merging is particularly advantageous during the charging process, in which the payload is connected to the vehicle.

Nach der Trennung der Zuladung von dem Fahrzeug kann das Quantencomputersystem QUSYS der Zuladung bevorzugt autonom agieren. In dem Beispiel der 6a bedeutet dies, dass nach der Trennung der Raketen RKT als beispielhafter Zuladung von dem Kampfflugzeug FZ als beispielhaftem Fahrzeug das Quantencomputersystem QUSYS der Rakete RKT bevorzugt autonom agieren kann. Es ist jedoch denkbar, dass das Quantencomputersystem QUSYS der Zuladung, hier in Form einer Rakete RKT, nach der Trennung von dem Fahrzeug, hier in Form des Kampfflugzeugs FZ, über eine drahtlose oder drahtgebundene oder über einen Lichtwellenleiter oder eine funktionsäquivalente Datenübertragungsstrecke mit dem Quantencomputersystem QUSYS des Fahrzeugs, hier des Kampfflugzeugs FZ, verbunden bleibt. Im Extremfall ist es denkbar, dass beispielsweise jeder der Quantencomputer QC1 bis QC16 der 4 der Quantencomputer QC eines einzelnen Fahrzeugs ist, die über eine Funkverbindungsstrecke als externen Datenbus EXTDB mit einer zentralen Steuereinheit ZSE in einem Führungsfahrzeug und/oder untereinander verbunden sind. Beispielsweise kann es sich bei einem beispielhaften Quantencomputersystem QUSYS um einen Drohen-Schwarm handeln, bei dem jede der Drohnen einen oder mehrere Quantencomputer QC umfasst, die drahtlos, beispielsweise über Funkstrecken oder Laserstrahlverbindungen als externen Datenbus EXTDB, miteinander kommunizieren. Im beispielhaften Falle eines Drohnenschwarms kann daher das Quantencomputersystem QUSYS der Quantencomputer QC1 bis QC16 der beispielhafte Drohnen auch keine zentrale Steuereinrichtung ZSE umfassen. Bevorzugt sind alle Drohnen in etwa gleich gestaltet und organisieren sich dann bevorzugt mittels Schwarmtechnologien selbst.After the payload has been separated from the vehicle, the QUSYS quantum computer system can preferably act autonomously for the payload. In the example of 6a This means that after the separation of the rocket RKT as an exemplary payload from the combat aircraft FZ as an exemplary vehicle, the quantum computer system QUSYS of the rocket RKT can preferably act autonomously. However, it is conceivable that the quantum computer system QUSYS of the payload, here in the form of an RKT rocket, after separation from the vehicle, here in the form of the FZ combat aircraft, via a wireless or wired or via an optical fiber or a functionally equivalent data transmission link with the quantum computer system QUSYS of the vehicle, here the combat aircraft FZ, remains connected. In the extreme case, it is conceivable that, for example, each of the quantum computers QC1 to QC16 of the 4 the quantum computer QC of an individual vehicle, which are connected to a central control unit ZSE in a lead vehicle and/or to one another via a radio link as an external data bus EXTDB. For example, an exemplary quantum computer system QUSYS can be a drone swarm, in which each of the drones includes one or more quantum computers QC that communicate with one another wirelessly, for example via radio links or laser beam connections as an external data bus EXTDB. In the exemplary case of a swarm of drones, the quantum computer system QUSYS of the quantum computers QC1 to QC16 of the exemplary drones can therefore also not include a central control device ZSE. All drones are preferably designed roughly the same and then organize themselves preferably using swarm technologies.

In dem Beispiel der 6a umfasst jede Rakete RKT für sich beispielhaft einen Quantencomputer QC. Der Quantencomputer QC kann beispielsweise im Zusammenwirken mit einer zentralen Steuereinheit ZSE der betreffenden Rakete RKT das NP-komplexe Problem der Risikobewertung von Objekten im Umfeld der betreffenden Rakete RKT und entlang der Route der betreffenden Rakete RKT zum Ziel, der Zielauswahl und Zielfestlegung und der Reihenfolge der Zielbekämpfung der Munitions- und Waffenauswahl und die schnellste und zugleich risikoärmste Route zum Ziel bearbeiten. Bei der Rakete RKT kann es sich auch um eine Drohne oder einen Marschflugkörper handeln, der mehrere Ziele ggf. bekämpfen kann. Der Quantencomputer QC der betreffenden Rakete RKT ist in dem Beispiel der 6a über einen externen Datenbus EXTDB innerhalb der betreffenden Rakete RKT mit der zentralen Steuereinheit ZSE der betreffenden Rakete RKT verbunden. Der Quantencomputer QC der betreffenden Rakete RKT entspricht bevorzugt einem Quantencomputer QC der 1 bzw. der vorhergehenden Beschreibung.In the example of 6a each rocket RKT includes a quantum computer QC. The quantum computer QC can, for example, in cooperation with a central control unit ZSE of the rocket RKT in question, the NP-complex problem of risk assessment of objects in the vicinity of the rocket RKT in question and along the route of the rocket RKT in question to the target, the target selection and target determination and the order of the Target engagement ammo and weapon selection and edit the quickest yet least risky route to the target. The RKT missile can also be a drone or a cruise missile that can engage multiple targets if necessary. The quantum computer QC of the rocket RKT in question is the in the example 6a connected via an external data bus EXTDB within the rocket RKT in question to the central control unit ZSE of the rocket RKT in question. The quantum computer QC of the rocket RKT in question preferably corresponds to a quantum computer QC 1 or the previous description.

Figur 6bFigure 6b

Die 6b zeigt einen beispielhaften verlegbaren Quantencomputer QC in einem See-Container SC auf einem Tieflader TL mit einer Zugmaschine ZM. Sowohl der See-Container SC als auch der Tieflader TL als auch die Zugmaschine ZM können ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder jeweils ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS umfassen. Innerhalb des See-Containers SC können ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS platziert sein. Alle diese Quantencomputer QC und/oder Quantencomputersysteme QUSYS können während des Transports und/oder davor und/oder danach zu einem oder mehreren Quantencomputersystem QUSYS, wie am Beispiel der 6a erläutert insbesondere zeitweise zusammengeschaltet sein. In dem Beispiel der 6c versorgt eine zusätzliche Energiereserve BENG das Quantencomputersystem QUSYS mit dem Quantencomputer QC innerhalb des beispielhaften See-Containers SC mit elektrischer Energie.The 6b shows an exemplary deployable quantum computer QC in a sea container SC on a low loader TL with a tractor ZM. Both the sea container SC and the low-loader TL as well as the towing vehicle ZM can include one or more quantum computers QC and/or one or more quantum computer systems QUSYS. Within the sea container SC can or several quantum computers QC and/or one or more quantum computer systems QUSYS can be placed. All of these quantum computers QC and / or quantum computer systems QUSYS can during transport and / or before and / or after one or more quantum computer system QUSYS, as in the example of 6a explained in particular be interconnected at times. In the example of 6c an additional energy reserve BENG supplies the quantum computer system QUSYS with the quantum computer QC within the exemplary sea container SC with electrical energy.

Figur 6cFigure 6c

Die 6c zeigt einen beispielhaften Flugzeugträger FZT. Der beispielhafte Flugzeugträger FZT umfasst ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS. Der beispielhafte Flugzeugträger FZT ist ein Beispiel für ein Kriegsschiff, das ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS umfasst. Der beispielhafte Flugzeugträger FZT ist ein Beispiel für ein Schiff, das ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS umfasst. Der beispielhafte Flugzeugträger FZT ist ein Beispiel für einen Schwimmkörper, der ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS umfasst. Der beispielhafte Flugzeugträger FZT ist ein Beispiel für ein Fahrzeug, das ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS umfasst. Bevorzugt handelt es sich bei den Quantencomputern QC und/oder Quantencomputersystemen QUSYS um verlegbare Quantencomputer QC im Sinne der hier vorgelegten Schrift. Beispielsweise können Quantencomputersysteme QUSYS und/oder Quantencomputer QC von Flugzeugen FZ des Flugzeugträgers FZT während des Transports durch den Flugzeugträger FZT und/oder in dem Flugzeugträger FZT mit einem oder mehreren Quantencomputern QC und/oder Quantencomputersystemen QUSYS des Flugzeugträgers FZT beispielsweise über ein oder mehrere Quantencomputersystemtrennvorrichtungen QCTV und einen oder mehrere externe Datenbusse EXTDB zu größeren Quantencomputersystemen QUSYS verbunden ein.The 6c shows an exemplary aircraft carrier FZT. The exemplary aircraft carrier FZT comprises one or more quantum computers QC and/or one or more quantum computer systems QUSYS. The example aircraft carrier FZT is an example of a warship that includes one or more quantum computers QC and/or one or more quantum computer systems QUSYS. The example aircraft carrier FZT is an example of a ship that includes one or more quantum computers QC and/or one or more quantum computer systems QUSYS. The exemplary aircraft carrier FZT is an example of a floating body that includes one or more quantum computers QC and/or one or more quantum computer systems QUSYS. The example aircraft carrier FZT is an example of a vehicle that includes one or more quantum computers QC and/or one or more quantum computer systems QUSYS. The quantum computers QC and/or quantum computer systems QUSYS are preferably relocatable quantum computers QC within the meaning of the document presented here. For example, quantum computer systems QUSYS and/or quantum computer QC of aircraft FZ on the aircraft carrier FZT can be connected during transport by the aircraft carrier FZT and/or in the aircraft carrier FZT with one or more quantum computers QC and/or quantum computer systems QUSYS on the aircraft carrier FZT, for example via one or more quantum computer system separators QCTV and one or more external data buses EXTDB connected to larger quantum computer systems QUSYS.

In dem Beispiel der 6c umfasst der Flugzeugträger FZT beispielhaft einen oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS. Einer oder mehrere dieser Quantencomputer QC und/oder ein oder mehreren Quantencomputersysteme QUSYS können beispielsweise im Zusammenwirken mit einer zentralen Steuereinheit ZSE des Flugzeugträgers FZT das NP-vollständige Problem der Risikobewertung von Objekten im Umfeld des Flugzeugträgers FZT und entlang der Route zu einem Ziel, der Zielauswahl und Zielfestlegung und der Reihenfolge der Zielbekämpfung der Flugzeug-, Munitions- und Waffenauswahl und die schnellste und zugleich risikoärmste Route zum Ziel bearbeiten. Der bzw. die Quantencomputer QC und/oder das Quantencomputersystem bzw. die Quantencomputersysteme QUSYS des Flugzeugträgers FZT sind bevorzugt über einen externen Datenbus EXTDB und ggf. geeignete Quantencomputersystemtrennvorrichtungen QCTV innerhalb des Flugzeugträgers FZT miteinander und mit denen anderer Vorrichtungen auf dem Flugzeugträger FZT verbunden. Ein Quantencomputer QC des Flugzeugträgers FZT entspricht bevorzugt einem Quantencomputer QC der 1 bzw. der vorhergehenden Beschreibung.In the example of 6c the aircraft carrier FZT includes, for example, one or more quantum computers QC and/or one or more quantum computer systems QUSYS. One or more of these quantum computers QC and/or one or more quantum computer systems QUSYS can, for example, in cooperation with a central control unit ZSE of the aircraft carrier FZT, solve the NP-complete problem of risk assessment of objects in the vicinity of the aircraft carrier FZT and along the route to a target, the target selection and target definition and the sequence of target engagements of aircraft, ammunition and weapon selection and edit the fastest and at the same time the least risky route to the target. The quantum computer(s) QC and/or the quantum computer system or quantum computer systems QUSYS on the aircraft carrier FZT are preferably connected to one another and to those of other devices on the aircraft carrier FZT via an external data bus EXTDB and, if appropriate, suitable quantum computer system separator devices QCTV within the aircraft carrier FZT. A quantum computer QC of the aircraft carrier FZT preferably corresponds to a quantum computer QC of 1 or the previous description.

Figur 6dFigure 6d

Die 6d zeigt eine Fabrikhalle FHB als Beispiel einer stationären Vorrichtung in die hier beispielhaft mehrere Quantencomputer QC eingebracht wurden. In dem Beispiel der 6d versorgt das normale Stromnetz PWR die verlegbaren Quantencomputersysteme QUSYS mit Ihren Quantencomputers QC innerhalb der beispielhaften stationären Vorrichtungen FBH mit elektrischer Energie. Die stationäre Vorrichtung FHB kann beispielsweise ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS mit einem oder mehreren Quantencomputern QC umfassen. Der bzw. die Quantencomputer QC und/oder das Quantencomputersystem bzw. die Quantencomputersysteme QUSYS der stationären Vorrichtung FHB sind bevorzugt über einen externen Datenbus EXTDB und ggf. geeignete Quantencomputersystemtrennvorrichtungen QCTV innerhalb der stationären Vorrichtung FHB miteinander und mit denen anderer Vorrichtungen der stationären Vorrichtung FHB verbunden. Ein Quantencomputer QC der stationären Vorrichtung FHB entspricht bevorzugt einem Quantencomputer QC der 1 bzw. der vorhergehenden Beschreibung.The 6d shows a factory building FHB as an example of a stationary device in which several quantum computers QC have been introduced here by way of example. In the example of 6d the normal power grid PWR supplies the deployable quantum computer systems QUSYS with their quantum computers QC within the exemplary stationary devices FBH with electrical energy. The stationary device FHB can, for example, comprise one or more quantum computer systems QUSYS with one or more quantum computers QC. The quantum computer(s) QC and/or the quantum computer system or quantum computer systems QUSYS of the stationary device FHB are preferably connected to one another and to those of other devices of the stationary device FHB via an external data bus EXTDB and possibly suitable quantum computer system separating devices QCTV within the stationary device FHB. A quantum computer QC of the stationary device FHB preferably corresponds to a quantum computer QC of 1 or the previous description.

Figur 7figure 7

7 zeigt eine anderes Beispiel eines Fahrzeugs mit einem vorschlagsgemäßen Quantencomputersystem QUSYS mit hier beispielhaft zwei Quantencomputern QC. Es handelt sich um ein beispielhaftes Unterseeboot SUB. Das beispielhafte Unterseeboot SUB weist ein Energiesystem ERS als Energiequelle des U-Boots SUB auf. Das Energiesystem ERS stellt auch die Energieversorgung PWR der Ladevorrichtung LDV des Quantencomputersystems QUSYS des Unterseeboots SUB dar. Das Untersee-Boot SUB verfügt typischerweise über eine sehr große Energiereserve BTR. Eine Antrieb ENG treibt in dem Beispiel der 7 das Unterseeboot SUB über eine oder mehrere beispielhafte Schiffsschrauben SCHR an. 7 shows another example of a vehicle with a proposed quantum computer system QUSYS with two quantum computers QC here as an example. It is an exemplary submarine SUB. The exemplary submarine SUB has an energy system ERS as an energy source of the submarine SUB. The energy system ERS also represents the energy supply PWR of the charging device LDV of the quantum computer system QUSYS of the submarine SUB. The submarine SUB typically has a very large energy reserve BTR. A drive ENG drives in the example 7 the submarine SUB via one or more exemplary ship screws SCHR.

In dem Beispiel der 7 verfügt das Unterseeboot SUB über eine Mehrzahl von Raketen RKT als Bewaffnung. Es kann sich auch um Marschflugkörper oder andere Vorrichtungen handeln, die sich als vom Unterseeboot SUB trennbare Vorrichtungen auf dem Unterseeboot SUB befinden. Insofern sind die Raketen RKT hier nur Beispiele für Vorrichtungen, die von einem Fahrzeug trennbar sind und beispielsweise wie hier als Zuladung sich auf oder in dem Fahrzeug, hier ein Unterseeboot SUB, befinden. Beispielsweise können eine oder mehrere der Raketen RKT des Unterseeboots SUB ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS und/oder einen oder mehrere Quantencomputer QC umfassen. Bevorzugt sind die ein oder mehreren Quantencomputersysteme QUSYS und/oder ein oder mehreren Quantencomputer QC mittele einer Quantencomputersystemtrennvorrichtung QCTV und eines externen Datenbusses EXTDB mit dem einen und/oder den mehreren Quantencomputersystemen QUSYS und/oder dem einen oder den mehreren Quantencomputern QC1, QC2 des Unterseeboots SUB verbunden. Die hier vorgelegte Schrift beschreibt die Trennung und Verbindung von Quantencomputersystemen QUSYS bereits in der Beschreibung der 6a. Hier nimmt das Unterseeboot SUB die Rolle des Flugzeugs FZ der 6a ein. Die dort offengelegten zusammenhänge gelten auch hier soweit zutreffend und werden soweit zutreffend und sinnvoll beansprucht. Eine Raketenabschusskontrolle RKTC ist ein Beispiel eines Feuerleitsystems eines Fahrzeugs. Hier ist das Fahrzeug das Unterseeboot SUB. In dem Beispiel der 7 können die Raketenabschusskontrolle RKTC und das Unterseeboot SUB jeweils ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS und/oder ein oder mehrere Quantencomputer QC aufweisen. Da die Raketenabschusskontrolle RKTC Teil des Unterseeboots ist, sind auch der eine oder die mehreren Quantencomputersysteme QUSYS und/oder der eine oder die mehreren Quantencomputer QC der Raketenabschusskontrolle RKTC Teil des Unterseeboots SUB. Bevorzugt verbindet ein externer Datenbus EXTDB das eine oder die mehreren Quantencomputersysteme QUSYS und/oder den einen oder die mehreren Quantencomputer QC der Raketenabschusskontrolle RKTC mit dem einen oder den mehreren Quantencomputersystemen QUSYS und/oder dem einen oder den mehreren Quantencomputern QC des Unterseeboots SUB.In the example of 7 the submarine SUB has a plurality of RKT missiles as armament. It can also be cruise missiles or other devices that are located on the submarine SUB as devices that can be separated from the submarine SUB. In this respect, the RKT rockets are only examples of devices that can be separated from a vehicle and, for example, as here, are on or in the vehicle, here a submarine SUB, as payload. For example, one or more of the missiles RKT of the submarine SUB may comprise one or more quantum computer systems QUSYS and/or one or more quantum computers QC. The one or more quantum computer systems QUSYS and/or one or more quantum computers QC are preferred by means of a quantum computer system separator QCTV and an external data bus EXTDB with the one and/or more quantum computer systems QUSYS and/or the one or more quantum computers QC1, QC2 of the submarine SUB tied together. The document presented here already describes the separation and connection of quantum computer systems QUSYS in the description of the 6a . Here the submarine SUB takes the role of the aircraft FZ 6a a. The relationships disclosed there also apply here to the extent applicable and are claimed to the extent applicable and reasonable. A missile launch control RKTC is an example of a fire control system of a vehicle. Here the vehicle is the submarine SUB. In the example of 7 the missile launch control RKTC and the submarine SUB can each have one or more quantum computer systems QUSYS and/or one or more quantum computers QC. Since the missile launch control RKTC is part of the submarine, the one or more quantum computer systems QUSYS and/or the one or more quantum computers QC of the missile launch control RKTC are also part of the submarine SUB. An external data bus EXTDB preferably connects the one or more quantum computer systems QUSYS and/or the one or more quantum computers QC of the missile launch control RKTC to the one or more quantum computer systems QUSYS and/or the one or more quantum computers QC of the submarine SUB.

In dem Beispiel der 7 verfügt das Unterseeboot SUB über eine Mehrzahl von Torpedos TRP als Bewaffnung. Es kann sich um Marschflugkörper oder andere Vorrichtungen handeln, die sich als vom Unterseeboot SUB trennbare Vorrichtungen auf dem Unterseeboot SUB befinden und beispielsweise über die Torpedorohre als Beispiel einer mechanischen Trennvorrichtung beispielsweise durch Abfeuern abgetrennt werden. Insofern sind die Torpedos TRP hier nur Beispiele für Vorrichtungen, die von einem Fahrzeug trennbar sind und beispielsweise wie hier als Zuladung sich auf oder in dem Fahrzeug, hier ein Unterseeboot SUB, befinden. Beispielsweise können eine oder mehrere der Torpedos TRP des Unterseeboots SUB ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS und/oder einen oder mehrere Quantencomputer QC umfassen. Bevorzugt sind die ein oder mehreren Quantencomputersysteme QUSYS und/oder ein oder mehreren Quantencomputer QC mittels einer Quantencomputersystemtrennvorrichtung QCTV und eines externen Datenbusses EXTDB mit dem einen und/oder den mehreren Quantencomputersystemen QUSYS und/oder dem einen oder den mehreren Quantencomputern QC1, QC2 des Unterseeboots SUB verbunden. Die hier vorgelegte Schrift beschreibt die Trennung und Verbindung von Quantencomputersystemen QUSYS bereits in der Beschreibung der 6a. Hier nimmt das Unterseeboot SUB die Rolle des Flugzeugs FZ der 6a ein. Die dort offengelegten Zusammenhänge gelten auch hier soweit zutreffend und werden soweit zutreffend und sinnvoll beansprucht. Eine Torpedoabschusskontrolle TRPC ist ein Beispiel eines Feuerleitsystems eines Fahrzeugs. Hier ist das Fahrzeug das Unterseeboot SUB. In dem Beispiel der 7 können die Torpedoabschusskontrolle TRPC und das Unterseeboot SUB jeweils ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS und/oder ein oder mehrere Quantencomputer QC aufweisen. Da die Torpedoabschusskontrolle TRPC teil des Unterseeboots SUB ist, sind auch der eine oder die mehreren Quantencomputersysteme QUSYS und/oder der eine oder die mehreren Quantencomputer QC der Torpedoabschusskontrolle RKTC Teil des Unterseeboots SUB. Bevorzugt verbindet ein externer Datenbus EXTDB das eine oder die mehreren Quantencomputersysteme QUSYS und/oder den einen oder die mehreren Quantencomputer QC der Torpedoabschusskontrolle TRPC mit dem einen oder den mehreren Quantencomputersystemen QUSYS und/oder dem einen oder den mehreren Quantencomputern QC des Unterseeboots SUB.In the example of 7 the submarine SUB has a plurality of torpedoes TRP as armament. They may be cruise missiles or other devices that are located on the submarine SUB as devices that can be separated from the submarine SUB and are separated, for example, via the torpedo tubes as an example of a mechanical separation device, for example by firing. In this respect, the torpedoes TRP are only examples of devices that can be separated from a vehicle and, for example, as here, are on or in the vehicle, here a submarine SUB, as payload. For example, one or more of the torpedoes TRP of the submarine SUB may comprise one or more quantum computer systems QUSYS and/or one or more quantum computers QC. The one or more quantum computer systems QUSYS and/or one or more quantum computers QC are preferred by means of a quantum computer system separator QCTV and an external data bus EXTDB with the one and/or more quantum computer systems QUSYS and/or the one or more quantum computers QC1, QC2 of the submarine SUB tied together. The document presented here already describes the separation and connection of quantum computer systems QUSYS in the description of the 6a . Here the submarine SUB takes the role of the aircraft FZ 6a a. The relationships disclosed there also apply here to the extent applicable and are claimed to the extent applicable and reasonable. A torpedo launch control TRPC is an example of a fire control system of a vehicle. Here the vehicle is the submarine SUB. In the example of 7 the torpedo launch control TRPC and the submarine SUB can each have one or more quantum computer systems QUSYS and/or one or more quantum computers QC. Since the torpedo launch control TRPC is part of the submarine SUB, the one or more quantum computer systems QUSYS and/or the one or more quantum computers QC of the torpedo launch control RKTC are also part of the submarine SUB. An external data bus EXTDB preferably connects the one or more quantum computer systems QUSYS and/or the one or more quantum computers QC of the torpedo launch control TRPC with the one or more quantum computer systems QUSYS and/or the one or more quantum computers QC of the submarine SUB.

Darüber hinaus verfügt das Unterseeboot SUB in dem Beispiel der 7 vorzugsweise über eine Vielzahl von Sensoren SENS, die beispielsweise ein externer Datenbus EXTDB mit einem oder mehreren Quantencomputersystemen QUSYS und/oder Quantencomputern QC an Bord des Unterseeboots SUB verbindet. Hierbei kann es sich beispielsweise um Schallsensoren und/oder Ultraschallsensoren, Leitfähigkeitssensoren, Antennen, Sensoren für elektromagnetische und/oder ionisierende Strahlung, Partikeldetektoren, Drucksensoren, Geschwindigkeitssensoren, Positionssensoren, Lagesensoren, Beschleunigungssensoren, Magnetometer, LIDAR-Sensoren, RADAR-Sensoren, Quantensensoren und der Gleichen handeln. Bei den Sensoren SENS kann es sich auch um Sensorsysteme, Sensorarrays und andere Messysteme handeln. Die Sensoren SENS können Messwerte innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs, hier eines Unterseeboots SUB, erfassen.In addition, the submarine SUB in the example of the 7 preferably via a large number of sensors SENS which, for example, are connected by an external data bus EXTDB to one or more quantum computer systems QUSYS and/or quantum computers QC on board the submarine SUB. This can be, for example, sound sensors and/or ultrasonic sensors, conductivity sensors, antennas, sensors for electromagnetic and/or ionizing radiation, particle detectors, pressure sensors, speed sensors, position sensors, attitude sensors, acceleration sensors, magnetometers, LIDAR sensors, RADAR sensors, quantum sensors and the like. The SENS sensors can also be sensor systems, sensor arrays and other measuring systems. The SENS sensors can record measured values inside and outside the vehicle, here a submarine SUB.

In dem Beispiel der 7 können beispielsweise ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS an Bord des Fahrzeugs, hier eines Unterseeboots SUB, beispielsweise im Zusammenwirken mit einer zentralen Steuereinheit ZSE des Fahrzeugs das NP-vollständige Problem der Risikobewertung von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs, hier beispielhaft des Unterseeboots SUB, und/oder entlang des Kurses zum Ziel des Fahrzeugs, der Zielauswahl und Zielfestlegung und der Reihenfolge der Zielbekämpfung der Munitions- und Waffenauswahl und die schnellste und zugleich risikoärmste Route des Fahrzeugs zum Ziel bearbeiten. Die Quantencomputer QC1, QC2 des Unterseeboots SUB und der anderen Vorrichtungsteile sind in dem Beispiel der 7 über einen externen Datenbus EXTDB innerhalb des Unterseeboots SUB mit der zentralen Steuereinheit ZSE des Unterseeboots SUB verbunden. Die Quantencomputer QC1, QC2 und die der anderen Vorrichtungsteile entsprechen bevorzugt einem Quantencomputer QC der 1 bzw. der vorhergehenden Beschreibung.In the example of 7 For example, one or more quantum computers QC and/or one or more quantum computer systems QUSYS on board the vehicle, here a submarine SUB, for example in cooperation with a central control unit ZSE of the vehicle, the NP-complete problem of the risk assessment of objects in the vicinity of the vehicle, here example of the submarine SUB, and/or along the course to the vehicle's target, the target selection and target determination and the order of target engagement, the ammunition and weapon selection and the fastest and at the same time the least risky route of the vehicle to the target. The quantum computers QC1, QC2 of the submarine SUB and the other device parts are shown in the example of FIG 7 connected via an external data bus EXTDB within the submarine SUB to the central control unit ZSE of the submarine SUB. The quantum computers QC1, QC2 and the other parts of the device preferably correspond to a quantum computer QC 1 or the previous description.

Figur 8figure 8

8 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeug mit einem ersten Quantencomputer QC1, einem zweiten Quantencomputer QC2, einer zentralen Steuereinheit ZSE und einem externen Datenbus EXTDB, der diese zu einem Quantencomputersystem QUSYS verbindet. Das Fahrzeug ist in dem Beispiel der 8 ein beispielhaftes Kraftfahrzeug KFZ. Als beispielhafte Sensoren SENS umfasst das Fahrzeug einen GPS-Empfänger GPS zur Ermittlung der aktuellen Position auf der Erdoberfläche und ein Navigationssystem NAV. Das Fahrzeug kann einen oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS umfassen, die über einen oder mehrere externe Datenbusse EXTDB miteinander verbunden sein können. Die einen oder mehreren externen Datenbusse können die einen oder die mehreren Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS mit einem oder mehreren Aktoren und/oder einen oder mehreren Sensoren verbinden. Bei den Sensoren kann es sich auch um Sensorsysteme handeln. Beispielsweise kann es sich um Beschleunigungs- und Lagesensoren, Aufprallsensoren, Ultraschallmesssysteme, Radarsysteme, LIDAR-Systeme, Sensorsysteme des Antriebs und der Energiespeicher etc. handeln. Bei den Aktoren kann es sich um Sender, Laser, Motoren etc. handeln. 8th shows an exemplary vehicle with a first quantum computer QC1, a second quantum computer QC2, a central control unit ZSE and an external data bus EXTDB, which connects them to a quantum computer system QUSYS. The vehicle is in the example 8th an exemplary motor vehicle KFZ. The vehicle includes a GPS receiver for determining the current position on the earth's surface and a navigation system NAV as exemplary sensors SENS. The vehicle may include one or more quantum computers QC and/or one or more quantum computer systems QUSYS, which may be interconnected via one or more external data buses EXTDB. The one or more external data buses can connect the one or more quantum computers QC and/or one or more quantum computer systems QUSYS to one or more actuators and/or one or more sensors. The sensors can also be sensor systems. For example, it can be acceleration and position sensors, impact sensors, ultrasonic measurement systems, radar systems, LIDAR systems, sensor systems of the drive and the energy store, etc. The actuators can be transmitters, lasers, motors, etc.

In dem Beispiel der 8 können beispielsweise ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS an Bord des Fahrzeugs, hier eines Autos KFZ, beispielsweise im Zusammenwirken mit einer zentralen Steuereinheit ZSE des Fahrzeugs das NP-vollständige Problem der Risikobewertung von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs, hier beispielhaft des Autos KFZ, und/oder entlang der Route zum Ziel des Fahrzeugs, der Zielauswahl und Zielfestlegung und der Reihenfolge der Zielanfahrt und die schnellste und zugleich risikoärmste Route des Fahrzeugs zum Ziel bearbeiten. Die Quantencomputer QC1, QC2 des Fahrzeugs, hier beispielhaft des Autos KFZ, und der anderen Vorrichtungsteile des Fahrzeugs, hier beispielhaft des Autos KFZ, sind in dem Beispiel der 8 über einen externen Datenbus EXTDB innerhalb des Fahrzeugs, hier beispielhaft des Autos KFZ, bevorzugt mit der zentralen Steuereinheit ZSE des Fahrzeugs, hier beispielhaft des Autos KFZ, verbunden. Die Quantencomputer QC1, QC2 und die der anderen Vorrichtungsteile entsprechen bevorzugt einem Quantencomputer QC der 1 bzw. der vorhergehenden Beschreibung.In the example of 8th For example, one or more quantum computers QC and/or one or more quantum computer systems QUSYS on board the vehicle, here a car KFZ, for example in interaction with a central control unit ZSE of the vehicle, the NP-complete problem of risk assessment of objects in the vicinity of the vehicle, here example of the car KFZ, and / or edit along the route to the destination of the vehicle, the destination selection and destination and the order of arrival and the fastest and at the same time the least risky route of the vehicle to the destination. The quantum computer QC1, QC2 of the vehicle, here an example of the car KFZ, and the other device parts of the vehicle, here an example of the car KFZ, are in the example 8th via an external data bus EXTDB within the vehicle, here for example the car KFZ, preferably with the central control unit ZSE of the vehicle, here for example the car KFZ. The quantum computers QC1, QC2 and the other parts of the device preferably correspond to a quantum computer QC 1 or the previous description.

Figur 9figure 9

9 zeigt eine typische Lösung eines NP-vollständigen Problems. Die Ausarbeitung des hier vorgelegten Vorschlags ergab, dass eine Problemlösung mit einem Quantencomputer in vier statt in drei Schritten abläuft. 9 shows a typical solution of an NP-complete problem. The elaboration of the proposal presented here showed that solving a problem with a quantum computer takes place in four instead of three steps.

Computerprogramme, die auf konventionellen Rechnern mit Harvard oder non Neumann-Architektur laufen, lösen Probleme bevorzugt mit den Schritten Analyse, Elaboration und Synthese.Computer programs that run on conventional computers with Harvard or non-Neumann architecture prefer to solve problems using the steps of analysis, elaboration and synthesis.

Im Analyseschritt (Schritt A)) passt der Rechner das Problem auf die Arbeitsweise des Rechners an. Beispielsweise übersetzt eine Einlese-Routine ein Textfile mit lesbaren Zahlen in Binärdaten, die im Speicher des Rechners abgelegt werden.In the analysis step (step A)), the computer adapts the problem to the way the computer works. For example, a reading routine translates a text file containing readable numbers into binary data that is stored in the computer's memory.

In einem zweiten Schritt, der Elaboration (Schritt B), führt der Rechner beispielsweise dann eine Berechnung durch, bei der beispielsweise diese Binärdaten als Eingabedaten dienen und ermittelt binäre Ergebnisdaten.In a second step, the elaboration (step B), the computer then carries out a calculation, for example, in which these binary data serve as input data, for example, and determines binary result data.

In einem dritten Schritt, dem Syntheseschritt (Schritt D), passt der Rechner dieses Ergebnis an den Weiterverwendungszweck an. Beispielsweise könnte in dem hier beschriebenen Beispiel der Rechner die binären Ergebnisdaten in lesbare Ziffern der entsprechenden Zahlen in einem Ausgabetext-File wandeln.In a third step, the synthesis step (step D), the computer adapts this result to the intended use. For example, in the example described here, the computer could convert the binary result data into readable digits of the corresponding numbers in an output text file.

Die Ausarbeitung ergab nun, dass insbesondere in sicherheitsrelevanten Anwendungen nach einer Lösung eines NP-vollständigen Problems im Elaborations-Schritt B) mittels eines Quantencomputers QC das Quantencomputersystem QUSYS eine Überprüfung in einem Schritt C) durchführen muss. In diesem Prüfschritt überprüften das Quantencomputersystem QUSYS oder der Quantencomputer QC bevorzugt mittels eines konventionellen Rechnerkerns CPU oder einer zentralen Steuereinheit ZSE, ob die in der Elaboration ermittelte Lösung tatsächlich eine Lösung ist. Bei Quantenoperationen handelt es sich ja immer um statistische Operationen, die auch falsche Ergebnisse liefern können. Ggf. wiederholt das Quantencomputersystem QUSYS die Berechnung. The elaboration has now shown that, especially in safety-relevant applications, after solving an NP-complete problem in elaboration step B) using a quantum computer QC, the quantum computer system QUSYS must carry out a check in step C). In this test step, the quantum computer system QUSYS or the quantum computer QC preferably uses a conventional computer core CPU or a central control unit ZSE to check whether the solution determined in the elaboration is actually a solution. Quantum operations are always statistical operations that can also deliver incorrect results. If necessary, the quantum computer system QUSYS repeats the calculation.

Figur 10figure 10

10 entspricht der 4, wobei nun die beispielhaft 16 Quantencomputer QC1 bis QC16 des Quantencomputersystems QUSYS in den externen Datenbus EXTDB beispielhaft eingefügt sind. Die Steuervorrichtung µC beispielhaft jedes der Quantencomputer QC1 bis QC16 verfügt über beispielhaft zwei externe Datenschnittstellen DBIFa und DBIFb anstelle einer Datenbusschnittstelle DBIF, wie in 1 dargestellt. Hierdurch kann beispielsweise die zentrale Steuereinheit ZSE jedem der Quantencomputer QC eine eindeutige Busknotenadresse zuweisen. Typischerweise geben die Steuervorrichtungen µC der Quantencomputer QC1 bis QC16 Daten, die sie von der Datenbusseite mit der zentralen Steuervorrichtung ZSE nur dann an Quantencomputer und Busknoten der anderen Datenbushälfte weiter, wenn sie selbst bereits eine gültige Busknotenadresse von der Zentralen Steuervorrichtung ZSE erhalten haben. Auf diese Weise kann die zentrale Steuervorrichtung ZSE nach und nach beginnend mit dem ersten Quantencomputer QC1 allen Quantencomputern der Quantencomputer QC1 bis QC16 eine Quantencomputeradresse als Busknotenadresse des externen Datenbusses EXTDB zuweisen. Nach dem Einschalten oder einem System-Reset besitzen bevorzugt alle Quantencomputer QC1 bis QC16 eine typischerweise allen gleiche ungültige Default-Quantencomputeradresse als initiale Busknotenadresse. Dadurch kann die zentrale Steuervorrichtung den noch nicht mit einer gültigen Busknotenadresse versehenen und ihr am nächsten liegenden Quantencomputer der Quantencomputer QC1 bis QC16 mit einer gültigen Busknotenadresse versehen. Dadurch kann die zentrale Steuervorrichtung ZSE im nächsten Schritt den dahinter liegenden Quantencomputer der Quantencomputer QC1 bis QC16 erreichen und initialisieren und so fort, bis alle Quantencomputer der Quantencomputer QC1 bis QC16 eine gültige Quantencomputeradresse als Busknotenadresse erhalten haben. Bevorzugt führt also das Quantencomputersystem QSYS nach dem Einschalten eine Initialisierung der Quantencomputer QC1 bis QC16 des Quantencomputersystems QUSYS durch. Bevorzugt gehört zu der Initialisierung des Quantencomputersystems QUSYS auch die Durchführung eines Autoadressierungsverfahrens zur Vergabe von Busknotenadressen an die Busknoten des externen Datenbusses EXTDB. In dem Beispiel der 10 sind die Busknoten die Quantencomputer QC1 bis QC16. In dem Beispiel der 10 übernimmt die zentrale Steuervorrichtung ZSE bevorzugt die Rolle eines Busmaster, der die Busknotenadressen generiert und zuweist und die Quantencomputer QC1 bis QC16 steuert. 10 equals to 4 , the 16 quantum computers QC1 to QC16 of the quantum computer system QUSYS now being inserted into the external data bus EXTDB by way of example. The control device μC, for example, each of the quantum computers QC1 to QC16 has, for example, two external data interfaces DBIFa and DBIFb instead of a data bus interface DBIF, as in 1 shown. In this way, for example, the central control unit ZSE can allocate a unique bus node address to each of the quantum computers QC. Typically, the control devices µC of the quantum computers QC1 to QC16 only pass on data that they from the data bus side with the central control device ZSE to the quantum computer and bus node of the other half of the data bus if they themselves have already received a valid bus node address from the central control device ZSE. In this way, the central control device ZSE can gradually assign a quantum computer address as bus node address of the external data bus EXTDB to all quantum computers of the quantum computers QC1 to QC16, starting with the first quantum computer QC1. After switching on or after a system reset, all quantum computers QC1 to QC16 preferably have an invalid default quantum computer address, which is typically the same for all, as the initial bus node address. As a result, the central control device can provide the quantum computer of the quantum computers QC1 to QC16 which has not yet been provided with a valid bus node address and is closest to it with a valid bus node address. As a result, in the next step, the central control device ZSE can reach and initialize the underlying quantum computer of the quantum computers QC1 to QC16 and so on until all quantum computers of the quantum computers QC1 to QC16 have received a valid quantum computer address as the bus node address. The quantum computer system QSYS preferably carries out an initialization of the quantum computers QC1 to QC16 of the quantum computer system QUSYS after switching on. The initialization of the quantum computer system QUSYS preferably also includes carrying out an auto-addressing method for assigning bus node addresses to the bus nodes of the external data bus EXTDB. In the example of 10 the bus nodes are the quantum computers QC1 to QC16. In the example of 10 the central control device ZSE preferably assumes the role of a bus master, which generates and assigns the bus node addresses and controls the quantum computers QC1 to QC16.

Figur 11figure 11

11 zeigt ein beispielhaftes Quantencomputersystem QUSYS mit vier Unterquantencomputersystemen. 11 shows an exemplary quantum computer system QUSYS with four sub-quantum computer systems.

Der erste Quantencomputer QC1 bildet mit dem zweiten Quantencomputer QC2 und dem dritten Quantencomputer QC3 und dem vierten Quantencomputer QC4 ein erstes Unterquantencomputersystem. Ein erster Unterdatenbus UDB1 verbindet die Quantencomputer QC1, QC2, QC3, QC4 des ersten Unterquantencomputersystems. Der erste Quantencomputer QC1 kann als Busmaster für die anderen Quantencomputer QC2, QC3, QC4 des ersten Unterquantencomputersystems dienen.The first quantum computer QC1 forms a first sub-quantum computer system with the second quantum computer QC2 and the third quantum computer QC3 and the fourth quantum computer QC4. A first sub-data bus UDB1 connects the quantum computers QC1, QC2, QC3, QC4 of the first sub-quantum computer system. The first quantum computer QC1 can serve as a bus master for the other quantum computers QC2, QC3, QC4 of the first sub-quantum computer system.

Der fünfte Quantencomputer QC5 bildet mit dem sechsten Quantencomputer QC6 und dem siebten Quantencomputer QC7 und dem achten Quantencomputer QC8 ein zweites Unterquantencomputersystem. Ein zweiter Unterdatenbus UDB2 verbindet die Quantencomputer QC5, QC6, QC7, QC8 des zweiten Unterquantencomputersystems. Der fünfte Quantencomputer QC5 kann als Busmaster für die anderen Quantencomputer QC6, QC7, QC8 des zweiten Unterquantencomputersystems dienen.The fifth quantum computer QC5 forms a second sub-quantum computer system with the sixth quantum computer QC6 and the seventh quantum computer QC7 and the eighth quantum computer QC8. A second sub data bus UDB2 connects the second sub quantum computers QC5, QC6, QC7, QC8 quantum computer system. The fifth quantum computer QC5 can serve as a bus master for the other quantum computers QC6, QC7, QC8 of the second sub-quantum computer system.

Der neunte Quantencomputer QC9 bildet mit dem zehnten Quantencomputer QC10 und dem elften Quantencomputer QC11 und dem zwölften Quantencomputer QC12 ein drittes Unterquantencomputersystem. Ein dritter Unterdatenbus UDB3 verbindet die Quantencomputer QC9, QC10, QC11, QC12 des dritten Unterquantencomputersystems. Der neunte Quantencomputer QC9 kann als Busmaster für die anderen Quantencomputer QC10, QC11, QC12 des dritten Unterquantencomputersystems dienen.The ninth quantum computer QC9 forms a third sub-quantum computer system with the tenth quantum computer QC10 and the eleventh quantum computer QC11 and the twelfth quantum computer QC12. A third sub-data bus UDB3 connects the quantum computers QC9, QC10, QC11, QC12 of the third sub-quantum computer system. The ninth quantum computer QC9 can serve as a bus master for the other quantum computers QC10, QC11, QC12 of the third sub-quantum computer system.

Der dreizehnte Quantencomputer QC13 bildet mit dem vierzehnten Quantencomputer QC14 und dem fünfzehnten Quantencomputer QC15 und dem sechzehnten Quantencomputer QC16 ein viertes Unterquantencomputersystem. Ein vierter Unterdatenbus UDB4 verbindet die Quantencomputer QC13, QC14, QC15, QC16 des vierten Unterquantencomputersystems. Der dreizehnte Quantencomputer QC13 kann als Busmaster für die anderen Quantencomputer QC14, QC15, QC16 des vierten Unterquantencomputersystems dienen.The thirteenth quantum computer QC13 forms a fourth sub-quantum computer system with the fourteenth quantum computer QC14 and the fifteenth quantum computer QC15 and the sixteenth quantum computer QC16. A fourth sub-data bus UDB4 connects the quantum computers QC13, QC14, QC15, QC16 of the fourth sub-quantum computer system. The thirteenth quantum computer QC13 can serve as a bus master for the other quantum computers QC14, QC15, QC16 of the fourth sub-quantum computer system.

In dem Beispiel der 11 verbindet der externe Datenbus EXTDB den ersten Quantencomputer QC1 und den fünften Quantencomputer QC5 und den neunten Quantencomputer QC9 und den dreizehnten Quantencomputer QC13 und die zentrale Steuereinheit ZSE.In the example of 11 the external data bus EXTDB connects the first quantum computer QC1 and the fifth quantum computer QC5 and the ninth quantum computer QC9 and the thirteenth quantum computer QC13 and the central control unit ZSE.

Figur 12figure 12

12 zeigt die Lösung eines NP-Vollständigen Problems mit Hilfe eines mobilen verlegbaren Quantencomputers QC. Ein solches Verfahren beginnt mit der Erfassung von Umfelddaten durch das Quantencomputersystem QUSYS in einem Schritt A). Die Erfassung der Umfelddaten erfolgt typischerweise mittels geeigneter Sensoren, die Teil des Quantencomputersystems QUSYS sein können oder die mit diesem Quantencomputersystem QUSYS über Datenverbindungen verbunden sind und Umfelddaten an das Quantencomputersystem QUSYS übermitteln. In einem Schritt B) identifiziert das Quantencomputersystem QUSYS Objekte im Umfeld des Quantencomputersystems QUSYS, wobei diese Umfeld auch entfern vom Quantencomputersystem QUSYS sein kann. Dabei klassifiziert in einem Schritt C) das Quantencomputersystem QUSYS die identifizierten Objekte im Umfeld des Quantencomputersystems QUSYS. Typischerweise klassifiziert das Quantencomputersystem QUSYS in dem Schritt C) die Objekte nach Gefährlichkeit und/oder Verwundbarkeit und/oder strategischer Wirkung, um eine Maximierung einer Waffenwirkung zu erzielen. Bevorzugt erfolgt diese Klassifikation in Schritt C) mittels eines neuronalen Netzwerkmodells, das das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ausführt. Bevorzugt nutzt das Quantencomputersystem QUSYS für diesen Schritt C) eine oder mehr Quantenoperationen zur Manipulation des Quantenzustand eines oder mehrere Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 eines oder mehrerer Quantenbits eines oder mehrerer Quantencomputer QC1 bis QC16 des Quantencomputersystems QUSYS um die Klassifikation der Objekte durchzuführen. In einem Schritt D legt das Quantencomputersystem QUSYS die Waffen und/oder die Munition und/oder die Konfiguration und/oder die Reihenfolge der angegriffenen Objekte und/oder die angegriffenen und/oder die nicht angegriffenen Objekte fest. Bevorzugt erfolgt diese Festlegung in Schritt D) mittels eines neuronalen Netzwerkmodells, das das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ausführt. Bevorzugt nutzt das Quantencomputersystem QUSYS in dem Schritt D) eine oder mehr Quantenoperationen zur Manipulation des Quantenzustand eines oder mehrere Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 eines oder mehrerer Quantenbits eines oder mehrerer Quantencomputer QC1 bis QC16 des Quantencomputersystems QUSYS um diese Festlegungen durchzuführen. In einem Schritt E) Schlägt das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ein oder mehr dieser Festgelegten Angriffsszenarien einem Bediener, beispielsweise einem oder mehreren Piloten und/oder einem mehreren Feuerleitoffizieren oder der Gleichen vor. Sofern diese den Feuerbefehl geben, kann beispielsweise das Quantencomputersystem QUSYS das freigegebene Angriffsszenario in einem Schritt F) umsetzen. 12 shows the solution of an NP-complete problem using a mobile relocatable quantum computer QC. Such a method begins with the acquisition of environmental data by the quantum computer system QUSYS in step A). The environmental data is typically recorded by means of suitable sensors, which can be part of the quantum computer system QUSYS or which are connected to this quantum computer system QUSYS via data connections and transmit environmental data to the quantum computer system QUSYS. In a step B), the quantum computer system QUSYS identifies objects in the environment of the quantum computer system QUSYS, where this environment can also be remote from the quantum computer system QUSYS. In a step C), the quantum computer system QUSYS classifies the identified objects in the environment of the quantum computer system QUSYS. In step C), the quantum computer system QUSYS typically classifies the objects according to their level of danger and/or vulnerability and/or strategic effect in order to maximize the effectiveness of a weapon. This classification in step C) is preferably carried out using a neural network model, which the quantum computer system QUSYS preferably executes. For this step C), the quantum computer system QUSYS preferably uses one or more quantum operations to manipulate the quantum state of one or more quantum dots NV1, NV2, NV3 of one or more quantum bits of one or more quantum computers QC1 to QC16 of the quantum computer system QUSYS to classify the objects. In a step D, the quantum computer system QUSYS specifies the weapons and/or the ammunition and/or the configuration and/or the order of the objects attacked and/or the objects attacked and/or the objects not attacked. This specification is preferably made in step D) using a neural network model, which the quantum computer system QUSYS preferably executes. In step D), the quantum computer system QUSYS preferably uses one or more quantum operations to manipulate the quantum state of one or more quantum dots NV1, NV2, NV3 of one or more quantum bits of one or more quantum computers QC1 to QC16 of the quantum computer system QUSYS to make these determinations. In a step E), the quantum computer system QUSYS preferably proposes one or more of these defined attack scenarios to an operator, for example one or more pilots and/or one or more fire control officers or the like. If they give the fire order, the quantum computer system QUSYS can, for example, implement the released attack scenario in a step F).

Diese beispielhafte Anwendung kann für die Lösung NP-vollständiger Probleme verallgemeinert werden. Ein solches verallgemeinertes Verfahren beginnt mit der Erfassung von Daten durch das Quantencomputersystem QUSYS in einem Schritt A). Die Erfassung der Daten erfolgt typischerweise mittels geeigneter Sensoren und/oder Datenbanken oder anderer Datenquellen, die Teil des Quantencomputersystems QUSYS sein können oder die mit diesem Quantencomputersystem QUSYS über Datenverbindungen verbunden sind und die Daten an das Quantencomputersystem QUSYS übermitteln. In einem Schritt B) identifiziert das Quantencomputersystem QUSYS geeignete Datenobjekte. Dabei klassifiziert in einem Schritt C) das Quantencomputersystem QUSYS die identifizierten Datenobjekte. Typischerweise klassifiziert das Quantencomputersystem QUSYS in dem Schritt C) die Objekte nach Kategorien, die für die Lösung des jeweiligen Problems relevant sind, um eine Maximierung der Wirkung zu erzielen. Bevorzugt erfolgt diese Klassifikation in Schritt C) mittels eines neuronalen Netzwerkmodells, das das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ausführt. Bevorzugt nutzt das Quantencomputersystem QUSYS für diesen Schritt C) eine oder mehr Quantenoperationen zur Manipulation des Quantenzustand eines oder mehrere Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 eines oder mehrerer Quantenbits eines oder mehrerer Quantencomputer QC1 bis QC16 des Quantencomputersystems QUSYS um die Klassifikation der Datenobjekte durchzuführen. In einem Schritt D) legt das Quantencomputersystem QUSYS die Mittel zur Erzielung des Zwecks und die Parameter und Mittelkonfigurationen bei der Anwendung dieser Mittel und/oder die Reihenfolge der bearbeiteten bzw. nicht bearbeiteten Datenobjekte und/oder die Reihenfolge der angewendeten Mittel fest. Bevorzugt erfolgt diese Festlegung in Schritt D) mittels eines neuronalen Netzwerkmodells, das das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ausführt. Bevorzugt nutzt das Quantencomputersystem QUSYS in dem Schritt D) eine oder mehrere Quantenoperationen zur Manipulation des Quantenzustand eines oder mehrere Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 eines oder mehrerer Quantenbits eines oder mehrerer Quantencomputer QC1 bis QC16 des Quantencomputersystems QUSYS um diese Festlegungen durchzuführen. In einem Schritt E) Schlägt das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ein oder mehr dieser Festgelegten Szenarien einem Bediener oder der Gleichen vor. Sofern diese ein Startsignal geben, kann beispielsweise das Quantencomputersystem QUSYS das freigegebene Szenario in einem Schritt F) umsetzen.This exemplary application can be generalized to solve NP-complete problems. Such a generalized method begins with the acquisition of data by the quantum computer system QUSYS in step A). The data is typically recorded using suitable sensors and/or databases or other data sources, which can be part of the quantum computer system QUSYS or which are connected to this quantum computer system QUSYS via data connections and transmit the data to the quantum computer system QUSYS. In a step B), the quantum computer system QUSYS identifies suitable data objects. In a step C), the quantum computer system QUSYS classifies the identified data objects. Typically, in step C), the quantum computer system QUSYS classifies the objects according to categories that are necessary for the solution of the respective Problems are relevant to maximize impact. This classification in step C) is preferably carried out using a neural network model, which the quantum computer system QUSYS preferably executes. For this step C), the quantum computer system QUSYS preferably uses one or more quantum operations to manipulate the quantum state of one or more quantum dots NV1, NV2, NV3 of one or more quantum bits of one or more quantum computers QC1 to QC16 of the quantum computer system QUSYS to carry out the classification of the data objects. In a step D), the quantum computer system QUSYS specifies the means for achieving the purpose and the parameters and means configurations when using these means and/or the order of the processed or unprocessed data objects and/or the order of the means used. This specification is preferably made in step D) using a neural network model, which the quantum computer system QUSYS preferably executes. In step D), the quantum computer system QUSYS preferably uses one or more quantum operations to manipulate the quantum state of one or more quantum dots NV1, NV2, NV3 of one or more quantum bits of one or more quantum computers QC1 to QC16 of the quantum computer system QUSYS to make these determinations. In a step E), the quantum computer system QUSYS preferably proposes one or more of these specified scenarios to an operator or the like. If they give a start signal, the quantum computer system QUSYS can, for example, implement the released scenario in a step F).

Figur 13figure 13

Die 13 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines Verstärkers V, wie er in der 1 eingezeichnet ist. Ein interner Verstärker IVV des Verstärkers V verstärkt und filtert das Empfängerausgangssignal S0 zu einem Ausgangssignal V1 des internen Verstärkers IVV des Verstärkers V. Ein Analog-zu-Digital-Wandler ADCV des Verstärkers V wandelt das Ausgangssignal V1 des internen Verstärkers IVV des Verstärkers V zu digitalisierten Abtastwerten auf einer Datenleitung V2 zwischen der Steuervorrichtung µCV des Verstärkers V und dem Analog-zu-Digital-Wandler ADCV des Verstärkers V. Die Steuervorrichtung µCV des Verstärkers V und legt diese Abtastwerte bevorzugt in einem Speicher MEMV des Verstärkers V; über einen Speicherdatenbus MEMDBV zwischen Steuervorrichtung µCV des Verstärkers V und Speicher MEMV des Verstärkers V ab. Die Steuervorrichtung µC des verlegbaren Quantencomputers QC kann dann über den Steuerdatenbus SDB, die Datenschnittstelle VIF des Verstärkers V, dien internen Steuerdatenbus SDBV des Verstärkers V und die Steuervorrichtung µCV des Verstärkers V auf die Daten im Speicher MEMV des Verstärkers V zugreifen und diese weiterverarbeiten.The 13 shows an exemplary structure of an amplifier V, as shown in FIG 1 is drawn. An internal amplifier IVV of the amplifier V amplifies and filters the receiver output signal S0 to an output signal V1 of the internal amplifier IVV of the amplifier V. An analog-to-digital converter ADCV of the amplifier V converts the output signal V1 of the internal amplifier IVV of the amplifier V to digitized sampled values on a data line V2 between the control device μCV of the amplifier V and the analog-to-digital converter ADCV of the amplifier V. The control device μCV of the amplifier V and places these sampled values preferably in a memory MEMV of the amplifier V; via a memory data bus MEMDBV between control device μCV of amplifier V and memory MEMV of amplifier V. The control device µC of the relocatable quantum computer QC can then access the data in the memory MEMV of the amplifier V via the control data bus SDB, the data interface VIF of the amplifier V, the internal control data bus SDBV of the amplifier V and the control device µCV of the amplifier V and process them further.

Figur 14figure 14

14 zeigt ein Beispiel eines Kleidungsstücks mit einem verlegbaren Quantencomputersystem QUSYS. Für die Nacharbeit verweist die hier vorgelegte Schrift beispielhaft auf die Schrift WO 2020 239 172 A1 , die eine Methode zur CMOS-Integration offenbart. 14 shows an example of a garment with a deployable quantum computer system QUSYS. For the follow-up work, the writing presented here refers to the writing as an example WO 2020 239 172 A1 , which discloses a method for CMOS integration.

Die hier vorgelegte Schrift schlägt vor, ein oder mehrere Quantencomputer QC1, QC2 und eine zentrale Steuereinheit ZSE in das Material eines Kleidungsstücks KLST einzuarbeiten. Bevorzugt entspricht das Quantencomputersystem QUSYS dem Quantencomputersystem QUSYS der 4, 10 oder 11 oder ähnlichen. Bei dem Kleidungsstück kann es sich auch um eine Armbanduhr oder dergleichen handeln.The document presented here proposes incorporating one or more quantum computers QC1, QC2 and a central control unit ZSE into the material of a garment KLST. The quantum computer system QUSYS preferably corresponds to the quantum computer system QUSYS 4 , 10 or 11 or similar. The item of clothing can also be a watch or the like.

Figur 15figure 15

15 zeigt ein Beispiel eines Satelliten oder Raumfahrzeugs als Beispiel eines Fahrzeugs mit einem verlegbaren Quantencomputersystem QUSYS. Die hier vorgelegte Schrift schlägt vor, ein oder mehrere Quantencomputer QC1, QC2 und eine zentrale Steuereinheit ZSE in den Satelliten oder das Raumfahrzeug zu integrieren. Bevorzugt entspricht das Quantencomputersystem QUSYS dem Quantencomputersystem QUSYS der 4, 10 oder 11 oder ähnlichen. 15 FIG. 12 shows an example of a satellite or spacecraft as an example of a vehicle with a deployable quantum computing system QUSYS. The document presented here proposes integrating one or more quantum computers QC1, QC2 and a central control unit ZSE in the satellite or the spacecraft. The quantum computer system QUSYS preferably corresponds to the quantum computer system QUSYS 4 , 10 or 11 or similar.

Figur 16figure 16

16 zeigt ein Beispiel eines Smartphones mit einem verlegbaren Quantencomputersystem QUSYS. Die hier vorgelegte Schrift schlägt vor, ein oder mehrere Quantencomputer QC1, QC2 und eine zentrale Steuereinheit ZSE in das Smartphones integrieren. Für die Nacharbeit verweist die hier vorgelegte Schrift beispielhaft auf die Schrift WO 2020 239 172 A1 , die eine Methode zur CMOS-Integration offenbart. Bevorzugt entspricht das Quantencomputersystem QUSYS dem Quantencomputersystem QUSYS der 4, 10 oder 11 oder ähnlichen. 16 shows an example of a smartphone with a deployable quantum computer system QUSYS. The document presented here proposes integrating one or more quantum computers QC1, QC2 and a central control unit ZSE into the smartphone. For the follow-up work, the writing presented here refers to the writing as an example WO 2020 239 172 A1 , which discloses a method for CMOS integration. The quantum computer system QUSYS preferably corresponds to the quantum computer system QUSYS 4 , 10 or 11 or similar.

Figur 17figure 17

17 entspricht weitestgehend der 1. Zusätzlich ist die mechanische Grundkonstruktion MGK eingezeichnet. Bevorzugt verbindet die in 17 schematisch gezeichnete mechanische Grundkonstruktion MGK die optischen Funktionselementen (LD, DBS, OS, D, KV, XT, YT, MWA, MGX, MGy, MGz, MGz, PM, PV, MSy, MSx, MSz, STM, PD, CM1, CM2) des Quantencomputers QC miteinander. Vorzugsweise ist die mechanische Grundkonstruktion MGK über vierte Mittel, beispielsweise Schwingungsdämpfer, mit dem Gehäuse GH des Quantencomputers QC mechanisch verbunden. Die vierten Mittel verhindern oder dämpfen die Übertragungen von Körperschall etc. vom Gehäuse GH des Quantencomputers QC oder anderen Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC auf die mechanische Grundkonstruktion MGK mit den optischen Funktionselementen (LD, DBS, OS, D, KV, XT, YT, MWA, MGX, MGy, MGz, MGz, PM, PV, MSy, MSx, MSz, STM, PD, CM1, CM2) des Quantencomputers QC. Vorzugsweise ist der Quantencomputer QC selbst mechanisch gedämpft durch entsprechende vierte Mittel an oder in der mobilen Vorrichtung, beispielsweise einem Fahrzeug, befestigt. Das hier vorgelegte Dokument weist auf die vielfältige Definition des Begriffs Fahrzeug in diesem Zusammenhang in diesem Dokument hin. 17 largely corresponds to the 1 . In addition, the mechanical basic construction MGK is drawn. Preferably connects the in 17 Schematically drawn mechanical basic construction MGK the optical functional elements (LD, DBS, OS, D, KV, XT, YT, MWA, MGX, MGy, MGz, MGz, PM, PV, MSy, MSx, MSz, STM, PD, CM1, CM2 ) of the quantum computer QC with each other. The basic mechanical construction MGK is preferably mechanically connected to the housing GH of the quantum computer QC via fourth means, for example vibration dampers. The fourth means prevent or dampen the transmission of structure-borne noise etc. from the housing GH of the quantum computer QC or other parts of the device of the quantum computer QC to the mechanical basic construction MGK with the optical functional elements (LD, DBS, OS, D, KV, XT, YT, MWA, MGX, MGy, MGz, MGz, PM, PV, MSy, MSx, MSz, STM, PD, CM1, CM2) of the quantum computer QC. Preferably, the quantum computer QC itself is mechanically damped by appropriate fourth means attached to or in the mobile device, for example a vehicle. The document presented here refers to the varied definition of the term vehicle in this context in this document.

Die Zuleitungen von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC die nicht direkt mechanisch mit der mechanische Grundkonstruktion MGK verbunden sind zu Vorrichtungsteilen (LD, DBS, OS, D, KV, XT, YT, MWA, MGX, MGy, MGz, MGz, PM, PV, MSy, MSx, MSz, STM, PD, CM1, CM2), die direkt mit der mechanische Grundkonstruktion MGK verbunden sind, weisen bevorzugt fünfte Mittel auf, die dazu eingerichtet sind, die Übertragung von Körperschall und Kräften von den Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC die nicht direkt mechanisch mit der mechanische Grundkonstruktion MGK verbunden sind zu Vorrichtungsteilen (LD, DBS, OS, D, KV, XT, YT, MWA, MGX, MGy, MGz, MGz, PM, PV, MSy, MSx, MSz, STM, PD, CM1, CM2) zu minimieren.The leads from device parts of the quantum computer QC that are not directly mechanically connected to the mechanical basic construction MGK to device parts (LD, DBS, OS, D, KV, XT, YT, MWA, MGX, MGy, MGz, MGz, PM, PV, MSy , MSx, MSz, STM, PD, CM1, CM2), which are directly connected to the mechanical basic construction MGK, preferably have fifth means that are set up to transmit structure-borne noise and forces from the device parts of the quantum computer QC that are not directly are mechanically connected to the mechanical basic construction MGK to device parts (LD, DBS, OS, D, KV, XT, YT, MWA, MGX, MGy, MGz, MGz, PM, PV, MSy, MSx, MSz, STM, PD, CM1 , CM2).

Figur 18figure 18

18 zeigt die verschiedenen Positionen der koppelnden nuklearen Spins. 18 shows the different positions of the coupling nuclear spins.

Für die Kopplungsstärken der koppelnden nuklearen Spins der nuklearen Quantenbits wurden bi der Ausarbeitung der hier vorgestellten technischen Lehre folgende Kopplungsstärken gefunden. Nummer Position Kopplungsstärke 1 J-Position direkt neben dem Stickstoff 126 MHz 2 A-Position 13,8 MHz 3 B-Position 13,2 MHz 4 C-Position Bei der Ausarbeitung nicht benutzt 5 D-Position 6.5 MHz 6 E-Position 4,2 MHz 7 F-Position 4,2 MHz 8 G-Position 2,6 MHz 9 H-Position 2,6 MHz 10 schwach gekoppelt 0.8 MHz The following coupling strengths were found for the coupling strengths of the coupling nuclear spins of the nuclear quantum bits when the technical teaching presented here was worked out. number position coupling strength 1 J position right next to the nitrogen 126MHz 2 A position 13.8MHz 3 B position 13.2MHz 4 C position Not used in drafting 5 D position 6.5MHz 6 E position 4.2MHz 7 F position 4.2MHz 8th G position 2.6MHz 9 H position 2.6MHz 10 weakly coupled 0.8MHz

Figur 19figure 19

19 zeigt die Verschiebung der Energieaufspaltung durch Hyperfein-WW hf Zeeman, nZ und Quadrupol Q. Hierbei bedeuten:

  • Q= Quadrupol Anteil
  • hf= Hyperfeinwechselwirkung
  • nZ=nuklearer Zeeman Aufspaltung
19 shows the shift in energy splitting by hyperfine WW hf Zeeman, nZ and quadrupole Q. Here:
  • Q= quadrupole part
  • hf= hyperfine interaction
  • nZ=nuclear Zeeman fission

Figur 20figure 20

20 zeigt eine vorschlagsgemäße Pulssequenz zur Charakterisierung eines Quantenbits in Form eines NV-Zentrums. 20 shows a proposed pulse sequence for characterizing a quantum bit in the form of an NV center.

Die Pulssequenz beginnt mit einem Laserpuls der Lichtquelle LD. Die zeitliche Dauer und die Amplitude des Laser-Pulses hängen von den optischen Gegebenheiten innerhalb des Quantencomputers QC ab. Das hier vorgelegte Dokument empfiehlt, diese Werte mittels einer Reihe von Experimenten an der konkreten Quantencomputervorrichtung zu ermitteln.The pulse sequence begins with a laser pulse from the light source LD. The duration and amplitude of the laser pulse depend on the optical conditions within the quantum computer QC. The document presented here recommends determining these values through a series of experiments on the actual quantum computing device.

Nach dem Laser-Puls folgt in dem hier vorgelegten Beispiel ein CROT θ Signal über die Mikrowelle als Mikrowellenburst mit der Mikroellenfrequenz und der Dauer τMW zum Ansprechen des betreffenden NV-Zentrums. Das CROT-θ-Signal dreht den Elektronenspin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um den Winkel θ.In the example presented here, the laser pulse is followed by a CROT θ signal via the microwave as a microwave burst with the microwave frequency and duration τ MW to address the relevant NV center. The CROT θ signal rotates the electron spin of the electron configuration of the NV center by the angle θ.

Auf dieses CROT θ Signal folgt wieder ein Laserpuls mit der Pumpstrahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge. Dabei erfasst der Fotodetektor PD die Intensität der Fluoreszenzstrahlung des NV-Zentrums. Der Quantencomputer QC kann beispielsweise die detektierten Photonen zählen und einen Zähler um jeweils einen Zählschritt erhöhen, wenn er ein Photon der Fluoreszenzstrahlung detektiert. Der Quantencomputer QC vermisst nun für jeweils eine zeitliche Dauer τMW die Anzahl der in einem vorgegebenen Zeitraum detektierten Photonen. In Abhängigkeit von der zeitlichen Dauer τMW des Mikrowellenbursts ergibt sich eine sinusförmige Verteilung der Zählschritte: Die Rabi-Oszillation. Ist die Rabi-Frequenz bekannt, so kann ein Mikrowellenpuls vorgegebener zeitlicher Dauer τMW den Elektronenspin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um einen vorgebbaren Winkel θ drehen. Der Winkel ergibt sich dann als θ=π(τMWMWπ). Hierbei ist τMWπ die halbe zeitliche Periodendauer der Rabi-Oszillation.This CROT θ signal is again followed by a laser pulse with the pump radiation at the pump radiation wavelength. The photodetector PD records the intensity of the fluorescence radiation of the NV center. The quantum computer QC can, for example, count the detected photons and increase a counter by one count each time it detects a photon of the fluorescence radiation. The quantum computer QC now measures the number of photons detected in a given period of time for a time duration τ MW . Depending on the duration τ MW of the microwave burst, a sinusoidal distribution of the counting steps results: the Rabi oscillation. If the Rabi frequency is known, a microwave pulse of a given duration τ MW can rotate the electron spin of the electron configuration of the NV center by a given angle θ. The angle is then given as θ=π(τ MWMWπ ). Here τ MWπ is half the time period of the Rabi oscillation.

Bevorzugt speichert die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die Periodendauer oder die halbe zeitliche Periodendauer oder die Rabi-Frequenz in einem ihrer Speicher für die Verwendung bei der Ansteuerung des NV-Zentrums ab.The control device μC of the quantum computer QC preferably stores the period duration or half the temporal period duration or the Rabi frequency in one of its memories for use in controlling the NV center.

Auf diese Weise kann der Quantencomputer QC den Mikrowellenburst für die Ausführung eines X-Gatters oder eines H-Gatters oder eines CROT-Gatters definieren.In this way, the quantum computer QC can define the microwave burst for the execution of an X-gate or an H-gate or a CROT-gate.

Diese Routinen benötigt man zur Charakterisierung des Systems des Quantencomputers QC.These routines are needed to characterize the system of the quantum computer QC.

Figur 21figure 21

21 zeigt die Pulssequenz für ein Ramsey- oder Hahn-Echo. 21 shows the pulse sequence for a Ramsey or Hahn echo.

Nach der Initialisierung des NV-Zentrums mittels eines Laserpulses der Lichtquelle LD definiert ein erster (π/2)-CROT-Befehl um die X-Achse mittels eines entsprechenden Mikrowellenbursts die X-Achse. Es folgt ein π-CROT-Befehl um die x-Achse mittels eines entsprechenden zweiten Mikrowellenbursts. Nach einer Zeit τ seit dem zeitlichen Beginn des ersten Mikrowellenpulses erfolgt ein -π-CROT-Befehl um die x-Achse mittels eines entsprechenden dritten Mikrowellenbursts. Dabei ist die Mikrowellenphase des dritten Mikrowellenbursts zur Mikrowellenphase des ersten Mikrowellenbursts um 180° phasenversetzt. Die Messungen werden nun für verschiedene Zeiten τ durchgeführt. Es ergibt sich das Schwingungssignal, das die Zeitkonstante T2 aufweist. Dies ist die gesuchte T2 Zeit.After the NV center has been initialized by means of a laser pulse from the light source LD, a first (π/2) CROT command around the X-axis defines the X-axis by means of a corresponding microwave burst. This is followed by a π-CROT command around the x-axis using a corresponding second microwave burst. After a time τ since the beginning of the first microwave pulse, a -π-CROT command occurs about the x-axis by means of a corresponding third microwave burst. The microwave phase of the third microwave burst is phase-shifted by 180° with respect to the microwave phase of the first microwave burst. The measurements are now carried out for different times τ. The result is the oscillation signal that has the time constant T2. This is the T2 time you are looking for.

Diese Routinen benötigt man zur Charakterisierung des Systems des Quantencomputers QC.These routines are needed to characterize the system of the quantum computer QC.

Figur 22figure 22

22 zeigt ein Beispiel für die Ansteuerung eines stark an das NV-Zentrum des Quantenbits gekoppelten, nuklearen Spins des Atomkerns eines nuklearen Quantenbits. Die Ansteuerung erfolgt im ESLAC. 22 shows an example of driving a nuclear spin of the atomic nucleus of a nuclear quantum bit that is strongly coupled to the NV center of the quantum bit. The control takes place in the ESLAC.

Nach der Initialisierung des NV-Zentrums mittels eines Laserpulses der Lichtquelle LD definiert ein erster π-CROT-Befehl um die X-Achse mittels eines entsprechenden Mikrowellenbursts die X-Achse.After the NV center has been initialized by means of a laser pulse from the light source LD, a first π-CROT command around the X-axis defines the X-axis by means of a corresponding microwave burst.

Dieser Befehl koppelt den nuklearen Spin des 13C-Isotops mit dem NV-Zentrum.This command couples the nuclear spin of the 13 C isotope to the NV center.

Nach dem Laser-Puls folgt in dem hier vorgelegten Beispiel ein CROT θ Signal über die Radiowelle als Radiowellenburst mit der Radiowellenfrequenz und der Dauer τRF zum Ansprechen des betreffenden NV-Zentrums. Das CROT-θ-Signal dreht den nuklearen Spin des 13C-Isotops, das mit dem NV-Zentrum gekoppelt ist, um den Winkel θ.In the example presented here, the laser pulse is followed by a CROT θ signal via the radio wave as a radio wave burst with the radio wave frequency and duration τ RF for addressing the relevant NV center. The CROT-θ signal rotates the nuclear spin of the 13 C isotope coupled to the NV center by the angle θ.

Auf dieses CROT θ Signal folgt ein π-CROT-Befehl um die X-Achse mittels eines entsprechenden Mikrowellenbursts, der das NV-Zentrum und das 13C-Isotop wieder voneinander entkoppelt.This CROT θ signal is followed by a π-CROT command around the X-axis by means of a corresponding microwave burst, which again decouples the NV center and the 13 C isotope from each other.

Auf diesen π-CROT-Befehl um die X-Achse folgt wieder ein Laserpuls mit der Pumpstrahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge. Dabei erfasst der Fotodetektor PD die Intensität der Fluoreszenzstrahlung des NV-Zentrums. Der Quantencomputer QC kann beispielsweise die detektierten Photonen zählen und einen Zähler um jeweils einen Zählschritt erhöhen, wenn er ein Photon der Fluoreszenzstrahlung detektiert. Der Quantencomputer QC vermisst nun für jeweils eine zeitliche Dauer τRF die Anzahl der in einem vorgegebenen Zeitraum detektierten Photonen. In Abhängigkeit von der zeitlichen Dauer τRF des Radiowellenbursts ergibt sich eine sinusförmige Verteilung der Zählschritte: Die Rabi-Oszillation. Ist die Rabi-Frequenz bekannt, so kann ein Radiowellenpuls vorgegebener zeitlicher Dauer τRF den nuklearen Spin des 13C-Atomkerns um einen vorgebbaren Winkel θ drehen. Der Winkel ergibt sich dann als 8=π(τRFRFπ). Hierbei ist τRFπ die halbe zeitliche Periodendauer der Rabi-Oszillation.This π-CROT command about the X-axis is again followed by a laser pulse with the pump radiation at the pump radiation wavelength. The photodetector PD records the intensity of the fluorescence radiation of the NV center. The quantum computer QC can, for example, count the detected photons and increase a counter by one count each time it detects a photon of the fluorescence radiation. The quantum computer QC now measures the number of photons detected in a given period of time for a time duration τ RF . Depending on the time duration τ RF of the radio wave burst, a sinusoidal distribution of the counting steps results: the Rabi oscillation. If the Rabi frequency is known, a radio wave pulse of a given duration τ RF can rotate the nuclear spin of the 13 C nucleus by a given angle θ. The angle is then given as 8=π(τ RFRFπ ). Here τ RFπ is half the time period duration of the Rabi oscillation.

Bevorzugt speichert die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die Periodendauer oder die halbe zeitliche Periodendauer oder die Rabi-Frequenz in einem ihrer Speicher für die Verwendung bei der Ansteuerung des 13C-Isotops über das NV-Zentrum ab.The control device μC of the quantum computer QC preferably stores the period duration or half the temporal period duration or the Rabi frequency in one of its memories for use in controlling the 13 C isotope via the NV center.

Auf diese Weise kann der Quantencomputer QC den Radiowellenburst für die Ausführung eines X-Gatters oder eines H-Gatters oder eines CROT-Gatters definieren.In this way, the quantum computer QC can define the radio wave burst for the execution of an X gate or an H gate or a CROT gate.

In dem Beispiel ist die Kopplungsstärke des nuklearen Spins des 13C-Isotops mit dem NV-Zentrum 13,3MHz.In the example, the coupling strength of the nuclear spin of the 13 C isotope with the NV center is 13.3MHz.

Diese Routinen benötigt man zur Charakterisierung des Systems des Quantencomputers QC.These routines are needed to characterize the system of the quantum computer QC.

Figur 23figure 23

23 zeigt ein Beispiel für die Ansteuerung eines schwach an das NV-Zentrum des Quantenbits gekoppelten, nuklearen Spins des Atomkerns eines nuklearen Quantenbits. 23 shows an example of the gating of a nuclear spin of the atomic nucleus of a nuclear quantum bit weakly coupled to the NV center of the quantum bit.

Beim dem Verfahren überträgt der Quantencomputer QC unter einer Hartmann-Hahn (HH) Bedingung, die Information des Quantenzustands des NV-Zentrums auf den Quantenzustand des nuklearen Spins des betreffenden jeweiligen Atomkerns.In the method, the quantum computer QC transfers the information of the quantum state of the NV center to the quantum state of the nuclear spin of the respective atomic nucleus under a Hartmann-Hahn (HH) condition.

Nach der Initialisierung des NV-Zentrums mittels eines Laserpulses der Lichtquelle LD definiert ein erster π/2-CROT-Befehl um die X-Achse mittels eines entsprechenden Mikrowellenbursts die X-Achse.After the NV center has been initialized by means of a laser pulse from the light source LD, a first π/2 CROT command around the X-axis defines the X-axis by means of a corresponding microwave burst.

Anschließend führt der Quantencomputer QC ein CROT um die Y-Achse durch. Dies ist der sogenannte Spinlock. Dies führt dazu, dass die Ausrichtung des Spins des Elektrons des NV-Zentrums mit einer Rabi-Frequenz (Spinlock) rotiert. Der Quantencomputer QC stellt die Rabi-Frequenz durch Einstellung des Magnetfelds B so ein, dass die Rabi-Frequenz in Resonanz mit der Lamor-Frequenz des nuklearen Spins des Atomkerns liegt. Der Quantencomputer QC nutzt für die Einstellung des Magnetfelds bevorzugt das erste Magnetfelderzeugungsmittel MGx und/oder das zweite Magnetfelderzeugungsmittel MGy und/oder das dritte Magnetfelderzeugungsmittel MGz.Then the quantum computer QC performs a CROT around the Y-axis. This is the so-called spin lock. This causes the orientation of the spin of the NV center electron to rotate at a Rabi (spinlock) frequency. The quantum computer QC tunes the Rabi frequency by adjusting the magnetic field B so that the Rabi frequency resonates with the Lamor frequency of the nuclear spin of the atomic nucleus. The quantum computer QC preferably uses the first magnetic field generating means MGx and/or the second magnetic field generating means MGy and/or the third magnetic field generating means MGz for setting the magnetic field.

Dadurch, dass dann die Rabi-Frequenz des NV-Zentrums in Resonanz mit der Lamor-Frequenz des nuklearen Spins des Atomkerns liegt, kann ein definierter Spin-Spin-SWAP (Spin-Austausch) stattfinden. Der Übergang des Spin-Spin-Swaps ist dabei wieder durch eine Zeitkonstante als Kopplungskonstante gekennzeichnet. Damit wird ein teilweiser Spin-Spin-Swap steuerbar. (z.B. 50% Spin-Austausch). Die Spinlockzeit τSL steuert diesen Übergang.Because the Rabi frequency of the NV center then resonates with the Lamor frequency of the nuclear spin of the atomic nucleus, a defined spin-spin-SWAP (spin exchange) can take place. The transition of the spin-spin swap is again characterized by a time constant as a coupling constant. This makes a partial spin-spin swap controllable. (e.g. 50% spin exchange). The spinlock time τ SL controls this transition.

Die 23 zeigt beispielhaft eine Sequenz zum Koppeln eines schwach an das NV-Zentrum gekoppelten nuklearen Spins eines 13C Isotops als nuklearer Spin eines nuklearen Quantenbits.The 23 FIG. 12 shows an exemplary sequence for coupling a nuclear spin of a 13 C isotope weakly coupled to the NV center as a nuclear spin of a nuclear quantum bit.

Die Kopplungsstärke liegt in dem Beispiel der 23 bei 1,803 MHz.The coupling strength is in the example of 23 at 1 .803MHz.

Dieses Verfahren unter Hartmann-Hahn (HH) Bedingung ist besonders wirksam für die Kopplung zwischen NV-Zentren und schwach an diese gekoppelte nukleare Spins.This method under Hartmann-Hahn (HH) condition is particularly effective for coupling between NV centers and nuclear spins weakly coupled to them.

Dieser Befehl koppelt den schwach gekoppelten nuklearen Spin des 13C-Isotops mit dem NV-Zentrum.This command couples the weakly coupled nuclear spin of the 13 C isotope to the NV center.

Auf dieses Spinlock-Signal folgt ein π/2-CROT-Befehl um die X-Achse mittels eines entsprechenden Mikrowellenbursts, der das NV-Zentrum und das 13C-Isotop wieder voneinander entkoppelt.This spinlock signal is followed by a π/2-CROT command around the X-axis by means of a corresponding microwave burst, which again decouples the NV center and the 13 C isotope from each other.

Auf diesen π/2-CROT-Befehl um die X-Achse folgt wieder ein Laserpuls mit der Pumpstrahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge. Dabei erfasst der Fotodetektor PD die Intensität der Fluoreszenzstrahlung des NV-Zentrums. Der Quantencomputer QC kann beispielsweise die detektierten Photonen zählen und einen Zähler um jeweils einen Zählschritt erhöhen, wenn er ein Photon der Fluoreszenzstrahlung detektiert. Der Quantencomputer QC vermisst nun für jeweils eine zeitliche Dauer τSL der Spinlock-Zeit die Anzahl der in einem vorgegebenen Zeitraum detektierten Photonen. In Abhängigkeit von der zeitlichen Dauer τSL der Spinlock-Zeit ergibt sich eine sinusförmige Verteilung der Zählschritte: Die Rabi-Oszillation. Ist die Rabi-Frequenz bekannt, so kann eine Spinlock-Zeit vorgegebener zeitlicher Dauer τSL den schwach gebundenen nuklearen Spin des 13C-Atomkerns um einen vorgebbaren Winkel θ drehen. Der Winkel ergibt sich dann als θ=π(τSLSLπ). Hierbei ist τSLπ die halbe zeitliche Periodendauer der Rabi-Oszillation.This π/2-CROT command about the X-axis is again followed by a laser pulse with the pump radiation at the pump radiation wavelength. The photodetector PD records the intensity of the fluorescence radiation of the NV center. The quantum computer QC can, for example, count the detected photons and increase a counter by one count each time it detects a photon of the fluorescence radiation. The quantum computer QC now measures the number of photons detected in a specified period for a time duration τ SL of the spinlock time. Depending on the duration τ SL of the spinlock time, a sinusoidal distribution of the counting steps results: the Rabi oscillation. If the Rabi frequency is known, a spinlock time of a predetermined duration τ SL can rotate the weakly bound nuclear spin of the 13 C atomic nucleus by a predetermined angle θ. The angle is then given as θ=π(τ SLSLπ ). Here τ SLπ is half the time period of the Rabi oscillation.

Bevorzugt speichert die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die Periodendauer oder die halbe zeitliche Periodendauer oder die Rabi-Frequenz in einem ihrer Speicher für die Verwendung bei der Ansteuerung des schwach gebundenen nuklearen Spins des 13C-Isotops über das NV-Zentrum ab.The control device μC of the quantum computer QC preferably stores the period duration or half the temporal period duration or the Rabi frequency in one of its memories for use in driving the weakly bound nuclear spin of the 13 C isotope via the NV center.

Auf diese Weise kann der Quantencomputer QC den Spinlock-Mikrowellenburst für die Ausführung eines X-Gatters oder eines H-Gatters oder eines CROT-Gatters auf den schwach gebundenen nuklearen Spin des schwach gebundenen nuklearen Quantenbits definieren.In this way, the quantum computer QC can define the spinlock microwave burst for the execution of an X gate or an H gate or a CROT gate on the weakly bound nuclear spin of the weakly bound nuclear quantum bit.

In dem Beispiel ist die Kopplungsstärke des nuklearen Spins des 13C-Isotops mit dem NV-Zentrum 1,803MHz.In the example, the coupling strength of the nuclear spin of the 13 C isotope with the NV center is 1.803MHz.

Diese Routinen benötigt man zur Charakterisierung des Systems des Quantencomputers QC.These routines are needed to characterize the system of the quantum computer QC.

Figur 24figure 24

24 zeigt beispielhaft einen Bernstein-Vazirani-Code in der Quantencomputerprogrammbeschreibungssprache Quiskit (24a) 24 shows an example of a Bernstein-Vazirani code in the quantum computer program description language Quiskit ( 24a)

Die Steuervorrichtung µC oder ein anderer Prozessor übersetzt mit Hilfe eines Transpilers diese Standardgatter in CROT-Befehle. (24b).The control device μC or another processor translates these standard gates into CROT commands with the aid of a transpiler. ( 24b) .

Zur besseren Kompaktheit sind die CROT Befehle mit dem Buchstaben R bezeichnet. Der zweite Buchstabe nach dem R bezeichnet die Drehachse. Der Wert in Klammern bezeichnet den Drehwinkel.
q_0 bezeichnet in der 24b einen ersten nuklearen Spin eines ersten nuklearen Quantenbits.
q_1 bezeichnet in der 24b einen zweiten nuklearen Spin eines zweiten nuklearen Quantenbits.
q_2 bezeichnet in der 24b den Elektronenspin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums als Quantenbit.
For better compactness, the CROT commands are denoted by the letter R. The second letter after the R denotes the axis of rotation. The value in brackets indicates the angle of rotation.
q_0 referred to in the 24b a first nuclear spin of a first nuclear quantum bit.
q_1 referred to in the 24b a second nuclear spin of a second nuclear quantum bit.
q_2 referred to in the 24b the electron spin of the electron configuration of the NV center as a quantum bit.

Figur 25figure 25

25 zeigt den Source-Code des Beispiels der 24 (BV-Code) in Form beispielhafter Assembler OpCodes, die der Quantencomputer QC ausführt. Die Quanten-Op-Codes sind in einem für Menschen lesbaren Text-File angegeben. Ein Quanten-Op-Code im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist ein Op-Code, bei dessen Ausführung der Quantencomputer QC zumindest ein Quantenbit des Quantencomputers QC manipuliert. Vorzugsweise kodiert der Transpiler die CROT-Op-Codes durch binäre Zahlen eines Maschinencodes. Die beispielhafte Syntax des Beispiels der 25 sieht einen Op-Code pro Zeile vor. Diese einfachen Befehle in Form dieser Op-Codes veranlassen den Quantencomputer QC einfache, ausführbare Pulse zu erzeugen. 25 shows the source code of the example 24 (BV code) in the form of exemplary assembler opcodes that the quantum computer QC executes. The quantum op-codes are given in a human-readable text file. A quantum op-code within the meaning of the document presented here is an op-code whose execution involves the quantum computer QC manipulating at least one quantum bit of the quantum computer QC. Preferably, the transpiler encodes the CROT op-codes by binary numbers of machine code. The exemplary syntax of the example of the 25 provides one opcode per line. These simple commands in the form of these op-codes cause the quantum computer QC to generate simple, executable pulses.

Die OP-Codes der 25 sind:

NV_1_X1
Initialisierung der X-Achse durch einen π-Mikrowellenpuls auf das NV-Zentrum als Quantenbit (CROT mit 180°)
qn1_CXNOT
CROT um 180° mit X Drehachse auf das nukleare Quantenbit 1 (π-Puls) (hier das 14N-Stickstoffatom des NV-Zentrums), wenn NV m=1 ist. (q_1 in 24b)
qn1_CHYNOT
CROT um 90° mit Y Drehachse auf das nukleare Quantenbit 1 (π/2-Puls) (hier das 14N-Stickstoffatom des NV-Zentrums), wenn NV m=1 ist. (q_1 in 24b)
qn2_3/2CXNOT
CROT um 270° mit X Drehachse auf das nukleare Quantenbit 2 (3π/2-Puls) (hier ein 13C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn NV m=1 ist.. (q_0 in 24b)
qn2_CHYNOT
CROT um 90° mit Y Drehachse auf das nukleare Quantenbit 2 (π/2-Puls) (hier ein 13C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn NV m=1 ist. (q_0 in 24b)
NV_1_X2
CROT des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um π mit Drehachse X mit viel Mikrowellenleistung also unabhängig von Zustand des nuklearen Quantenbits 1 (hier das 14N-Stickstoffatom des NV-Zentrums) (q_2 in 24b),
NV_1_X3
CROT des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um π mit Drehachse X abhängig von Zustand des nuklearen Quantenbits 2 (hier ein 13C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn der nukleare Spin des 13C-Isotops down ist (q_2 in 24b).
NV_1_RY2
CROT des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um π/2 mit Drehachse Y abhängig von Zustand des nuklearen Quantenbits 2 (hier ein 13C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn der nukleare Spin des 13C-Isotops down ist (q_2 in 24b).
NV_1_RY3
CROT des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um π/2 mit Drehachse Y abhängig von Zustand des nuklearen Quantenbits 2 (hier ein 13C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn der nukleare Spin des 13C-Isotops up ist (q_2 in 24b).
NV_1_Y3
CROT des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um π mit Drehachse Y abhängig von Zustand des nuklearen Quantenbits 2 (hier ein 13C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn der nukleare Spin des 13C-Isotops down ist (q_2 in 24b).
NV_1_RY2
CROT des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um π/2 mit Drehachse Y abhängig von Zustand des nuklearen Quantenbits 2 (hier ein 13C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn der nukleare Spin des 13C-Isotops down ist (q_2 in 24b).
NV_1_RY3
CROT des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um π/2 mit Drehachse Y abhängig von Zustand des nuklearen Quantenbits 2 (hier ein 13C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn der nukleare Spin des 13C-Isotops up ist (q_2 in 24b).
qn1_CXNOT:
CROT um 180° mit X Drehachse auf das nukleare Quantenbit 1 (π-Puls) (hier das 14N-Stickstoffatom des NV-Zentrums), wenn NV m=1 ist. (q_1 in 24b)
qn1_CHYNOT
CROT um 90° mit Y Drehachse auf das nukleare Quantenbit 1 (π/2-Puls) (hier das 14N-Stickstoffatom des NV-Zentrums), wenn NV m=1 ist. (q_1 in 24b)
qn2_3/2CXNOT
CROT um 270° mit X Drehachse auf das nukleare Quantenbit 2 (3π/2-Puls) (hier ein 13C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn NV m=1 ist.. (q_0 in 24b)
qn2_CHYNOT
CROT um 90° mit Y Drehachse auf das nukleare Quantenbit 2 (π/2-Puls) (hier ein 13C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn NV m=1 ist. (q_0 in 24b)
The OP codes of the 25 are:
NV_1_X1
Initialization of the X-axis by a π-microwave pulse on the NV center as a quantum bit (CROT with 180°)
qn1_CXNOT
CROT by 180° with X axis of rotation onto the nuclear quantum bit 1 (π pulse) (here the 14 N nitrogen atom of the NV center) when NV m=1. (q_1 in 24b)
qn1_CHYNOT
CROT by 90° with Y axis of rotation onto the nuclear quantum bit 1 (π/2 pulse) (here the 14 N nitrogen atom of the NV center) when NV m=1. (q_1 in 24b)
qn2_3/2CXNOT
CROT by 270° with X axis of rotation onto the nuclear quantum bit 2 (3π/2 pulse) (here a 13 C isotope coupled to the NV center) when NV m=1.. (q_0 in 24b)
qn2_CHYNOT
CROT by 90° with Y axis of rotation onto the nuclear quantum bit 2 (π/2 pulse) (here a 13 C isotope coupled to the NV center) when NV m=1. (q_0 in 24b)
NV_1_X2
CROT of the electron spin of the electron configuration of the NV center around π with rotation axis X with a lot of microwave power, i.e. independent of the state of the nuclear quantum bit 1 (here the 14 N nitrogen atom of the NV center) (q_2 in 24b) ,
NV_1_X3
CROT of the electron spin of the electron configuration of the NV center around π with rotation axis X dependent on the state of the nuclear quantum bit 2 (here a 13 C isotope coupled to the NV center) when the nuclear spin of the 13 C isotope is down (q_2 in 24b) .
NV_1_RY2
CROT of the electron spin of the electron configuration of the NV center around π/2 with rotation axis Y depending on the state of the nuclear quantum bit 2 (here a 13 C isotope coupled to the NV center) when the nuclear spin of the 13 C isotope down is (q_2 in 24b) .
NV_1_RY3
CROT of the electron spin of the electron configuration of the NV center around π/2 with rotation axis Y depending on the state of the nuclear quantum bit 2 (here a 13 C isotope coupled to the NV center) when the nuclear spin of the 13 C isotope up is (q_2 in 24b) .
NV_1_Y3
CROT of the electron spin of the electron configuration of the NV center around π with rotation axis Y depending on the state of the nuclear quantum bit 2 (here a 13 C isotope coupled to the NV center) when the nuclear spin of the 13 C isotope is down (q_2 in 24b) .
NV_1_RY2
CROT of the electron spin of the electron configuration of the NV center around π/2 with rotation axis Y depending on the state of the nuclear quantum bit 2 (here a 13 C isotope coupled to the NV center) when the nuclear spin of the 13 C isotope down is (q_2 in 24b) .
NV_1_RY3
CROT of the electron spin of the electron configuration of the NV center around π/2 with rotation axis Y depending on the state of the nuclear quantum bit 2 (here a 13 C isotope coupled to the NV center) when the nuclear spin of the 13 C isotope up is (q_2 in 24b) .
qn1_CXNOT:
CROT by 180° with X axis of rotation onto the nuclear quantum bit 1 (π pulse) (here the 14 N nitrogen atom of the NV center) when NV m=1. (q_1 in 24b)
qn1_CHYNOT
CROT by 90° with Y axis of rotation onto the nuclear quantum bit 1 (π/2 pulse) (here the 14 N nitrogen atom of the NV center) when NV m=1. (q_1 in 24b)
qn2_3/2CXNOT
CROT by 270° with X axis of rotation onto the nuclear quantum bit 2 (3π/2 pulse) (here a 13 C isotope coupled to the NV center) when NV m=1.. (q_0 in 24b)
qn2_CHYNOT
CROT by 90° with Y axis of rotation onto the nuclear quantum bit 2 (π/2 pulse) (here a 13 C isotope coupled to the NV center) when NV m=1. (q_0 in 24b)

Figur 26figure 26

26 zeigt das Beispiel einer Addition von 2m mal 3 Bit Werten. Für die Realisierung verwendet der Algorithmus viele Toffoli-Gatter (CCNOT Gatter). Im Gegensatz zu Quantencomputern auf Basis supraleitender Quantenbits kommt der hier vorgestellte Quantencomputer mit Einzelgatteroperationen aus. Quantencomputer auf Basis supraleitender Quantenbits benötigen bis zu 23 Quantengatter um ein einziges Toffoli-Gatter (CCNOT Gatter) zu realisieren. 26 shows the example of an addition of 2m times 3 bit values. For the realization, the algorithm uses many Toffoli gates (CCNOT gates). In contrast to quantum computers based on superconducting quantum bits, the quantum computer presented here manages with single gate operations. Quantum computers based on superconducting quantum bits require up to 23 quantum gates to realize a single Toffoli gate (CCNOT gate).

Der hier vorgestellte Quantencomputer realisiert die Toffoli-Gatter (CCNOT Gatter) mit NV-14N-13C Kopplungen der entsprechenden Spins.The quantum computer presented here realizes the Toffoli gate (CCNOT gate) with NV- 14 N- 13 C couplings of the corresponding spins.

Figur 27figure 27

27 zeigt einen Quantencomputer QC, der in einer kardanischen Aufhängung KAH montiert ist. Die kardanische Aufhängung KAH ermöglicht, den Quantencomputer QC gegen Rotationsbeschleunigungen und/oder Rotationen um die erste Achse AX1 und die zweite Achse AX2 zu schützen. In dem Beispiel der 27 umfasst die beispielhafte kardanische Aufhängung KAH einen ersten Pfosten P1 und einen zweiten Pfosten P2. An dem ersten Pfosten P1 und dem zweiten Pfosten P2 der kardanischen Aufhängung KAH ist beispielhaft ein erster Aufhängungsring R1 drehbar um eine erste Achse AX1 aufgehängt. Eine erste Energiekopplung EK1 verbindet drehbar um die erste Achse elektrisch leitend die Leitung der Energieversorgung PWR des ersten Pfostens P1 mit der Leitung der Energieversorgung PWR des ersten Aufhängungsring R1. In dem ersten Aufhängungsring R1 der kardanischen Aufhängung KAH ist drehbar um eine zweite Achse AX2 ein zweiter Aufhängungsring R2 montiert. Eine zweite Energiekopplung EKe verbindet die Leitung der Energieversorgung PWR des ersten Aufhängungsring R1 elektrisch leitend und drehbar um die zweite Achse AX2 mit Leitung der Energieversorgung PWR des zweiten Aufhängungsring R2. 27 shows a quantum computer QC mounted in a gimbal KAH. The cardanic suspension KAH makes it possible to protect the quantum computer QC against rotational accelerations and/or rotations about the first axis AX1 and the second axis AX2. In the example of 27 example gimbal KAH includes a first post P1 and a second post P2. By way of example, a first suspension ring R1 is suspended on the first post P1 and the second post P2 of the cardanic suspension KAH so that it can rotate about a first axis AX1. A first power coupling EK1 electrically conductively connects the power supply line PWR of the first post P1 to the power supply line PWR of the first suspension ring R1 so as to be rotatable about the first axis. A second suspension ring R2 is mounted rotatably about a second axis AX2 in the first suspension ring R1 of the gimbal KAH. A second energy coupling EKe connects the line of the power supply PWR of the first suspension ring R1 in an electrically conductive manner and rotatable about the second axis AX2 with the line of the power supply PWR of the second suspension ring R2.

Der Quantencomputer QC ist fest an den zweiten Aufhängungsring R2 montiert. Hierdurch ist der Quantencomputer QC drehbar um die erste Achse AX1 und drehbar um die zweite Achse AX2 an der kardanischen Aufhängung KAH montiert. Bevorzugt versorgt die Leitung der Energieversorgung PWR des zweiten Aufhängungsring R2 den Quantencomputer QC mit elektrischer Energie.The quantum computer QC is fixed to the second suspension ring R2. As a result, the quantum computer QC is rotatably mounted on the gimbal KAH about the first axis AX1 and rotatable about the second axis AX2. Preferably, the line of the power supply PWR of the second suspension ring R2 supplies the quantum computer QC with electrical power.

Der Kreisel KR ist fest an den zweiten Aufhängungsring R2 montiert. Hierdurch ist der Kreisel KR drehbar um die erste Achse AX1 und drehbar um die zweite Achse AX2 an der kardanischen Aufhängung KAH montiert. Bevorzugt treibt ein Antrieb des Kreisels KR den Kreisel KR mit elektrischer Energie aus der Leitung der Energieversorgung PWR des zweiten Aufhängungsring R2 an.The gyro KR is fixedly mounted to the second suspension ring R2. As a result, the gyroscope KR is mounted on the cardanic suspension KAH so that it can rotate about the first axis AX1 and can rotate about the second axis AX2. Preferably, a drive of the gyroscope KR drives the gyroscope KR with electrical energy from the line of the power supply PWR of the second suspension ring R2.

Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments könne vorzugsweise die kardanische Aufhängung KAH des Quantencomputers QC und der Kreisel KR als Teil des Quantencomputers betrachtet werden.For the purposes of the document presented here, the cardanic suspension KAH of the quantum computer QC and the gyroscope KR can preferably be regarded as part of the quantum computer.

Es ist denkbar, dass die kardanische Aufhängung KAH über einen ersten Antrieb verfügt, der den ersten Aufhängungsring R1 gegenüber dem ersten Pfosten P1 und/oder dem zweiten Pfosten P2 um die erste Achse AX1 um einen ersten Drehwinkel drehen kann. Es ist denkbar, dass der erste Antrieb den ersten Aufhängungsring R1 um die erste Achse AX1 in Abhängigkeit von einem Signal des Quantencomputers QC und/oder der Steuervorrichtung µC um einen vorgegebenen ersten Drehwinkel dreht.It is conceivable that the cardanic suspension KAH has a first drive which can rotate the first suspension ring R1 relative to the first post P1 and/or the second post P2 about the first axis AX1 by a first angle of rotation. It is conceivable that the first drive rotates the first suspension ring R1 about the first axis AX1 by a predetermined first angle of rotation depending on a signal from the quantum computer QC and/or the control device μC.

Es ist denkbar, dass ein erster Drehwinkelsensor der kardanischen Aufhängung KAH die Verdrehung in Form eines ersten Werts des ersten Drehwinkels des ersten Aufhängungsrings R1 gegenüber dem ersten Pfosten P1 und/oder dem zweiten Pfosten P2 um die erste Achse AX1 erfasst und über eine erste Drehwinkelsignalleitung und ggf. zwischengeschaltete Signalkupplungen an den Quantencomputer QC und/oder dessen Steuervorrichtung µC meldet. Hierbei ermöglicht eine Signalkupplung eine Verdrehung des ersten Aufhängungsrings R1 gegenüber dem ersten Pfosten P1 um einen beliebigen ersten Drehwinkel, ohne dass die Drehwinkelsignalleitung verdrillt oder unterbrochen wird.It is conceivable that a first rotation angle sensor of the cardanic suspension KAH detects the rotation in the form of a first value of the first rotation angle of the first suspension ring R1 relative to the first post P1 and/or the second post P2 about the first axis AX1 and via a first rotation angle signal line and possibly interposed signal couplings to the quantum computer QC and / or its control device μC reports. In this case, a signal coupling allows the first suspension ring R1 to be rotated relative to the first post P1 by any desired first angle of rotation, without the rotation angle signal line being twisted or interrupted.

Es ist denkbar, dass die kardanische Aufhängung KAH über einen zweiten Antrieb verfügt, der den zweiten Aufhängungsring R2 um die zweite Achse AX2 um einen zweiten Drehwinkel gegenüber dem ersten Aufhängungsring R1 verdrehen kann. Es ist denkbar, dass der zweite Antrieb den zweiten Aufhängungsring R2 um die zweite Achse AX2 in Abhängigkeit von einem Signal des Quantencomputers QC und/oder der Steuervorrichtung µC um einen vorgegebenen zweiten Drehwinkel dreht.It is conceivable that the cardanic suspension KAH has a second drive which can rotate the second suspension ring R2 about the second axis AX2 by a second angle of rotation in relation to the first suspension ring R1. It is conceivable that the second drive rotates the second suspension ring R2 about the second axis AX2 by a predetermined second angle of rotation depending on a signal from the quantum computer QC and/or the control device μC.

Die erste Achse AX1 ist bevorzugt senkrecht zur ersten Achse AX1 angeordnet.The first axis AX1 is preferably arranged perpendicular to the first axis AX1.

Es ist denkbar, dass ein zweiter Drehwinkelsensor der kardanischen Aufhängung KAH die Verdrehung des zweiten Aufhängungsrings R1 gegenüber dem ersten Aufhängungsring R1 erfasst und über eine zweite Drehwinkelsignalleitung und ggf. zwischengeschaltete Signalkupplungen an den Quantencomputer QC und/oder dessen Steuervorrichtung µC meldet. Hierbei ermöglicht eine Signalkupplung vorzugsweise eine Verdrehung des zweiten Aufhängungsrings R2 gegenüber dem ersten Aufhängungsring R1 um einen beliebigen zweiten Drehwinkel, ohne dass die zweite Drehwinkelsignalleitung verdrillt oder unterbrochen wird.It is conceivable that a second angle of rotation sensor of the cardanic suspension KAH detects the rotation of the second suspension ring R1 in relation to the first suspension ring R1 and reports it to the quantum computer QC and/or its control device µC via a second angle of rotation signal line and possibly interposed signal couplings. In this case, a signal coupling preferably allows the second suspension ring R2 to be rotated relative to the first suspension ring R1 by any second angle of rotation, without the second angle-of-rotation signal line being twisted or interrupted.

Der Kreisel oder die Kreisel KR stelle sich, dass bei ausgekuppelten, nicht vorhandenen oder nicht angetriebenen ersten Antrieben und zweiten Antrieben der Quantencomputer QC auch bei einer Drehung der kardanischen Aufhängung KAH um die erste Achse AX1 und/oder zweite Achse AX2 der Quantencomputer QC seine Ausrichtung nicht ändert.The gyroscope or gyroscopes KR assume that when the first drives and second drives of the quantum computer QC are disengaged, non-existent or not driven, the quantum computer QC also adjusts its alignment when the cardanic suspension KAH rotates about the first axis AX1 and/or second axis AX2 does not change.

Bevorzugt umfasst die kardanische Aufhängung KAH je einen Kreisel KR je Achse (AX1, AX2) der kardanischen KAH. Bevorzugt stehen die Achsen verschiedener Kreisel KR senkrecht zu einander.The cardanic suspension KAH preferably comprises a gyroscope KR for each axis (AX1, AX2) of the cardanic KAH. The axes of different gyroscopes KR are preferably perpendicular to one another.

Natürlich können statt des Quantencomputers QC sich an der Stelle des Quantencomputers QC auch nur wesentliche Teile des Quantencomputers QC, wie beispielsweise das Substrat D mit den Quantenbits QUB und/oder nuklearen Quantenbits CQUB befinden. Die Signale der anderen Vorrichtungsteile des Quantencomputers müssen dann mittels geeigneter Signalkupplungen verdrillungsfrei zu diesen Vorrichtungsteilen transportiert werden oder von diesen wegtransportiert werden.Of course, instead of the quantum computer QC, only essential parts of the quantum computer QC, such as the substrate D with the quantum bits QUB and/or nuclear quantum bits CQUB, can be located instead of the quantum computer QC. The signals of the other device parts of the quantum computer must then be transported to these device parts or transported away from them by means of suitable signal couplings without twisting.

Figur 28figure 28

28 zeigt die beispielhafte Topologie von vier beispielhaften NV-Zentren basierten Quantenbit-Systemen (weiß mit schwarzem durchgezogenen Umrandungskreis: NV-Zentrum als elektronische Quantenpunkte NV elektronischer Quantenbits QUB, weiß mit schwarzem gestricheltem Umrandungskreis: 14N oder 15N Stickstoff-Kern als nukleare Quantenpunkte CI nukleare Quantenbits CQUB, schwarz ausgefüllt: 13C Kohlenstoffkerne als nukleare Quantenpunkte CI nukleare Quantenbits CQUB). 28 shows the exemplary topology of four exemplary NV centers based quantum bit systems (white with black solid border circle: NV center as electronic quantum dots NV electronic quantum bits QUB, white with black dashed border circle: 14 N or 15 N nitrogen core as nuclear quantum dots CI nuclear quantum bits CQUB, filled in black: 13 C carbon nuclei as nuclear quantum dots CI nuclear quantum bits CQUB).

Ein erstes beispielhaftes einfaches Quantenbit-System (Siehe 28a) ist aus dem Elektronenspin eines NV-Zentrums und einem nuklearen Spin des Stickstoffkerns des NV-Zentrums und mindestens je zwei nuklearen Spind der Atomkerne von zwei 13C-Isotopen in der Umgebung des NV-Zentrums aufgebaut. Der Begriff „in der Umgebung“ bedeutet dabei, dass der jeweilige Elektronenspin der jeweiligen Elektronenkonfiguration des jeweiligen NV-Zentrums mit dem jeweiligen magnetischen Moment der jeweiligen nuklearen Spins der jeweiligen nuklearen Atomkerne der 13C-Isotope bzw. der jeweiligen Atomkerne der jeweiligen Stickstoffatome der jeweiligen NV-Zentren beispielsweise durch Dipol-Dipol-Wechselwirkung wechselwirken kann und dass somit eine Kopplung und/oder Verschränkung zwischen den nuklearen Spins der nuklearen Atomkerne der 13C-Isotope bzw. der Stickstoffatome einerseits und dem Elektronenspin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums andererseits möglich ist.A first exemplary simple quantum bit system (see 28a) is composed of the electron spin of an NV center and a nuclear spin of the nitrogen nucleus of the NV center and at least two nuclear spins of the atomic nuclei of two 13 C isotopes in the vicinity of the NV center. The term "in the vicinity" means that the respective electron spin of the respective electron configuration of the respective NV center with the respective magnetic moment of the respective nuclear spins of the respective nuclear atomic nuclei of the 13 C isotopes or the respective atomic nuclei of the respective nitrogen atoms of the respective NV centers can interact, for example, by dipole-dipole interaction and that coupling and/or entanglement between the nuclear spins of the nuclear atomic nuclei of the 13 C isotopes or the nitrogen atoms on the one hand and the electron spin of the electron configuration of the NV center on the other hand is possible .

Ein zweites beispielhaftes einfaches Quantenbit-System (Siehe 28b) ist aus den Elektronenspins zweier NV-Zentren und den zwei nuklearen Spins der jeweiligen Atomkerne der jeweiligen Stickstoffatome der jeweiligen NV-Zentren und vorzugsweise mindestens zwei jeweiligen nuklearen Spins von zwei jeweiligen Atomkernen von zwei jeweiligen 13C-Isotopen in der jeweiligen Umgebung der jeweiligen NV-Zentrums aufgebaut. Jedem NV-Zentrum der zwei NV-Zentren sind somit jeweils bevorzugt mindestens zwei jeweilige nuklearen Spins von zwei jeweiligen Atomkernen von zwei jeweiligen 13C-Isotopen zugeordnet. Das Quantenbit-System umfasst somit zwei elektronische Spins der zwei NV-Zentren und sechs nukleare Spins und somit insgesamt acht Quantenbits - zwei elektronische Quantenbits NV und sechs nukleare Quantenbits CI. jeweiligeA second exemplary simple quantum bit system (See 28b) is composed of the electron spins of two NV centers and the two nuclear spins of the respective atomic nuclei of the respective nitrogen atoms of the respective NV centers and preferably at least two respective nuclear spins of two respective atomic nuclei of two respective 13 C isotopes in the respective environment of the respective NV center built. Each NV center of the two NV centers is thus preferably associated with at least two respective nuclear spins of two respective atomic nuclei of two respective 13 C isotopes. The quantum bit system thus comprises two electronic spins of the two NV centers and six nuclear spins and thus a total of eight quantum bits - two electronic quantum bits NV and six nuclear quantum bits CI. respective

Ein drittes beispielhaftes einfaches Quantenbit-System (Siehe 28c) ist aus den Elektronenspins vierer NV-Zentren und den vier nuklearen Spins der jeweiligen Atomkerne der jeweiligen Stickstoffatome der jeweiligen NV-Zentren und vorzugsweise mindestens zwei jeweiligen nuklearen Spins von zwei jeweiligen Atomkernen von zwei jeweiligen 13C-Isotopen in der jeweiligen Umgebung der jeweiligen NV-Zentrums aufgebaut. Jedem NV-Zentrum der zwei NV-Zentren sind somit jeweils bevorzugt mindestens zwei jeweilige nuklearen Spins von zwei jeweiligen Atomkernen von zwei jeweiligen 13C-Isotopen zugeordnet. Das Quantenbit-System umfasst somit vier elektronische Spins der vier NV-Zentren und 12 nukleare Spins und somit insgesamt sechzehn Quantenbits - vier elektronische Quantenbits NV und 12 nukleare Quantenbits CI.A third example simple quantum bit system (See 28c ) is composed of the electron spins of four NV centers and the four nuclear spins of the respective atomic nuclei of the respective nitrogen atoms of the respective NV centers and preferably at least two respective nuclear spins of two respective atomic nuclei of two respective 13 C isotopes in the respective environment of the respective NV center built. Each NV center of the two NV centers is thus preferably associated with at least two respective nuclear spins of two respective atomic nuclei of two respective 13 C isotopes. The quantum bit system thus comprises four electronic spins of the four NV centers and 12 nuclear spins and thus a total of sixteen quantum bits - four electronic quantum bits NV and 12 nuclear quantum bits CI.

Ein viertes beispielhaftes einfaches Quantenbit-System (Siehe 28d) ist aus den Elektronenspins von n, linear angeordneten NV-Zentren und den n nuklearen Spins der jeweiligen Atomkerne der jeweiligen Stickstoffatome der jeweiligen NV-Zentren und vorzugsweise mindestens zwei jeweiligen nuklearen Spins von zwei jeweiligen Atomkernen von zwei jeweiligen 13C-Isotopen in der jeweiligen Umgebung der jeweiligen NV-Zentrums aufgebaut. Jedem NV-Zentrum der n NV-Zentren sind somit jeweils bevorzugt mindestens zwei jeweilige nuklearen Spins von zwei jeweiligen Atomkernen von zwei jeweiligen 13C-Isotopen zugeordnet. Das Quantenbit-System umfasst somit n elektronische Spins der n NV-Zentren und 3*n nukleare Spins und somit insgesamt 4*n Quantenbits - vier elektronische Quantenbits NV und 12 nukleare Quantenbits CI. In der 18d ist nur ein Ausschnitt von 4 NV-Zentren der Kette aus n NV-Zentren dargestellt.A fourth exemplary simple quantum bit system (See 28d ) is composed of the electron spins of n linearly arranged NV centers and the n nuclear spins of the respective atomic nuclei of the respective nitrogen atoms of the respective NV centers and preferably at least two respective nuclear spins of two respective atomic nuclei of two respective 13 C isotopes in the respective environment of the respective NV center. Each NV center of the n NV centers is thus preferably associated with at least two respective nuclear spins of two respective atomic nuclei of two respective 13 C isotopes. The quantum bit system thus comprises n electronic spins of the n NV centers and 3*n nuclear spins and thus a total of 4*n quantum bits - four electronic quantum bits NV and 12 nuclear quantum bits CI. In the 18d only a section of 4 NV centers of the chain of n NV centers is shown.

Figur 29figure 29

29 zeigt das Magnetfeld über einem Stabmagneten (Radius 1 mm, Länge 5 mm) als Funktion der radialen Koordinate (r) und Abstands-Koordinate (z). Die für NV-Zentren geeignete Ausrichtung in (111)-Orientierung (θ=arctan(sqrt(3/2))=50.77°) liegt entlang der grünen Linie vor. 29 shows the magnetic field above a bar magnet (radius 1 mm, length 5 mm) as a function of the radial coordinate (r) and distance coordinate (z). The appropriate orientation for NV centers in (111) orientation (θ=arctan(sqrt(3/2))=50.77°) is along the green line.

Figur 30figure 30

30 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Wellenleiter-Struktur eines koplanaren Wellenleiters CWG mit einer einzelnen Leitung LTG in 50 Ω-Technologie. Der bevorzugt verwendete koplanare Wellenleiter CWG ist bevorzugt ein Streifenleiter (Micro-Strip-Lines) auf der Oberfläche des Diamant-Chips bzw. des Substrats D. 30 shows a schematic representation of an exemplary waveguide structure of a coplanar waveguide CWG with a single line LTG in 50 Ω technology. The preferably used coplanar waveguide CWG is preferably a strip conductor (micro-strip lines) on the surface of the diamond chip or the substrate D.

Bevorzugt führen diese Wellenleiter (Micro-Strip-Lines) auf der Oberfläche des Diamant-Chips bzw. des Substrats D die elektromagnetischen Signale im Radiowellenfrequenzbereich und/oder im Mikrowellenfrequenzbereich den paramagnetischen Zentren und/oder den NV-Zentren und/oder den Farbzentren und/oder den Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D zu.These waveguides (micro-strip lines) on the surface of the diamond chip or the substrate D preferably carry the electromagnetic signals in the radio frequency range and/or in the microwave frequency range to the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D.

Bevorzugt sind solche Wellenleiter als koplanare Wellenleiter CWG mit einem definierten Wellenwiderstand, vorzugsweise 50 Ohm (50 Ω), ausgeführt (30). Zum Anschluss des koplanaren Wellenleiters CWG ist die Struktur auf beiden Seiten mit einer Anpassungs-Struktur APS versehen, die den Stoßstellen freien Anschluss von anderen Wellenleitern, wie beispielsweise Koaxialkabeln und/oder Semi-Ridged-Leitungen und/oder von Steckern, beispielsweise SMA-Steckern, erlaubt. Such waveguides are preferably designed as coplanar CWG waveguides with a defined characteristic impedance, preferably 50 ohms (50 Ω) ( 30 ). To connect the coplanar waveguide CWG, the structure is provided on both sides with an adaptation structure APS, which allows connection of other waveguides, such as coaxial cables and/or semi-ridged lines and/or plugs, for example SMA plugs, without the joints , permitted.

Der koplanare Wellenleiter CWG umfasst bevorzugt die Leitung LTG zur Einspeisung, zum Transport und zur Entnahme des Signals und eine erste Masse-Platte GND und eine zweite Masse-Platte GND zwischen denen die Leitung LTG geführt ist. Die Leitung LTG dient dabei vorzugsweise als Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA. Bevorzugt befinden sich die paramagnetischen Zentren und/oder den NV-Zentren und/oder den Farbzentren und/oder den Quantenpunkte des Diamant-Chips bzw. des Substrats D zwischen der Leitung LTG und einer der beiden Masse-Platten GND, sodass sie von oben mit Pumpstrahlung LB von dem optischen System OS bestrahlt werden können und sodass das optische System OS die Fluoreszenzstrahlung der paramagnetischen Zentren und/oder den NV-Zentren und/oder den Farbzentren und/oder den Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D erfassen kann.The coplanar waveguide CWG preferably includes the line LTG for feeding, for transporting and for removing the signal and a first ground plate GND and a second ground plate GND between which the line LTG is routed. The line LTG preferably serves as a microwave and/or radio wave antenna mWA. The paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots of the diamond chip or of the substrate D are preferably located between the line LTG and one of the two ground plates GND, so that they Pump radiation LB can be irradiated by the optical system OS and so that the optical system OS can detect the fluorescence radiation of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D .

Statt einem einzelnen Leiter können sich auch zwei parallele Leiter, ein erste Leiter LTG1 und ein zweiter Leiter LTG2, in dem Zwischenraum zwischen der ersten Masseplatte GND und der zweiten Masseplatte GND befinden. Bevorzugt transportiert der erste Leiter LTG1 die Mikrowellen eines ersten Mikrowellenfrequenzbereiches und der zweite Leiter LTG2 die Radiowellen eines Radiowellenfrequenzbereiches und/oder eines Niederfrequenzbereiches.Instead of a single conductor, there can also be two parallel conductors, a first conductor LTG1 and a second conductor LTG2, in the space between the first ground plane GND and the second ground plane GND. The first conductor LTG1 preferably transports the microwaves in a first microwave frequency range and the second conductor LTG2 transports the radio waves in a radio frequency range and/or a low-frequency range.

Der der koplanare Wellenleiter CWG berührt nicht den Rand des Diamant-Chips bzw. des Substrats D, da dieser leitfähig ist und den koplanaren Streifenleiter kurzschließen würde. (siehe 30).The coplanar waveguide CWG does not touch the edge of the diamond chip or the substrate D, since this is conductive and would short-circuit the coplanar stripline. (please refer 30 ).

Bevorzugt weist daher der koplanare Wellenleiter CWG einen Abstand von mehr als 1µm, besser einen Abstand von mehr als 2µm, besser einen Abstand von mehr als 5µm, besser einen Abstand von mehr als 10µm , besser einen Abstand von mehr als 20µm, besser einen Abstand von mehr als 50µm, besser einen Abstand von mehr als 100µm , besser einen Abstand von mehr als 200µm, besser einen Abstand von mehr als 500µm zur Kante des Diamant-Chips bzw. der Substrats D auf.Therefore, the coplanar waveguide CWG preferably has a spacing of more than 1 μm, better a spacing of more than 2 μm, better a spacing of more than 5 μm, better a spacing of more than 10 μm, better a spacing of more than 20 μm, better a spacing of more than 50 μm, better a distance of more than 100 μm, better a distance of more than 200 μm, better a distance of more than 500 μm to the edge of the diamond chip or the substrate D.

Die Spaltbreite des Streifenleiters ist zur Erhöhung der Feldamplitude möglichst klein und beträgt vorzugsweise weniger als 100µm , besser weniger als 50µm, besser weniger als 20µm, besser weniger als 10µm , besser weniger als 5µm, besser weniger als 2µm, besser weniger als 1µm, besser weniger als 500nm, besser weniger als 200nm, besser weniger als 100nm, , besser weniger als 50nm, besser weniger als 20nm, besser weniger als 10nm. Bei optischer Auslesung kann diese Spaltbreite jedoch nicht beliebig klein gewählt werden. In Experimenten hat sich gezeigt, dass die Spaltbreite bei optischer Auslesung bevorzugt kleiner 4µm, vorzugsweise kleiner 1µm, besonders bevorzugt ca. 100 Nanometer ist.The gap width of the strip line is as small as possible to increase the field amplitude and is preferably less than 100 μm, better less than 50 μm, better less than 20 μm, better less than 10 μm, better less than 5 μm, better less than 2 μm, better less than 1 μm, better less than 500nm, better less than 200nm, better less than 100nm, , better less than 50nm, better less than 20nm, better less than 10nm. In the case of optical reading, however, this gap width cannot be chosen to be arbitrarily small. Experiments have shown that the gap width in the case of optical reading is preferably less than 4 μm, preferably less than 1 μm, particularly preferably approximately 100 nanometers.

Die zur Steuerung der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D notwendige einzubringende elektrische Leistung wird durch eine geringe Spaltbreite der Streifenleiter-Struktur minimiert. Damit sinkt der notwendige Energieverbrauch der einen oder der mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC.The electrical power to be introduced to control the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D is minimized by a small gap width of the strip line structure. This reduces the necessary energy consumption of the one or more devices MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC.

Figur 31figure 31

31 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Wellenleiter-Struktur eines koplanaren Wellenleiters CWG mit zwei Leitungen, einer ersten Leitung LTG1 und einer zweiten Leitung LTG2, in 50 Ω-Technologie. Der bevorzugt verwendete koplanare Wellenleiter CWG ist bevorzugt ein Streifenleiter (Micro-Strip-Lines) auf der Oberfläche des Diamant-Chips bzw. des Substrats D. 31 shows a schematic representation of an exemplary waveguide structure of a coplanar waveguide CWG with two lines, a first line LTG1 and a second line LTG2, in 50 Ω technology. The preferably used coplanar waveguide CWG is preferably a strip conductor (micro-strip lines) on the surface of the diamond chip or the substrate D.

Die erste Spaltbreite SB1 des ersten Schlitzes des koplanaren Wellenleiters CWG mit zwei Leitungen LTG1, LTG2 zwischen der ersten Massefläche GND1 des koplanaren Wellenleiters CWG und der ersten Leitung LTG1 des koplanaren Wellenleiters CWG (31) ist zur Erhöhung der Feldamplitude möglichst klein und beträgt vorzugsweise weniger als 100µm, besser weniger als 50µm, besser weniger als 20µm, besser weniger als 10µm , besser weniger als 5µm, besser weniger als 2µm, besser weniger als 1µm, besser weniger als 500nm, besser weniger als 200nm, besser weniger als 100nm, besser weniger als 50nm, besser weniger als 20nm, besser weniger als 10nm. Die erste Spaltbreite SB1 ist bevorzugt gleich der dritten Spaltbreite SB3 und kann ggf. gleich der zweiten Spaltbreite SB2 sein. Bei optischer Auslesung kann diese erste Spaltbreite SB1 jedoch nicht beliebig klein gewählt werden. In Experimenten hat sich gezeigt, dass die erste Spaltbreite SB1 bei optischer Auslesung bevorzugt kleiner 4µm, vorzugsweise kleiner 1µm, besonders bevorzugt ca. 100 Nanometer ist.The first gap width SB1 of the first slot of the coplanar waveguide CWG with two lines LTG1, LTG2 between the first ground plane GND1 of the coplanar waveguide CWG and the first line LTG1 of the coplanar waveguide CWG ( 31 ) is as small as possible to increase the field amplitude and is preferably less than 100 µm, preferably less than 50 µm, preferably less than 20 µm, preferably less than 10 µm, preferably less than 5 µm, preferably less than 2 µm, preferably less than 1 µm, preferably less than 500 nm, better less than 200nm, better less than 100nm, better less than 50nm, better less than 20nm, better less than 10nm. The first gap width SB1 is preferably equal to the third gap width SB3 and can possibly be equal to the second gap width SB2. In the case of optical readout, however, this first gap width SB1 cannot be chosen to be arbitrarily small. Experiments have shown that the first gap width SB1 in the case of optical reading is preferably less than 4 μm, preferably less than 1 μm, particularly preferably approximately 100 nanometers.

Die zweite Spaltbreite SB2 des zweiten Schlitzes des koplanaren Wellenleiters CWG mit zwei Leitungen LTG1, LTG2 zwischen der ersten Leitung LTG1 des koplanaren Wellenleiters CWG und der zweiten Leitung LTG2 des koplanaren Wellenleiters CWG (31) ist zur Erhöhung der Feldamplitude möglichst klein und beträgt vorzugsweise weniger als 100µm , besser weniger als 50µm, besser weniger als 20µm, besser weniger als 10µm , besser weniger als 5µm, besser weniger als 2µm, besser weniger als 1µm, besser weniger als 500nm, besser weniger als 200nm, besser weniger als 100nm, besser weniger als 50nm, besser weniger als 20nm, besser weniger als 10nm. Die zweite Spaltbreite SB2 kann ggf. gleich der dritten Spaltbreite SB3 und kann ggf. gleich der ersten Spaltbreite SB1 sein. Bei optischer Auslesung kann diese zweite Spaltbreite SB2 jedoch nicht beliebig klein gewählt werden. In Experimenten hat sich gezeigt, dass die zweite Spaltbreite SB2 bei optischer Auslesung bevorzugt kleiner 4µm, vorzugsweise kleiner 1µm, besonders bevorzugt ca. 100 Nanometer ist.The second gap width SB2 of the second slot of the two-line coplanar waveguide CWG LTG1,LTG2 between the first line LTG1 of the coplanar waveguide CWG and the second line LTG2 of the coplanar waveguide CWG ( 31 ) is as small as possible to increase the field amplitude and is preferably less than 100 µm, preferably less than 50 µm, preferably less than 20 µm, preferably less than 10 µm, preferably less than 5 µm, preferably less than 2 µm, preferably less than 1 µm, preferably less than 500 nm, better less than 200nm, better less than 100nm, better less than 50nm, better less than 20nm, better less than 10nm. The second gap width SB2 can possibly be equal to the third gap width SB3 and can possibly be equal to the first gap width SB1. In the case of optical readout, however, this second gap width SB2 cannot be chosen to be arbitrarily small. Experiments have shown that the second gap width SB2 is preferably less than 4 μm, preferably less than 1 μm, particularly preferably approx. 100 nanometers in the case of optical reading.

Die dritte Spaltbreite SB3 des dritten Schlitzes des koplanaren Wellenleiters CWG mit zwei Leitungen LTG1, LTG2 zwischen der zweiten Massefläche GND2 des koplanaren Wellenleiters CWG und der zweiten Leitung LTG2 des koplanaren Wellenleiters CWG (31) ist zur Erhöhung der Feldamplitude möglichst klein und beträgt vorzugsweise weniger als 100µm, besser weniger als 50µm, besser weniger als 20µm, besser weniger als 10µm , besser weniger als 5µm, besser weniger als 2µm, besser weniger als 1µm, besser weniger als 500nm, besser weniger als 200nm, besser weniger als 100nm, , besser weniger als 50nm, besser weniger als 20nm, besser weniger als 10nm. Die dritte Spaltbreite SB3 ist bevorzugt gleich der ersten Spaltbreite SB1 und kann ggf. gleich der zweiten Spaltbreite SB2 sein. Bei optischer Auslesung kann diese dritte Spaltbreite SB3 jedoch nicht beliebig klein gewählt werden. In Experimenten hat sich gezeigt, dass die erste Spaltbreite SB3 bei optischer Auslesung bevorzugt kleiner 4µm, vorzugsweise kleiner 1µm, besonders bevorzugt ca. 100 Nanometer ist.The third gap width SB3 of the third slot of the coplanar waveguide CWG with two lines LTG1, LTG2 between the second ground plane GND2 of the coplanar waveguide CWG and the second line LTG2 of the coplanar waveguide CWG ( 31 ) is as small as possible to increase the field amplitude and is preferably less than 100 µm, preferably less than 50 µm, preferably less than 20 µm, preferably less than 10 µm, preferably less than 5 µm, preferably less than 2 µm, preferably less than 1 µm, preferably less than 500 nm, better less than 200nm, better less than 100nm, better less than 50nm, better less than 20nm, better less than 10nm. The third gap width SB3 is preferably equal to the first gap width SB1 and can possibly be equal to the second gap width SB2. In the case of optical readout, however, this third gap width SB3 cannot be chosen to be arbitrarily small. Experiments have shown that the first gap width SB3 in the case of optical reading is preferably less than 4 μm, preferably less than 1 μm, particularly preferably approximately 100 nanometers.

Bevorzugt ist die Breits LTGB1 der ersten Leitung LTG1 gleich der Breite LTGB2 der zweiten Leitung LTG2.The width LTGB1 of the first line LTG1 is preferably equal to the width LTGB2 of the second line LTG2.

Bevorzugt sind die Bereite LTGB1 der ersten Leitung LTG1 und die zweite Spaltbreite SP2 so relativ zur ersten Spaltbreite SP1 gewählt, dass die erste Leitung LTG1 mit der ersten Massefläche GND1 und einer mit Masse Verbundenen zweiten Leitung LTG2 und der zweiten Massefläche GND2 einen Wellenleiter mit einem ersten Wellenwiderstand für Signale auf der ersten Leitung LTG1 bildet.The width LTGB1 of the first line LTG1 and the second gap width SP2 are preferably selected relative to the first gap width SP1 such that the first line LTG1 with the first ground plane GND1 and a second line LTG2 connected to ground and the second ground plane GND2 form a waveguide with a first Characteristic impedance for signals on the first line LTG1 forms.

Bevorzugt sind die Bereite LTGB2 der zweiten Leitung LTG2 und die zweite Spaltbreite SP2 so relativ zur zweiten Spaltbreite SP2 gewählt, dass die zweite Leitung LTG2 mit der zweiten Massefläche GND2 und einer mit Masse Verbundenen ersten Leitung LTG2 und der ersten Massefläche GND1 einen Wellenleiter mit dem zweiten Wellenwiderstand für Signale auf der zweiten Leitung LTG2 bildet.The width LTGB2 of the second line LTG2 and the second gap width SP2 are preferably selected relative to the second gap width SP2 such that the second line LTG2 with the second ground plane GND2 and a first line LTG2 connected to ground and the first ground plane GND1 form a waveguide with the second Characteristic impedance for signals on the second line LTG2 forms.

Bevorzugt ist der Widerstandswert des zweiten Wellenwiderstands für Signale auf der zweiten Leitung LTG2 gleich dem Widerstandswert des ersten Wellenwiderstands für Signale auf der ersten Leitung LTG1.The resistance value of the second characteristic impedance for signals on the second line LTG2 is preferably equal to the resistance value of the first characteristic impedance for signals on the first line LTG1.

Bevorzugt sind die Bereite LTGB1 der ersten Leitung LTG1 und die zweite Spaltbreite SP2 so relativ zur ersten Spaltbreite SP1 gewählt, dass die erste Leitung LTG1 mit der ersten Massefläche GND1 und einer mit Masse Verbundenen zweiten Leitung LTG2 und der zweiten Massefläche GND2 einen Wellenleiter mit einem ersten Wellenwiderstand für Signale auf der ersten Leitung LTG1 bildet.The width LTGB1 of the first line LTG1 and the second gap width SP2 are preferably selected relative to the first gap width SP1 such that the first line LTG1 with the first ground plane GND1 and a second line LTG2 connected to ground and the second ground plane GND2 form a waveguide with a first Characteristic impedance for signals on the first line LTG1 forms.

Bevorzugt sind die Bereite LTGB2 der zweiten Leitung LTG2 und die zweite Spaltbreite SP2 so relativ zur zweiten Spaltbreite SP2 gewählt, dass die zweite Leitung LTG2 mit der zweiten Massefläche GND2 und einer mit Masse Verbundenen ersten Leitung LTG2 und der ersten Massefläche GND1 einen Wellenleiter mit dem zweiten Wellenwiderstand für Signale auf der zweiten Leitung LTG2 bildet.The width LTGB2 of the second line LTG2 and the second gap width SP2 are preferably selected relative to the second gap width SP2 such that the second line LTG2 with the second ground plane GND2 and a first line LTG2 connected to ground and the first ground plane GND1 form a waveguide with the second Characteristic impedance for signals on the second line LTG2 forms.

Bevorzugt ist der Widerstandswert des zweiten Wellenwiderstands für Signale auf der zweiten Leitung LTG2 gleich dem Widerstandswert des ersten Wellenwiderstands für Signale auf der ersten Leitung LTG1.The resistance value of the second characteristic impedance for signals on the second line LTG2 is preferably equal to the resistance value of the first characteristic impedance for signals on the first line LTG1.

Bevorzugt führt die erste Leitung LTG1 des Wellenleiters CWG (Micro-Strip-Lines) auf der Oberfläche des Diamant-Chips bzw. des Substrats D die elektromagnetischen Signale im Mikrowellenfrequenzbereich den paramagnetischen Zentren und/oder den NV-Zentren und/oder den Farbzentren und/oder den Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D zu.The first line LTG1 of the waveguide CWG (micro-strip lines) on the surface of the diamond chip or the substrate D preferably carries the electromagnetic signals in the microwave frequency range to the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D.

Bevorzugt führt die zweite Leitung LTG2 des Wellenleiters CWG (Micro-Strip-Lines) auf der Oberfläche des Diamant-Chips bzw. des Substrats D die elektromagnetischen Signale im Radiowellenfrequenzbereich und/oder im Niedrigfrequenzbereich den paramagnetischen Zentren und/oder den NV-Zentren und/oder den Farbzentren und/oder den Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D zu.The second line LTG2 of the waveguide CWG (micro-strip lines) on the surface of the diamond chip or the substrate D preferably carries the electromagnetic signals in the radio frequency range and/or in the low-frequency range to the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or of the substrate D.

Bevorzugt sind solche Wellenleiter als koplanare Wellenleiter CWG mit einem definierten Wellenwiderstand, vorzugsweise 50 Ohm (50 Ω), ausgeführt (30). Zum Anschluss des koplanaren Wellenleiters CWG ist die erste Leitung LTG1 an beiden Enden mit jeweils einer Anpassungs-Struktur APS versehen, die den Stoßstellen freien Anschluss von anderen Wellenleitern, wie beispielsweise Koaxialkabeln und/oder Semi-Ridged-Leitungen und/oder von Steckern, beispielsweise SMA-Steckern, erlaubt. Zum Anschluss des koplanaren Wellenleiters CWG ist die zweite Leitung LTG2 an beiden Enden mit jeweils einer Anpassungs-Struktur APS versehen, die den Stoßstellen freien Anschluss von anderen Wellenleitern, wie beispielsweise Koaxialkabeln und/oder Semi-Ridged-Leitungen und/oder von Steckern, beispielsweise SMA-Steckern, erlaubt.Such waveguides are preferably designed as coplanar CWG waveguides with a defined characteristic impedance, preferably 50 ohms (50 Ω) ( 30 ). To connect the coplanar waveguide CWG, the first line LTG1 is provided at both ends with an adaptation structure APS, which allows the junction-free connection of other waveguides, such as coaxial cables and/or semi-ridged lines and/or plugs, for example SMA connectors, allowed. To connect the coplanar waveguide CWG, the second line LTG2 is provided at both ends with an adaptation structure APS, which allows the junction-free connection of other waveguides, such as coaxial cables and/or semi-ridged lines and/or plugs, for example SMA connectors, allowed.

Der koplanare Wellenleiter CWG umfasst bevorzugt eine erste Leitung LTG1 zur Einspeisung, zum Transport und zur Entnahme des Mikrowellensignals mit einer Mikrowellenfrequenz und eine zweite Leitung LTG2 zur Einspeisung, zum Transport und zur Entnahme des Radiowellensignals mit einer Radiowellenfrequenz und/oder einer Frequenz des Niederfrequenzbereiches und eine erste Masse-Platte GND1 und eine zweite Masse-Platte GND2 zwischen denen die erste Leitung LTG1 und die zweite Leitung LTG2 geführt sind. Die erste Leitung LTG1 und die zweite Leitung LTG2 dienen dabei vorzugsweise zusammen als Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA. Bevorzugt befinden sich die paramagnetischen Zentren und/oder den NV-Zentren und/oder den Farbzentren und/oder den Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D im Schlitz zwischen der ersten Leitung LTG1 und der zweiten Leitung LTG2, sodass das optischen System OS sie von oben mit Pumpstrahlung LB bestrahlen kann und sodass das optische System OS die Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren und/oder den NV-Zentren und/oder den Farbzentren und/oder den Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D erfassen kann.The coplanar waveguide CWG preferably comprises a first line LTG1 for feeding, transporting and extracting the microwave signal with a microwave frequency and a second line LTG2 for feeding, transporting and extracting the radio wave signal with a radio wave frequency and/or a frequency of the low frequency range and a first ground plate GND1 and a second ground plate GND2 between which the first line LTG1 and the second line LTG2 are routed. The first line LTG1 and the second line LTG2 are preferably used together as a microwave and/or radio wave antenna mWA. The paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or of the substrate D are preferably located in the slot between the first line LTG1 and the second line LTG2, so that optical system OS they can irradiate from above with pump radiation LB and so that the optical system OS the fluorescence radiation FL of the paramagnetic centers and / or the NV centers and / or the color centers and / or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D can capture.

Der koplanare Wellenleiter CWG berührt vorzugsweise nicht den Rand des Diamant-Chips bzw. des Substrats D, da dieser leitfähig ist und den koplanaren Wellenleiter CWG kurzschließen würde. (siehe 30).The coplanar waveguide CWG preferably does not touch the edge of the diamond chip or substrate D since this is conductive and would short out the coplanar waveguide CWG. (please refer 30 ).

Bevorzugt weist daher der koplanare Wellenleiter CWG einen Abstand dmin von mehr als 1µm, besser einen Abstand von mehr als 2µm, besser einen Abstand von mehr als 5µm, besser einen Abstand von mehr als 10µm , besser einen Abstand von mehr als 20µm, besser einen Abstand von mehr als 50µm, besser einen Abstand von mehr als 100µm , besser einen Abstand von mehr als 200µm, besser einen Abstand von mehr als 500µm zur Kante des Diamant-Chips bzw. der Substrats D auf.Therefore, the coplanar waveguide CWG preferably has a distance d min of more than 1 μm, better a distance of more than 2 μm, better a distance of more than 5 μm, better a distance of more than 10 μm, better a distance of more than 20 μm, better one The distance of more than 50 μm, better a distance of more than 100 μm, better a distance of more than 200 μm, better a distance of more than 500 μm to the edge of the diamond chip or the substrate D.

Die zur Steuerung der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D notwendige einzubringende elektrische Leistung wird durch eine geringe Spaltbreite (SB1, SB2, SB3) der Schlitze des koplanaren Wellenleiters CWG minimiert. Damit sinkt der notwendige Energieverbrauch der einen oder der mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC.The electrical power to be introduced to control the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D is provided by a small gap width (SB1, SB2, SB3) of the Slots of the coplanar waveguide CWG minimized. This reduces the necessary energy consumption of the one or more devices MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and at the respective location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC.

Figur 32figure 32

Die 32 entspricht im Wesentlichen der 17, wobei nun der Quantencomputer QC einen Kryostaten KRST mit einer Kryostatkammer umfasst und wobei die Justage-Vorrichtung nun beispielhaft eine translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung und eine translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung und eine translatorische Positioniervorrichtung ZT in Z-Richtung umfasst. Stattdessen wäre auch die Verwendung eines Tripods oder besser eines Hexapods denkbar, die von der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC gesteuert würden. Die Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM ist nun mit auf der Justage-Vorrichtung (XT, YT, ZT) angeordnet. Somit ändert sich die Positionierung des Permanentmagneten PM relativ zum Substrat D nicht, wenn die Justage-Vorrichtung (XT, YT, ZT) das Substrat D gegenüber dem optischen System OS re-positioniert. Die Positionierung der Positioniervorrichtung PV gegenüber dem Substrat D ist in dieser Konstruktion somit fixiert. Änderung der Positionierung des Permanentmagneten PM gegenüber dem Substrat D nimmt die Positioniervorrichtung PV vor. Die Steuervorrichtung µC und/oder eine andere Teilvorrichtung des Quantencomputers QC steuern die Positioniervorrichtung PV. und damit die der Positionierung des Permanentmagneten PM gegenüber dem Substrat D.The 32 essentially corresponds to the 17 , the quantum computer QC now comprising a cryostat KRST with a cryostat chamber and the adjustment device now, for example, comprising a translational positioning device XT in the X direction and a translational positioning device YT in the Y direction and a translational positioning device ZT in the Z direction. Instead, the use of a tripod or, better yet, a hexapod would be conceivable, which would be controlled by the control device μC of the quantum computer QC. The positioning device PV of the permanent magnet PM is now also arranged on the adjustment device (XT, YT, ZT). Thus, the positioning of the permanent magnet PM relative to the substrate D does not change when the adjustment device (XT, YT, ZT) re-positions the substrate D with respect to the optical system OS. The positioning of the positioning device PV relative to the substrate D is thus fixed in this construction. The positioning device PV changes the positioning of the permanent magnet PM relative to the substrate D. The control device μC and/or another partial device of the quantum computer QC control the positioning device PV. and thus the positioning of the permanent magnet PM in relation to the substrate D.

Ein optisches Fenster OW ermöglicht den Zutritt der Pumpstrahlung LB des optischen Systems OS in das Innere der Kryostatkammer des Kryostaten KRST. Das optische Fenster OW ermöglicht den Austritt der Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D. Die Kryostatkammer des Kryostaten KRST weist weitere Durchführungen auf. Hierzu zählen in dem Beispiel der Figur eine Durchführung für den Steuerdatenbus SDB zum Anschluss des Temperatursensors ST. Des Weiteren zählt eine Durchführung für die Radiowellen- und/oder Mikrowellenleitung zum Anschluss der Leitung LTG des Wellenleiters CWG auf der Oberfläche des Substrats D zu den Durchführungen, die die Kryostatkammer des Kryostaten KRST beispielhaft aufweist. Außerdem umfasst die beispielhafte Kryostatkammer des Kryostaten KRST in dem Beispiel der Figur Durchführungen für die beispielhaften Kühlmittel des beispielhaften Closed Loop Helium Gas Cooling-System HeCLCS zur Versorgung der Kühlvorrichtung KV im Innern der Kryostatkammer des Kryostaten KRST. Darüber hinaus umfasst die beispielhafte Kryostatkammer des Kryostaten KRST in dem Beispiel der Figur Durchführungen für Steuerleitungen der Justage-Vorrichtungen XT, XT, ZT für die Justierung und Nachregelung der Position des Substrats D gegenüber dem optischen System OS. Schließlich umfasst die beispielhafte Kryostatkammer des Kryostaten KRST in dem Beispiel der Figur Durchführungen für die Steuerleitungen der Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM gegenüber dem Substrat D. Es ist denkbar weitere Vorrichtungsteile (z.B. CM2, CIF2, MGx, MGy, MGz etc.) im Innern der Kryostatkammer des Kryostaten KRST zu platzieren und für deren jeweilige Ansteuerung jeweilige Durchführungen vorzusehen.An optical window OW allows the pump radiation LB of the optical system OS to enter the interior of the cryostat chamber of the cryostat KRST. The optical window OW allows the exit of the fluorescence radiation FL of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D. The cryostat chamber of the cryostat KRST has further passages . In the example in the figure, this includes a bushing for the control data bus SDB for connecting the temperature sensor ST. Furthermore, a feedthrough for the radio wave and/or microwave line for connecting the line LTG of the waveguide CWG on the surface of the substrate D is one of the feedthroughs that the cryostat chamber of the cryostat KRST has by way of example. In addition, the exemplary cryostat chamber of the cryostat KRST in the example in the figure includes feedthroughs for the exemplary coolants of the exemplary closed loop helium gas cooling system HeCLCS for supplying the cooling device KV inside the cryostat chamber of the cryostat KRST. In addition, the exemplary cryostat chamber of the cryostat KRST in the example in the figure includes bushings for control lines of the adjustment devices XT, XT, ZT for the adjustment and readjustment of the position of the substrate D relative to the optical system OS. Finally, the exemplary cryostat chamber of the cryostat KRST in the example in the figure includes bushings for the control lines of the positioning device PV of the permanent magnet PM opposite the substrate D. It is conceivable to have other device parts (e.g. CM2, CIF2, MGx, MGy, MGz etc.) inside the To place the cryostat chamber of the cryostat KRST and to provide respective feedthroughs for their respective control.

Glossarglossary

Fahrzeugvehicle

Es kann sich bei einem Fahrzeug im Sinne der hier vorgelegten Schrift aber auch um ein Kraftfahrzeug, ein Zweirad, ein Dreirad oder einen Lastwagen, ein Nutzfahrzeug, einen Roboter, ein Transportfahrzeug, einen Drohne, eine Roboterdrohne, einen Flugkörper, einen Schwimmkörper, einen Tauchkörper, ein Schiff, ein U-Boot, eine See-Mine, eine Landmine, eine Rakete, ein Geschoss, einen Satelliten, eine Raumstation, einen Anhänger, einen Schleppkahn, einen Container, insbesondere einen See-Container und/oder Smartphone und/oder ein Kleidungsstück und/oder ein Schmuckstück und/oder ein tragbares Quantencomputersystem und/oder ein mobiles Quantencomputersystem und/oder Fahrzeug und/oder Roboter und/oder Flugzeug und/oder ein Rumflugkörper und/oder Unterwasserfahrzeug und/oder Oberwasserschwimmkörper und/oder Unterwasserschwimmkörper und/oder eine bewegliche medizinische Vorrichtung und/oder ein verlegbares Waffensystem und/oder Gefechtskopf und/oder Über- oder Unterwasserfahrzeug und/oder Geschoss und/oder andere mobile Vorrichtung und/oder bewegliche Vorrichtung und/oder dergleichen handeln. Sofern die hier vorgelegte Schrift ein bestimmtes Fahrzeug beschreibt, sind von der Beschreibung grundsätzlich auch alle anderen vorbeschriebenen Fahrzeuge umfasst und beansprucht, soweit dies im betreffenden Kontext sinnvoll ist. Insbesondere sind auch alle Anwendungen auf Waffen und Waffensysteme und bewegliche medizinische Vorrichtungen mitumfasst, die typischerweise zumindest zeitweise verlegbar sind. Im Sinne der hier vorgelegten Schrift legt diese Schrift den Begriff Fahrzeug also sehr weit als „transportable Vorrichtung“ aus, die ggf. insbesondere ggf. zeitweise über einen eigenen Antrieb und/oder Hilfsmittel zum Transport zu Wasser und/oder zu Lande und/oder in der Luft und/oder im Weltraum verfügt.However, a vehicle within the meaning of the document presented here can also be a motor vehicle, a two-wheeler, a tricycle or a truck, a commercial vehicle, a robot, a transport vehicle, a drone, a robotic drone, a missile, a floating body, a submersible body , a ship, a submarine, a sea mine, a land mine, a rocket, a projectile, a satellite, a space station, a trailer, a barge, a container, in particular a sea container and/or smartphone and/or an article of clothing and/or a piece of jewelry and/or a wearable quantum computer system and/or a mobile quantum computer system and/or vehicle and/or robot and/or airplane and/or rumbling vehicle and/or underwater vehicle and/or surface water craft and/or underwater water craft and/or or a mobile medical device and/or a deployable weapon system and/or warhead and/or surface or underwater vehicle and/or missile and/or other mobile device and/or mobile device and/or the like. If the document presented here describes a specific vehicle, the description also includes and claims all other vehicles described above, insofar as this makes sense in the relevant context. In particular, all applications to weapons and weapon systems and mobile medical devices that can typically be relocated at least temporarily are also included. In the sense of the document presented here, this document interprets the term vehicle very broadly as a "transportable device" which may, in particular, temporarily have its own drive and/or auxiliary means for transport on water and/or on land and/or in in the air and/or in space.

horizontalhorizontal

Das Eigenschaftswort „horizontal“ wird in dieser Offenlegung sofern nicht ausdrücklich anders angegeben als Teil des Namens der Vorrichtungsteile und der zugehörigen Größen verwendet. Dies geschieht, da die Quantenbits durchnummeriert sind. Hierdurch können die Spalten (vertikal) und Zeilen (horizontal) innerhalb von zweidimensionalen Quantenbit-Anordnungen besser unterschieden werden. Eine „horizontale Leitung“ ist demnach eine Leitung innerhalb einer solchen zwei- oder eindimensionalen Anordnung, die längs einer Zeile entlanggeführt ist. Der zugeordnete Strom wird dann beispielsweise in analoger Weise als „horizontaler Leitungsstrom“ bezeichnet, um ein Beispiel für die Benennung einer Größe zu geben.The adjective "horizontal" is used in this disclosure as part of the name of the device parts and associated sizes unless expressly stated otherwise. This happens because the quantum bits are numbered consecutively. This allows the columns (vertical) and rows (horizontal) to be better distinguished within two-dimensional quantum bit arrays. A “horizontal line” is therefore a line within such a two- or one-dimensional arrangement that runs along a line. The associated current is then referred to as “horizontal line current” in an analogous manner, for example, to give an example for naming a variable.

Isotopenreinisotopically pure

Isotopenrein im Sinne dieser Offenlegung ist ein Material dann, wenn die Konzentration anderer Isotope als der Basis-Isotope, die das Material dominieren, so gering ist, dass der technische Zweck in einem für die Produktion und den Verkauf von Produkten ausreichenden Maße mit einer wirtschaftlich ausreichenden Produktionsausbeute erreicht wird. Dies bedeutet, dass Störungen, die von solchen Isotopenverunreinigungen ausgehen, die Funktionstüchtigkeit der Quantenbits nicht oder höchstens ausreichend gering stören. Auf Diamant bezogen heißt das, dass der Diamant bevorzugt im Wesentlichen aus 12C-Isotopen als Basis-Isotopen besteht, die kein magnetisches Moment haben.A material is isotopically pure within the meaning of this disclosure if the concentration of isotopes other than the basic isotopes that dominate the material is so low that the technical purpose is sufficiently low for the production and sale of products with an economically sufficient production yield is achieved. This means that disturbances emanating from such isotope impurities do not disturb the functionality of the quantum bits, or at most only slightly disturb them. In relation to diamond, this means that diamond preferably consists essentially of 12 C isotopes as basic isotopes, which have no magnetic moment.

NäheVicinity

Wenn in dieser Offenlegung beispielsweise von einer „Vorrichtung, die zur Erzeugung eines zirkular polarisierten Mikrowellenfeldes sich in der Nähe des Lot-Punktes (LOTP) oder am Lot-Punkt (LOTP) befindet“ die Rede ist, so ist der Begriff Nähe so zu verstehen, dass diese Vorrichtung mit ihrem polarisierten Mikrowellenfeld oder sonst wie auf den Quantenpunkt (NV), der sich auf der Lot-Linie (LOT) befindet, eine beabsichtigte Wirkung ausübt oder ausüben kann, wobei beabsichtigt wiederum im Zusammenhang mit der hier vorgelegten Offenlegung so zu verstehen ist, dass durch die beabsichtigte Wirkung ein Verfahrensschritt in den Funktionsschritten zur bestimmungsgemäßen Nutzung einer hier vorgeschlagenen Vorrichtung durchgeführt werden kann.For example, when this disclosure refers to a “device that is near the normal point (LOTP) or at the normal point (LOTP) for generating a circularly polarized microwave field”, the term proximity is to be understood as such that this device exerts or can exert an intended effect with its polarized microwave field or otherwise on the quantum dot (NV), which is located on the plumb line (LOT), which in turn intends to do so in connection with the disclosure presented here it is to be understood that the intended effect allows a method step to be carried out in the functional steps for the intended use of a device proposed here.

NP VollständigkeitNP completeness

In der Informatik bezeichnet man ein Problem als NP-vollständig (vollständig für die Klasse der Probleme, die sich nichtdeterministisch in Polynomialzeit lösen lassen), wenn es zu den schwierigsten Problemen in der Klasse NP gehört, also sowohl in NP liegt als auch NP-schwer ist. Dies bedeutet umgangssprachlich, dass es sich vermutlich nicht effizient lösen lässt.In computer science, a problem is called NP-complete (complete for the class of problems that can be solved non-deterministically in polynomial time) if it is one of the most difficult problems in the class NP, i.e. it is both in NP and NP-hard is. Colloquially, this means that it probably cannot be solved efficiently.

Formal wird NP-Vollständigkeit nur für Entscheidungsprobleme definiert (mögliche Lösungen nur „ja“ oder „nein“), während man bei anderen Problemtypen von NP-Äquivalenz spricht (etwa bei Suchproblemen oder Optimierungsproblemen). Umgangssprachlich wird diese Unterscheidung jedoch oft nicht vollzogen, so dass man ganz allgemein von „NP-vollständigen Problemen“ spricht, unabhängig davon, ob ein Entscheidungsproblem vorliegt oder nicht. Dies ist möglich, da verschiedene Problemtypen ineinander überführbar (aufeinander reduzierbar) sind.Formally, NP-completeness is only defined for decision problems (possible solutions only "yes" or "no"), while one speaks of NP-equivalence for other problem types (e.g. search problems or optimization problems). Colloquially, however, this distinction is often not made, so that one generally speaks of "NP-complete problems", regardless of whether a decision problem is present or not. This is possible because different problem types can be transferred into one another (reduced to one another).

Ein Entscheidungsproblem ist NP-vollständig, wenn es

  • • in der Komplexitätsklasse NP liegt: Ein deterministisch arbeitender Rechner benötigt nur polynomiell viel Zeit, um zu entscheiden, ob eine vorgeschlagene Lösung eines zugehörigen Suchproblems tatsächlich eine Lösung ist, und
  • • zu den NP-schweren Problemen gehört: Alle anderen Probleme, deren Lösungen deterministisch in polynomieller Zeit überprüft werden können, können auf das Problem derart zurückgeführt werden, dass diese Rückführung auf einem deterministischen Rechner höchstens polynomielle Zeit in Anspruch nimmt. Man spricht von einer Polynomialzeitreduktion.
A decision problem is NP-complete if it
  • • is in the complexity class NP: A deterministically working computer only needs a polynomial amount of time to decide whether a proposed solution of an associated search problem is actually a solution, and
  • • Belongs to the NP-hard problems: All other problems whose solutions can be verified deterministically in polynomial time can be reduced to the problem in such a way that this reduction takes at most polynomial time on a deterministic computer. One speaks of a polynomial time reduction.

NP-vollständige Probleme lassen sich vermutlich nicht effizient lösen, da ihre Lösung auf realen Rechnern viel Zeit in Anspruch nimmt. In der Praxis wirkt sich dies nicht in jedem Fall negativ aus, das heißt, es gibt für viele NP-vollständige Probleme Lösungsverfahren, anhand deren sie für in der Praxis auftretende Größenordnungen in akzeptabler Zeit lösbar sind.NP-complete problems can probably not be solved efficiently, since their solution takes a long time on real computers. In practice, this does not always have a negative effect, which means that there are solution methods for many NP-complete problems that can be used to solve them in an acceptable time for orders of magnitude that occur in practice.

Viele in der Praxis auftauchende und wichtige Probleme sind NP-vollständig, was NP-Vollständigkeit zu einem zentralen Begriff der Informatik macht. Weiter verstärkt wird diese Bedeutung durch das sogenannte P-NP-Problem:

  • • Für kein NP-vollständiges Problem konnte bisher nachgewiesen werden, dass es in polynomieller Zeit lösbar wäre.
  • • Falls nur ein einziges dieser Probleme in polynomieller Zeit lösbar wäre, dann wäre jedes Problem in NP in polynomieller Zeit lösbar, was große Bedeutung für die Praxis haben könnte (jedoch nicht notwendigerweise haben muss).
Many problems that arise in practice and are important are NP-complete, which makes NP-completeness a central concept in computer science. This importance is further reinforced by the so-called P-NP problem:
  • • So far, no NP-complete problem has been shown to be solvable in polynomial time.
  • • If just one of these problems were solvable in polynomial time, then every problem in NP would be solvable in polynomial time, which could (but need not) have great practical implications.

Seit der Einführung der NP-Vollständigkeit durch Cook wurde die Vollständigkeit zu einem allgemeinen Konzept für beliebige Komplexitätsklassen ausgebaut.Since Cook's introduction of NP-completeness, completeness has been expanded into a general concept for arbitrary complexity classes.

Quantencomputerprogramm und Quantenoperation und Quanten-Op-CodeQuantum computer program and quantum operation and quantum op code

Ein Quantencomputerprogramm ist im Sinne der hier vorgestellten Schrift ein Programm, das mindestens eine Quantenoperation umfasst und von einer Steuervorrichtung µC eines verlegbaren Quantencomputers QC ausgeführt wird. Bevorzugt kodieren ein oder mehrere binäre Daten im Speicher NVN, RAM der Steuervorrichtung µC des verlegbaren Quantencomputers QC eine solche Quantenoperation. Beispielsweise kann es sich um ein vorbestimmtes Datenwort handeln. Eine Quantenoperation im Sinne der hier vorgelegten Schrift manipuliert zumindest den Quantenzustand zumindest eines Quantenpunkts der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des verlegbaren Quantencomputers QC und/oder manipuliert zumindest den Quantenzustand zumindest eines Kernquantenpunkts der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 des der nuklearen Quantenbits (Kernquantenbits) des verlegbaren Quantencomputers QC. Das Datenwort, das eine solche Quantenoperation symbolisiert bezeichnet die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift auch als Quanten-Op-Code. Ein Quantencomputerprogramm umfasst somit zumindest einen Quanten-Op-Code. Der Quanten-Op-Code kann auch mehrere Datenwörter umfassen.In the sense of the document presented here, a quantum computer program is a program that includes at least one quantum operation and is executed by a control device μC of a relocatable quantum computer QC. One or more binary data in the memory NVN, RAM of the control device μC of the relocatable quantum computer QC preferably encode such a quantum operation. For example, it can be a predetermined data word. A quantum operation within the meaning of the document presented here manipulates at least the quantum state of at least one quantum dot of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the relocatable quantum computer QC and/or manipulates at least the quantum state of at least one nuclear quantum dot of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits (nuclear quantum bits) of the deployable quantum computer QC. The technical teaching of the document presented here also designates the data word that symbolizes such a quantum operation as a quantum op code. A quantum computer program thus comprises at least one quantum op-code. The quantum op-code can also include multiple data words.

Reines SubstratPure substrate

Ein reines Substrat im Sinne dieser Offenlegung liegt dann vor, wenn die Konzentration anderer Atome als der Basis-Atome, die das Material des Substrats dominieren, so gering ist, dass der technische Zweck in einem für die Produktion und den Verkauf von Produkten ausreichenden Maße mit einer wirtschaftlich ausreichenden Produktionsausbeute erreicht wird. Dies bedeutet, dass Störungen, die von solchen atomaren Verunreinigungen ausgehen, die Funktionstüchtigkeit der Quantenbits nicht oder höchstens ausreichend gering stören. Auf Diamant bezogen heißt das, dass der Diamant bevorzugt im Wesentlichen aus C-Atomen besteht und keine oder nur unwesentlich viele Fremdatome umfasst. Bevorzugt enthält der das Substrat möglichst keine ferromagnetischen Verunreinigungen wie beispielsweise Fe und/oder Ni, da deren Magnetfelder mit dem Spin des Quantenpunkts (NV) des jeweiligen Quantenbits des Quantencomputers QC wechselwirken können.A pure substrate within the meaning of this disclosure is present when the concentration of atoms other than the basic atoms that dominate the material of the substrate is so low that the technical purpose is sufficiently important for the production and sale of products an economically sufficient production yield is achieved. This means that disturbances originating from such atomic impurities do not disturb the functionality of the quantum bits, or at most only slightly disturb them. In relation to diamond, this means that the diamond preferably essentially consists of carbon atoms and contains no or only an insignificant number of foreign atoms. Preferably, the substrate contains as little ferromagnetic impurities as possible, such as Fe and/or Ni, since their Mag net fields can interact with the spin of the quantum dot (NV) of the respective quantum bit of the quantum computer QC.

unwesentliche Phasendrehunginsignificant phase shift

Eine unwesentliche Phasendrehung des Zustandsvektors eines Quantenpunkts eines Quantenbits des Quantencomputers QC im Sinne dieser Offenlegung ist eine Phasendrehung, die für den Betrieb und die Funktionstüchtigkeit als unwesentlich oder korrigierbar betrachtet werden kann. Sie kann daher in erster Näherung als gleich Null angenommen werden.For purposes of this disclosure, an insignificant phase rotation of the state vector of a quantum dot of a quantum bit of the quantum computer QC is a phase rotation that can be considered insignificant or correctable for operation and functionality. It can therefore be assumed to be equal to zero in a first approximation.

vertikalvertical

Das Eigenschaftswort „ vertikal“ wird in dieser Offenlegung sofern nicht ausdrücklich anders angegeben als Teil des Namens der Vorrichtungsteile und der zugehörigen Größen verwendet. Dies geschieht, da die Quantenbits durchnummeriert sind. Hierdurch können die Spalten (vertikal) und Zeilen (horizontal) innerhalb von zweidimensionalen Quantenbit-Anordnungen besser unterschieden werden. Eine „ vertikal Leitung“ ist demnach eine Leitung innerhalb einer solchen zwei- oder eindimensionalen Anordnung, die längs einer Spalte entlanggeführt ist. Der zugeordnete Strom wird dann beispielsweise in analoger Weise als „ vertikal Leitungsstrom“ bezeichnet, um ein Beispiel für die Benennung einer Größe zu geben.The adjective "vertical" is used in this disclosure as part of the name of the device parts and associated sizes unless expressly stated otherwise. This happens because the quantum bits are numbered consecutively. This allows the columns (vertical) and rows (horizontal) to be better distinguished within two-dimensional quantum bit arrays. A "vertical line" is therefore a line within such a two- or one-dimensional arrangement that is routed along a column. The assigned current is then referred to as “vertical line current” in an analogous manner, for example, to give an example for naming a variable.

ZPL-Tab elleZPL table

Die Tabelle ist nur eine beispielhafte Zusammenstellung einiger möglicher paramagnetischer Zentren. Diese können als Quantenbits benutzt werden. Das hier vorgelegte Dokument empfiehlt die Verwendung von NV-Zentren als paramagnetische Zentren von Quantenpunkten von Quantenbits des Quantencomputers QC besonders. Die funktionaläquivalente Nutzung anderer paramagnetischer Zentren in anderen Materialien des Kristalls des Substrats D ist ausdrücklich möglich. Die Pumpstrahlungswellenlängen λpmp der Pumpstrahlung LB sind ebenfalls beispielhaft. Andere Pumpstrahlungswellenlängen λpmp sind in der Regel möglich, wenn sie kürzer als die Wellenlänge der anzuregenden ZPL sind. Material des Kristalls des Substrats D Störstellenzentrum ZPL beispielhafte Pumpstrahlungs wellenlänge (λpmp) Referenz Diamant NV-Zentrum 520nm, 532nm Diamant SiV-Zentrum 738 nm 685 nm /2/, /3/, /4/ Diamant GeV-Zentrum 602 nm 532 nm /4/, /5/ Diamant SnV-Zentrum 620 nm 532 nm /4/, /6/ Diamant PbV-Zentrum 520 nm, 450 nm /4/, /7/ 552 nm /4/, /7/ 715 nm 532 nm /7/ Diamant ST1-Zentrum 555 nm 532 nm /15/ Diamant TR12-Zentrum 471 nm 410 nm /16/ Silizium G-Zentrum 1278,38 nm 637 nm /8/ Siliziumkarbid VSI-Zentrum 862 nm(V1) 4H, 730 nm /1/, /9/, /10/ 858,2 nm(V1') 4H 730 nm /1/, /9/, /10/ 917 nm(V2) 4H, 730 nm /1/, /9/, /10/ 865 nm(V1) 6H, 730 nm /1/, /9/, /10/ 887 nm(V2) 6H, 730 nm /1/, /9/, /10/ 907 nm(V3) 6H 730 nm /1/, /9/, /10/ Siliziumkarbid DV-Zentrum 1078-1132 nm 6H 730 nm /9/ Siliziumkarbid VCVSI-Zentrum 1093-1140 nm 6H 730 nm /9/ Siliziumkarbid CAV-Zentrum 648.7 nm 4H, 6H, 3C 730 nm /9/ 651.8 nm 4H, 6H, 3C 730 nm /9/ 665.1 nm 4H, 6H, 3C 730 nm /9/ 668.5 nm 4H, 6H, 3C 730 nm /9/ 671.7 nm 4H, 6H, 3C 730 nm /9/ 673 nm 4H, 6H, 3C 730 nm /9/ 675.2 nm 4H, 6H, 3C 730 nm /9/ 676.5 nm 4H, 6H, 3C 730 nm /9/ Siliziumkarbid NCVSI-Zentrum 1180 nm-1242 nm 6H 730 nm /9/, /13/, /14/ The table is only an exemplary compilation of some possible paramagnetic centers. These can be used as quantum bits. The document presented here strongly recommends the use of NV centers as paramagnetic centers of quantum dots of quantum bits of the quantum computer QC. The functionally equivalent use of other paramagnetic centers in other materials of the crystal of the substrate D is explicitly possible. The pump radiation wavelengths λ pmp of the pump radiation LB are also exemplary. Other pump radiation wavelengths λ pmp are generally possible if they are shorter than the wavelength of the ZPL to be excited. Material of the crystal of the substrate D impurity center ZPL exemplary pump radiation wavelength (λ pmp ) reference diamond NV Center 520nm, 532nm diamond SiV center 738nm 685 nm /2/, /3/, /4/ diamond GeV center 602 nm 532nm /4/, /5/ diamond SnV center 620nm 532nm /4/, /6/ diamond PbV center 520nm, 450nm /4/, /7/ 552 nm /4/, /7/ 715 nm 532nm /7/ diamond ST1 center 555 nm 532nm /15/ diamond TR12 center 471 nm 410nm /16/ silicon G center 1278.38nm 637 nm /8th/ silicon carbide V SI center 862nm(V1) 4H, 730nm /1/, /9/, /10/ 858.2nm(V1') 4H 730nm /1/, /9/, /10/ 917nm(V2) 4H, 730nm /1/, /9/, /10/ 865nm(V1) 6H, 730nm /1/, /9/, /10/ 887nm(V2) 6H, 730nm /1/, /9/, /10/ 907nm(V3) 6H 730nm /1/, /9/, /10/ silicon carbide DV center 1078-1132nm 6H 730nm /9/ silicon carbide V C V SI center 1093-1140nm 6H 730nm /9/ silicon carbide CAV center 648.7nm 4H, 6H, 3C 730nm /9/ 651.8nm 4H, 6H, 3C 730nm /9/ 665.1nm 4H, 6H, 3C 730nm /9/ 668.5nm 4H, 6H, 3C 730nm /9/ 671.7nm 4H, 6H, 3C 730nm /9/ 673nm 4H, 6H, 3C 730nm /9/ 675.2nm 4H, 6H, 3C 730nm /9/ 676.5nm 4H, 6H, 3C 730nm /9/ silicon carbide N C V SI center 1180nm-1242nm 6H 730nm /9/, /13/, /14/

Liste der Referenzliteratur zu obiger TabelleList of reference literature for the above table

  • /1/ Marina Radulaski, Matthias Widmann, Matthias Niethammer, Jingyuan Linda Zhang, Sang-Yun Lee, Torsten Rendler, Konstantinos G. Lagoudakis, Nguyen Tien Son, Erik Janzen, Takeshi Ohshima, Jörg Wrachtrup, Jelena Vučković, „Scalable Quantum Photonics with Single Color Centers in Silicon Carbide“, Nano Letters 17 (3), 1782-1786 (2017), DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b05102, arXiv:1612.02874/1/ Marina Radulaski, Matthias Widmann, Matthias Niethammer, Jingyuan Linda Zhang, Sang-Yun Lee, Torsten Rendler, Konstantinos G. Lagoudakis, Nguyen Tien Son, Erik Janzen, Takeshi Ohshima, Jörg Wrachtrup, Jelena Vučković, "Scalable Quantum Photonics with Single Color Centers in Silicon Carbide”, Nano Letters 17 (3), 1782-1786 (2017), DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b05102, arXiv:1612.02874
  • /2/ C. Wang, C. Kurtsiefer, H. Weinfurter, and B. Burchard, „Single photon emission from SiV centres in diamond produced by ion implantation“ J. Phys. B: At. Mol.Opt. Phys., 39(37), 2006/2/ C Wang, C Kurtsiefer, H Weinfurter, and B Burchard, "Single photon emission from SiV centers in diamond produced by ion implantation" J. Phys. B: At. Mol.Opt. Phys., 39(37), 2006
  • /3/ Björn Tegetmeyer, „Luminescence properties of SiV-centers in diamond diodes“ Promotionsschrift, Universität Freiburg, 30.01.2018/3/ Björn Tegetmeyer, "Luminescence properties of SiV-centers in diamond diodes" doctoral thesis, University of Freiburg, January 30, 2018
  • /4/ Carlo Bradac, Weibo Gao, Jacopo Forneris, Matt Trusheim, Igor Aharonovich, „Quantum Nanophotonics with Group IV defects in Diamond“, DOI: 10.1038/s41467-020-14316-x, arXiv:1906.10992/4/ Carlo Bradac, Weibo Gao, Jacopo Forneris, Matt Trusheim, Igor Aharonovich, "Quantum Nanophotonics with Group IV defects in Diamond", DOI:10.1038/s41467-020-14316-x, arXiv:1906.10992
  • /5/ Rasmus H⌀y Jensen, Erika Janitz, Yannik Fontana, Yi He, Olivier Gobron, Ilya P. Radko, Mihir Bhaskar, Ruffin Evans, Cesar Daniel Rodriguez Rosenblueth, Lilian Childress, Alexander Huck, Ulrik Lund Andersen, „Cavity-Enhanced Photon Emission from a Single Germanium-Vacancy Center in a Diamond Membrane“, arXiv:1912.05247v3 [quant-ph] 25 May 2020/5/ Rasmus H⌀y Jensen, Erika Janitz, Yannik Fontana, Yi He, Olivier Gobron, Ilya P. Radko, Mihir Bhaskar, Ruffin Evans, Cesar Daniel Rodriguez Rosenblueth, Lilian Childress, Alexander Huck, Ulrik Lund Andersen, "Cavity- Enhanced Photon Emission from a Single Germanium-Vacancy Center in a Diamond Membrane”, arXiv:1912.05247v3 [quant-ph] 25 May 2020
  • /6/ Takayuki Iwasaki, Yoshiyuki Miyamoto, Takashi Taniguchi, Petr Siyushev, Mathias H. Metsch, Fedor Jelezko, Mutsuko Hatano, „Tin-Vacancy Quantum Emitters in Diamond“, Phys. Rev. Lett. 119, 253601 (2017), DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.253601, arXiv:1708.03576 [quant-ph]/6/ Takayuki Iwasaki, Yoshiyuki Miyamoto, Takashi Taniguchi, Petr Siyushev, Mathias H. Metsch, Fedor Jelezko, Mutsuko Hatano, "Tin-Vacancy Quantum Emitters in Diamond", Phys. Rev. Lett. 119, 253601 (2017), DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.253601, arXiv:1708.03576 [quant-ph]
  • /7/ Matthew E. Trusheim, Noel H. Wan, Kevin C. Chen, Christopher J. Ciccarino, Ravishankar Sundararaman, Girish Malladi, Eric Bersin, Michael Walsh, Benjamin Lienhard, Hassaram Bakhru, Prineha Narang, Dirk Englund, „Lead-Related Quantum Emitters in Diamond“ Phys. Rev. B 99, 075430 (2019), DOI: 10.1103/PhysRevB.99.075430, arXiv:1805.12202 [quant-ph] /7/ Matthew E. Trusheim, Noel H. Wan, Kevin C. Chen, Christopher J. Ciccarino, Ravishankar Sundararaman, Girish Malladi, Eric Bersin, Michael Walsh, Benjamin Lienhard, Hassaram Bakhru, Prineha Narang, Dirk Englund, "Lead- Related Quantum Emitters in Diamond” Phys. Rev. B 99, 075430 (2019), DOI: 10.1103/PhysRevB.99.075430, arXiv:1805.12202 [quant-ph]
  • /8/ M. Hollenbach, Y. Berencen, U. Kentsch, M. Helm, G. V. Astakhov „Engineering telecom single-photon emitters in silicon for scalable quantum photonics“ Opt. Express 28, 26111 (2020), DOI: 10.1364/OE.397377, arXiv:2008.09425 [physics.app-ph]/8/ M. Hollenbach, Y. Berencen, U. Kentsch, M. Helm, G. V. Astakhov "Engineering telecom single-photon emitters in silicon for scalable quantum photonics" Opt. Express 28, 26111 (2020), DOI: 10.1364/OE .397377, arXiv:2008.09425 [physics.app-ph]
  • /9/ Castelletto and Alberto Boretti, „Silicon carbide color centers for quantum applications“ 2020 J. Phys. Photonics2 022001/9/ Castelletto and Alberto Boretti, "Silicon carbide color centers for quantum applications" 2020 J. Phys. Photonics2 022001
  • /10/ V. Ivády, J. Davidsson, N. T. Son, T. Ohshima, I. A. Abrikosov, A. Gali, „Identification of Si-vacancy related room-temperature Quantenbits in 4H silicon carbide“, Phys. Rev.B, 2017, 96,161114/10/ V. Ivády, J. Davidsson, N. T. Son, T. Ohshima, I. A. Abrikosov, A. Gali, "Identification of Si-vacancy related room-temperature quantum bits in 4H silicon carbide", Phys. Rev.B, 2017, 96,161114
  • /11/ J. Davidsson, V. Ivády, R. Armiento, N. T. Son, A. Gali, I. A. Abrikosov, „First principles predictions of magneto-optical data for semiconductor point defect identification: the case of divacancy defects in 4H-SiC“, New J. Phys., 2018, 20, 023035/11/ J Davidsson, V Ivády, R Armiento, NT Son, A Gali, I A Abrikosov, "First principles predictions of magneto-optical data for semiconductor point defect identification: the case of divacancy defects in 4H-SiC" , New J. Phys., 2018, 20, 023035
  • /12/ J. Davidsson, V. Ivády, R. Armiento, T. Ohshima, N. T. Son, A. Gali, I. A. Abrikosov „Identification of divacancy and silicon vacancy Quantenbits in 6H-SiC“, Appl. Phys. Lett. 2019, 114, 112107/12/ J. Davidsson, V. Ivády, R. Armiento, T. Ohshima, NT Son, A. Gali, IA Abrikosov "Identification of divacancy and silicon vacancy quantum bits in 6H-SiC", Appl. physics Latvia 2019, 114, 112107
  • /13/ S. A. Zargaleh, S. Hameau, B. Eble, F. Margaillan, H. J. von Bardeleben, J. L. Cantin, W. Gao , „Nitrogen vacancy center in cubic silicon carbide: a promising Quantenbit in the 1.5µm spectral range for photonic quantum networks“ Phys. Rev.B, 2018, 98, 165203/13/ SA Zargaleh, S Hameau, B Eble, F Margaillan, H J von Bardeleben, J L Cantin, W Gao , "Nitrogen vacancy center in cubic silicon carbide: a promising quantum bit in the 1.5 µm spectral range for photonic quantum networks” Phys. Rev.B, 2018, 98, 165203
  • /14/ S. A. Zargaleh et al „Evidence for near-infrared photoluminescence of nitrogen vacancy centers in 4H-SiC“ Phys. Rev.B, 2016, 94, 060102/14/ SA Zargaleh et al "Evidence for near-infrared photoluminescence of nitrogen vacancy centers in 4H-SiC" Phys. Rev.B, 2016, 94, 060102
  • /15/ P. Balasubramanian, M. H. Metsch, Reddy, R. Prithvi, J. Lachlan, N. B. Manson, M. W. Doherty, F. Jelezko, „Discovery of ST1 centers in natural diamond“ Nanophotonics, Vol. 8, Nr. 11, 2019, Seiten 1993-2002. https://doi.org/10.1515/nanoph-2019-0148/15/ Balasubramanian P, Metsch MH, Reddy, Prithvi R, Lachlan J, Manson NB, Doherty MW, Jelezko F, "Discovery of ST1 centers in natural diamond" Nanophotonics, Vol. 8, No. 11, 2019 , pages 1993-2002. https://doi.org/10.1515/nanoph-2019-0148
  • /16/ J. Foglszinger, A. Denisenko, T. Kornher, M. Schreck, W. Knolle, B. Yavkin, R. Kolesov, J. Wrachtrup „ODMR on Single TR12 Centers in Diamond“ arXiv:2104.04746v1 [physics.optics]/16/ J Foglszinger, A Denisenko, T Kornher, M Schreck, W Knolle, B Yavkin, R Kolesov, J Wrachtrup "ODMR on Single TR12 Centers in Diamond" arXiv:2104.04746v1 [physics. optics]

Nicht statistischer Fehler des Quantencomputers QCNon-statistical error of the quantum computer QC

Ein nicht statistischer Fehler des Quantencomputers QC im Sinne des hier vorgelegten Dokuments sind ein Defekt oder eine Fehlfunktion eines Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC und/oder ein Datenverlust und/oder eine Datenverfälschung und/oder eine unerlaubte Veränderung eines Quantenzustands eines Quantenbits des Quantencomputers QC, die sich nicht durch die natürlichen statistischen Fehler beim Auslesen von Quantenzuständen erklären lassen. Ein nicht statistischer Fehler des Quantencomputers QC im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist im Sinne des hier vorgelegten Dokuments typischerweise auch ein hinreichend wahrscheinlicher Verdacht auf einen Defekt oder eine Fehlfunktion eines Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC und/oder ein hinreichend wahrscheinlicher Verdacht auf einen Datenverlust und/oder ein hinreichend wahrscheinlicher Verdacht auf eine Datenverfälschung und/oder ein hinreichend wahrscheinlicher Verdacht auf eine unerlaubte Veränderung eines Quantenzustands eines Quantenbits des Quantencomputers QC, wobei diese vermuteten nicht statistischen Fehler sich nicht durch die natürlichen statistischen Fehler beim Auslesen von Quantenzuständen erklären lassen.A non-statistical error of the quantum computer QC in the sense of the document presented here is a defect or a malfunction of a device part of the quantum computer QC and/or a loss of data and/or a data corruption and/or an unauthorized change of a quantum state of a quantum bit of the quantum computer QC, which cannot be explained by the natural statistical errors when reading out quantum states. A non-statistical error of the quantum computer QC within the meaning of the document presented here is typically also a sufficiently probable suspicion of a defect or malfunction of a device part of the quantum computer QC and/or a sufficiently probable suspicion of a loss of data and/or a sufficiently probable suspicion of data corruption and/or a sufficiently probable suspicion of an unauthorized change in a quantum state of a quantum bit of the quantum computer QC, whereby these presumed non-statistical errors cannot be explained by the natural statistical errors when reading out quantum states.

Ein nicht statistischer Quantenfehler ist dabei ein nicht statistischer Fehler, der von einem konventionellen Watchdog und/oder Q&A-Watchdog insbesondere aufgrund einer Quantennatur eines an dem nicht statistischen Quantenfehler beteiligten Vorrichtungsteils oder Verfahrensschritts aus physikalischen Gründen nicht sicher erfasst werden kann.A non-statistical quantum error is a non-statistical error which, for physical reasons, cannot be reliably detected by a conventional watchdog and/or Q&A watchdog, in particular due to the quantum nature of a device part or method step involved in the non-statistical quantum error.

SonstigesMiscellaneous

Die obige Beschreibung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und beschränkt diese Offenbarung nicht auf die gezeigten und/oder beschriebenen Beispiele. Andere Variationen zu den offengelegten Beispielen können von denjenigen, die über gewöhnliche Fachkenntnisse auf dem Gebiet verfügen, anhand der Zeichnungen, der Offenbarung und der Ansprüche verstanden und ausgeführt werden. Die unbestimmten Artikel „ein“ oder „eine“ und dessen Flexionen schließen eine Vielzahl nicht aus, während die Erwähnung einer bestimmten Anzahl von Elementen nicht die Möglichkeit ausschließt, dass mehr oder weniger Elemente vorhanden sind. Eine einzige Einheit kann die Funktionen mehrerer in der Offenbarung genannter Elemente erfüllen, und umgekehrt können mehrere Elemente die Funktion einer Einheit erfüllen. Zahlreiche Alternativen, Äquivalente, Variationen und Kombinationen sind möglich, ohne dass der Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung verlassen wird. Soweit nichts anders angegeben ist, können sämtliche Merkmale der vorliegenden Erfindung frei miteinander kombiniert werden. Dies betrifft die gesamte hier vorgelegte Schrift und zwar insbesondere auch jede Aussage und jede Kombination aus Substantiv und Adjektiv in der hier vorgelegten Schrift. Auch die in der Figurenbeschreibung beschriebenen Merkmale können, soweit nichts anderes angegeben ist, als Merkmale der Erfindung frei mit den übrigen Merkmalen kombiniert werden. Ein Beschränkung einzelner Merkmale der Ausführungsbeispiele auf die Kombination mit anderen Merkmalen der Ausführungsbeispiele ist dabei ausdrücklich nicht vorgesehen. Außerdem können gegenständliche Merkmale der Vorrichtung umformuliert auch als Verfahrensmerkmale Verwendung finden und Verfahrensmerkmale umformuliert als gegenständliche Merkmale der Vorrichtung. Eine solche Umformulierung ist somit automatisch mit offenbart. Die jeweils geltende Beanspruchung ergibt sich aus den jeweils geltenden Ansprüchen.The above description is not exhaustive and does not limit this disclosure to the examples shown and/or described. Other variations to the disclosed examples may be understood and practiced by those of ordinary skill in the art given the drawings, disclosure, and claims. The indefinite article "a" or "an" and its inflections do not exclude a plurality, while the mention of a definite number of elements does not exclude the possibility of there being more or fewer elements. A single entity may perform the functions of multiple elements recited in the disclosure, and conversely, multiple elements may perform the function of one entity. Numerous alternatives, equivalents, variations, and combinations are possible without departing from the scope of the present disclosure. Unless otherwise stated, all features of the present invention can be freely combined with one another. This applies to the entire document presented here, in particular every statement and every combination of noun and adjective in the document presented here. Unless otherwise stated, the features described in the description of the figures can also be freely combined with the other features as features of the invention. A limitation of individual features of the exemplary embodiments to the combination with other features of the exemplary embodiments is expressly not intended. In addition, physical features of the device can also be reworded as method features and method features can be reworded as physical features of the device. Such a reformulation is thus automatically disclosed. The applicable claim results from the applicable claims.

In der vorausgehenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen. Die Beispiele in der Beschreibung und den Zeichnungen sollten als illustrativ betrachtet werden und sind nicht als einschränkend für das beschriebene spezifische Beispiel oder Element zu betrachten. Aus der vorausgehenden Beschreibung und/oder den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen können durch Abänderung, Kombination oder Variation bestimmter Elemente mehrere Beispiele abgeleitet werden. Darüber hinaus können Beispiele oder Elemente, die nicht wörtlich beschrieben sind, von einer fachkundigen Person aus der Beschreibung und/oder den Zeichnungen abgeleitet werden.In the foregoing detailed description, reference is made to the accompanying drawings. The examples in the specification and drawings should be considered and are only illustrative should not be construed as limiting to the specific example or element being described. Several examples can be derived from the foregoing description and/or the drawings and/or the claims by modifying, combining or varying certain elements. Furthermore, examples or elements that are not literally described can be derived from the description and/or the drawings by a person skilled in the art.

BezugszeichenlisteReference List

ADCVADCV
Analog-zu-Digital-Wandler des Verstärkers V;amplifier V analog-to-digital converter;
APSAPS
Anpassungs-Struktur. Die Anpassungsstruktur dient zur Anpassung der geometrischen Größe eines Leiters (LTG, LTG1, LTG2), so dass dieser beispielsweise mittels Leitungen und/oder Steckern kontaktiert werden kann ohne einen Wellenwiderstandssprung zu verursachen.;Customization Structure. The adaptation structure is used to adapt the geometric size of a conductor (LTG, LTG1, LTG2), so that it can be contacted using lines and/or plugs, for example, without causing a surge in impedance.;
ASAS
Abschirmung;Shielding;
AX1AX1
erste Drehachse der kardanischen Aufhängung KAH;first axis of rotation of the gimbal KAH;
AX2AX2
zweite Drehachse der kardanischen Aufhängung KAH;second axis of rotation of the gimbal KAH;
BENGBENG
erste Energiereserve;first energy reserve;
BENG2BENG2
zweite Energiereserve;second energy reserve;
BNVBNV
rotierendes Magnetfeld;rotating magnetic field;
BSCBSC
Rückseitenkontakt;rear contact;
BTRBTR
Energiereserve des Fahrzeugs (U-Boot, Kfz etc.);Energy reserve of the vehicle (submarine, car, etc.);
CBACBA
Kontrolleinheit A;control unit A;
CBBCBB
Kontrolleinheit B;control unit B;
CECEQUREGCECEQUREG
Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister;core-electron-core-electron quantum register;
CEQUREG1CEQUREG1
erstes Kern-Elektron-Quantenregister;first core-electron quantum register;
CEQUREG2CEQUREG2
zweites Kern-Elektron-Quantenregister;second core-electron quantum register;
CI1CI1
erster Kernquantenpunkt des ersten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften ersten Kernquantenpunkt CI1 eines nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des Kernquantenpunkts CI1 des nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 .;first nuclear quantum dot of the first nuclear quantum bit of the quantum computer QC. The exemplary first nuclear quantum point CI1 of a nuclear quantum bit of the quantum computer QC is preferably an isotope with a magnetic nuclear moment in the substrate D, with the substrate D in the region of the nuclear quantum point CI1 of the nuclear quantum bit of the quantum computer QC preferably being essentially or even more preferred includes absolutely no isotopes with a nuclear magnetic moment. In this context, the document presented here refers to the technical teaching of those already cited DE 10 2020 007 977 B4 .;
CI11CI11
erster Kernquantenpunkt CI11 des ersten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC mit einem stark an den ersten Quantenpunkt NV1 gebundenen ersten nuklearen Spin eines beispielhaften ersten 13C-Kohlenstoffisotops (für den beispielhaften Fall, dass der erste Quantenpunkt ein NV-Zentrum in Diamant ist). Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften ersten Kernquantenpunkt CI11 des ersten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des Kernquantenpunkts CI11 bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der erste Kernquantenpunkt CI11 des ersten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC ist in der 3 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der erste Kernquantenpunkt CI11 des ersten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der erste Kernquantenpunkt CI11 des ersten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;first nuclear quantum dot CI1 1 of the first nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC with a first nuclear spin of an exemplary first 13 C-carbon isotope strongly bound to the first quantum dot NV1 (for the exemplary case that the first quantum dot has an NV center in diamond is). The exemplary first nuclear quantum dot CI1 1 of the first nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC is preferably an isotope with a nuclear magnetic moment in the substrate D, with the substrate D in the region of the nuclear quantum dot CI1 1 preferably being essentially or even more so preferably includes absolutely no isotopes with a nuclear magnetic moment. In this context, the document presented here refers to the technical teaching of those already cited DE 10 2020 007 977 B4 . The first nuclear quantum dot CI1 1 of the first nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC is in the 3 not shown for a better overview. The reader should assume that in the 3 the first nuclear quantum dot CI1 1 of the first nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC is coupled to the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC as shown in FIG 2 the first nuclear quantum dot CI1 1 of the first nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC is coupled to the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC;
CI12CI12
zweiter Kernquantenpunkt CI12 des zweiten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC mit einem stark an den ersten Quantenpunkt NV1 gebundenen zweiten nuklearen Spin eines zweiten beispielhaften 13C-Kohlenstoffisotops (für den beispielhaften Fall, dass der erste Quantenpunkt ein NV-Zentrum in Diamant ist). Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften zweiten Kernquantenpunkt CI12 des zweiten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des Kernquantenpunkts CI12 des nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der zweite Kernquantenpunkt CI12 des zweiten Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC ist in der 3 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der zweite Kernquantenpunkt CI12 des zweiten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der zweite Kernquantenpunkt CI12 des zweiten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;second nuclear quantum dot CI1 2 of the second nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC with a second nuclear spin of a second exemplary 13 C-carbon isotope strongly bound to the first quantum dot NV1 (for the exemplary case that the first quantum dot has an NV center in diamond is). The exemplary second nuclear quantum point CI1 2 of the second nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC is preferably an isotope with a magnetic nuclear moment in the substrate D, with the substrate D in the region of the nuclear quantum point CI1 2 of the nuclear quantum bit of the quantum computer QC preferably essentially or even more preferably absolutely no isotopes with a nuclear magnetic moment. In this context, the document presented here refers to the technical teaching of those already cited DE 10 2020 007 977 B4 . The second nuclear quantum point CI1 2 of the second quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC is in the 3 not shown for a better overview. The reader should assume that in the 3 the second nuclear quantum dot CI1 2 of the second nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC is coupled to the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC as shown in FIG 2 the second nuclear quantum dot CI1 2 of the second nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC is coupled to the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC;
CI13CI13
dritter Kernquantenpunkt CI13 des dritten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC mit einem schwach an den ersten Quantenpunkt NV1 gebundenen dritten nuklearen Spin eines dritten beispielhaften 13C-Kohlenstoffisotops (für den beispielhaften Fall, dass der erste Quantenpunkt ein NV-Zentrum in Diamant ist). Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften dritten Kernquantenpunkt CI13 des dritten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des Kernquantenpunkts CI13 des dritten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der dritte Kernquantenpunkt CI13 des dritten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC ist in der 3 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der dritte Kernquantenpunkt CI13 des dritten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der dritte Kernquantenpunkt CI13 des dritten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;third nuclear quantum dot CI1 3 of the third nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC with a third nuclear spin of a third exemplary 13 C-carbon isotope weakly bound to the first quantum dot NV1 (for the exemplary case that the first quantum dot has an NV center in diamond is). The exemplary third nuclear quantum point CI1 3 of the third nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC is preferably an isotope with a magnetic nuclear moment in the substrate D, with the substrate D in the region of the nuclear quantum point CI1 3 of the third nuclear quantum bit of the quantum computer QC preferably comprises essentially or even more preferably absolutely no isotopes having a nuclear magnetic moment. In this context, the document presented here refers to the technical teaching of those already cited DE 10 2020 007 977 B4 . The third nuclear quantum point CI1 3 of the third nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC is in the 3 not shown for a better overview. The reader should assume that in the 3 the third nuclear quantum dot CI1 3 of the third nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC is coupled to the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC as shown in FIG 2 the third nuclear quantum point CI1 3 of the third nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC is coupled to the first quantum point NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC;
CI2CI2
zweiter Kernquantenpunkt des zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften zweiten Kernquantenpunkt CI2 des zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des Kernquantenpunkts CI2 des zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 .;second nuclear quantum dot of the second nuclear quantum bit of the quantum computer QC. The exemplary second nuclear quantum point CI2 of the second nuclear quantum bit of the quantum computer QC is preferably an isotope with a magnetic nuclear moment in the substrate D, with the substrate D in the region of the nuclear quantum point CI2 of the second nuclear quantum bit of the quantum computer QC preferably being essentially or still more preferably absolutely no isotopes having a nuclear magnetic moment. In this context, the document presented here refers to the technical teaching of those already cited DE 10 2020 007 977 B4 .;
CI21CI21
erster Kernquantenpunkt CI21 des ersten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC mit einem stark an den zweiten Quantenpunkt NV2 gebundenen ersten nuklearen Spin eines ersten beispielhaften 13C-Kohlenstoffisotops (für den beispielhaften Fall, dass der zweite Quantenpunkt NV2 ein NV-Zentrum in Diamant ist). Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften ersten Kernquantenpunkt CI21 des ersten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des ersten Kernquantenpunkts CI21 des ersten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der erste Kernquantenpunkt CI21 des ersten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC ist in der 3 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der erste Kernquantenpunkt CI21 des ersten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der erste Kernquantenpunkt CI21 des ersten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;first nuclear quantum dot CI2 1 of the first nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC with a first nuclear spin of a first exemplary 13 C-carbon isotope strongly bound to the second quantum dot NV2 (for the exemplary case that the second quantum dot NV2 has an NV center in diamond is). The exemplary first nuclear quantum point CI2 1 of the first nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC is preferably an isotope with a magnetic nuclear moment in the substrate D, with the substrate D in the region of the first nuclear quantum point CI2 1 of the first nuclear quantum bit of the Quantum computer QC preferably comprises essentially or even more preferably absolutely no isotopes with a nuclear magnetic moment. In this context, the document presented here refers to the technical teaching of those already cited DE 10 2020 007 977 B4 . The first nuclear quantum dot CI2 1 of the first nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC is in the 3 not shown for a better overview. The reader should assume that in the 3 the first nuclear quantum dot CI2 1 of the first nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC is coupled to the second quantum dot NV2 of the second quantum bit of the quantum computer QC as shown in FIG 2 the first nuclear quantum dot CI2 1 of the first nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC is coupled to the second quantum dot NV2 of the second quantum bit of the quantum computer QC;
CI22CI22
zweiter Kernquantenpunkt CI22 des zweiten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC mit einem stark an den zweiten Quantenpunkt NV2 gebundenen zweiten nuklearen Spin eines zweiten beispielhaften 13C-Kohlenstoffisotops (für den beispielhaften Fall, dass der zweite Quantenpunkt NV2 ein NV-Zentrum in Diamant ist). Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften zweiten Kernquantenpunkt CI22 des zweiten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des zweiten Kernquantenpunkts CI22 des zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der zweite Kernquantenpunkt CI22 des zweiten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC ist in der 3 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der zweite Kernquantenpunkt CI22 des zweiten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der zweite Kernquantenpunkt CI22 des zweiten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;second nuclear quantum dot CI2 2 of the second nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC with a second nuclear spin of a second exemplary 13 C-carbon isotope strongly bound to the second quantum dot NV2 (for the exemplary case that the second quantum dot NV2 has an NV center in diamond is). The exemplary second nuclear quantum point CI2 2 of the second nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC is preferably an isotope with a magnetic nuclear moment in the substrate D, with the substrate D in the region of the second nuclear quantum point CI2 2 of the second nuclear quantum bit of the Quantum computer QC preferably comprises essentially or even more preferably absolutely no isotopes with a nuclear magnetic moment. In this context, the document presented here refers to the technical teaching of those already cited DE 10 2020 007 977 B4 . The second nuclear quantum dot CI2 2 of the second nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC is in the 3 not shown for a better overview. The reader should assume that in the 3 the second nuclear quantum dot CI2 2 of the second nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC is coupled to the second quantum dot NV2 of the second quantum bit of the quantum computer QC as shown in FIG 2 the second nuclear quantum dot CI2 2 of the second nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC is coupled to the second quantum dot NV2 of the second quantum bit of the quantum computer QC;
CI23CI23
dritter Kernquantenpunkt CI23 des dritten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC mit einem stark an den zweiten Quantenpunkt NV2 gebundenen dritten nuklearen Spin eines dritten beispielhaften 13C-Kohlenstoffisotops (für den beispielhaften Fall, dass der zweite Quantenpunkt NV2 ein NV-Zentrum in Diamant ist). Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften dritten Kernquantenpunkt CI23 des dritten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des dritten Kernquantenpunkts CI23 des dritten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der dritte Kernquantenpunkt CI23 des dritten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC ist in der 3 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der dritte Kernquantenpunkt CI23 des dritten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der dritte Kernquantenpunkt CI23 des dritten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;third nuclear quantum dot CI2 3 of the third nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC with a third nuclear spin of a third exemplary 13 C-carbon isotope strongly bound to the second quantum dot NV2 (for the exemplary case that the second quantum dot NV2 has an NV center in diamond is). The exemplary third nuclear quantum point CI2 3 of the third nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC is preferably an isotope with a magnetic nuclear moment in the substrate D, with the substrate D in the region of the third nuclear quantum point CI2 3 of the third nuclear quantum bit of the Quantum computer QC preferably comprises essentially or even more preferably absolutely no isotopes with a nuclear magnetic moment. In this context, the document presented here refers to the technical teaching of those already cited DE 10 2020 007 977 B4 . The third nuclear quantum dot CI2 3 of the third nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC is in the 3 not shown for a better overview. The reader should assume that in the 3 the third nuclear quantum dot CI2 3 of the third nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC is coupled to the second quantum dot NV2 of the second quantum bit of the quantum computer QC as shown in FIG 2 the third nuclear quantum point CI2 3 of the third nuclear quantum bit of the second quantum ALU QUALU2 of the quantum computer QC is coupled to the second quantum point NV2 of the second quantum bit of the quantum computer QC;
CI3CI3
dritter Kernquantenpunkt des dritten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften dritten Kernquantenpunkt CI3 des dritten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des Kernquantenpunkts CI3 des dritten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 ;third nuclear quantum dot of the third nuclear quantum bit of the quantum computer QC. The exemplary third nuclear quantum point CI3 of the third nuclear quantum bit of the quantum computer QC is preferably an isotope with a magnetic nuclear moment in the substrate D, with the substrate D in the region of the nuclear quantum point CI3 of the third nuclear quantum bit of the quantum computer QC preferably being essentially or still more preferably absolutely no isotopes having a nuclear magnetic moment. In this context, the document presented here refers to the technical teaching of those already cited DE 10 2020 007 977 B4 ;
CI31CI31
erster Kernquantenpunkt CI31 des ersten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften ersten Kernquantenpunkt CI31 des ersten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des ersten Kernquantenpunkts CI31 des ersten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der erste Kernquantenpunkt CI31 des ersten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC ist in der 3 und in der 2 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der erste Kernquantenpunkt CI31 des ersten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC an den dritten Quantenpunkt NV3 des dritten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der erste Kernquantenpunkt CI11 des ersten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;first nuclear quantum dot CI3 1 of the first nuclear quantum bit of the third quantum ALU QUALU3 of the quantum computer QC. The exemplary first nuclear quantum point CI3 1 of the first nuclear quantum bit of the third quantum ALU QUALU3 of the quantum computer QC is preferably an isotope with a magnetic nuclear moment in the substrate D, with the substrate D in the region of the first nuclear quantum point CI3 1 of the first nuclear quantum bit of the Quantum computer QC preferably comprises essentially or even more preferably absolutely no isotopes with a nuclear magnetic moment. In this context, the document presented here refers to the technical teaching of those already cited DE 10 2020 007 977 B4 . The first nuclear quantum dot CI3 1 of the first nuclear quantum bit of the third quantum ALU QUALU3 of the quantum computer QC is in the 3 and in the 2 not shown for a better overview. The reader should assume that in the 3 the first nuclear quantum dot CI3 1 of the first nuclear quantum bit of the third quantum ALU QUALU3 of the quantum computer QC is coupled to the third quantum dot NV3 of the third quantum bit of the quantum computer QC as shown in FIG 2 the first nuclear quantum dot CI1 1 of the first nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC is coupled to the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC;
CI32CI32
zweiter Kernquantenpunkt CI32 des zweiten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften zweiten Kernquantenpunkt CI32 des zweiten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des zweiten Kernquantenpunkts CI32 des zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der zweite Kernquantenpunkt CI32 des zweiten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC ist in der 3 und in der 2 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der zweite Kernquantenpunkt CI32 des zweiten Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC an den dritten Quantenpunkt NV3 des dritten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der zweite Kernquantenpunkt CI12 des zweiten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;second nuclear quantum dot CI3 2 of the second nuclear quantum bit of the third quantum ALU QUALU3 of the quantum computer QC. The exemplary second nuclear quantum point CI3 2 of the second nuclear quantum bit of the third quantum ALU QUALU3 of the quantum computer QC is preferably an isotope with a magnetic nuclear moment in the substrate D, with the substrate D in the region of the second nuclear quantum point CI3 2 of the second nuclear quantum bit of the Quantum computer QC preferably comprises essentially or even more preferably absolutely no isotopes with a nuclear magnetic moment. In this context, the document presented here refers to the technical teaching of those already cited DE 10 2020 007 977 B4 . The second nuclear quantum dot CI3 2 of the second nuclear quantum bit of the third quantum ALU QUALU3 of the quantum computer QC is in the 3 and in the 2 not shown for a better overview. The reader should assume that in the 3 the second core quantum dot CI3 2 of the second quantum bit of the third quantum ALU QUALU3 of the quantum computer QC is coupled to the third quantum dot NV3 of the third quantum bit of the quantum computer QC as shown in FIG 2 the second nuclear quantum dot CI1 2 of the second nuclear quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC is coupled to the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC;
C133C133
dritter Kernquantenpunkt CI33 des dritten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften dritten Kernquantenpunkt CI33 des dritten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des dritten Kernquantenpunkts CI33 des dritten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der dritte Kernquantenpunkt CI33 des dritten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC ist in der 3 und in der 2 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der dritte Kernquantenpunkt CI33 des dritten Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC an den dritten Quantenpunkt NV3 des dritten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der erste Kernquantenpunkt CI11 des ersten Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist; third nuclear quantum point CI3 3 of the third nuclear quantum bit of the third quantum ALU QUALU3 of the quantum computer QC. The exemplary third nuclear quantum point CI3 3 of the third nuclear quantum bit of the third quantum ALU QUALU3 of the quantum computer QC is preferably an isotope with a magnetic nuclear moment in the substrate D, with the substrate D in the region of the third nuclear quantum point CI3 3 of the third nuclear quantum bit of the Quantum computer QC preferably comprises essentially or even more preferably absolutely no isotopes with a nuclear magnetic moment. In this context, the document presented here refers to the technical teaching of those already cited DE 10 2020 007 977 B4 . The third nuclear quantum dot CI3 3 of the third nuclear quantum bit of the third quantum ALU QUALU3 of the quantum computer QC is in the 3 and in the 2 not shown for a better overview. The reader should assume that in the 3 the third core quantum point CI3 3 of the third quantum bit of the third quantum ALU QUALU3 of the quantum computer QC is coupled to the third quantum point NV3 of the third quantum bit of the quantum computer QC as shown in FIG 2 the first core quantum dot CI1 1 of the first quantum bit of the first quantum ALU QUALU1 of the quantum computer QC is coupled to the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC;
CIFCIF
erste Kameraschnittstelle;first camera interface;
CIF2CIF2
zweite Kameraschnittstelle;second camera interface;
CM1CM1
erste Kamera;first camera;
CM2CM2
zweite Kamera;second camera;
CPUCPU
Rechnerkern;computer core;
CWGCWG
koplanarer Wellenleiter (vorzugsweise ein Streifenleiter);coplanar waveguide (preferably a stripline);
DD
Substrat;substrate;
d1d1
erster Abstand in dem ich der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC unter der Oberfläche OF des Substrats D des Quantencomputers QC befindet;first distance at which the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC is below the surface OF of the substrate D of the quantum computer QC;
d2d2
zweiter Abstand in dem ich der zweite Quantenpunkt NV2 de zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC unter der Oberfläche OF des Substrats D des Quantencomputers QC befindet;second distance in which the second quantum dot NV2 of the second quantum bit of the quantum computer QC is below the surface OF of the substrate D of the quantum computer QC;
DBIFDBIF
Datenschnittstelle;data interface;
DBIFaDBIFa
Datenschnittstelle A;data interface A;
DBIFbDBIFb
Datenschnittstelle B;data interface B;
DBSDBS
dichroitischer Spiegel;dichroic mirror;
DEVDEV
Energieversorgung von übrigen Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC, wobei dies typischerweise auch Vorrichtungsteile mit anderen Bezugszeichen betrifft. Zur besseren Übersicht sind die Energieversorgungsleitungen der übrigen Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC in der 1 nicht eingezeichnet;Power supply of other device parts of the quantum computer QC, this typically also relates to device parts with different reference numbers. For a better overview, the power supply lines of the other parts of the device of the quantum computer QC are shown in FIG 1 not drawn;
dmindmin
minimaler Abstand zwischen den Leitungsstrukturen (GND, LTG, LTG1, LTG1, GND1, GND2) auf dem Diamant-Chip bzw. dem Substrat D und der Kannte des Diamant-Chip bzw. des Substrats D;minimum distance between the line structures (GND, LTG, LTG1, LTG1, GND1, GND2) on the diamond chip or the substrate D and the edge of the diamond chip or the substrate D;
EK1EK1
erste Energiekupplung der beispielhaften kardanischen Aufhängung KAH;first energy coupling of the example gimbal KAH;
EK2EK2
zweite Energiekupplung der beispielhaften kardanischen Aufhängung KAH;second energy coupling of example gimbal KAH;
ENGCLOSELY
Antrieb des Fahrzeugs;propulsion of the vehicle;
ERSERS
Energiesystem;energy system;
EXDBEXDB
externer Datenbus;external data bus;
EVEV
Energieversorgung;Power supply;
λflλfl
Fluoreszenzstrahlungswellenlänge;fluorescence radiation wavelength;
λpmp.λpmp.
Pumpstrahlungswellenlänge;pump radiation wavelength;
FHBFHB
Fabrikhalle bzw. stationäre Vorrichtung;factory floor or stationary device;
fHFfHF
Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenz;microwave and/or radio wave frequency;
FLFL
Fluoreszenzstrahlung;fluorescence radiation;
FLCFLC
Feuerleitstand. Der Feuerleitstand kann eine zentrale Steuereinheit ZSE sein.fire control station. The fire control center can be a central control unit ZSE.
FLRFLR
Fluglageregelungssystem;attitude control system;
FZcar
Flugzeug;Airplane;
FZTFZT
Flugzeugträger;aircraft carrier;
GDXGDX
X-Steuervorrichtung für die translatorische Positioniervorrichtung in X-Richtung XT;X control device for the translational positioning device in the X direction XT;
GDYGDY
Y-Steuervorrichtung für die translatorische Positioniervorrichtung in Y-Richtung YT;Y control device for the translational positioning device in the Y direction YT;
GDZGDZ
Z-Steuervorrichtung für die translatorische Positioniervorrichtung in Z-Richtung ZT;Z control device for the translational positioning device in the Z direction ZT;
GHGH
Gehäuse;Housing;
GNDGND
Massefläche des koplanaren Wellenleiters CWG (30);Ground plane of the coplanar waveguide CWG ( 30 );
GND1GND1
erste Massefläche von zwei Masseflächen GND1, GND2 des koplanaren Wellenleiters CWG (31);first ground plane of two ground planes GND1, GND2 of the coplanar waveguide CWG ( 31 );
GND2GND2
zweite Massefläche von zwei Masseflächen GND1, GND2 des koplanaren Wellenleiters CWG (31);second ground plane of two ground planes GND1, GND2 of coplanar waveguide CWG ( 31 );
GPSGPS
Navigationssystem oder Vorrichtung zur Positionsbestimmung und/oder Ausrichtungsbestimmung des Quantencomputers QC. Das Navigationssystem kann ggf. auch translatorische Geschwindigkeiten und/oder Rotationsgeschwindigkeiten des Quantencomputers QC bestimmen und an den rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC über den internen Datenbus INTDB melden. Das Navigationssystem kann ggf. auch translatorische Beschleunigungen und/oder Rotationsbeschleunigungen des Quantencomputers QC bestimmen und an den rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC über den internen Datenbus INTDB melden;Navigation system or device for determining the position and/or orientation of the quantum computer QC. If necessary, the navigation system can also determine translational speeds and/or rotational speeds of the quantum computer QC and report this to the computer core CPU of the control device μC of the quantum computer QC via the internal data bus INTDB. If necessary, the navigation system can also determine translational accelerations and/or rotational accelerations of the quantum computer QC and report this to the computer core CPU of the control device μC of the quantum computer QC via the internal data bus INTDB;
HD1HD1
erste horizontale Treiberstufe zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC;first horizontal driver stage for driving the first quantum dot NV1 to be driven of the first quantum bit of the quantum computer QC;
HD2HD2
zweite horizontale Treiberstufe zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenpunkts NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC;second horizontal driver stage for driving the second quantum dot NV2 to be driven of the second quantum bit of the quantum computer QC;
HD3HD3
dritte horizontale Treiberstufe zur Ansteuerung des dritten anzusteuernden Quantenpunkts NV3 des dritten Quantenbits des Quantencomputers QC;third horizontal driver stage for driving the third quantum dot NV3 to be driven of the third quantum bit of the quantum computer QC;
HeCLCSHeCLCS
Closed Loop Helium Gas Cooling-System;closed loop helium gas cooling system;
HS1HS1
erste horizontale Empfängerstufe HS1, die mit der ersten horizontalen Treiberstufe HD1 eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC;first horizontal receiver stage HS1, which can form a unit with the first horizontal driver stage HD1, for driving the first quantum dot NV1 to be driven of the first quantum bit of the quantum computer QC;
HS2HS2
zweite horizontale Empfängerstufe HS2, die mit der zweiten horizontalen Treiberstufe HD2 eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenpunkts NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC;second horizontal receiver stage HS2, which can form a unit with the second horizontal driver stage HD2, for driving the second quantum dot NV2 to be driven of the second quantum bit of the quantum computer QC;
HS3HS3
dritte horizontale Empfängerstufe HS3, die mit der dritten horizontalen Treiberstufe HD3 eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des dritten anzusteuernden Quantenpunkts NV3 des dritten Quantenbits des Quantencomputers QC;third horizontal receiver stage HS3, which can form a unit with the third horizontal driver stage HD3, for driving the third quantum dot NV3 to be driven of the third quantum bit of the quantum computer QC;
IH1IH1
erster horizontaler Strom. Der erste horizontale Strom ist der elektrische Strom, der die erste horizontale Leitung LH1 durchströmt.first horizontal stream. The first horizontal current is the electric current flowing through the first horizontal line LH1.
IH2IH2
zweiter horizontaler Strom. Der zweite horizontale Strom ist der elektrische Strom, der die zweite horizontale Leitung LH2 durchströmt.second horizontal stream. The second horizontal current is the electric current flowing through the second horizontal line LH2.
IH3IH3
dritter horizontaler Strom. Der dritte horizontale Strom ist der elektrische Strom, der die dritte horizontale Leitung LH3 durchströmt.third horizontal stream. The third horizontal current is the electric current flowing through the third horizontal line LH3.
Ipip
Intensität der Pulse der gepulsten Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD;Intensity of the pulses of the pulsed pump radiation LB of the light source LD;
IpHFIPHF
Amplitude IpHF eines Pulses des zeitlichen Hüllkurvenverlaufs der Abstrahlung eines elektromagnetischen Feldes durch die eine oder die mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC;Amplitude I pHF of a pulse of the temporal envelope curve of the emission of an electromagnetic field by the one or more devices MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and at the respective location of the Nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC;
ISIS
Isolation;Isolation;
ISH1ISH1
erster horizontaler Abschirmstrom, der durch die erste horizontale Abschirmleitung SH1 fließt;first horizontal shield current flowing through the first horizontal shield line SH1;
ISH2ISH2
zweiter horizontaler Abschirmstrom Strom, der durch die zweite horizontale Abschirmleitung SH2 fließt;second horizontal shield current current flowing through the second horizontal shield line SH2;
ISH3ISH3
dritter horizontaler Abschirmstrom Strom, der durch die dritte horizontale Abschirmleitung SH3 fließt;third horizontal shield current current flowing through the third horizontal shield line SH3;
ISH4ISH4
vierter horizontaler Abschirmstrom Strom, der durch die vierte horizontale Abschirmleitung SH4 fließt;fourth horizontal shield current Current flowing through the fourth horizontal shield line SH4;
ISV1ISV1
erster vertikaler Abschirmstrom, der durch die erste vertikale Abschirmleitung SV1 fließt;first vertical shield current flowing through the first vertical shield line SV1;
ISV2ISV2
zweiter vertikaler Abschirmstrom, der durch die zweite vertikale Abschirmleitung SV2 fließt;second vertical shield current flowing through the second vertical shield line SV2;
IV1IV1
erster vertikaler Strom. Der erste vertikale Strom ist der elektrische Strom, der die erste vertikale Leitung LV1 durchströmt;first vertical stream. The first vertical current is the electric current flowing through the first vertical line LV1;
IVVIVV
interner Verstärker innerhalb des Verstärkers V;internal amplifier within the amplifier V;
KAHKAH
kardanische Aufhängung;gimbals;
KFZcar
Auto als Beispiel eines Fahrzeugs;car as an example of a vehicle;
KH1KH1
erster horizontaler Kontakt des ersten Quantenbits QUB1 mit dem ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC. Der erste horizontale Kontakt des ersten Quantenbits QUB1 verbindet beispielsweise die erste horizontale Abschirmleitung SH1 im ersten Quantenbit QUB1 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;first horizontal contact of the first quantum bit QUB1 with the first quantum dot NV1 of the first quantum bit of the quantum computer QC. The first horizontal contact of the first quantum bit QUB1 electrically connects, for example, the first horizontal shielding line SH1 in the first quantum bit QUB1 to the substrate D or the epitaxial layer DEPI. In the case of diamond as the substrate material, it is preferably a contact that includes titanium or is made of titanium;
KH2KH2
zweiter horizontaler Kontakt des ersten Quantenbits QUB1 mit dem ersten Quantenpunkt NV1 des Quantencomputers QC und erster horizontaler Kontakt des zweiten Quantenbits QUB2 mit dem zweiten Quantenpunkt NV2 des Quantencomputers QC. Das erste Quantenbit QUB1 und das zweite Quantenbit QUB2 nutzen in dem Beispiel der 3 diesen Kontakt gemeinsam. Der Kontakt verbindet beispielsweise die zweite horizontale Abschirmleitung SH2 im ersten Quantenbit QUB1 und im zweiten Quantenbit QUB2 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;second horizontal contact of the first quantum bit QUB1 with the first quantum dot NV1 of the quantum computer QC and first horizontal contact of the second quantum bit QUB2 with the second quantum dot NV2 of the quantum computer QC. The first quantum bit QUB1 and the second quantum bit QUB2 use in the example 3 this contact together. The contact electrically connects, for example, the second horizontal shielding line SH2 in the first quantum bit QUB1 and in the second quantum bit QUB2 to the substrate D and the epitaxial layer DEPI, respectively. In the case of diamond as the substrate material, it is preferably a contact that includes titanium or is made of titanium;
KH3KH3
zweiter horizontaler Kontakt des zweiten Quantenbits QUB2 mit dem zweiten Quantenpunkt NV2 und erster horizontaler Kontakt des dritten Quantenbits QUB3 mit dem dritten Quantenpunkt NV3. Das zweite Quantenbit QUB2 und das dritte Quantenbit QUB3 nutzen in dem Beispiel der 3 diesen Kontakt gemeinsam. Der Kontakt verbindet beispielsweise die dritte horizontale Abschirmleitung SH3 im zweiten Quantenbit QUB2 und im dritten Quantenbit QUB3 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;second horizontal contact of the second quantum bit QUB2 with the second quantum dot NV2 and first horizontal contact of the third quantum bit QUB3 with the third quantum dot NV3. The second quantum bit QUB2 and the third quantum bit QUB3 use in the example 3 this contact together. The contact electrically connects, for example, the third horizontal shielding line SH3 in the second quantum bit QUB2 and in the third quantum bit QUB3 to the substrate D and the epitaxial layer DEPI, respectively. In the case of diamond as the substrate material, it is preferably a contact that includes titanium or is made of titanium;
KH4KH4
zweiter horizontaler Kontakt des dritten Quantenbits QUB3 mit dem dritten Quantenpunkt NV3. Der Kontakt verbindet beispielsweise die vierte horizontale Abschirmleitung SH3 im dritten Quantenbit QUB3 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;second horizontal contact of the third quantum bit QUB3 with the third quantum dot NV3. The contact electrically connects, for example, the fourth horizontal shielding line SH3 in the third quantum bit QUB3 to the substrate D or the epitaxial layer DEPI. In the case of diamond as the substrate material, it is preferably a contact that includes titanium or is made of titanium;
KRKR
Kreisel oder Kreiselsystem umfassend mehrere Kreisel ggf. mit entsprechenden Antrieben dieser Kreisel;Gyroscope or gyroscope system comprising several gyroscopes, possibly with corresponding drives for these gyroscopes;
KRSTCRST
Kryostat. Als Kryostat bezeichnet das hier vorgelegte Dokument ein Kühlgerät, mit dem gegenüber der Umgebungstemperatur abgesenkte und ggf. sehr tiefe Temperaturen erreicht und konstant gehalten werden können. Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments umfasst der Kryostat eine Kryostatkammer und vorzugsweise eine Kühlvorrichtung KV. In den Figuren ist die Kryostatkammer mit dem Bezugszeichen KRST versehen;cryostat. The document presented here describes a cryostat as a cooling device with which lower and possibly very low temperatures can be reached and kept constant compared to the ambient temperature. In terms of the document presented here, the cryostat comprises a cryostat chamber and preferably a cooling device KV. In the figures, the cryostat chamber is given the reference KRST;
KV11KV11
erster vertikaler Kontakt des ersten Quantenbits QUB1 mit dem ersten Quantenpunkt NV1. Der erste vertikale Kontakt des ersten Quantenbits QUB1 verbindet die erste vertikale Abschirmleitung SV1 im ersten Quantenbit QUB1 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;first vertical contact of the first quantum bit QUB1 with the first quantum dot NV1. The first vertical contact of the first quantum bit QUB1 electrically connects the first vertical shielding line SV1 in the first quantum bit QUB1 to the substrate D or the epitaxial layer DEPI. In the case of diamond as the substrate material, it is preferably a contact that includes titanium or is made of titanium;
KV12KV12
zweiter vertikaler Kontakt des ersten Quantenbits QUB1 mit dem ersten Quantenpunkt NV1. Der zweite vertikale Kontakt des ersten Quantenbits QUB1 verbindet bevorzugt die zweite vertikale Abschirmleitung SH2 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;second vertical contact of the first quantum bit QUB1 with the first quantum dot NV1. The second vertical contact of the first quantum bit QUB1 preferably electrically connects the second vertical shielding line SH2 to the substrate D or the epitaxial layer DEPI. In the case of diamond as the substrate material, it is preferably a contact that includes titanium or is made of titanium;
KV21KV21
erster vertikaler Kontakt des zweiten Quantenbits QUB2 mit dem zweiten Quantenpunkt NV2. Der erste vertikale Kontakt des zweiten Quantenbits QUB2 verbindet die erste vertikale Abschirmleitung SV1 im zweiten Quantenbit QUB2 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;first vertical contact of the second quantum bit QUB2 with the second quantum dot NV2. The first vertical contact of the second quantum bit QUB2 electrically connects the first vertical shielding line SV1 in the second quantum bit QUB2 to the substrate D or the epitaxial layer DEPI. In the case of diamond as the substrate material, it is preferably a contact that includes titanium or is made of titanium;
KV22KV22
zweiter vertikaler Kontakt des zweiten Quantenbits QUB2 mit dem zweiten Quantenpunkt NV2. Der zweite vertikale Kontakt des zweiten Quantenbits QUB2 verbindet bevorzugt die zweite vertikale Abschirmleitung SH2 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;second vertical contact of the second quantum bit QUB2 with the second quantum dot NV2. The second vertical contact of the second quantum bit QUB2 preferably electrically connects the second vertical shielding line SH2 to the substrate D or the epitaxial layer DEPI. In the case of diamond as the substrate material, it is preferably a contact that includes titanium or is made of titanium;
KV31KV31
erster vertikaler Kontakt des dritten Quantenbits QUB3 mit dem dritten Quantenpunkt NV3. Der erste vertikale Kontakt des dritten Quantenbits QUB3 verbindet die erste vertikale Abschirmleitung SV1 im dritten Quantenbit QUB3 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;first vertical contact of the third quantum bit QUB3 with the third quantum dot NV3. The first vertical contact of the third quantum bit QUB3 electrically connects the first vertical shielding line SV1 in the third quantum bit QUB3 to the substrate D or the epitaxial layer DEPI. In the case of diamond as the substrate material, it is preferably a contact that includes titanium or is made of titanium;
KV32KV32
zweiter vertikaler Kontakt des dritten Quantenbits QUB3 mit dem dritten Quantenpunkt NV3. Der zweite vertikale Kontakt des dritten Quantenbits QUB3 verbindet bevorzugt die zweite vertikale Abschirmleitung SH2 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;second vertical contact of the third quantum bit QUB3 with the third quantum dot NV3. The second vertical contact of the third quantum bit QUB3 preferably electrically connects the second vertical shielding line SH2 to the substrate D or the epitaxial layer DEPI. In the case of diamond as the substrate material, it is preferably a contact that includes titanium or is made of titanium;
KVKV
verlegbare Kühlvorrichtung;mobile cooler;
KV, HZKV, HZ
kombinierte Kühl- und Heizvorrichtung, die typischerweise die verlegbare Kühlvorrichtung KV und eine Heizvorrichtung HZ zur Kühlung bzw. zu Beheizung des Substrats umfasst;Combined cooling and heating device, which typically includes the deployable cooling device KV and a heating device HZ for cooling or heating the substrate;
LBLB
Pumpstrahlung;pump radiation;
LDLD
Lichtquelle;light source;
LDRVLDRV
Lichtquellentreiber;light source driver;
LDVLDV
Ladevorrichtung;loading device;
LH1LH1
erste horizontale Leitung;first horizontal line;
LH2LH2
zweite horizontale Leitung;second horizontal line;
LH3LH3
dritte horizontale Leitung;third horizontal line;
LMLM
Leuchte mit einem Leuchtmittel;Luminaire with a light source;
LTGLTG
Leitung des koplanaren Wellenleiters CWG (31);Line of the coplanar waveguide CWG ( 31 );
LTG1LTG1
erste Leitung des koplanaren Wellenleiters CWG mit zwei Wellenleitern LTG1, LTG2 (32);first line of coplanar waveguide CWG with two waveguides LTG1, LTG2 ( 32 );
LTG2LTG2
zweite Leitung des koplanaren Wellenleiters CWG mit zwei Wellenleitern LTG1, LTG2 (32);second line of coplanar waveguide CWG with two waveguides LTG1, LTG2 ( 32 );
LV1LV1
erste vertikale Leitung;first vertical line;
µCµC
Steuervorrichtung;control device;
µC1µC1
erste Steuervorrichtung des ersten Quantencomputers QC1;first quantum computer controller QC1;
µC1aµC1a
erste Steuervorrichtung A des ersten Quantencomputers QC1;first controller A of the first quantum computer QC1;
µC1bµC1b
erste Steuervorrichtung B des ersten Quantencomputers QC1;first controller B of the first quantum computer QC1;
µC2µC2
zweite Steuervorrichtung des zweiten Quantencomputers QC2;second quantum computer controller QC2;
µC3µC3
dritte Steuervorrichtung des dritten Quantencomputers QC3;third controller of the third quantum computer QC3;
µC4µC4
vierte Steuervorrichtung des vierten Quantencomputers QC4;fourth quantum computer controller QC4;
µC5µC5
fünfte Steuervorrichtung des fünften Quantencomputers QC5;fifth quantum computer controller QC5;
µC6µC6
sechste Steuervorrichtung des sechsten Quantencomputers QC6;sixth controller of sixth quantum computer QC6;
µC7µC7
siebte Steuervorrichtung des siebten Quantencomputers QC7;seventh controller of the seventh quantum computer QC7;
µC8µC8
achte Steuervorrichtung des achten Quantencomputers QC8;eighth quantum computer controller QC8;
µC9µC9
neunte Steuervorrichtung des neunten Quantencomputers QC9;ninth controller of the ninth quantum computer QC9;
µC10µC10
zehnte Steuervorrichtung des zehnten Quantencomputers QC10;tenth controller of the tenth quantum computer QC10;
µC11µC11
elfte Steuervorrichtung des elften Quantencomputers QC11;eleventh controller of eleventh quantum computer QC11;
µC12µC12
zwölfte Steuervorrichtung des zwölften Quantencomputers QC12;twelfth quantum computer controller QC12;
µC13µC13
dreizehnte Steuervorrichtung des dreizehnten Quantencomputers QC13;thirteenth controller of the thirteenth quantum computer QC13;
µC14µC14
vierzehnte Steuervorrichtung des vierzehnten Quantencomputers QC14;fourteenth controller of the fourteenth quantum computer QC14;
µC15µC15
fünfzehnte Steuervorrichtung des fünfzehnten Quantencomputers QC15;fifteenth controller of the fifteenth quantum computer QC15;
µC16µC16
sechzehnte Steuervorrichtung des sechzehnten Quantencomputers QC16;sixteenth controller of the sixteenth quantum computer QC16;
µCVµCV
Steuervorrichtung des Verstärkers V;amplifier V control device;
MDBIFMDBIF
interne Datenschnittstelle MDBIF;internal data interface MDBIF;
MEMDBVMEMDBV
Speicherdatenbus zwischen Steuervorrichtung µCV des Verstärkers V und Speicher MEMV des Verstärkers V;Memory data bus between control device μCV of amplifier V and memory MEMV of amplifier V;
MEMVMEMV
Speicher des Verstärkers V;Amplifier V memory;
MFSxMFSx
erste Magnetfeldsteuerung;first magnetic field control;
MFSyMFSy
zweite Magnetfeldsteuerung;second magnetic field control;
MFSzMFSz
dritte Magnetfeldsteuerung;third magnetic field control;
MGKMGK
mechanische Grundkonstruktion.mechanical basic construction.
MGxMGx
erstes Magnetfelderzeugungsmittel, das bevorzugt eine magnetische Flussdichte Bx erzeugt, die bevorzugt im Wesentlichen eine Richtung aufweist, die bevorzugt der ersten Richtung, also beispielsweise der Richtung der X-Achse, entspricht;first magnetic field generating means which preferably generates a magnetic flux density B x which preferably essentially has a direction which preferably corresponds to the first direction, ie for example the direction of the X-axis;
MGyMGy
zweites Magnetfelderzeugungsmittel, das bevorzugt eine magnetische Flussdichte By erzeugt, die bevorzugt im Wesentlichen eine Richtung aufweist, die bevorzugt der zweiten Richtung, also beispielsweise der Richtung der Y-Achse, entspricht;second magnetic field generating means which preferably generates a magnetic flux density B y which preferably essentially has a direction which preferably corresponds to the second direction, ie for example the direction of the Y-axis;
MGzMGz
drittes Magnetfelderzeugungsmittel, das bevorzugt eine magnetische Flussdichte Bz erzeugt, die bevorzugt im Wesentlichen eine Richtung aufweist, die bevorzugt der dritten Richtung, also beispielsweise der Richtung der Y-Achse, entspricht;third magnetic field generating means which preferably generates a magnetic flux density B z which preferably essentially has a direction which preferably corresponds to the third direction, ie for example the direction of the Y-axis;
MSxMSx
Magnetfeldsensor für die magnetische Flussdichte Bx in Richtung der X-Achse;Magnetic field sensor for the magnetic flux density B x in the direction of the X axis;
MSyMSy
Magnetfeldsensor für die magnetische Flussdichte By in Richtung der Y-Achse;Magnetic field sensor for the magnetic flux density B y in the direction of the Y axis;
MSzMSz
Magnetfeldsensor für die magnetische Flussdichte Bz in Richtung der Z-Achse;Magnetic field sensor for the magnetic flux density B z in the direction of the Z axis;
mWAmWA
Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne;microwave and/or radio wave antenna;
MW/RF-AWFGMW/RF-AWFG
Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator zur Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen (Englisch: Arbitrary-Wave-Form-Generator);Microwave and/or radio wave frequency generator for generating largely freely definable waveforms (Arbitrary Wave Form Generator);
NAVNAV
Navigationssystem und/oder Autopilot;navigation system and/or autopilot;
NV1NV1
erster Quantenpunkt des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften ersten Quantenpunkt NV1 um ein paramagnetisches Zentrum in dem Substrat D. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften ersten Quantenpunkt NV1 um ein NV-Zentrum oder um ein SiV-Zentrum oder ein ST1-Zentrum in dem Substrat D;first quantum dot of the first quantum bit of the quantum computer QC. The exemplary first quantum dot NV1 is preferably a paramagnetic center in the substrate D. The exemplary first quantum dot NV1 is preferably an NV center or a SiV center or an ST1 center in the substrate D;
NV2NV2
zweiter Quantenpunkt des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften zweiten Quantenpunkt NV2 um ein paramagnetisches Zentrum in dem Substrat D. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften zweiten Quantenpunkt NV2 um ein NV-Zentrum oder um ein SiV-Zentrum oder ein ST1-Zentrum in dem Substrat D;second quantum dot of the second quantum bit of the quantum computer QC. The exemplary second quantum dot NV2 is preferably a paramagnetic center in the substrate D. The exemplary second quantum dot NV2 is preferably an NV center or a SiV center or an ST1 center in the substrate D;
NV3NV3
dritten Quantenpunkt des dritten Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften dritten Quantenpunkt NV3 um ein paramagnetisches Zentrum in dem Substrat D. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften dritten Quantenpunkt NV3 um ein NV-Zentrum oder um ein SiV-Zentrum oder ein ST1-Zentrum in dem Substrat D;third quantum dot of the third quantum bit of the quantum computer QC. The exemplary third quantum dot NV3 is preferably a paramagnetic center in the substrate D. The exemplary third quantum dot NV3 is preferably an NV center or a SiV center or an ST1 center in the substrate D;
NVMNVM
nicht flüchtiger Speicher;non-volatile memory;
OFOF
Oberfläche;Surface;
OSOS
optisches System;optical system;
OSZOSC
Taktgeber des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC;Clock generator of the computer core CPU of the control device μC of the quantum computer QC;
OWOW
optisches Fenster für den Zutritt der Pumpstrahlung Lb in das Innere des Kryostaten KRST zum Substrat D mit jeweiligen elektronischen Spins der jeweiligen paramagnetischen Zentren und/oder der jeweiligen NV-Zentren und/oder der jeweiligen Farbzentren und/oder der jeweiligen Quantenpunkte NV des Diamant-Chips bzw. des Substrats D und für den Austritt der Fluoreszenzstrahlung LB aus dem Inneren des Kryostaten KRST zum optischen System OS hin;optical window for access of the pump radiation Lb into the interior of the cryostat KRST to the substrate D with respective electronic spins of the respective paramagnetic centers and/or the respective NV centers and/or the respective color centers and/or the respective quantum dots NV of the diamond chip or the substrate D and for the emergence of the fluorescence radiation LB from the interior of the cryostat KRST to the optical system OS;
P1P1
erster Stützpfosten der beispielhaften kardanischen Aufhängung KAH;first support post of example gimbal KAH;
P2p2
Zweiter Stützpfosten der beispielhaften kardanischen Aufhängung KAH;Second support post of example gimbal KAH;
PDPD
Fotodetektor;photodetector;
PMp.m
Permanentmagnet;permanent magnet;
PthPh
Linie entlang derer die für NV-Zentren geeignete Ausrichtung in (111)-Orientierung (θ=arctan(sqrt(3/2))=50.77°) vorliegt;line along which the orientation suitable for NV centers is in (111) orientation (θ=arctan(sqrt(3/2))=50.77°);
PVPV
Positioniervorrichtung für den Permanentmagneten PM;Positioning device for the permanent magnet PM;
PVCPVC
Steuervorrichtung für die Positioniervorrichtung PV für den Permanentmagneten PM;Control device for the positioning device PV for the permanent magnet PM;
PWRPWR
Energieversorgung der Ladevorrichtung LDV;power supply of the charging device LDV;
QCQC
Quantencomputer;quantum computers;
QC1QC1
erster Quantencomputer;first quantum computer;
QC2QC2
zweiter Quantencomputer;second quantum computer;
QC3QC3
dritter Quantencomputer;third quantum computer;
QC4QC4
vierter Quantencomputer;fourth quantum computer;
QC5QC5
fünfter Quantencomputer;fifth quantum computer;
QC6QC6
sechster Quantencomputer;sixth quantum computer;
QC7QC7
siebter Quantencomputer;seventh quantum computer;
QC8QC8
achter Quantencomputer;eighth quantum computer;
QC9QC9
neunter Quantencomputer;ninth quantum computer;
QC10QC10
zehnter Quantencomputer;tenth quantum computer;
QC11QC11
elfter Quantencomputer;eleventh quantum computer;
QC12QC12
zwölfter Quantencomputer;twelfth quantum computer;
QC13QC13
dreizehnter Quantencomputer;thirteenth quantum computer;
QC14QC14
vierzehnter Quantencomputer;fourteenth quantum computer;
QC15QC15
fünfzehnter Quantencomputer;fifteenth quantum computer;
QC16QC16
sechzehnter Quantencomputer;sixteenth quantum computer;
QCTVQCTV
Quantencomputersystemtrennvorrichtung. Die Quantencomputersystemtrennvorrichtung trennt bevorzugt einen externen Datenbus EXTDB, der beispielsweise ein erstes Quantencomputersystem QUSYS mit einem zweiten Quantencomputersystem QUSYS verbindet im Bedarfsfall auf, sodass das Quantencomputersystem QUSYS, das zuvor das erste und das zweite Quantencomputersystem QUSYS umfasste durch die Auftrennung in zwei separate Quantencomputersysteme QUSYS zerfällt. Die Quantencomputersystemtrennvorrichtung kann aber auch ein zuvor separates erstes Quantencomputersystem QUSYS mit einem zuvor separaten zweiten Quantencomputersystem QUSYS verbinden und im Bedarfsfall koppeln, sodass das Quantencomputersystem QUSYS entsteht, das anschließend das erste und das zweite Quantencomputersystem QUSYS umfasst durch die Verbindung dieser beiden Quantencomputersysteme über Quantencomputersystemtrennvorrichtung zu einem Quantencomputersystem QUSYS verschmilzt;Quantum Computer System Separator. The quantum computer system separation device preferably separates an external data bus EXTDB, which, for example, connects a first quantum computer system QUSYS to a second quantum computer system QUSYS, if necessary, so that the quantum computer system QUSYS, which previously comprised the first and the second quantum computer system QUSYS, breaks down into two separate quantum computer systems QUSYS by the separation. However, the quantum computer system separator can also connect a previously separate first quantum computer system QUSYS to a previously separate second quantum computer system QUSYS and, if necessary, couple them so that the quantum computer system QUSYS is created, which then includes the first and the second quantum computer system QUSYS by connecting these two quantum computer systems via quantum computer system separator to one Quantum computer system QUSYS merges;
QUALU1QUALU1
erste QuantenALU. Die beispielhafte erste QuantenALU besteht aus einem ersten Quantenpunkt NV1 der Quantenbits des Quantencomputers QC und einem ersten Kernquantenpunkt CI11 der nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU des Quantencomputers QC und einem zweiten Kernquantenpunkt CI12 der nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU des Quantencomputers QC und einem dritten Kernquantenpunkt CI13 der nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU des Quantencomputers QC (2);first quantum ALU. The exemplary first quantum ALU consists of a first quantum dot NV1 of the quantum bits of the quantum computer QC and a first core quantum dot CI1 1 of the nuclear quantum bits of the first quantum ALU of the quantum computer QC and a second core quantum dot CI1 2 of the nuclear quantum bits of the first quantum ALU of the quantum computer QC and a third core quantum dot CI1 3 of the nuclear quantum bits of the first quantum ALU of the quantum computer QC ( 2 );
QUALU2QUALU2
zweite QuantenALU. Die beispielhafte zweite QuantenALU besteht aus einem zweiten Quantenpunkt NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC und einem ersten Kernquantenpunkt CI21 der nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU des Quantencomputers QC und einem zweiten Kernquantenpunkt CI22 der nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU des Quantencomputers QC und einem dritten Kernquantenpunkt CI23 der nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU des Quantencomputers QC (2);second quantum ALU. The exemplary second quantum ALU consists of a second quantum dot NV2 of the quantum bits of the quantum computer QC and a first core quantum dot CI2 1 of the nuclear quantum bits of the second quantum ALU of the quantum computer QC and a second core quantum dot CI2 2 of the nuclear quantum bits of the second quantum ALU of the quantum computer QC and a third core quantum dot CI2 3 of the nuclear quantum bits of the second quantum ALU of the quantum computer QC ( 2 );
QUSYSQUSYS
verlegbares Quantencomputersystem;deployable quantum computer system;
R1R1
erster Aufhängungsring der beispielhaften kardanischen Aufhängung KAH;first suspension ring of example gimbal KAH;
R2R2
zweiter Aufhängungsring der beispielhaften kardanischen Aufhängung KAH;second suspension ring of example gimbal KAH;
RAMR.A.M.
flüchtiger Speicher;volatile memory;
RKTRKT
Rakete. Die Rakete ist nur ein Beispiel einer möglichen Zuladung. Die Zuladung kann selbst wieder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS umfassen. Bevorzugt ist das Quantencomputersystem QUSYS der Zuladung während der Zeit der Zuladung mit dem Quantencomputersystem QUSYS des Fahrzeugs FZ, oder des Objekts, in dem die Zuladung aufgestellt oder gelagert wird, beispielsweise über einen Externen Datenbus EXTDB verbunden;Rocket. The rocket is just one example of a possible payload. The load can itself include one or more quantum computer systems QUSYS. The quantum computer system QUSYS of the payload is preferably connected to the quantum computer system QUSYS of the vehicle FZ or the object in which the payload is set up or stored during the time of the payload, for example via an external data bus EXTDB;
RKTCRKTC
Raketenabschusskontrolle;missile launch control;
RTSRTS
Rotationssensor;rotation sensor;
5050
Empfängerausgangssignal;receiver output signal;
S1S1
Empfangssignal;received signal;
S4S4
Messwertsignal;measured value signal;
S5S5
Sendesignal;broadcast signal;
SBaSBa
erste Spaltbreite des ersten Schlitzes des koplanaren Wellenleiters CWG mit einer Leitung LTG zwischen der ersten Massefläche GND des koplanaren Wellenleiters CWG und der Leitung LTG des koplanaren Wellenleiters CWG. (30) Die erste Spaltbreite SBa ist bevorzugt gleich der zweiten Spaltbreite SBb;first gap width of the first slot of the coplanar waveguide CWG with a line LTG between the first ground plane GND of the coplanar waveguide CWG and the line LTG of the coplanar waveguide CWG. ( 30 ) The first gap width SBa is preferably equal to the second gap width SBb;
SBbSBb
zweite Spaltbreite des zweiten Schlitzes des koplanaren Wellenleiters CWG mit einer Leitung LTG zwischen der zweiten Massefläche GND des koplanaren Wellenleiters CWG und der Leitung LTG des koplanaren Wellenleiters CWG. (30) Die erste Spaltbreite SBa ist bevorzugt gleich der zweiten Spaltbreite SBb;second gap width of the second slot of the coplanar waveguide CWG with a line LTG between the second ground plane GND of the coplanar waveguide CWG and the line LTG of the coplanar waveguide CWG. ( 30 ) The first gap width SBa is preferably equal to the second gap width SBb;
SB1SB1
erste Spaltbreite des ersten Schlitzes des koplanaren Wellenleiters CWG mit zwei Leitungen LTG1, LTG2 zwischen der ersten Massefläche GND1 des koplanaren Wellenleiters CWG und der ersten Leitung LTG1 des koplanaren Wellenleiters CWG. (31) Die erste Spaltbreite SB1 ist bevorzugt gleich der dritten Spaltbreite SB3 und kann ggf. gleich der zweiten Spaltbreite SB2 sein;first gap width of the first slot of the coplanar waveguide CWG with two lines LTG1, LTG2 between the first ground plane GND1 of the coplanar waveguide CWG and the first line LTG1 of the coplanar waveguide CWG. ( 31 ) The first gap width SB1 is preferably equal to the third gap width SB3 and can optionally be equal to the second gap width SB2;
SB2SB2
zweite Spaltbreite des zweiten Schlitzes des koplanaren Wellenleiters CWG mit zwei Leitungen LTG1, LTG2 zwischen der ersten Leitung LTG1 des koplanaren Wellenleiters CWG und der zweiten Leitung LTG2 des koplanaren Wellenleiters CWG. (31) Die zweite Spaltbreite SB2 kann ggf. gleich der dritten Spaltbreite SB3 und kann ggf. gleich der ersten Spaltbreite SB1 sein;second gap width of the second slot of the coplanar waveguide CWG with two lines LTG1,LTG2 between the first line LTG1 of the coplanar waveguide CWG and the second line LTG2 of the coplanar waveguide CWG. ( 31 ) The second gap width SB2 may be equal to the third gap width SB3 and may be equal to the first gap width SB1;
SB3SB3
dritte Spaltbreite des dritten Schlitzes des koplanaren Wellenleiters CWG mit zwei Leitungen LTG1, LTG2 zwischen der zweiten Massefläche GND2 des koplanaren Wellenleiters CWG und der zweiten Leitung LTG2 des koplanaren Wellenleiters CWG. (31) Die dritte Spaltbreite SB3 ist bevorzugt gleich der ersten Spaltbreite SB1 und kann ggf. gleich der zweiten Spaltbreite SB2 sein;third gap width of the third slot of the coplanar waveguide CWG with two lines LTG1, LTG2 between the second ground plane GND2 of the coplanar waveguide CWG and the second line LTG2 of the coplanar waveguide CWG. ( 31 ) The third gap width SB3 is preferably equal to the first gap width SB1 and can optionally be equal to the second gap width SB2;
SCSC
See-Container. Der Seecontainer ist nur ein Beispiel eines transportablen Behältnisses in dem ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS oder ein oder mehrere Quantencomputer QC betrieben werden können;sea container. The sea container is just one example of a transportable container in which one or more QUSYS quantum computer systems or one or more QC quantum computers can be operated;
SCHRSCHR
Schiffsschraube;ship's propeller;
SDBSDS
Steuerdatenbus;control data bus;
SDBVSDBV
interner Steuerdatenbus innerhalb des Verstärkers V;internal control data bus within the amplifier V;
SENSSENS
ein oder mehrere Sensoren;one or more sensors;
SH1SH1
erste horizontale Abschirmleitung;first horizontal shield line;
SH2SH2
zweite horizontale Abschirmleitung;second horizontal shield line;
SH3SH3
dritte horizontale Abschirmleitung;third horizontal shield line;
SH4SH4
vierte horizontale Abschirmleitung;fourth horizontal shield line;
SRGSRG
erste Energieaufbereitungsvorrichtung, insbesondere ein Spannungswandler oder ein Spannungsregler oder ein Stromregler;first energy processing device, in particular a voltage converter or a voltage regulator or a current regulator;
SRG2SRG2
zweite Energieaufbereitungsvorrichtung, insbesondere ein Spannungswandler oder ein Spannungsregler oder ein Stromregler;second energy processing device, in particular a voltage converter or a voltage regulator or a current regulator;
STST
Temperatursensor;temperature sensor;
STMSTM
halbdurchlässiger Spiegel;semi-transparent mirror;
SUBSUB
Unterseeboot;submarine;
SV1SV1
erste horizontale Abschirmleitung;first horizontal shield line;
SV2SV2
zweite vertikale Abschirmleitung;second vertical shield line;
TLtsp
Tieflader. Der Tieflader ist ein Beispiel eines Fahrzeugs ohne eigenen Antrieb.low loader. The low-loader is an example of a vehicle without its own propulsion.
TRPTRP
Torpedos;torpedoes;
TRPCTRPC
Torpedoabschusskontrolle;torpedo launch control;
TSTS
Trennvorrichtung;separator;
t0HFt0HF
Referenzzeitpunkt eines Pulses des gepulsten elektromagnetischen Felds mit Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenz fHF. Bevorzugt ist der Referenzzeitpunkt t0HF gleich dem Referenzzeitpunkt t0P für eine Pulssequenz oder zeitlich fest beabstandet zum Referenzzeitpunkt für eine Pulssequenz t0P;Reference instant of a pulse of the pulsed electromagnetic field with microwave and/or radio wave frequency f HF . The reference point in time t 0HF is preferably equal to the reference point in time t 0P for a pulse sequence or at a fixed distance in time from the reference point in time for a pulse sequence t 0P ;
t0Pt0P
Referenzzeitpunkt für eine Pulssequenz. Bevorzugt ist der Referenzzeitpunkt t0P für eine Pulssequenz gleich dem Referenzzeitpunkt t0HF oder zeitlich fest beabstandet zum Referenzzeitpunkt t0HF;Reference time for a pulse sequence. The reference point in time t 0P for a pulse sequence is preferably equal to the reference point in time t 0HF or at a fixed distance in time from the reference point in time t 0HF ;
tdptdp
die zeitliche Dauer tdp der Pulse der gepulsten Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD;the duration t dp of the pulses of the pulsed pump radiation LB of the light source LD;
tdHFtdHF
zeitliche Pulsdauer des Pulses des gepulsten elektromagnetischen Felds mit Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenz fHF. Es handelt sich um die zeitliche Pulsdauer des zeitlichen Hüllkurvenverlaufs der Abstrahlung eines elektromagnetischen Feldes durch die eine oder die mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC in Pulsform;temporal pulse duration of the pulse of the pulsed electromagnetic field with microwave and/or radio wave frequency f HF . It is the temporal pulse duration of the temporal envelope curve of the emission of an electromagnetic field by the one or more devices MW/RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and at the respective Location of the nuclear quantum dots CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC in pulse form;
tspetc
zeitliche Lage der Pulse der gepulsten Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD bezogen auf einen Bezugszeitpunkt t0 In der Regel bezeichnet die zeitliche Lage tsp eines Pulses den Startzeitpunkt des betreffenden Pulses;temporal position of the pulses of the pulsed pump radiation LB of the light source LD in relation to a reference time t 0. As a rule, the temporal position t sp of a pulse designates the start time of the relevant pulse;
tspHFtspHF
Pulsstartzeitpunkt tspHF relativ zum Referenzzeitpunkt t0HF eines Pulses des zeitlichen Hüllkurvenverlaufs der Abstrahlung eines elektromagnetischen Feldes durch die eine oder die mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC;Pulse start time t spHF relative to the reference time t 0HF of a pulse of the temporal envelope curve of the emission of an electromagnetic field by the one or more devices MW / RF-AWFG for generating an electromagnetic wave field at the respective location of the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC and at the respective location of the nuclear quantum points CI1 1 , CI1 2 , CI1 3 , CI2 1 , CI2 2 , CI2 3 , CI3 1 , CI3 2 , CI3 3 of the nuclear quantum bits of the quantum computer QC;
UDB1UDB1
erster Unterdatenbus;first sub data bus;
UDB2UDB2
zweiter Unterdatenbus;second sub data bus;
UDB3UDB3
dritter Unterdatenbus;third sub data bus;
UDB4UDB4
vierter Unterdatenbus;fourth sub data bus;
ÜOSZÜOSZ
Überwachungstakterzeugung der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC;monitor clock generation of the quantum computer monitor device QUV of the quantum computer QC;
USU.S
Unterseite des Substrats D;bottom of substrate D;
VV
Verstärker;Amplifier;
V1V1
Ausgangssignal des internen Verstärkers IVV des Verstärkers V und Eingangssignal des Analog-zu-Digital-Wandler ADCV des Verstärkers V;Output signal of internal amplifier IVV of amplifier V and input signal of analog-to-digital converter ADCV of amplifier V;
V2v2
Datenleitung zwischen der Steuervorrichtung µCV des Verstärkers V und dem Analog-zu-Digital-Wandler ADCV des Verstärkers V;Data line between the control device μCV of the amplifier V and the analog-to-digital converter ADCV of the amplifier V;
Vbatextvbatext
elektrische Energie einer externen Energieversorgung, beispielsweise einer externen Spannungsversorgung;electric power from an external power supply, such as an external power supply;
VD1VD1
ersten vertikale Treiberstufe zur Ansteuerung der anzusteuernden Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC;first vertical driver stage for driving the quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC to be driven;
VIFVIF
Datenschnittstelle des Verstärkers V zum Steuerdatenbus SDB;Data interface of the amplifier V to the control data bus SDB;
VS1VS1
erste vertikale Empfängerstufe, die mit der ersten vertikalen Treiberstufe VD1 eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung der ersten anzusteuernden Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC;first vertical receiver stage, which can form a unit with the first vertical driver stage VD1, for driving the first quantum dots NV1, NV2, NV3 of the quantum bits of the quantum computer QC to be driven;
WFGWFG
Wellenformgenerator;waveform generator;
XTXT
translatorische Positioniervorrichtung in X-Richtung;translational positioning device in the X direction;
YTYT
translatorische Positioniervorrichtung in Y-Richtung;translational positioning device in the Y direction;
ZTZT
translatorische Positioniervorrichtung in Z-Richtung;translational positioning device in the Z direction;
ZMZM
Zugmaschine. Die Zugmaschine ist ein Beispiel für einen Antrieb für ein Behältnis mit einem oder mehreren Quantencomputern QC und/oder einem oder mehreren Quantencomputersystemen QUSYS, der von dem Behältnis getrennt werden kann oder dem Behältnis hinzugefügt werden kann. In dem Beispiel der 6b ist das Behältnis ein beispielhafter Tieflader TL mit einem See-Container SC;Tractor. The tractor is an example of a drive for a container with one or more quantum computers QC and/or one or more quantum computer systems QUSYS, which can be separated from the container or added to the container. In the example of 6b the container is an exemplary low-loader TL with a sea container SC;
ZSEZSE
zentrale Steuereinheit;central control unit;

Liste der zitierten SchriftenList of cited writings

Sofern im Rahmen der Nationalisierung einer internationalen Folgeanmeldung es das Recht des jeweiligen Rechtssystems des Staates, in dem die Nationalisierung der internationalen Anmeldung der hier vorgelegten Schrift erfolgt, eine Offenbarung per Referenz erlaubt ist, ist der Inhalt der folgenden Schriften vollumfänglicher Teil der hier vorgelegten Offenlegung.,
CN 103 855 907 B ,
CN 108 831 576 B ,
CN 20 634 1126 U ,
DE 1 240 967 B ,
DE 1 564 070 B1 ,
DE 2 124 465 B2 ,
DE 7 219 216 U ,
DE 69 411 078 T2 ,
DE 19 602 875 A1 ,
DE 19 738 066 A1 ,
DE 19 957 669 A1 ,
DE 19 782 844 538 B1 ,
DE 10 2014 225 346 A1 ,
DE 10 2018 127 394.0 ,
DE 10 2019 130 114.9 ,
DE 10 2019 120 076.8 ,
DE 10 2019 121 137 ,
DE 10 2020 125 189 A1
DE 10 2020 101 784 B3
DE 10 2020 007 977 B4
DE 10 2020 008 157 B3
DE 10 2021 110 964.7
DE 20 2021 101 169 U1
EP 2 874 292 B1 ,
EP 2 986 852 B1 ,
EP 3 007 350 B1 ,
EP 3 075 064 A1 ,
EP 3 093 966 B1 ,
EP 3 279 603 B1 ,
EP 3 345 290 B1 ,
EP 3 400 642 B1 ,
EP 3 646 452 B1 ,
EP 3 863 165 A1 ,
RU 126 229 U1 ,
RU 2 566 620 C2 ,
RU 2014 143 858 A ,
US 5 443 657 A ,
US 5 859 484 A ,
US 8 552 616 B2 ,
US 2016 377 029 A1 ,
US 2018 226 165 A1 ,
US 2019 368 464 A1 ,
US 2021 147 061 A1 ,
WO 2009 103 974 A1 ,
WO 2014 031 037 A2
WO 2016 100 008 A2 ,
WO 2019 143 396 A2 ,
WO 2021 159 117 A1 ,
https://de.wikipedia.org/wiki/Daisy_Chain
https://en.wikipedia.org/wiki/Cryocooler
https:/ /www.voutube.com/watch ?v=iOSZi rc7T08
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  • WO 2020239172 A1 [0598, 0601]WO 2020239172 A1 [0598, 0601]

Claims (52)

Substrat (D), insbesondere ein Diamant-Chip, für einen Quantencomputer (QC), wobei das Substrat (D) paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte (NV) umfasst und wobei das Substrat (D) nuklearen Spins nuklearer Atomkerne nuklearer Quantenpunkte (Cl) umfasst und wobei nuklearen Spins nuklearer Atomkerne nuklearer Quantenpunkte (Cl) mit einem elektronischen Spin eines paramagnetischen Zentrums und/oder eines NV-Zentrums und/oder eines Farbzentrums und/oder eines Quantenpunkts (NV) des Diamant-Chips bzw. des Substrats (D) gekoppelt sind und wobei der das Substrat (D) einen koplanaren Wellenleiter (CWG) mit einem Wellenwiderstand an seiner Oberfläche aufweist und wobei der Wellenleiter (CWG) zumindest eine Leitung (LTG, LTG1, LTG2) und zumindest zwei Masseflächen (GND, GND1, GND2) aufweist und wobei die mindestens eine Leitung (LTG, LTG1, LTG2) zwischen der ersten Massefläche (GND, GND1) und der zweiten Massefläche (GND, GnD2) platziert und wobei die Leitung (LTG, LTG1) einen ersten Abstand in Form einer ersten Spaltbreite (SBa, SB1) von der ersten Massefläche (GND, GND1) aufweist und wobei die Leitung (LTG, LTG2) einen zweiten Abstand in Form einer zweiten Spaltbreite (SBb, SB3) von der zweiten Massefläche (GND, GND2) aufweist gekennzeichnet dadurch, dass sich die paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte (NV) mit den an diese gekoppelten nuklearen Spins nuklearer Atomkerne nuklearer Quantenpunkte (Cl) in dem Schlitz zwischen der mindestens einen Leitung (LTG, LTG1, LTG2) und der ersten Massefläche (GND, GND1) befinden und/oder dass sich die paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte (NV) mit den an diese gekoppelten nuklearen Spins nuklearer Atomkerne nuklearer Quantenpunkte (Cl) in dem Schlitz zwischen der mindestens einen Leitung (LTG, LTG1, LTG2) und der zweiten Massefläche (GND, GND2) befinden und dass die zumindest eine Leitung (LTG, LTG1, LTG2) und die zumindest zwei Masseflächen (GND, GND1, GND2) allseitig einen Abstand (dmin) zur Kante des Substrats (D) aufweisen und dass dieser Abstand (dmin) größer als 1µm und/oder größer als 2µm und/oder größer als 5µm und/oder größer als 10µm und/oder größer als 20µm und/oder größer als 50µm und/oder größer als 100µm und/oder größer als 200µm und/oder größer als ist.Substrate (D), in particular a diamond chip, for a quantum computer (QC), wherein the substrate (D) comprises paramagnetic centers and/or NV centers and/or color centers and/or quantum dots (NV) and wherein the Substrate (D) comprising nuclear spins nuclear nuclei nuclear quantum dots (Cl) and wherein nuclear spins nuclear nuclei nuclear quantum dots (Cl) having an electronic spin of a paramagnetic center and/or an NV center and/or a color center and/or a quantum dot ( NV) of the diamond chip or the substrate (D) are coupled and the substrate (D) has a coplanar waveguide (CWG) with a characteristic impedance on its surface and the waveguide (CWG) has at least one line (LTG, LTG1 , LTG2) and at least two ground planes (GND, GND1, GND2) and wherein the at least one line (LTG, LTG1, LTG2) is placed between the first ground plane (GND, GND1) and the second ground plane (GND, GnD2) and wherein the Line (LTG, LTG1) has a first distance in the form of a first gap width (SBa, SB1) from the first ground plane (GND, GND1) and wherein the line (LTG, LTG2) has a second distance in the form of a second gap width (SBb, SB3 ) from the second ground plane (GND, GND2), characterized in that the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots (NV) with the nuclear spins of nuclear atomic nuclei of nuclear quantum dots coupled to them (Cl) are located in the slot between the at least one line (LTG, LTG1, LTG2) and the first ground plane (GND, GND1) and/or that the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or or the quantum dots (NV) with the nuclear spins of nuclear atomic nuclei of nuclear quantum dots (Cl) coupled to them are located in the slot between the at least one line (LTG, LTG1, LTG2) and the second ground plane (GND, GND2) and that the at least one Line (LTG, LTG1, LTG2) and the at least two ground planes (GND, GND1, GND2) have a distance (d min ) to the edge of the substrate (D) on all sides and that this distance (d min ) is greater than 1 µm and/or greater than 2 µm and/or larger than 5 µm and/or larger than 10 µm and/or larger than 20 µm and/or larger than 50 µm and/or larger than 100 µm and/or larger than 200 µm and/or larger than. Substrat (D) nach Anspruch 1 wobei der Wellenleiter (CWG) zumindest zwei Leitungen (LTG1, LTG2), eine erste Leitung (LTG1) und eine zweite Leitung (LTG2), aufweist und wobei die erste Leitung (LTG1) zwischen der ersten Massefläche (GND, GND1) und der zweiten Massefläche (GND, GnD2) platziert und wobei die erste Leitung (LTG1) einen ersten Abstand in Form einer ersten Spaltbreite (SB1) von der ersten Massefläche (GND1) aufweist und wobei die erste Leitung (LTG1) einen zweiten Abstand in Form einer zweiten Spaltbreite (SB2) von zweiten Leitung (LTG2) aufweist und wobei die zweite Leitung (LTG1) einen dritten Abstand in Form einer dritten Spaltbreite (SB3) von der zweiten Massefläche (GND2) aufweist.substrate (D) after claim 1 wherein the waveguide (CWG) has at least two lines (LTG1, LTG2), a first line (LTG1) and a second line (LTG2), and wherein the first line (LTG1) between the first ground plane (GND, GND1) and the second Placed ground plane (GND, GnD2) and wherein the first line (LTG1) has a first distance in the form of a first gap width (SB1) from the first ground plane (GND1) and the first line (LTG1) has a second distance in the form of a second gap width (SB2) of the second line (LTG2) and wherein the second line (LTG1) has a third distance in the form of a third gap width (SB3) from the second ground plane (GND2). Substrat (D) nach Anspruch 1 oder 2 wobei der Wellenleiter (CWG) einen Wellenwiderstand von 50Ω +/-25% und/oder +/-10% und/oder +/-2% aufweist und/oder wobei der Wellenleiter (CWG) einen Wellenwiderstand von 75Ω +/-25% und/oder +/-10% und/oder +/-2% aufweist und/oder wobei der Wellenleiter (CWG) einen Wellenwiderstand von 100Ω +/-25% und/oder +/-10% und/oder +/-2% aufweist, wobei 50 Ω besonders bevorzugt ist und 75 Ω und 100 Ω bevorzugt sind.substrate (D) after claim 1 or 2 wherein the waveguide (CWG) has a characteristic impedance of 50Ω +/-25% and/or +/-10% and/or +/-2% and/or wherein the waveguide (CWG) has a characteristic impedance of 75Ω +/-25% and/or +/-10% and/or +/-2% and/or wherein the waveguide (CWG) has a characteristic impedance of 100Ω +/-25% and/or +/-10% and/or +/-2 %, with 50 Ω being particularly preferred and 75 Ω and 100 Ω being preferred. Substrat (D) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Enden der Leiter (LTG, LTG1, LTG2) mit Anpassungs-Strukturen (APS) versehen sind.Substrate (D) according to one of the preceding claims, the ends of the conductors (LTG, LTG1, LTG2) being provided with matching structures (APS). Substrat (D) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Substrat (D) einen Vorrichtungsteil eines Temperaturmesssystems, insbesondere ein Temperatursensorelement zur Erfassung der Temperatur des Substrats (D) und zur Erzeugung eines elektrischen und/oder elektromagnetischen Signals, das von der erfassten Temperatur abhängt, umfasst.Substrate (D) according to any one of Claims 1 until 4 , Wherein the substrate (D) is a device part of a temperature measurement system, in particular a tempera tursensorelement for detecting the temperature of the substrate (D) and for generating an electrical and / or electromagnetic signal that depends on the detected temperature. Substrat (D) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte (NV) zumindest ein erstes paramagnetisches Zentrum und/oder ein erstes NV-Zentrum und/oder ein erstes Farbzentrum und/oder einen ersten Quantenpunkt (NV1) umfassen und wobei die paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte (NV) zumindest ein zweites paramagnetisches Zentrum und/oder ein zweites NV-Zentrum und/oder ein zweites Farbzentrum und/oder einen zweites Quantenpunkt (NV2) umfassen, das von dem ersten paramagnetischen Zentrum bzw. dem ersten NV-Zentrum bzw. dem ersten Farbzentrum bzw. dem ersten Quantenpunkt (NV1) verschieden ist, und wobei das erste paramagnetische Zentrum und/oder das erste NV-Zentrum und/oder das erste Farbzentrum und/oder der erste Quantenpunkt (NV1) einen ersten nuklearen Atomkern eines ersten Isotops eines ersten Elements mit einer ersten Massenzahl umfasst und wobei das zweite paramagnetische Zentrum und/oder das zweite NV-Zentrum und/oder das zweite Farbzentrum und/oder der zweite Quantenpunkt (NV2) einen zweiten nuklearen Atomkern eines zweiten Isotops des ersten Elements mit einer zweiten Massenzahl umfasst und wobei die erste Massenzahl von der zweiten Massenzahl verschieden ist.Substrate (D) according to any one of Claims 1 until 5 , wherein the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots (NV) comprise at least a first paramagnetic center and/or a first NV center and/or a first color center and/or a first quantum dot (NV1) and wherein the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots (NV) comprise at least a second paramagnetic center and/or a second NV center and/or a second color center and/or or comprise a second quantum dot (NV2) which is different from the first paramagnetic center or the first NV center or the first color center or the first quantum dot (NV1), and wherein the first paramagnetic center and/or the first NV center and/or the first color center and/or the first quantum dot (NV1) comprises a first nuclear nucleus of a first isotope of a first element having a first mass number and wherein the second paramagnetic center and/or the second NV center and/or the second color center and/or the second quantum dot (NV2) comprises a second nuclear nucleus of a second isotope of the first element having a second mass number and wherein the first mass number is different from the second mass number. Substrat (D) nach Anspruch 6 wobei das erste Isotop ein 14N-Stickstoff-Atomkern ist und wobei das zweite Isotop ein 15N Stickstoff-Atomkern ist.substrate (D) after claim 6 wherein the first isotope is a 14N nitrogen nucleus and wherein the second isotope is a 15N nitrogen nucleus. Substrat (D) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Substrat (D) eine Teilvorrichtung eines Temperaursensors (ST) umfasst und/oder einen Temperatursensor (ST) umfasst und wobei der Temperatursensor (ST) die Temperatur des Substrats (D) erfasst und in ein elektrisches und/oder elektromagnetisches Signal wandelt, das von der Temperatur des Substrats (D) abhängt.Substrate (D) according to any one of Claims 1 until 7 , wherein the substrate (D) comprises a partial device of a temperature sensor (ST) and/or comprises a temperature sensor (ST) and wherein the temperature sensor (ST) detects the temperature of the substrate (D) and converts it into an electrical and/or electromagnetic signal, which depends on the temperature of the substrate (D). Substrat (D) nach Anspruch 8 wobei der Temperatursensor (ST) die Temperatur des Materials in der Umgebung der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte (NV) des Diamant-Chips zw. des Substrats (D) erfasst.substrate (D) after claim 8 wherein the temperature sensor (ST) detects the temperature of the material in the vicinity of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots (NV) of the diamond chip or the substrate (D). Substrat (D) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Substrat (D) Vorrichtungsteile einer Magnetfelderfassungsvorrichtung umfasst. undSubstrate (D) according to any one of Claims 1 until 9 , wherein the substrate (D) comprises device parts of a magnetic field detection device. and Substrat (D) nach Anspruch 10, wobei diese Vorrichtungsteile einer Magnetfelderfassungsvorrichtung ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere Farbzentren und/oder ein oder mehrere Quantenpunkte (NV) des Diamant-Chips bzw. des Substrats D sind.substrate (D) after claim 10 , these device parts of a magnetic field detection device being one or more paramagnetic centers and/or one or more NV centers and/or one or more color centers and/or one or more quantum dots (NV) of the diamond chip or of the substrate D. Substrat (D) nach Anspruch 11, wobei die ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere Farbzentren und/oder ein oder mehrere Quantenpunkte (NV) des Diamant-Chips bzw. des Substrats (D) dazu eingerichtet sind, als Sensorelemente der Magnetfelderfassungsvorrichtung zur Erfassung des Magnetfelds zu dienen.substrate (D) after claim 11 , wherein the one or more paramagnetic centers and / or one or more NV centers and / or one or more color centers and / or one or more quantum dots (NV) of the diamond chip or the substrate (D) are set up to, as To serve sensor elements of the magnetic field detection device for detecting the magnetic field. Substrat (D) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Substrat (D) eine Heizvorrichtung (HZ) umfasst.Substrate (D) according to any one of Claims 1 until 12 , wherein the substrate (D) comprises a heater (HZ). Substrat (D) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Substrat (D) ein NV-Zentrum als elektronischen Quantenpunkt (NV) des Substrats (D) umfasst und wobei das Substrat (D) ein erstes 13C-Isotop als ersten nuklearen Quantenpunkt (Cl) des Substrats (D) umfasst und wobei das Substrat (D) ein zweites 13C-Isotop als zweiten nuklearen Quantenpunkt (Cl) des Substrats (D) umfasst und wobei das erste 13C-Isotop in Relation zum NV-Zentrum auf einer J-Position oder auf einer A-Position oder auf einer B-Position oder auf einer C-Position oder auf einer D-Position oder auf einer E-Position oder auf einer F-Position oder auf einer G-Position oder auf einer H-Position oder auf einer schwach gekoppelten Position sich befindet, wobei diese Position des ersten 13C-Isotop in Relation zum NV-Zentrum im Folgenden als erste 13C-Position bezeichnet wird, und wobei das zweite 13C-Isotop in Relation zum NV-Zentrum auf einer J-Position oder auf einer A-Position oder auf einer B-Position oder auf einer C-Position oder auf einer D-Position oder auf einer E-Position oder auf einer F-Position oder auf einer G-Position oder auf einer H-Position oder auf einer schwach gekoppelten Position sich befindet, wobei diese Position des zweiten 13C-Isotop in Relation zum NV-Zentrum im Folgenden als zweite 13C-Position bezeichnet wird, und wobei die 13C-Positionen untereinander verschieden sind.Substrate (D) according to any one of Claims 1 until 13 , wherein the substrate (D) comprises an NV center as the electronic quantum dot (NV) of the substrate (D) and wherein the substrate (D) comprises a first 13 C isotope as the first nuclear quantum dot (Cl) of the substrate (D) and wherein the substrate (D) comprises a second 13 C isotope as the second nuclear quantum dot (Cl) of the substrate (D) and wherein the first 13 C isotope is at a J position or at an A position in relation to the NV center or is in a B position, or in a C position, or in a D position, or in an E position, or in an F position, or in a G position, or in an H position, or in a weakly coupled position, where this position of the first 13 C isotope in relation to the NV center is hereinafter referred to as the first 13 C position, and where the second 13 C isotope in relation to the NV center is at a J position or at an A position position or at a B-position or at a C-position or at a D-position or at an E-position or at an F-position or at a G-position or at an H-position or at a weakly coupled position itself This position of the second 13 C isotope in relation to the NV center is referred to below as the second 13 C position, and the 13 C positions are different from one another. Substrat (D) nach Anspruch 14, wobei das Substrat (D) ein drittes 13C-Isotop als dritten nuklearen Quantenpunkt (Cl) des Substrats (D) umfasst und wobei das dritte 13C-Isotop in Relation zum NV-Zentrum auf einer J-Position oder auf einer A-Position oder auf einer B-Position oder auf einer C-Position oder auf einer D-Position oder auf einer E-Position oder auf einer F-Position oder auf einer G-Position oder auf einer H-Position oder auf einer schwach gekoppelten Position sich befindet, wobei diese Position des dritten 13C-Isotop in Relation zum NV-Zentrum im Folgenden als dritte 13C-Position bezeichnet wird, und wobei die 13C-Positionen untereinander verschieden sind.substrate (D) after Claim 14 , wherein the substrate (D) comprises a third 13 C isotope as the third nuclear quantum dot (Cl) of the substrate (D) and wherein the third 13 C isotope is at a J position or at an A position relative to the NV center position or at a B-position or at a C-position or at a D-position or at an E-position or at an F-position or at a G-position or at an H-position or at a weakly coupled position itself This position of the third 13 C isotope in relation to the NV center is referred to below as the third 13 C position, and the 13 C positions are different from one another. Substrat (D) nach Anspruch 15, wobei das Substrat (D) ein viertes 13C-Isotop als vierten nuklearen Quantenpunkt (Cl) des Substrats (D) umfasst und wobei das vierte 13C-Isotop in Relation zum NV-Zentrum auf einer J-Position oder auf einer A-Position oder auf einer B-Position oder auf einer C-Position oder auf einer D-Position oder auf einer E-Position oder auf einer F-Position oder auf einer G-Position oder auf einer H-Position oder auf einer schwach gekoppelten Position sich befindet, wobei diese Position des vierten 13C-Isotop in Relation zum NV-Zentrum im Folgenden als vierte 13C-Position bezeichnet wird, und wobei die 13C-Positionen untereinander verschieden sind.substrate (D) after claim 15 , wherein the substrate (D) comprises a fourth 13 C isotope as the fourth nuclear quantum dot (Cl) of the substrate (D) and wherein the fourth 13 C isotope is at a J position or at an A position relative to the NV center position or at a B-position or at a C-position or at a D-position or at an E-position or at an F-position or at a G-position or at an H-position or at a weakly coupled position itself is located, this position of the fourth 13 C isotope in relation to the NV center being referred to as the fourth 13 C position in the following, and with the 13 C positions being different from one another. Substrat (D) nach Anspruch 16, wobei das Substrat (D) ein fünftes 13C-Isotop als fünftes nuklearen Quantenpunkt (Cl) des Substrats (D) umfasst und wobei das fünfte 13C-Isotop in Relation zum NV-Zentrum auf einer J-Position oder auf einer A-Position oder auf einer B-Position oder auf einer C-Position oder auf einer D-Position oder auf einer E-Position oder auf einer F-Position oder auf einer G-Position oder auf einer H-Position oder auf einer schwach gekoppelten Position sich befindet, wobei diese Position des fünften 13C-Isotop in Relation zum NV-Zentrum im Folgenden als fünfte 13C-Position bezeichnet wird, und wobei die 13C-Positionen untereinander verschieden sind.substrate (D) after Claim 16 , wherein the substrate (D) comprises a fifth 13 C isotope as the fifth nuclear quantum dot (Cl) of the substrate (D) and wherein the fifth 13 C isotope is at a J position or at an A position relative to the NV center position or at a B-position or at a C-position or at a D-position or at an E-position or at an F-position or at a G-position or at an H-position or at a weakly coupled position itself is located, where this position of the fifth 13 C isotope in relation to the NV center is hereinafter referred to as the fifth 13 C position, and where the 13 C positions are different from one another. Substrat (D) nach Anspruch 17, wobei das Substrat (D) ein sechstes 13C-Isotop als fünftes nuklearen Quantenpunkt (Cl) des Substrats (D) umfasst und wobei das sechste 13C-Isotop in Relation zum NV-Zentrum auf einer J-Position oder auf einer A-Position oder auf einer B-Position oder auf einer C-Position oder auf einer D-Position oder auf einer E-Position oder auf einer F-Position oder auf einer G-Position oder auf einer H-Position oder auf einer schwach gekoppelten Position sich befindet, wobei diese Position des sechsten 13C-Isotop in Relation zum NV-Zentrum im Folgenden als sechste 13C-Position bezeichnet wird, und wobei die 13C-Positionen untereinander verschieden sind.substrate (D) after Claim 17 , wherein the substrate (D) comprises a sixth 13 C isotope as the fifth nuclear quantum dot (Cl) of the substrate (D) and wherein the sixth 13 C isotope is at a J position or at an A position relative to the NV center position or at a B-position or at a C-position or at a D-position or at an E-position or at an F-position or at a G-position or at an H-position or at a weakly coupled position itself is located, where this position of the sixth 13 C isotope in relation to the NV center is hereinafter referred to as the sixth 13 C position, and where the 13 C positions are different from one another. Substrat (D) nach Anspruch 18, wobei das Substrat (D) ein siebtes 13C-Isotop als fünftes nuklearen Quantenpunkt (Cl) des Substrats (D) umfasst und wobei das sechste 13C-Isotop in Relation zum NV-Zentrum auf einer J-Position oder auf einer A-Position oder auf einer B-Position oder auf einer C-Position oder auf einer D-Position oder auf einer E-Position oder auf einer F-Position oder auf einer G-Position oder auf einer H-Position oder auf einer schwach gekoppelten Position sich befindet, wobei diese Position des siebte 13C-Isotop in Relation zum NV-Zentrum im Folgenden als siebte 13C-Position bezeichnet wird, und wobei die 13C-Positionen untereinander verschieden sind. substrate (D) after Claim 18 , wherein the substrate (D) comprises a seventh 13 C isotope as the fifth nuclear quantum dot (Cl) of the substrate (D) and wherein the sixth 13 C isotope is at a J position or at an A position relative to the NV center position or at a B-position or at a C-position or at a D-position or at an E-position or at an F-position or at a G-position or at an H-position or at a weakly coupled position itself is located, this position of the seventh 13 C isotope in relation to the NV center being referred to as the seventh 13 C position in the following, and with the 13 C positions being different from one another. Quantencomputer (QC) wobei der Quantencomputer (QC) eine Steuervorrichtung (µC) aufweist und wobei der Quantencomputer (QC) erste Quantenbits (QUB) und/oder elektronische Quantenbits (QUB) mit Quantenpunkten (NV) aufweist und wobei der Quantencomputer (QC) zweite Quantenbits (CQUB) und/oder zweite nukleare Quantenbits (CQUB) mit Kernquantenpunkten (Cl) aufweist und wobei der Quantencomputer (QC) erste Mittel zur Beeinflussung der ersten Quantenbits (QUB) aufweist und wobei der Quantencomputer (QC) zweite Mittel zur Beeinflussung der ersten Quantenbits (QUB) und zur Beeinflussung der zweiten Quantenbits (CQUB) mittels der ersten Quantenbits (QUB) aufweist und wobei die ersten Mittel die zweiten Mittel umfassen können oder die zweiten Mittel die ersten Mittel umfassen können und wobei der Quantencomputer (QC) dritte Mittel zum Erfassen des Quantenzustands der ersten Quantenbits (QUB) aufweist und wobei die ersten Quantenbits (QUB) und/oder die ersten elektronischen Quantenbits (QUB) mit Quantenpunkten (NV) Vorrichtungsteile mit einem elektronischen Spin aufweisen und wobei die zweiten Quantenbits (CQUB) und/oder die ersten nuklearen Quantenbits CQUB) mit Kernquantenpunkten (Cl) Vorrichtungsteile mit einem nuklearen Spin aufweisen und wobei der Quantencomputer (QC) eine Kühlvorrichtung (KV) aufweist und wobei der Quantencomputer einen Kryostaten (KRST) mit einer Kryostatkammer umfasst und wobei die Kryostatkammer des Kryostaten (KRST) zumindest ein optisches Fenster (OW) und ggf. weitere Durchführungen für elektrische Signale und/oder Leitungen und/oder Betriebsmittel umfasst und wobei die ersten Quantenbits (QUB) und/oder die elektronischen Quantenbits (QUB) mit Quantenpunkten (NV) und die zweiten Quantenbits (CQUB) und/oder zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB) mit Kernquantenpunkten (Cl) sich im Innern der Kryostatkammer des Kryostaten (KRST) befinden und wobei die Kühlvorrichtung (KV) dazu eingerichtet ist, die ersten Quantenbits (QUB) und/oder die elektronischen Quantenbits (QUB) mit Quantenpunkten (NV) und die zweiten Quantenbits (CQUB) und/oder zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB) mit Kernquantenpunkten (Cl) zu kühlen, und wobei Teilvorrichtungen der ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder zweite Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) durch das optische Fenster (OW) die ersten Quantenbits (QUB) und/oder die elektronischen Quantenbits (QUB) mit Pumpstrahlung (LB) bestrahlen.Quantum computer (QC) wherein the quantum computer (QC) has a control device (µC) and wherein the quantum computer (QC) has first quantum bits (QUB) and/or electronic quantum bits (QUB) with quantum dots (NV) and wherein the quantum computer (QC) has second Quantum bits (CQUB) and/or second nuclear quantum bits (CQUB) with core quantum dots (Cl) and wherein the quantum computer (QC) has first means for influencing the first quantum bits (QUB) and wherein the quantum computer (QC) has second means for influencing the first Quantum bits (QUB) and for influencing the second quantum bits (CQUB) by means of the first quantum bits (QUB) and wherein the first means can include the second means or the second means can include the first means and wherein the quantum computer (QC) has third means for detecting the quantum state of the first quantum bits (QUB) and wherein the first quantum bits (QUB) and/or the first electronic quantum bits (QUB) with quantum dots (NV) have device parts with an electronic spin and wherein the second quantum bits (CQB) and/or the first nuclear quantum bits CQUB) with nuclear quantum dots (Cl) have device parts with a nuclear spin and the quantum computer (QC) has a cooling device (KV) and the quantum computer comprises a cryostat (KRST) with a cryostat chamber and the cryostat chamber of the cryostat ( KRST) comprises at least one optical window (OW) and, if necessary, further feedthroughs for electrical signals and/or lines and/or equipment and the first quantum bits (QUB) and/or the electronic quantum bits (QUB) with quantum dots (NV) and the second quantum bits (CQUB) and/or second nuclear quantum bits (CQUB) with nuclear quantum dots (Cl) are inside the cryostat chamber of the cryostat (KRST) and the cooling device (KV) is set up to the first quantum bits (QUB) and/or to cool the electronic quantum bits (QUB) with quantum dots (NV) and the second quantum bits (CQUB) and/or second nuclear quantum bits (CQB) with nuclear quantum dots (Cl), and wherein sub-devices of the first means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS , OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy , GDz, µC) and/or second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) through the optical window (OW) the first quantum bits (QUB) and/or the electronic quantum bits (QUB) with pump radiation (LB ) irradiate. Quantencomputer(QC) nach Anspruch 20, wobei Teilvorrichtungen der dritten Mittel (z.B. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC) durch das optische Fenster (OW) Fluoreszenzstrahlung (FL) der ersten Quantenbits (QUB) und/oder der elektronischen Quantenbits (QUB) mit Quantenpunkten (NV) erfassen.Quantum Computer (QC) after claim 20 , whereby sub-devices of the third means (e.g. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC) through the optical window (OW) fluorescence radiation (FL) of the first quantum bits (QUB ) and/or the electronic quantum bits (QUB) with quantum dots (NV). Quantencomputer(QC) nach Anspruch 21, wobei die ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder die zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) einen Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator (MW/RF-AWFG) umfassen und wobei der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator (MW/RF-AWFG) einen Radiofrequenzgenerator umfasst und wobei der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator (MW/RF-AWFG) einen Mikrowellenfrequenzgenerator umfasst und wobei der Mikrowellenfrequenzgenerator von dem Radiowellenfrequenzgenerator verschieden ist und wobei der Mikrowellensignalgenerator ein Mikrowellensignal im Mikrowellenfrequenzbereich zur Manipulation der ersten Quantenbits (QUB) und/oder elektronische Quantenbits (QUB) mit Quantenpunkten (NV) mittels eines einer ersten Teilvorrichtung (LTG1) der ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) erzeugt und wobei der Radiowellensignalgenerator ein Radiowellensignal im Radiowellenfrequenzbereich zur Manipulation der zweiten Quantenbits (CQUB) und/oder zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB) mit Kernquantenpunkten (Cl) mittels eines einer zweiten Teilvorrichtung (LTG2) der ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) erzeugt und wobei die erste Teilvorrichtung (LTG1) der ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) einerseits von der zweiten Teilvorrichtung (LTG2) der ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) andererseits verschieden ist.Quantum Computer (QC) after Claim 21 , where the first means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx , MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and/or the second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2 , MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) a microwave and/or radio wave frequency (MW/RF) generator -AWFG) and wherein the microwave and/or radio wave frequency generator (MW/RF-AWFG) comprises a radio frequency generator and wherein the microwave and/or radio wave frequency generator (MW/RF-AWFG) comprises a microwave frequency generator and wherein the microwave frequency generator differs from the radio wave frequency generator and wherein the microwave signal generator is a microwave signal in the microwave frequency range for manipulating the first quantum bits (QUB) and/or electronic quantum bits (QUB) with quantum dots (NV) by means of a first sub-device (LTG1) of the first means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS , OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy , GDz, µC) and/or the second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx , MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and wherein the radio wave signal generator generates a radio wave signal in the radio wave frequency range for manipulating the second quantum bits (CQUB) and/or second nuclear quantum bits (CQUB ) with nuclear quanta score (Cl) using a second sub-device (LTG2) of the first means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV , PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and/or the second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT , KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC). and wherein the first sub-device (LTG1) of the first means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx , MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and/or the second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA , LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) on the one hand from the second sub-device (LTG2) of the first funds (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and/or the second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) on the other hand is different. Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 20 bis 22 wobei der Quantencomputer (QC) ein Substrat (D) umfasst und wobei das Substrat (D) paramagnetische Zentren und/oder NV-Zentren und/oder Quantenpunkte (NV), die Teile von erste Quantenbits (QUB) und/oder von elektronischen Quantenbits (QUB) des Quantencomputers (QC) sind, umfasst und wobei das Substrat (D) eine Teilvorrichtung eines Temperaursensors (ST) umfasst und/oder einen Temperatursensor (ST) umfasst und wobei der Temperatursensor (ST) die Temperatur des Substrats (D) erfasst und in ein elektrisches und/oder elektromagnetisches Signal wandelt, das von der Temperatur des Substrats (D) abhängt.Quantum computer (QC) according to one of the claims 20 until 22 wherein the quantum computer (QC) comprises a substrate (D) and wherein the substrate (D) has paramagnetic centers and/or NV centers and/or quantum dots (NV), the parts of first quantum bits (QUB) and/or of electronic quantum bits ( QUB) of the quantum computer (QC) are, and wherein the substrate (D) comprises a partial device of a temperature sensor (ST) and/or comprises a temperature sensor (ST) and wherein the temperature sensor (ST) detects the temperature of the substrate (D) and into an electrical and/or electromagnetic signal which depends on the temperature of the substrate (D). Quantencomputer (QC) nach Anspruch 23, wobei der Temperatursensor (ST) die Temperatur des Materials in der Umgebung der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte (NV) des Diamant-Chips zw. des Substrats (D) erfasst.Quantum Computer (QC) after Claim 23 , wherein the temperature sensor (ST) detects the temperature of the material in the vicinity of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots (NV) of the diamond chip and the substrate (D). Quantencomputer (QC) nach Anspruch 24, wobei der Quantencomputer (QC) und/oder die Steuervorrichtung (µC) des Quantencomputers und/oder ein anderer Vorrichtungsteil des Quantencomputers (QC) die erfasste die Temperatur des Materials in der Umgebung der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte (NV) des Diamant-Chips zw. des Substrats (D) mit einem Sollwert, beispielsweise durch Bildung einer Temperaturdifferenz, vergleicht und wobei der Quantencomputer (QC) und/oder die Steuervorrichtung (µC) des Quantencomputers und/oder der andere Vorrichtungsteil des Quantencomputers (QC) in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs mittels einer Kühlvorrichtung (KV) und/oder mittels einer Heizvorrichtung (HZ) die Temperatur des Substrats (D) nachregelt.Quantum Computer (QC) after Claim 24 , wherein the quantum computer (QC) and/or the control device (µC) of the quantum computer and/or another device part of the quantum computer (QC) detects the temperature of the material in the vicinity of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or of the color centers and/or the quantum dots (NV) of the diamond chip between the substrate (D) with a target value, for example by forming a temperature difference, and the quantum computer (QC) and/or the control device (µC) of the quantum computer and /or the other part of the device of the quantum computer (QC) readjusts the temperature of the substrate (D) depending on the result of this comparison by means of a cooling device (KV) and/or by means of a heating device (HZ). Quantencomputer (QC) nach Anspruch 25, wobei der Quantencomputer (QC) oder die Steuervorrichtung (µC) des Quantencomputers (QC) und/oder eine andere Teilvorrichtung des Quantencomputers (QC) dazu eingerichtet sind, ein Look-Up-Table in einem Speicher (RAM, NVM) des Quantencomputers (QC) und/oder der Steuervorrichtung (µC) des Quantencomputers dazu zu benutzen, geeignete Steuerparameter für die Vorrichtungsteile (WFG, LDRV, LD) zur Erzeugung der Pumpstrahlung (LB) mittels der gemessenen Temperatur des Substrats (D) und/oder für die ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder für die zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder für die dritten Mittel (z.B. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC) zu ermitteln.Quantum Computer (QC) after Claim 25 , wherein the quantum computer (QC) or the control device (μC) of the quantum computer (QC) and/or another partial device of the quantum computer (QC) are set up to create a look-up table in a memory (RAM, NVM) of the quantum computer ( QC) and/or the control device (µC) of the quantum computer to use suitable control parameters for the device parts (WFG, LDRV, LD) for generating the pump radiation (LB) using the measured temperature of the substrate (D) and/or for the first Medium (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz , MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and/or for the second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, LTG, LTG1, LTG2, MW/ RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and/or for the third means (e.g. D, XT, YT , KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC). Quantencomputer (QC) nach Anspruch 26 wobei das das Substrat (D) mit der Kühlvorrichtung (KV) und dem Temperatursensor (ST) in der Kryostatkammer des Kryostaten (KRST) zur thermischen Isolation gegenüber der Umgebungstemperatur montiert ist.Quantum Computer (QC) after Claim 26 wherein the substrate (D) with the cooling device (KV) and the temperature sensor (ST) is mounted in the cryostat chamber of the cryostat (KRST) for thermal insulation from the ambient temperature. Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 20 bis 27, wobei der Kryostat (KRST) dazu eingerichtet ist, dass Vorrichtungsteile des Quantencomputers (QC), die sich im Innern der Kryostatkammer des Kryostaten (KRST) befinden, Temperaturen zwischen 2 Kelvin und 300 Kelvin und/oder zwischen 4 Kelvin und 70 Kelvin, erreichen könnenQuantum computer (QC) according to one of the claims 20 until 27 , wherein the cryostat (KRST) is set up so that device parts of the quantum computer (QC) that located inside the cryostat chamber of the cryostat (KRST), can reach temperatures between 2 Kelvin and 300 Kelvin and/or between 4 Kelvin and 70 Kelvin Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 20 bis 28, wobei der Kryostat (KRST) einen geschlossenen Helium-Kreislauf verwendet.Quantum computer (QC) according to one of the claims 20 until 28 , where the cryostat (KRST) uses a closed helium cycle. Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 20 bis 29, wobei der Quantencomputer (QC) ein Closed Loop Helium Gas Cooling-System (HeCLCS) zur Kühlung von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers (QC) im Innern der Kryostatkammer des Kryostaten (KRST) aufweist.Quantum computer (QC) according to one of the claims 20 until 29 , wherein the quantum computer (QC) has a closed loop helium gas cooling system (HeCLCS) for cooling device parts of the quantum computer (QC) inside the cryostat chamber of the cryostat (KRST). Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 20 bis 30, wobei das Substrat (D) des Quantencomputers (QC) eine Heizvorrichtung (HZ) umfasst.Quantum computer (QC) according to one of the claims 20 until 30 , wherein the substrate (D) of the quantum computer (QC) comprises a heater (HZ). Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 20 bis 31, wobei der Quantencomputer (QC) im Innern der Kryostatkammer des Kryostatem (KRST) ein Justage-System zur Justierung des Substrats (D) gegenüber dem Optischen System (OS) aufweist und wobei das Justage-System dazu eingerichtet ist, ein oder zwei oder drei translatorische Freiheitsgrade zu korrigieren, und wobei das Justage-System dazu eingerichtet sein kann, ein oder zwei oder drei rotatorische Freiheitsgrade (Freiheitsgrade der Drehungen) zu korrigieren.Quantum computer (QC) according to one of the claims 20 until 31 , wherein the quantum computer (QC) inside the cryostat chamber of the cryostat (KRST) has an adjustment system for adjusting the substrate (D) relative to the optical system (OS) and the adjustment system is set up to have one or two or three to correct translational degrees of freedom, and the adjustment system can be set up to correct one or two or three rotational degrees of freedom (degrees of freedom of the rotations). Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 20 bis 32, wobei der Quantencomputer (QC) im Innern der Kryostatkammer des Kryostatem (KRST) ein Justage-System zur Justierung des Substrats (D) gegenüber dem Optischen System (OS) aufweist und wobei das Justage-System einen Tri-Pod oder einen Hexapod umfasst.Quantum computer (QC) according to one of the claims 20 until 32 , wherein the quantum computer (QC) inside the cryostat chamber of the cryostat (KRST) has an adjustment system for adjusting the substrate (D) relative to the optical system (OS) and the adjustment system comprises a tri-pod or a hexapod. Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 20 bis 33, wobei der Quantencomputer (QC) eine Positioniervorrichtung (PV) umfasst, um einen Permanentmagneten (PM) gegenüber dem Substrat (D) auszurichten und wobei der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, um den Permanentmagneten (PM) gegenüber dem Substrat (D) mittels einer Information über diejenige Kurve, entlang derer die geeignete Magnetfeld-Orientierung des Substrats (D) gegenüber dem Permanentmagneten (PM) vorliegt und mittels der Positioniervorrichtung (PV), auszurichten und wobei die Steuerungsvorrichtung (µC) des Quantencomputers (QC) oder ein anderer Vorrichtungsteil des Quantencomputers (QC) dazu eingerichtet sind, die Positioniervorrichtung (PV) des Permanentmagneten (PM) zu steuern, und wobei der Speicherinhalt eines Speichers (RAM, NVM) der Steuervorrichtung (µC) des Quantencomputers (QC) ein Magnetfeld-Look-Up-Table umfasst und die Information über diejenige Kurve, entlang derer die geeignete Magnetfeld-Orientierung des Substrats (D) gegenüber dem Permanentmagneten (PM) vorliegt, als zumindest teilweiser Inhalt dieses Magnetfeld-Lookup-Tabelle vorliegt oder wobei die Information über diejenige Kurve, entlang derer die geeignete Magnetfeld-Orientierung des Substrats (D) gegenüber dem Permanentmagneten (PM) vorliegt, als Polynom mit tabellierten Polynomkoeffizienten in einem Speicher (RAM, NVM) der Steuervorrichtung (µC) des Quantencomputers (QC) und/oder einer anderen Teilvorrichtung des Quantencomputers (QC) vorliegt oder wobei die Information über diejenige Kurve, entlang derer die geeignete Magnetfeld-Orientierung des Substrats (D) gegenüber dem Permanentmagneten (PM) vorliegt, als Funktion mit tabellierten Funktionsparametern in einem Speicher (RAM, NVM) der Steuervorrichtung (µC) des Quantencomputers (QC) und/oder einer anderen Teilvorrichtung des Quantencomputers (QC) vorliegt.Quantum computer (QC) according to one of the claims 20 until 33 , wherein the quantum computer (QC) comprises a positioning device (PV) to align a permanent magnet (PM) with respect to the substrate (D) and wherein the quantum computer (QC) is set up to align the permanent magnet (PM) with respect to the substrate (D) by means of information about the curve along which there is the appropriate magnetic field orientation of the substrate (D) relative to the permanent magnet (PM) and by means of the positioning device (PV), and wherein the control device (µC) of the quantum computer (QC) or another Device part of the quantum computer (QC) are set up to control the positioning device (PV) of the permanent magnet (PM), and wherein the memory content of a memory (RAM, NVM) of the control device (μC) of the quantum computer (QC) a magnetic field look-up -Table includes and the information about that curve along which the appropriate magnetic field orientation of the substrate (D) versus the permanent magnet (PM) is present as at least partial content of this magnetic field lookup table or wherein the information about that curve along which has the appropriate magnetic field orientation of the substrate (D) in relation to the permanent magnet (PM), as a polynomial with tabulated polynomial coefficients in a memory (RAM, NVM) of the control device (µC) of the quantum computer (QC) and/or another partial device of the quantum computer (QC) is present or the information about the curve along which the suitable magnetic field orientation of the substrate (D) in relation to the permanent magnet (PM) is present as a function with tabulated function parameters in a memory (RAM, NVM) of the control device (µC) of the quantum computer (QC) and/or another sub-device of the quantum computer (QC). Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 20 bis 34, wobei der Quantencomputer (QC) ein optisches System (OS) mit einer Fokussiereinheit umfasst und wobei die Fokussiereinheit einen Fokuspunkt bezüglich der Pumpstrahlung (LB) aufweist und wobei der Quantencomputer (QC) einen Permanentmagneten (PM) umfasst und wobei der Quantencomputer (QC) ein Substrat (D) umfasst und wobei das Substrat (D) paramagnetische Zentren und/oder NV-Zentren und/oder Quantenpunkte (NV), die Teile von erste Quantenbits (QUB) und/oder von elektronischen Quantenbits (QUB) des Quantencomputers (QC) sind, umfasst und wobei das optische System (OS) relativ zur Steuerungsvorrichtung (µC) des Quantencomputers (QC) zumindest zeitweise starr befestigt ist und wobei der Quantencomputer (QC) und/oder die Steuerungsvorrichtung (µC) des Quantencomputers (QC) und/oder eine andere Teilvorrichtung des Quantencomputers (QC) dazu eingerichtet sind, das Substrat (D) und den Permanentmagneten (PM) relativ zum Fokuspunkt der Fokussiereinheit des optischen Systems (OS) zu bewegen.Quantum computer (QC) according to one of the claims 20 until 34 , wherein the quantum computer (QC) comprises an optical system (OS) with a focusing unit and wherein the focusing unit has a focal point with respect to the pump radiation (LB) and wherein the quantum computer (QC) comprises a permanent magnet (PM) and wherein the quantum computer (QC) a substrate (D) and wherein the substrate (D) comprises paramagnetic centers and/or NV centers and/or quantum dots (NV), the parts of first quantum bits (QUB) and/or electronic quantum bits (QUB) of the quantum computer (QC ) are included and wherein the optical system (OS) relative to the control device (μC) of the quantum computer (QC) is at least temporarily rigidly attached and wherein the quantum computer (QC) and/or the control device (µC) of the quantum computer (QC) and/or another partial device of the quantum computer (QC) are set up to move the substrate (D) and the permanent magnet (PM) relative to the focal point of the focusing unit of the optical system (OS) to move. Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 20 bis 35, wobei der Quantencomputer (QC) und/oder die Steuervorrichtung (µC) des Quantencomputer (QC) und/oder eine andere Teilvorrichtung des Quantencomputers (QC) dazu eingerichtet sind, die Kopplung von zwei benachbarten paramagnetischen Zentren und/oder zwei benachbarten NV-Zentren und/oder zwei benachbarten Farbzentren und/oder zwei benachbarten Quantenpunkten des Substrats (D) mittels anderer Vorrichtungsteile des Quantencomputers (QC) durch elektromagnetische Signale einer Streifenleiter-Struktur (koplanarer Wellenleiter CWG) mittels DEER (Double Electron Electron Resonance) zu detektieren.Quantum computer (QC) according to one of the claims 20 until 35 , wherein the quantum computer (QC) and/or the control device (.mu.C) of the quantum computer (QC) and/or another partial device of the quantum computer (QC) are set up to couple two adjacent paramagnetic centers and/or two adjacent NV centers and/or to detect two adjacent color centers and/or two adjacent quantum dots of the substrate (D) by means of other device parts of the quantum computer (QC) by electromagnetic signals of a strip line structure (coplanar waveguide CWG) by means of DEER (Double Electron Electron Resonance). Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 20 bis 36, wobei der Quantencomputer (QC) und/oder die Steuervorrichtung (µC) des Quantencomputer (QC) und/oder eine andere Teilvorrichtung des Quantencomputers (QC) dazu eingerichtet sind, durch Anwendung von „Dynamic Decoupling“ (DD) Sequenzenc die um zwei Größenordnungen verschiedenen Zeitskalen von Gatter- und Dekohärenz-(T2-) Zeiten der nuklearen Quantenbits CQUB (nukleare Spins der Atomkerne mit magnetischen Moment) und der Quantenbits QUB (elektronische Spins der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte (NV) des Substrats (D)) zu erreichen.Quantum computer (QC) according to one of the claims 20 until 36 , wherein the quantum computer (QC) and/or the control device (.mu.C) of the quantum computer (QC) and/or another sub-device of the quantum computer (QC) are set up by using "dynamic decoupling" (DD) sequencesc by two orders of magnitude different time scales of gate and decoherence (T2) times of the nuclear quantum bits CQUB (nuclear spins of the atomic nuclei with magnetic moment) and the quantum bits QUB (electronic spins of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or or the quantum dots (NV) of the substrate (D)). Quantencomputer (QC) nach Anspruch 37, wobei der Quantencomputer (QC) und/oder die Steuervorrichtung (µC) des Quantencomputer (QC) und/oder eine andere Teilvorrichtung des Quantencomputers (QC) dazu eingerichtet sind, zusätzlich zu den „Dynamic Decoupling“ (DD) Sequenzen eine SWAP-Operation und einen Laserpuls für ein Refresh der Quantenbits der elektronischen Spins der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte (NV) des Diamant-Chips bzw. des Substrats (D) durchzuführen, während die nuklearen Spins (Cl) der nuklearen Atomkerne der nuklearen Quantenbits (CQUB) von den Quantenbits (QUB) der elektronischen Spins der paramagnetischen Zentren und/oder der NV-Zentren und/oder der Farbzentren und/oder der Quantenpunkte (NV) des Substrats (D) entkoppelt sind.Quantum Computer (QC) after Claim 37 , wherein the quantum computer (QC) and/or the control device (.mu.C) of the quantum computer (QC) and/or another partial device of the quantum computer (QC) are set up to perform a SWAP operation in addition to the "dynamic decoupling" (DD) sequences and to perform a laser pulse for refreshing the quantum bits of the electronic spins of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots (NV) of the diamond chip or the substrate (D), while the nuclear Spins (Cl) of the nuclear nuclei of the nuclear quantum bits (CQUB) from the quantum bits (QUB) of the electronic spins of the paramagnetic centers and/or the NV centers and/or the color centers and/or the quantum dots (NV) of the substrate (D) are decoupled. Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 20 bis 38, wobei das Substrat (D) Vorrichtungsteile einer Magnetfelderfassungsvorrichtung umfasst. undQuantum computer (QC) according to one of the claims 20 until 38 , wherein the substrate (D) comprises device parts of a magnetic field detection device. and Quantencomputer (QC) nach Anspruch 39, wobei diese Vorrichtungsteile einer Magnetfelderfassungsvorrichtung ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere Farbzentren und/oder ein oder mehrere Quantenpunkte (NV) des Substrats D sind.Quantum Computer (QC) after Claim 39 , wherein these device parts of a magnetic field detection device are one or more paramagnetic centers and/or one or more NV centers and/or one or more color centers and/or one or more quantum dots (NV) of the substrate D. Quantencomputer (QC) nach Anspruch 40, wobei die ein oder mehrere paramagnetische Zentren und/oder ein oder mehrere NV-Zentren und/oder ein oder mehrere Farbzentren und/oder ein oder mehrere Quantenpunkte (NV) des Diamant-Chips bzw. des Substrats (D) dazu eingerichtet sind, als Sensorelemente der Magnetfelderfassungsvorrichtung zur Erfassung des Magnetfelds zu dienen.Quantum Computer (QC) after Claim 40 , wherein the one or more paramagnetic centers and / or one or more NV centers and / or one or more color centers and / or one or more quantum dots (NV) of the diamond chip or the substrate (D) are set up to, as To serve sensor elements of the magnetic field detection device for detecting the magnetic field. Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 20 bis 41, wobei die Steuervorrichtung (µC) dazu eingerichtet ist, ein Quantencomputerprogramm auszuführen, und wobei das Quantencomputerprogramm Quanten-Op-Codes umfasst und wobei jeder Quanten-Op-Code eine Manipulation und/oder ein Auslesen des Quantenzustands zumindest eines ersten Quantenbits (QUB) und/oder des Quantenzustands eines zweiten Quantenbits (CQUB) zu symbolisiert, die die Steuervorrichtung (µC) bei Ausführung des Quanten-Op-Codes mit Hilfe der ersten Mittel und/oder der zweiten Mittel und/oder der dritten Mittel ausführt.Quantum computer (QC) according to one of the claims 20 until 41 , wherein the control device (µC) is set up to execute a quantum computer program, and wherein the quantum computer program comprises quantum op-codes and wherein each quantum op-code involves manipulation and/or reading of the quantum state of at least one first quantum bit (QUB) and /or the quantum state of a second quantum bit (CQUB), which the control device (μC) executes when executing the quantum op-code using the first means and/or the second means and/or the third means. Quantencomputer (QC) nach Anspruch 42, wobei der Quantencomputer (QC) mindestens zwei erste Quantenbits (QUB1, QUB2) aufweist und wobei das erste erste Quantenbit (QUB1) mit dem zweiten ersten Quantenbit (QUB2) koppelbar und/oder verschränkbar ist.Quantum Computer (QC) after Claim 42 , wherein the quantum computer (QC) has at least two first quantum bits (QUB1, QUB2) and wherein the first first quantum bit (QUB1) can be coupled and/or entangled with the second first quantum bit (QUB2). Quantencomputer (QC) nach Anspruch 43, wobei der Quantencomputer (QC) mindestens zwei erste Quantenbits (QUB1, QUB2) aufweist und wobei das erste erste Quantenbit (QUB1) mit dem zweiten ersten Quantenbit (QUB2) direkt mittels direkter Dipol-Dipol-Kopplung zwischen dem ersten ersten Quantenbit (QUB1) und dem zweiten ersten Quantenbit (QUB2) koppelbar und/oder verschränkbar ist.Quantum Computer (QC) after Claim 43 , wherein the quantum computer (QC) has at least two first quantum bits (QUB1, QUB2) and wherein the first first quantum bit (QUB1) is directly connected to the second first quantum bit (QUB2) by means of direct dipole-dipole coupling between the first first quantum bit (QUB1) and can be coupled and/or interleaved with the second first quantum bit (QUB2). Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 42 bis 44, wobei der Quantencomputer (QC) mindestens erstes Quantenbit (QUB) und ein zweites Quantenbit (CQUB) aufweist und wobei das erste Quantenbit (QUB) mit dem zweiten Quantenbit (CQUB) koppelbar und/oder verschränkbar ist.Quantum computer (QC) according to one of the Claims 42 until 44 , wherein the quantum computer (QC) has at least a first quantum bit (QUB) and a second quantum bit (CQUB) and wherein the first quantum bit (QUB) can be coupled and/or entangled with the second quantum bit (CQUB). Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 42 bis 45, wobei der Quantencomputer (QC) mindestens zwei erste Quantenbits (NV1, NV2) aufweist und wobei der Quantencomputer (QC) mindestens zwei zweite Quantenbits (CQUB1, CQUB2) aufweist und wobei das erste erstes Quantenbit (QUB1) mit dem ersten zweiten Quantenbit (CQUB1) koppelbar und/oder verschränkbar ist und wobei das zweite erste Quantenbit (QUB2) mit dem zweiten zweiten Quantenbit (CQUB2) koppelbar und/oder verschränkbar ist und wobei das erste erste Quantenbit (QUB1) mit dem zweiten ersten Quantenbit (QUB2) koppelbar und/oder verschränkbar ist.Quantum computer (QC) according to one of the Claims 42 until 45 , wherein the quantum computer (QC) has at least two first quantum bits (NV1, NV2) and wherein the quantum computer (QC) has at least two second quantum bits (CQUB1, CQUB2) and wherein the first first quantum bit (QUB1) is linked to the first second quantum bit (CQUB1 ) can be coupled and/or entangled and wherein the second first quantum bit (QUB2) can be coupled and/or entangled with the second second quantum bit (CQB2) and wherein the first first quantum bit (QUB1) can be coupled with the second first quantum bit (QUB2) and/ or is interlockable. Quantencomputer nach einem der Ansprüche 42 bis 46, wobei erste Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) paramagnetische Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant und/oder SiV-Zentren in Diamant umfassen.Quantum computer according to one of the Claims 42 until 46 , where first quantum bits (QUB, QUB1, QUB2) comprise paramagnetic centers and/or NV centers in diamond and/or SiV centers in diamond. Quantencomputer nach einem der Ansprüche 42 bis 47 wobei zweite Quantenbits (CQUB, CQUB1, CQUB2) nukleare Spins von 13C-Isotopen oder 14 N-Isotope oder 15N-Isotope oder anderer Isotope mit nuklearem Spin umfassen.Quantum computer according to one of the Claims 42 until 47 wherein second quantum bits (CQUB, CQUB1, CQUB2) comprise nuclear spins of 13 C isotopes or 14 N isotopes or 15 N isotopes or other nuclear spin isotopes. Quantencomputer (QC), insbesondere nach einem der vorausgehenden Ansprüche 20 bis 48, in einer mobilen Vorrichtung, insbesondere zur Verwendung in einem Smartphone oder in einem tragbaren Quantencomputersystem (QUSYS) oder in einem Fahrzeug oder in einem verlegbaren Waffensystem, - wobei der Quantencomputer (QC) erste Quantenbits (QUB) und/oder zweite Quantenbits (CQUB) umfasst und - wobei der Quantencomputer (QC) erste Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder zweite Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) zum Manipulieren der Quantenzustände von Quantenbits der Quantenbits (QUB, CQUB) umfasst und - wobei der Quantencomputer (QC) dritte Mittel (z.B. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC) zum Auslesen eines oder mehrerer Quantenzustände (QC) eines oder mehrerer Quantenbits der Quantenbits (QUB, CQUB) umfasst und wobei der Quantencomputer (QC) eine verlegbare Kühlvorrichtung (KV) umfasst und wobei der Quantencomputer (QC) mit allen seinen Teilvorrichtungen verlegbar ist und wobei der Quantencomputer (QC) für seinen Betrieb nur elektrische Energie einer Energieversorgung (PWR) oder einer verlegbaren Energieversorgung oder einer verlegbaren Energiereserve (BENG) des Quantencomputers (QC) und Dateneingaben benötigt.Quantum computing (QC), particularly after any of the preceding ones claims 20 until 48 , in a mobile device, in particular for use in a smartphone or in a portable quantum computer system (QUSYS) or in a vehicle or in a deployable weapon system, - wherein the quantum computer (QC) contains first quantum bits (QUB) and/or second quantum bits (CQUB) and - wherein the quantum computer (QC) comprises first means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx , MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and/or second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) for manipulating the quantum states of quantum bits of the quantum bits (QUB, CQB) and - wherein the Quantum computer (QC) third means (e.g. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC) for reading out one or more quantum states (QC) of one or more quantum bits of the quantum bits ( QUB, CQUB) and wherein the quantum computer (QC) comprises a relocatable cooling device (KV) and the quantum computer (QC) can be relocated with all of its sub-devices and the quantum computer (QC) only needs electrical energy from a power supply (PWR) for its operation or a deployable power supply or energy reserve (BENG) of the quantum computer (QC) and data inputs. Verlegbarer Quantencomputer (QC), insbesondere nach einem der vorausgehenden Ansprüche 20 bis 49, in einer mobilen Vorrichtung, insbesondere zur Verwendung in einem Smartphone oder in einem tragbaren Quantencomputersystem (QUSYS) oder in einem Fahrzeug oder in einem verlegbaren Waffensystem, - wobei der Quantencomputer (QC) erste Quantenbits (QUB) und/oder zweite Quantenbits (CQUB) umfasst und - wobei der Quantencomputer (QC) erste Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder zweite Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) zum Manipulieren der Quantenzustände von Quantenbits der Quantenbits (QUB, CQUB) umfasst und - wobei der Quantencomputer (QC) dritte Mittel (z.B. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC) zum Auslesen eines oder mehrerer Quantenzustände (QC) eines oder mehrerer Quantenbits der Quantenbits (QUB, CQUB) umfasst und wobei der Quantencomputer (QC) ein Substrat (D) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 umfasst.Deployable Quantum Computer (QC), specifically after any of the preceding ones claims 20 until 49 , in a mobile device, in particular for use in a smartphone or in a portable quantum computer system (QUSYS) or in a vehicle or in a deployable weapon system, - wherein the quantum computer (QC) contains first quantum bits (QUB) and/or second quantum bits (CQUB) and - wherein the quantum computer (QC) comprises first means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx , MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) and/or second means (e.g. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) for manipulating the quantum states of quantum bits of the quantum bits (QUB, CQB) and - wherein the quantum computer (QC) third means (e.g. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC) for reading out one or more quantum states (QC) of one or more quantum bits comprising the quantum bits (QUB, CQUB) and wherein the quantum computer (QC) has a substrate (D) according to one of Claims 1 until 19 includes. Quantencomputer (QC) nach Anspruch 50 und/oder 49, wobei der Quantencomputer (QC) ein Quantencomputer nach einem der Ansprüche 20 bis 48 ist.Quantum Computer (QC) after Claim 50 and/or 49, wherein the quantum computer (QC) is a quantum computer according to one of claims 20 until 48 is. Fahrzeug mit einem Quantencomputer (QC) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 20 bis 51.Vehicle incorporating a quantum computer (QC) according to one or more of the preceding claims 20 until 51 .
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