JP2021532396A - 量子処理のための音響光学変調器構成 - Google Patents
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Abstract
Description
本特許出願は、2019年7月18日に出願された「量子処理のための音響光学変調器構成」と題する米国非仮特許出願第16/515,508号、および2018年7月23日に出願された「量子処理のための音響光学変調器構成」と題する米国仮特許出願第62/702,111号による優先権を主張し、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、IARPAによるアワード(Award)第W911NF1610082号の下で政府の支援を受けてなされた。米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
Claims (23)
- 量子処理においてレーザビーム伝搬を制御するための方法であって、
第一のAOMによって、入射レーザビームから第一の高周波(RF)トーンに基づく第一の回折レーザビームと、第二のRFトーンに基づく第二の回折レーザビームとを生成するステップであって、前記第一の回折レーザビームと前記第二の回折レーザビームとは異なる角度で回折される、ステップと、
光学部品を介して、前記第一の回折レーザビームおよび前記第二の回折レーザビームを第二のAOMに集束させる、ステップと、
前記第二のAOMによって、前記第一の回折レーザビームおよび前記第二の回折レーザビームから、前記第一のRFトーンおよび第三のRFトーンに基づく第三の回折レーザビームと、前記第二のRFトーンおよび第四のRFトーンに基づく第四の回折レーザビームとを少なくとも生成するステップであって、前記第三の回折レーザビームと前記第四の回折レーザビームとは、トラップ内のイオン鎖内のそれぞれのイオンに入射するときに、実質的に平行になるように回折される、ステップと、
前記イオン内の量子情報を制御して、前記第三の回折レーザビームおよび前記第四の回折レーザビームに基づいて、量子処理を実行するステップと、
を含む、レーザビーム伝搬を制御するための方法。 - 前記入射レーザビームの入射角と、前記第一の回折レーザビームおよび前記第二の回折レーザビームの前記第二のAOMへの集束は、ブラッグ角に基づく、請求項1に記載のレーザビーム伝搬を制御するための方法。
- 前記第一のRFトーンは前記第三のRFトーンと同じであり、
前記第二のRFトーンは前記第四のRFトーンと同じであり、
前記第三の回折レーザビームと前記第四の回折レーザビームとは、それぞれの前記イオンで共伝搬する、
請求項1に記載のレーザビーム伝搬を制御するための方法。 - 前記第一のRFトーンは前記第三のRFトーンとは異なり、
前記第二のRFトーンは前記第四のRFトーンとは異なり、
前記第三の回折レーザビームと前記第四の回折レーザビームとは、それぞれの前記イオンで実質的に共伝搬する、
請求項1に記載のレーザビーム伝搬を制御するための方法。 - 前記第一のRFトーンに基づく第一のRF制御信号を生成するステップと、
前記第二のRFトーンに基づく第二のRF制御信号を生成するステップと、
前記第三のRFトーンに基づく第三のRF制御信号を生成するステップと、
前記第四のRFトーンに基づく第四のRF制御信号を生成するステップと、
前記第一のRF制御信号および前記第二のRF制御信号を前記第一のAOMに供給して、前記第一の回折レーザビームおよび前記第二の回折レーザビームを生成するステップと、
前記第三のRF制御信号および前記第四のRF制御信号を前記第二のAOMに供給して、前記第一の回折レーザビームおよび前記第二の回折レーザビームを生成するステップと、
をさらに含む、請求項1に記載のレーザビーム伝搬を制御するための方法。 - 前記第三の回折レーザビームおよび前記第四の回折レーザビームを少なくとも生成するステップは、前記第一のRFトーンおよび前記第四のRFトーンに基づく第五の回折レーザビームと、前記第二のRFトーンおよび前記第三のRFトーンに基づく第六の回折レーザビームを生成するステップを含み、
前記方法は、空間フィルタリングによって、前記第三の回折レーザビームおよび前記第四の回折レーザビームを前記第五の回折レーザビームおよび前記第六の回折レーザビームから絶縁するステップをさらに含む、請求項1に記載のレーザビーム伝搬を制御するための方法。 - 前記第一のAOMおよび前記第二のAOMのそれぞれは、マルチチャネルAOMであり、
前記第一のAOMの各チャネルは、それぞれの第一のRFトーンおよび第二のRFトーンを有し、
前記第二のAOMの各チャネルは、それぞれの第三のRFトーンおよび第四のRFトーンを有する、
請求項1に記載のレーザビーム伝搬を制御するための方法。 - 前記第一のAOMはマルチチャネルAOMであり、前記第二のAOMはシングルチャネルAOMであるか、あるいは
前記第一のAOMはシングルチャネルAOMであり、前記第二のAOMはマルチチャネルAOMである、
請求項1に記載のレーザビーム伝搬を制御するための方法。 - 前記第一のAOMは大アパーチャAOMであり、前記第二のAOMはマルチチャネルAOMであり、
前記第一のRFトーンおよび前記第二のRFトーンは前記第一のAOMの全てのチャネルに共通であり、
前記第三のRFトーンおよび前記第四のRFトーンは前記第二のAOMのチャネルのそれぞれに個別に設定される、
請求項1に記載のレーザビーム伝搬を制御するための方法。 - 前記第一のAOMはマルチチャネルAOMであり、前記第二のAOMは大アパーチャAOMであり、
前記第一のRFトーンおよび前記第二のRFトーンは前記第一のAOMのチャネルのそれぞれに対して個別に設定され、
前記第三のRFトーンおよび前記第四のRFトーンは前記第二のAOMの全てのチャネルに共通である、
請求項1に記載のレーザビーム伝搬を制御するための方法。 - 量子処理においてレーザビーム伝搬を制御するための方法であって、
第一のAOMによって、入射レーザビームから第一の高周波(RF)トーンに基づく第一の回折レーザビームと、第二のRFトーンに基づく第二の回折レーザビームとを生成するステップであって、前記第一の回折レーザビームと前記第二の回折レーザビームとは異なる角度で回折される、ステップと、
光学部品を介して、前記第一の回折レーザビームおよび前記第二の回折レーザビームを、対向するブラッグ角経路に集束させて、第二のAOMに入れる、ステップと、
前記第二のAOMによって、前記第一の回折レーザビームおよび前記第二の回折レーザビームから、前記第一のRFトーンおよび第三のRFトーンに基づく第三の回折レーザビームと、前記第二のRFトーンおよび第三のRFトーンに基づく第四の回折レーザビームとを少なくとも生成するステップであって、前記第三の回折レーザビームと前記第四の回折レーザビームとは、トラップ内のイオン鎖内のそれぞれのイオンに入射するときに、実質的に平行になるように回折される、ステップと、
前記イオン内の量子情報を制御して、前記第三の回折レーザビームおよび前記第四の回折レーザビームに基づいて、量子処理を実行するステップと、
を含む、レーザビーム伝搬を制御するための方法。 - 前記第一のAOMおよび前記第二のAOMのそれぞれは、マルチチャネルAOMであり、
前記第一のAOMの各チャネルは、それぞれの第一のRFトーンおよび第二のRFトーンを有し、
前記第二のAOMの各チャネルは、それぞれの第三のRFトーンを有する、
請求項11に記載のレーザビーム伝搬を制御するための方法。 - 前記第一のAOMはマルチチャネルAOMであり、前記第二のAOMはシングルチャネルAOMであるか、あるいは
前記第一のAOMはシングルチャネルAOMであり、前記第二のAOMはマルチチャネルAOMである、
請求項11に記載のレーザビーム伝搬を制御するための方法。 - 前記第一のAOMは大アパーチャAOMであり、前記第二のAOMはマルチチャネルAOMであり、
前記第一のRFトーンおよび前記第二のRFトーンは前記第一のAOMの全てのチャネルに共通であり、
前記第三のRFトーンは前記第二のAOMのチャネルのそれぞれに個別に設定される、
請求項11に記載のレーザビーム伝搬を制御するための方法。 - 前記第一のAOMはマルチチャネルAOMであり、前記第二のAOMは大アパーチャAOMであり、
前記第一のRFトーンおよび前記第二のRFトーンは前記第一のAOMのチャネルのそれぞれに対して個別に設定され、
前記第三のRFトーンは前記第二のAOMの全てのチャネルに共通である、
請求項11に記載のレーザビーム伝搬を制御するための方法。 - 量子処理においてレーザビーム伝搬を制御するための量子情報処理(QIP)システムであって、
レーザビームを生成するように構成された1つまたは複数の光源と、
前記レーザビームから、第一の高周波(RF)トーンに基づく第一の回折レーザビームと、第二のRFトーンに基づく第二の回折レーザビームとを生成するように構成された第一の音響光学変調器(AOM)であって、前記第一の回折レーザビームと前記第二の回折レーザビームとは異なる角度で回折される、第一のAOMと、
前記第一の回折レーザビームおよび前記第二の回折レーザビームを第二のAOMに集束させるように構成された光学部品と、
前記第一の回折レーザビームおよび前記第二の回折レーザビームから、前記第一のRFトーンおよび第三のRFトーンに基づく第三の回折レーザビームと、前記第二のRFトーンおよび第四のRFトーンに基づく第四の回折レーザビームとを生成するように構成された第二のAOMであって、前記第三の回折レーザビームと前記第四の回折レーザビームとは、トラップ内のイオン鎖内のそれぞれのイオンに入射するときに、実質的に平行になるように回折される、第二のAOMと、
前記第三の回折レーザビームおよび前記第四の回折レーザビームに基づいて量子処理を実行するように前記イオン中の量子情報を制御するように構成されたビームコントローラと、を含む、QIPシステム。 - 前記第一のAOMおよび前記第二のAOMのそれぞれは、マルチチャネルAOMであり、
前記第一のAOMの各チャネルは、それぞれの第一のRFトーンおよび第二のRFトーンを有し、
前記第二のAOMの各チャネルは、それぞれの第三のRFトーンを有する、
請求項16に記載のQIPシステム。 - 前記第一のAOMはマルチチャネルAOMであり、前記第二のAOMはシングルチャネルAOMであるか、あるいは
前記第一のAOMはシングルチャネルAOMであり、前記第二のAOMはマルチチャネルAOMである、
請求項16に記載の方法。 - 前記第一のAOMはマルチチャネルAOMであり、前記第二のAOMはシングルチャネルAOMであるか、あるいは
前記第一のAOMはシングルチャネルAOMであり、前記第二のAOMはマルチチャネルAOMである、
請求項16に記載の方法。 - 音響光学変調器(AOM)に入射レーザビームを提供するステップと、
前記AOMによって、前記入射レーザビームから、前記AOMに印加された制御高周波(RF)信号に基づいて、非回折レーザビームおよび回折レーザビームを生成するステップであって、前記非回折レーザビームの偏光が前記入射レーザビームの偏光に対して回転される、ステップと、
前記非回折レーザビームをトラップ内のイオン鎖のイオンに照射して、前記イオン内の量子情報を制御することによって量子処理を実行するステップと、
を含む、量子処理における偏光制御のための方法。 - 前記AOMから上流に第二のAOMを設けることによって、前記非回折レーザビームの全体的な電力を制御するステップをさらに含む、請求項20に記載の量子処理における偏光制御のための方法。
- 前記回折レーザビームは、一次回折レーザビームであり、前記方法は、前記AOMから上流に第二のAOMを設け、前記一次回折レーザビームを前記第二のAOMに照射することによって、前記非回折レーザビームの全体的な電力を制御するステップをさらに含む、請求項20に記載の方法。
- 前記AOMから上流に第二のAOMを設け、偏光制御が存在しても前記第二のAOMの全体的な電力を安定に維持するように、前記第二のAOMへの高周波(RF)電力を制御することによって、前記非回折レーザビームの全体的な電力を制御するステップをさらに含む、請求項20に記載の方法。
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