JP2021509982A - 操作を位相制御するための原子量子ビットの光制御 - Google Patents
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Abstract
Description
本特許出願は、2019年1月3日に出願された「操作を位相制御するための原子量子ビットの光制御」と題する米国特許非仮出願第16/239,319号、および2018年1月4日に出願された「操作を位相制御するための原子量子ビットの光制御」と題する米国特許仮出願第62/613,608号の優先権を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、インテリジェンス高等研究計画活動(Intelligence Advanced Research Projects Activity:IARPA)によって与えられたW911NF−16−1−0082に基づく政府の支援によってなされた。米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
Claims (26)
- 原子量子ビット(キュービット)を光制御するための方法であって、
キュービット操作を識別するステップと、
前記キュービット操作を位相制御するために、前記原子キュービットのうちの少なくとも1つに印加される光ビーム内の場を制御するステップであって、前記光ビームは、位相不感応構成に構成され、前記光ビームは、前記キュービット操作が多重キュービット操作である場合、対向伝搬光ビームを含む、ステップと、
を含む方法。 - 前記光ビームは、前記キュービット操作が単一キュービット操作であり、かつ運動不感応である場合、共伝搬光ビームを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記光ビームは、前記キュービット操作が単一キュービット操作であり、かつ運動感応である場合、対向伝搬光ビームを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記原子キュービットが、イオントラップによって形成された結晶内の原子イオンに対応する、請求項1に記載の方法。
- 前記結晶内のN個の原子イオンに対して個別にアドレス指定する最大でN個のラマンビームであって、前記個別にアドレス指定するラマンビームのそれぞれに複数の光周波数を有する、ラマンビームと、前記個別にアドレス指定する前記最大でN個のラマンビームに対する単一のグローバル対向伝搬ラマンビームを含むように、前記光ビームを構成するステップをさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 前記キュービット操作は、拡張量子計算における多重キュービット操作のうちの1つであり、前記拡張量子計算の全体にわたって前記位相不感応構成が使用される、請求項1に記載の方法。
- 前記キュービット操作を位相制御するために、前記原子キュービットのうちの少なくとも1つに印加される前記光ビーム内の前記場を制御するステップは、前記原子キュービットのうちの前記少なくとも1つにおけるキュービットレベルのACシュタルクシフトを補償するために、前記光ビームの偏光を制御することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ACシュタルクシフトを補償するために、前記光ビームを偏光することは、前記ACシュタルクシフトをバランスさせ、量子操作の実行に関連する異なるタイプのキュービットゲートを可能にするように構成される、請求項7に記載の方法。
- 前記光ビームの偏光は、動的偏光、静的偏光、またはこれらの組合せである、請求項8に記載の方法。
- 前記光ビームがラマンビームであるように構成するステップをさらに含み、前記構成するステップは、単一の光周波数コムから、および/または光源を変調する結果として、または位相ロックされた複数の位相コヒーレント源から、前記ラマンビームを生成するステップを含み、前記単一の光周波数コムの複数のトーンまたは歯の間の位相安定性は、前記光源に直接フィードバックするロック技術を用いて維持される、請求項1に記載の方法。
- 前記キュービット操作を位相制御するために、前記原子キュービットのうちの前記少なくとも1つに印加される前記光ビーム内の場を制御するステップは、前記光ビームの幾何学形状、スペクトル、または偏光のうちの1つまたは複数をさらに制御するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記キュービット操作は回転操作であり、前記光ビームは、前記回転操作を可能にするように構成されたヘリシティを有する一方で、ACシュタルクシフトの少なくとも一部分を相殺する共伝搬光ビームを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ヘリシティは、σ+偏光とσ−偏光との間に不均衡を含む、請求項12に記載の方法。
- 原子量子ビット(キュービット)を光制御するための量子情報処理(QIP)システムであって、
光ビームを生成する1つまたは複数の光源と、
光学コントローラと、
を備える、量子情報処理(QIP)システムにおいて、前記光学コントローラは、
キュービット操作を識別し、
前記キュービット操作を位相制御するために、前記原子キュービットのうちの少なくとも1つに印加される光ビーム内の場を制御するように構成され、
前記光ビームは、位相不感応構成に構成され、前記光ビームは、前記キュービット操作が多重キュービット操作である場合、対向伝搬光ビームを含む、量子情報処理(QIP)システム。 - 前記光ビームは、前記キュービット操作が単一キュービット操作であり、かつ運動不感応である場合、共伝搬光ビームを含む、請求項14に記載の量子情報処理(QIP)システム。
- 前記光ビームは、前記キュービット操作が単一キュービット操作であり、かつ運動感応である場合、対向伝搬光ビームを含む、請求項14に記載の量子情報処理(QIP)システム。
- イオントラップをさらに備え、前記原子キュービットが、前記イオントラップによって形成された結晶内の原子イオンに対応する、請求項14に記載の量子情報処理(QIP)システム。
- 前記光学コントローラは、結晶内のN個の原子イオンに対して個別にアドレス指定する最大でN個のラマンビームであって、前記個別にアドレス指定するラマンビームのそれぞれに複数の光周波数を有する、ラマンビームと、前記個別にアドレス指定する前記最大でN個のラマンビームに対する単一のグローバル対向伝搬ラマンビームを含むように、前記光ビームを構成するように、さらに構成される、請求項14に記載の量子情報処理(QIP)システム。
- 前記キュービット操作は、拡張量子計算における多重キュービット操作のうちの1つであり、前記拡張量子計算の全体にわたって前記位相不感応構成が使用される、請求項14に記載の量子情報処理(QIP)システム。
- 前記キュービット操作を位相制御するために、前記原子キュービットのうちの少なくとも1つに印加される前記光ビーム内の場を制御するように構成された前記光学コントローラは、前記原子キュービットのうちの前記少なくとも1つにおけるキュービットレベルのACシュタルクシフトを補償するために、前記光ビームの偏光を制御するようにさらに構成される、請求項14に記載の量子情報処理(QIP)システム。
- 前記光学コントローラは、前記光ビームがラマンビームであるようにするために、単一の光周波数コムから、および/または1つの光源を変調する結果として、または位相ロックされた複数の位相コヒーレント源から、前記ラマンビームを生成するように構成するようにさらに構成され、前記単一の光周波数コムの複数のトーンまたは歯の間の位相安定性は、前記1つの光源に直接フィードバックするロック技術を用いて維持される、請求項14に記載の量子情報処理(QIP)システム。
- 前記キュービット操作を位相制御するために、前記原子キュービットのうちの前記少なくとも1つに印加される前記光ビーム内の場を制御することは、前記光ビームの幾何学形状、スペクトル、または偏光のうちの1つまたは複数をさらに制御することを含む、請求項14に記載の量子情報処理(QIP)システム。
- 原子量子ビット(キュービット)を光制御するための量子情報処理(QIP)機器であって、
キュービット操作を識別するための手段と、
前記キュービット操作を位相制御するために、前記原子キュービットのうちの少なくとも1つに印加される光ビーム内の場を制御するための手段と、
を備える、量子情報処理(QIP)機器において。
前記光ビームは、位相不感応構成に構成され、前記光ビームは、前記キュービット操作が多重キュービット操作である場合、対向伝搬光ビームを含む、量子情報処理(QIP)機器。 - 前記原子キュービットが、イオントラップによって形成された結晶内の原子イオンに対応する、請求項23に記載の量子情報処理(QIP)機器。
- 前記光ビームは、前記キュービット操作が単一キュービット操作であり、かつ運動不感応である場合、共伝搬光ビームを含み、または
前記光ビームは、前記キュービット操作が単一キュービット操作であり、かつ運動感応である場合、対向伝搬光ビームを含む、請求項23に記載の量子情報処理(QIP)機器。 - 原子量子ビット(キュービット)を光制御するために、プロセッサによって実行可能な命令を有するコードを記憶する計算機可読媒体であって、
キュービット操作を識別するためのコードと、
前記キュービット操作を位相制御するために、前記原子キュービットのうちの少なくとも1つに印加される光ビーム内の場を制御するためのコードと、
を備える、計算機可読媒体において、
前記光ビームは、位相不感応構成に構成され、前記光ビームは、前記キュービット操作が多重キュービット操作である場合、対向伝搬光ビームを含む、計算機可読媒体。
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