JP2019522815A - 光周波数の光子を用いたマイクロ波周波数量子ビットの量子状態の読み出しの方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (25)
- N個のマイクロ波共振器にそれぞれ結合されたN個の量子ビットを読み取る方法であって、
N個のマイクロ波入力読み出し信号を、N個のマイクロ波共振器周波数で、前記N個の量子ビットをそれぞれ結合する前記N個のマイクロ波共振器に入力することであって、Nが整数であり、前記N個のマイクロ波共振器周波数のうちの1つが、前記N個のマイクロ波共振器のうちの1つに個々に対応する、前記入力することと、
N個のマイクロ波出力読み出し信号を前記N個のマイクロ波共振器からN個のマイクロ波/光変換器に出力することであって、前記N個のマイクロ波出力読み出し信号が、前記N個の量子ビットの量子ビット状態を個々に含んでおり、前記N個のマイクロ波/光変換器が、前記N個のマイクロ波出力読み出し信号をN個の光信号に変換するように構成されており、前記N個のマイクロ波出力読み出し信号のうちの1つが、前記N個の量子ビットのうちの1つに個々に対応する、前記出力することと、
前記N個のマイクロ波/光変換器によって前記N個の光信号のいずれかが出力されることに応答して、前記N個の量子ビットのうちの対応する量子ビットが事前に定義された量子ビット状態にあるということを決定することと、
前記N個のマイクロ波/光変換器のいずれかによって光信号が出力されないことに応答して、前記N個の量子ビットのうちの対応する量子ビットが前記事前に定義された量子ビット状態にないということを決定することと
を含んでいる、方法。 - N=1である、請求項1に記載の方法。
- 前記量子ビットが前記事前に定義された量子ビット状態にあるということを決定することが、前記マイクロ波/光変換器によって前記マイクロ波読み出し信号を前記光信号に変換することを含んでいる、請求項2に記載の方法。
- 前記マイクロ波/光変換器によって前記光信号を出力することをさらに含んでいる、請求項3に記載の方法。
- 光子検出器によって、前記マイクロ波/光変換器からの前記光信号を検出することをさらに含んでいる、請求項4に記載の方法。
- 前記光子検出器による前記光信号の検出が、前記量子ビットが前記事前に定義された量子ビット状態にあるということの決定に使用される、請求項5に記載の方法。
- 光子検出器が、前記マイクロ波/光変換器から出力された光信号を検出しないことに応答して、光信号を前記検出しないことが、前記量子ビットが前記事前に定義された量子ビット状態にないということの決定に使用される、請求項2ないし6のいずれかに記載の方法。
- 前記マイクロ波読み出し信号が前記マイクロ波/光変換器のしきい値を下回り、それによって、前記マイクロ波/光変換器が光信号を出力しないので、前記光子検出器によって光信号が検出されない、請求項7に記載の方法。
- 前記マイクロ波/光変換器が、電子光学デバイス、光学機械デバイス、圧電光学デバイス、および磁気光学デバイスから成る群から選択されるデバイスである、請求項2ないし8のいずれかに記載の方法。
- 前記マイクロ波共振器がマイクロ波空洞である、請求項2ないし9のいずれかに記載の方法。
- 前記マイクロ波共振器、前記量子ビット、および前記マイクロ波/光変換器が、事前に定義された温度に冷却される、請求項2ないし10のいずれかに記載の方法。
- 前記事前に定義された温度の範囲が約0.01〜0.1ケルビンである、請求項11に記載の方法。
- 前記N個のマイクロ波/光変換器が、前記N個の光信号を、光回線上に出力される1つの光信号に多重化するように構成されている、請求項1に記載の方法。
- N個の量子ビットを読み取るためのシステムであって、
前記N個の量子ビットに結合されたN個のマイクロ波共振器であって、N個のマイクロ波入力読み出し信号をN個のマイクロ波共振器周波数で受信し、N個のマイクロ波出力読み出し信号を出力するように構成されており、Nが整数である、前記N個のマイクロ波共振器と、
前記N個のマイクロ波出力読み出し信号を前記N個のマイクロ波共振器から受信するように構成されたN個のマイクロ波/光変換器であって、前記N個のマイクロ波出力読み出し信号が、前記N個の量子ビットの量子ビット状態を個々に含んでおり、前記N個のマイクロ波/光変換器が、前記N個のマイクロ波出力読み出し信号をN個の光信号に変換するように構成されており、前記N個のマイクロ波出力読み出し信号のうちの1つが前記N個の量子ビットのうちの1つに個々に対応しており、前記N個の光信号のうちの対応する光信号が前記N個のマイクロ波/光変換器のうちの対応するマイクロ波/光変換器によって出力されるときに、前記N個の量子ビットのうちの量子ビットが、事前に定義された量子ビット状態にあるようにそれぞれ定義されており、前記N個の光信号のうちの対応する光信号が前記N個のマイクロ波/光変換器のうちの対応するマイクロ波/光変換器によって出力されないときに、前記N個の量子ビットのうちの対応する量子ビットが、前記事前に定義された量子ビット状態にないように定義されている、前記N個のマイクロ波/光変換器と
を備えている、システム。 - N=1である、請求項14に記載のシステム。
- 前記マイクロ波/光変換器を前記マイクロ波共振器に結合する1つまたは複数のマイクロ波導波管をさらに備えている、請求項15に記載のシステム。
- 前記マイクロ波/光変換器に結合された1つまたは複数の光導波管をさらに備えている、請求項15または16に記載のシステム。
- 1つまたは複数の光子を検出することによって前記光信号を検出するように構成された光子検出器をさらに備えている、請求項15ないし17のいずれかに記載のシステム。
- 前記マイクロ波/光変換器が、電子光学デバイス、光学機械デバイス、圧電光学デバイス、および磁気光学デバイスから成る群から選択されるデバイスである、請求項15ないし18のいずれかに記載のシステム。
- 前記マイクロ波共振器がマイクロ波空洞である、請求項15ないし19のいずれかに記載のシステム。
- 前記マイクロ波共振器、前記量子ビット、および前記マイクロ波/光変換器が、事前に定義された温度に冷却される、請求項15ないし20のいずれかに記載のシステム。
- 前記事前に定義された温度の範囲が約0.01〜0.1ケルビンである、請求項21に記載のシステム。
- 前記マイクロ波共振器および前記マイクロ波/光変換器を接続するサーキュレータをさらに備えている、請求項15ないし22のいずれかに記載のシステム。
- 1つまたは複数の量子ビットを読み取るための読み出しシステムであって、
1つまたは複数のマイクロ波導波管と、
1つまたは複数の光導波管と、
前記1つまたは複数の導波管を介して前記1つまたは複数の量子ビットに対応する1つまたは複数のマイクロ波読み出し信号を受信するように構成された1つまたは複数のマイクロ波/光変換器であって、前記1つまたは複数の光導波管を介して、事前に定義された量子ビット状態にある前記1つまたは複数の量子ビットの1つまたは複数の光信号を出力するように構成されており、前記事前に定義された量子ビット状態にない前記1つまたは複数の量子ビットの光信号を出力しないように構成されている、前記1つまたは複数のマイクロ波/光変換器と
を備えている、システム。 - 前記1つまたは複数のマイクロ波導波管、前記1つまたは複数の光導波管、および前記1つまたは複数のマイクロ波/光変換器が、約0.01〜0.1ケルビンの範囲の事前に定義された温度に設定される、請求項24に記載のシステム。
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