JP2023545245A - 共振器誘起位相ゲート駆動信号の多重化 - Google Patents

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Abstract

量子ゲート結合に関する技術が提供される。例えば、本明細書に記載されている１又は複数の実施形態は、同じ信号制御線からの複数の共振器誘起位相ゲートを駆動するための方法を含み得る。方法は、複数の共振器誘起位相ゲート信号と多重化された信号制御線から共振器誘起位相ゲート信号をフィルタリングすることにより、量子回路を介して、量子ゲート結合を制御する段階を備え得る。

Description

本開示は、共振器誘起位相（「ＲＩＰ」）ゲートを駆動する信号を多重化することに関し、特に、量子回路の制御線上へ複数のＲＩＰゲート信号を周波数多重化することに関する。
以下では、本発明の１又は複数の実施形態の基本的な理解を提供するために概要が提示される。この概要は、鍵となる要素又は重要な要素を識別すること、又は特定の実施形態のいかなる範囲又は特許請求の範囲のいかなる範囲も定めることを意図するものではない。その唯一の目的は、後に提示されるより詳細な説明への前置きとして簡略化された形態で概念を提示することである。本明細書に記載されている１又は複数の実施形態において、ＲＩＰゲート信号を多重化することに関するシステム、方法、若しくは機器又はその組合せが記載されている。
一実施形態によると、方法が提供される。方法は、複数の共振器誘起位相ゲート信号と多重化された信号制御線から共振器誘起位相ゲート信号をフィルタリングすることにより、量子回路を介して、量子ゲート結合を制御する段階を備え得る。
別の実施形態によると、方法が提供される。方法は、量子回路を介して、信号制御線をフィルタ共振器にルーティングする段階を備え得る。複数の共振器誘起位相ゲート信号は、信号制御線上へ多重化され得る。方法はまた、量子回路を介して、フィルタ共振器の出力を共振器誘起位相ゲートに結合させる段階を備え得る。
一実施形態によると、システムが提供される。システムは、フィルタ共振器に結合した共振器バスを備え得る。フィルタ共振器は、量子ゲート制御線上へ多重化された複数の制御トーンから、共振器バスを駆動する制御トーンを出力し得る。
本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、複数のＲＩＰゲートを駆動する制御線上へ複数のＲＩＰゲート信号を周波数多重化させ得る例示的かつ非限定的な量子回路レイアウトのブロック図を示す。
本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、制御線上へ複数のＲＩＰゲート信号を周波数多重化することを例示し得る例示的かつ非限定的な多重化方式の図を示す。
本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、単一の制御線から駆動される少なくとも２つのＲＩＰゲートに動作可能に結合した少なくとも３つの量子ビットを含む例示的かつ非限定的な量子回路の図を示す。
本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、例示的かつ非限定的な動作中の量子回路の図を示し、量子回路は、単一の制御線から駆動される少なくとも２つのＲＩＰゲートに動作可能に結合した少なくとも３つの量子ビットを含み得る。
本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、単一の制御線から駆動される少なくとも４つのＲＩＰゲートに動作可能に結合した少なくとも４つの量子ビットを含む例示的かつ非限定的な量子回路の図を示す。
本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、例示的かつ非限定的な動作中の量子回路の図を示し、量子回路は、単一の制御線から駆動される少なくとも４つのＲＩＰゲートに動作可能に結合した少なくとも４つの量子ビットを含み得る。
本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、複数のＲＩＰゲート信号を多重化することの有効性を実証する例示的かつ非限定的なグラフの図を示す。
本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、量子ゲート結合を制御するための例示的かつ非限定的な方法のフロー図を示す。
本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、量子回路においてＲＩＰゲート信号をルーティングするための例示的かつ非限定的な方法のフロー図を示す。
本明細書に記載されている１又は複数の実施形態が促進され得る例示的かつ非限定的な動作環境のブロック図を示す。
以下の詳細な説明は、例示に過ぎず、実施形態、若しくは実施形態の適用又は使用、又はその両方を限定することを意図するものではない。更に、上記の背景技術セクション又は発明の概要セクション、又は発明を実施するための形態セクションにおいて提示されるいかなる表現又は示唆された情報によって制約されることも意図するものではない。
ここで、図面を参照して１又は複数の実施形態が記載され、全体を通して、同様の参照番号は、同様の要素を指すために使用される。以下の説明では、説明の目的で、多くの特定の詳細を、１又は複数の実施形態のより完全な理解を提供すべく記載する。しかしながら、様々な場合において、これら特定の詳細なしで、１又は複数の実施形態を実施し得ることは明白である。
ＲＩＰゲートは、量子回路における量子ビットの間の量子論理ゲートを生成するための１つの方法である。従来、ＲＩＰゲートを制御するには、量子ビットペア毎に少なくとも１つの駆動線が必要である。結果として、ＲＩＰゲートを利用して量子結合を制御することは、駆動線の要求される数により限定され得る。例えば、量子回路内に含まれる量子ビットの数が増加するにつれ、必要な駆動線の数もまた増加し得る。それによって、少なくとも互いに近接して駆動線を配置することが量子回路に望ましくない効果を有し得るので、駆動線の増加は、量子回路のサイズの増加を必要とし得る。
本明細書に記載されている様々な実施形態は、同じ制御線から駆動される複数のＲＩＰゲートを使用して量子ゲート結合を制御するための方法、システム、若しくは機器又はその組合せを含み得る。本明細書に記載されている１又は複数の実施形態は、１又は複数のＲＩＰゲートを介して、様々な量子ビットを結合させる量子回路に関し得る。更に、１又は複数のＲＩＰゲートは、共通の制御線上へ多重化されたＲＩＰゲート信号により駆動され得る。様々な実施形態において、各ＲＩＰゲートは、フィルタ共振器及びキャパシタを介して、制御線に結合し得る。フィルタ共振器は、制御線の多重化制御信号からＲＩＰゲートの駆動信号をフィルタリングし得る。更に、フィルタ共振器の帯域幅は、キャパシタにより確立された結合キャパシタンスを調整することにより整調され得る。それによって、駆動線レイアウトは、凝縮され得、ＲＩＰゲート間のクロストークは、９９．９９％の忠実度ゲートと互換性がある許容レベルまで低減し得る。加えて、Ｐｕｒｃｅｌｌ効果の緩和時間は、フィルタ共振器により拡張され得る。更に、ＲＩＰゲートの熱光子番号は、冷たいオンチップフィルタ共振器により低減させられ得る。
ＲＩＰゲートは、超伝導量子ビットを結合し得る量子論理ゲートの形態である。ＲＩＰゲートは、量子ビット周波数における高い程度の柔軟性を可能にし得る全マイクロ波マルチ量子ビットエンタングルメントゲートであり得る。ＲＩＰゲートは、２又はそれより多く固定周波数量子ビットを共振器バスに結合させることにより動作し得る。オフ共鳴パルスを共振器バスに断熱的に適用し除去することにより、システムは、位相空間においてクローズドループを経験し得、その後、共振器バスが変わらないままにされ得る一方で、量子ビットは状態依存の位相を取得する。様々な実施形態において、回路量子電磁力学（「回路ＱＥＤ」）において量子ビット結合を制御するためにＲＩＰゲートが利用され得る。
本明細書に記載されているように、用語「超伝導」は、超伝導臨界温度において又はそれ以下において超伝導特質を示す、アルミニウム（例えば、１．２ケルビンの超伝導臨界温度）又はニオビウム（例えば９．３ケルビンの超伝導臨界温度）等の材料を特徴付け得る。加えて、当業者であれば、他の超伝導体材料（例えば、リチウム／マグネシウム水素化物合金等の水素化物超伝導体）が、本明細書に記載されている様々な実施形態において使用され得ることを認識するであろう。
図１は、本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、共通の信号制御線１０４への複数のＲＩＰゲート１０２の結合を例示し得る例示的かつ非限定的な量子回路レイアウト１００の図を示す。本明細書に記載されている他の実施形態において利用される同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔さのために省略する。図１に示すように、複数の「Ｎ」個のＲＩＰゲート１０２は、同じ信号制御線１０４に結合し得、ここで「Ｎ」は、正の整数である。例えば、信号制御線１０４に結合する複数のＲＩＰゲート１０２は、限定されないが、第１のＲＩＰゲート１０２ａ、第２のＲＩＰゲート１０２ｂ、及び「第Ｎ」のＲＩＰゲート１０２ｎまでの１又は複数の追加のＲＩＰゲート１０２（例えば、「Ｎ」は２よりも大きい整数である）を含み得る。様々な実施形態において、同じ信号制御線１０４に結合するＲＩＰゲート１０２の数は、例えば、１以上１００以下であり得る。様々な実施形態において、（例えば、本明細書において更に記載されているように）各ＲＩＰゲート１０２は、２又はそれより多くの超伝導量子ビットを結合させ得る。
ＲＩＰゲート１０２は、複数のフィルタ共振器１０６及びキャパシタ１０８を介して、共通の信号制御線１０４に結合し得る。図１に示すように、ＲＩＰゲート１０２の各々は、駆動線１１０を介して、それぞれのフィルタ共振器１０６に結合し得る。様々な実施形態において、駆動線１１０は、超伝導体共振器線であり得る。例えば、第１のＲＩＰゲート１０２ａは、第１のフィルタ共振器１０６ａに結合し得、第２のＲＩＰゲート１０２ｂは、第２のフィルタ共振器１０６ｂに結合し得る。量子回路レイアウト１００が「Ｎ」個のＲＩＰゲート１０２を含む場合に、「第Ｎ」のＲＩＰゲート１０２ｎは、「第Ｎ」のフィルタ共振器１０６ｎに結合し得る。様々な実施形態において、フィルタ共振器１０６は、バンドパスフィルタ共振器若しくはバンドストップフィルタ共振器又はその組合せであり得る。フィルタ共振器１０６として利用され得るフィルタリングの例示的なタイプは、限定されないが、同一平面上の導波路、キャビティバンドパス又はキャビティバンドストップフィルタ、若しくは集中定数素子、又はその組合せ等を含み得る。１又は複数の実施形態において、フィルタ共振器１０６のうちの１又は複数は、カスケードハイパス及びローパスフィルタ（例えば、パッシブ又はアクティブハイパス及びローパスフィルタ）から導き出されたバンドパスフィルタ（例えば、パッシブ又はアクティブバンドパスフィルタ）であり得る。１又は複数の実施形態において、１又は複数のフィルタ共振器１０６は、合算器回路に結合したカスケードハイパス及びローパスフィルタ（例えば、パッシブ又はアクティブハイパス及びローパスフィルタ）から導き出されたバンドストップフィルタ（例えば、パッシブ又はアクティブバンドストップフィルタ）であり得る。
フィルタ共振器１０６は、キャパシタ１０８を介して、信号制御線１０４に更に結合し得る。図１に示すように、フィルタ共振器１０６の各々は、それぞれのキャパシタ１０８に結合し得る。例えば、第１のフィルタ共振器１０６ａは、第１のキャパシタ１０８ａに結合し得、第２のフィルタ共振器１０６ｂは、第２のキャパシタ１０８ｂに結合し得る。量子回路レイアウト１００が「Ｎ」個のＲＩＰゲート１０２を含む場合に、「第Ｎ」のフィルタ共振器１０６ｎは、「第Ｎ」のキャパシタ１０８ｎに結合し得る。様々な実施形態において、キャパシタ１０８は、信号制御線１０４及びフィルタ共振器１０６の間の結合キャパシタンスを制御し得る。更に、キャパシタ１０８により確立された結合キャパシタンスは、フィルタ共振器１０６の帯域幅に影響し得る。例えば、第１のフィルタ共振器１０６ａの帯域幅は、第１のキャパシタ１０８ａのキャパシタンスを設定することにより、整調され得る。同様に、第２のフィルタ共振器１０６ｂの帯域幅は、第２のキャパシタ１０８ｂのキャパシタンスを設定することにより整調され得る。量子回路レイアウト１００が「Ｎ」個のＲＩＰゲート１０２を含む場合、「第Ｎ」のフィルタ共振器１０６ｎの帯域幅は、「第Ｎ」のキャパシタ１０８ｎのキャパシタンスを設定することにより整調され得る。
図１に示すように、信号制御線１０４は、１又は複数の量子コントローラ１１２に更に結合し得る。１又は複数の量子コントローラ１１２は、ＲＩＰゲート１０２に結合した様々な量子ビットの刺激を制御し得る。例えば、量子コントローラ１１２は、信号制御線１０４により搬送された１又は複数の信号を制御し得る。様々な実施形態において、１又は複数の量子コントローラ１１２は、信号制御線１０４上へ複数のＲＩＰゲート信号を周波数分割多重化し得る１又は複数のマルチプレクサ１１４を含んで、信号制御線１０４に結合した複数のＲＩＰゲート１０２を制御し得る。
本明細書に更に記載されているように、複数のＲＩＰゲート信号は、量子コントローラ１１２（例えば、マルチプレクサ１１４）により信号制御線１０４上へ周波数多重化され得る。各ＲＩＰゲート１０２は、複数の多重化信号からのそれぞれのＲＩＰゲート信号により駆動され得る。更に、フィルタ共振器１０６は、周波数に基づいて、多重化信号からそれぞれのＲＩＰゲート信号をフィルタリング除去し得る。例えば、キャパシタ１０８により確立された結合キャパシタンスは、フィルタ共振器１０６により利用されたフィルタリング周波数を設定し得る。加えて、フィルタ共振器１０６の出力は、ＲＩＰゲート１０２を駆動し得る。様々な実施形態において、それぞれのフィルタ共振器１０６は、それぞれの周波数バンドにおいて多重化信号をフィルタリングするために、それぞれの結合キャパシタンスにより整調され得る。それによって、各ＲＩＰゲート１０２は、様々なＲＩＰゲート信号が同じ信号制御線１０４から供給されるにもかかわらず、異なるＲＩＰゲート信号により駆動され得る。
図２は、本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、信号制御線１０４上で搬送される多重化制御信号２０２を特徴付け得る例示的かつ非限定的な周波数多重化方式２００の図を示す。本明細書に記載されている他の実施形態において利用される同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔さのために省略する。様々な実施形態において、周波数多重化方式２００は、マルチプレクサを介して、量子コントローラ１１２により利用され得る。１又は複数の実施形態において、量子コントローラ１１２は、直交周波数分割多重化を利用して、信号制御線１０４上へ複数のＲＩＰ信号を多重化し得る。
図２に示すように、多重化制御信号の帯域幅は、その各々が分離したＲＩＰゲート信号を搬送するために使用され得る一連の重複しない周波数サブバンドへと分割され得る。例えば、第１のＲＩＰゲート信号２０４ａは、６．２ギガヘルツ（ＧＨｚ）に集中した周波数サブバンド上で搬送され得る。第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂは、６．３ＧＨｚに集中した周波数サブバンド等の第２の周波数サブバンドにおいて搬送され得る。同様に、追加のＲＩＰゲート信号は、６．５ＧＨｚに集中した周波数サブバンド上で搬送される「Ｎ」個のＲＩＰゲート信号２０４ｎ等の追加の周波数バンドにおいて搬送され得る。多重化制御信号２０２は、信号制御線１０４上でフィルタ共振器１０６の各々に搬送され得る。フィルタ共振器１０６は、次に、共振器フィルタ１０６の結合キャパシタンスにより確立された整調に応じた周波数バンド分割に基づいて、多重化制御信号からＲＩＰゲート信号をフィルタリングし得る。
６．２ＧＨｚ、６．３ＧＨｚ、及び６．５ＧＨｚに集中した周波数サブバンドは、図２に図示されているが、周波数多重化のアーキテクチャは、そのように限定されない。当業者であれば、追加の、又は、代替の、周波数ベースの分割を有する多重化制御信号２０２も想定されることが認識されるであろう。例えば、ＲＩＰゲート信号は、６．１又は６．４ＧＨｚに集中した周波数サブバンド上で搬送され得る。
図３は、本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、ＲＩＰゲート１０２として機能する少なくとも２つの共振器バス３０４により結合させられた少なくとも３つの量子ビット３０２を含み得る例示的かつ非限定的な量子回路３００（例えば、回路ＱＥＤ）の図を示す。本明細書に記載されている他の実施形態において利用される同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔さのために省略する。図３に示すように、例示的な量子回路３００は、本明細書に記載されている量子回路レイアウト１００の様々な特徴を利用し得る。
図３に図示された例示的な量子回路３００は、少なくとも３つの量子ビット３０２（例えば、第１の量子ビット３０２ａ、第２の量子ビット３０２ｂ、若しくは第３の量子ビット３０２ｃ、又はその組合せ）を含み得る。当業者であれば、様々な量子ビット技術が１又は複数の量子ビット３０２のための基礎を提供し得ることを認識するであろう。例えば、量子ビット３０２は、（例えば、電荷又は磁束の量子化された状態に起因して）量子化されたエネルギーレベルを示すために、ミリケルビン温度まで冷却され得る、リソグラフィで画定された電子回路であり得る（例えば、超伝導量子干渉デバイス「ＳＱＵＩＤ」等の）超伝導量子ビットであり得る。超伝導量子ビットは、トランスモン量子ビット若しくは同様のもの、又はその組合せ等の、ジョセフソン接合ベースであり得る。また、超伝導量子ビットは、マイクロ波制御電子と互換性があり得、ゲートベース技術又は統合極低温制御とともに利用され得る。様々な実施形態において、量子ビット３０２は、固定された周波数超伝導量子ビットであり得る。
更に、量子ビット３０２間の結合は、ＲＩＰゲート１０２として機能し得る少なくとも２つの共振器バス３０４を介して、制御され得る。例えば、第１の共振器バス３０４ａは、第１の量子ビット３０２ａ及び第２の量子ビット３０２ｂを結合させ得る。また、第２の共振器バス３０４ａは、第２の量子ビット３０２ｂ及び第３の量子ビット３０２ｃを結合させ得る。本明細書に記載されている様々な実施形態によると、共振器バス３０４は、フィルタ共振器１０６の出力により駆動され得る。例えば、第１の共振器バス３０２ａは、第１のフィルタ共振器１０６ａの出力により駆動され得る。また、第２の共振器バス３０２ｂは、第２のフィルタ共振器１０６ｂの出力により駆動され得る。加えて、結合キャパシタンス、及びそれによってフィルタ共振器１０６の帯域幅は、キャパシタ１０８により画定され得る。例えば、第１のキャパシタ１０８ａは、第１のフィルタ共振器１０６ａの結合キャパシタンスを設定し得る。また、第２のキャパシタ１０８ｂは、第２のフィルタ共振器１０６ｂの結合キャパシタンスを設定し得る。１又は複数の実施形態において、フィルタ共振器１０６は、同一平面上の導波路等のバンドパスフィルタであり得る。更に、様々な実施形態において、信号制御線１０４若しくは駆動線１１０又はその組合せは、超伝導共振器線であり得る。１又は複数の信号制御線１０４若しくは駆動線１１０又はその組合せ内に含まれ得る例示的な材料は、限定されないが、ニオビウム、アルミニウム、鉛、若しくはインジウム、又はその組合せ等を含み得る。
図４は、本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、共振器バス３０４を制御するために、周波数多重化制御信号２０２が信号制御線１０４により搬送され得る、例示的かつ非限定的な動作中の量子回路３００の図を示す。本明細書に記載されている他の実施形態において利用される同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔さのために省略する。図４は、量子回路３００が、単一の信号制御線１０４から複数の共振器バス３０４へＲＩＰゲート信号をどのようにルーティングし得るのかを例示する。
図４に示すように、周波数多重化制御信号２０２は、太く黒い線により表され得、信号制御線１０４により搬送され得る。例えば、周波数多重化制御信号２０２は、第１のＲＩＰゲート信号２０４ａ若しくは第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂ又はその両方と多重化され得る。図４において、第１のＲＩＰゲート信号２０４ａは、破線の太い線により表され得、第１のフィルタ共振器１０６ａに結合した駆動線１１０上で搬送され得る。加えて、第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂは、複数の白丸により表され得、第２のフィルタ共振器１０６ｂに結合した駆動線１１０上で搬送され得る。
信号制御線１０４は、（例えば、太く黒い線により表された）多重化制御信号２０２を第１のフィルタ共振器１０６ａに搬送し得、これは、それによって、周波数に基づいて、多重化制御信号２０２をフィルタリングして、（例えば、太い破線により表された）第１のＲＩＰゲート信号２０４ａを出力し得る。第１のフィルタ共振器１０６ａは、駆動線１１０を介して第１の共振器バス３０４ａに搬送され得る制御トーンとして第１のＲＩＰゲート信号２０４ａを出力し得る。第１のフィルタ共振器１０６ａはまた、第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂ等の他のＲＩＰゲート信号が第１の共振器バス３０４ａに搬送されることを阻止し得る。したがって、第１の共振器バス３０４ａは、第１のフィルタ共振器１０６ａにより出力された第１のＲＩＰゲート信号２０４ａのみにより駆動され得、他のＲＩＰゲート信号からのクロストークは、第１のフィルタ共振器１０６ａにより低減され得る。本明細書に記載されている様々な実施形態によると、第１のフィルタ共振器１０６ａは、第１のキャパシタ１０８ａにより確立された結合キャパシタンスを調整することにより、第１のＲＩＰゲート信号２０４ａの周波数バンドに合わせられ得る。
加えて、信号制御線１０４は、（例えば、太く黒い線により表された）多重化制御信号２０２を第２のフィルタ共振器１０６ｂに搬送し得、これは、それによって、周波数に基づいて、多重化制御信号２０２をフィルタリングして、（例えば、白丸により表された）第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂを出力し得る。第２のフィルタ共振器１０６ｂは、別の駆動線１１０を介して第２の共振器バス３０４ｂに搬送され得る制御トーンとして第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂを出力し得る。また、第２のフィルタ共振器１０６ｂは、第１のＲＩＰゲート信号２０４ａ等の他のＲＩＰゲート信号が第２の共振器バス３０４ｂに搬送されることを阻止し得る。したがって、第２の共振器バス３０４ｂは、第２のフィルタ共振器１０６ｂにより出力された第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂのみにより駆動され得、他のＲＩＰゲート信号からのクロストークは、第２のフィルタ共振器１０６ｂにより低減され得る。本明細書に記載されている様々な実施形態によると、第２のフィルタ共振器１０６ｂは、第２のキャパシタ１０８ｂにより確立された結合キャパシタンスを調整することにより、第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂの周波数バンドに合わせられ得る。
第２のキャパシタ１０８ｂのキャパシタンスと異なるキャパシタンスに第１のキャパシタ１０８ａを設定することにより、第１のフィルタ共振器１０６ａは、第２のフィルタ共振器１０６ｂと異なる周波数バンドにおいて多重化制御信号２０２をフィルタリングし得る。それによって、第１のフィルタ共振器１０６ａは、第１の共振器バス３０４ａへの他のＲＩＰゲート信号（例えば、第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂ）の伝播を抑えながら、ターゲットのＲＩＰゲート信号（例えば、第１のＲＩＰゲート信号２０４ａ）を出力し得る。同様に、第２のフィルタ共振器１０６ｂは、第２の共振器バス３０４ｂへの他のＲＩＰゲート信号（例えば、第１のＲＩＰゲート信号２０４ａ）の伝播を抑えながら、別のターゲットのＲＩＰゲート信号（例えば、第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂ）を出力し得る。
図５は、本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、ＲＩＰゲート１０２として機能する少なくとも４つの共振器バス３０４により結合させられた少なくとも４つの量子ビット３０２を含み得る別の例示的かつ非限定的な量子回路５００（例えば、回路ＱＥＤ）の図を示す。本明細書に記載されている他の実施形態において利用される同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔さのために省略する。図５に示すように、例示的な量子回路３００は、本明細書に記載されている量子回路レイアウト１００の様々な特徴を利用し得る。量子回路５００は、本明細書に記載されている様々な実施形態のアーキテクチャが２つの共振器バス３０４に限定されない（例えば、アーキテクチャが２つのＲＩＰゲート１０２を制御することに限定されない）ことを例示する。例えば、量子回路５００は、単一の信号制御線１０４を利用して、４つの共振器バス３０４等の、２つよりも多くの共振器バス３０４を制御し得る。加えて、当業者であれば、単一の信号制御線１０４を利用して４つよりも多くの共振器バス３０４を制御する量子回路も想定されることが認識されるであろう。
量子回路３００と比較して、例示的な量子回路５００は、追加の第４の量子ビット３０２ｄを含み得る。更に、量子回路５００は、追加の量子ビット３０２結合を促進するために、第３の共振器バス３０４ｃ及び第４の共振器バス３０４ｄを更に含み得る。量子回路５００は、量子回路により制御される量子ビット結合の数に基づいて、量子回路レイアウト１００の特徴がスケーリングされ得ることを例示する。例えば、量子回路がより多くの量子ビット３０２を利用するにつれて、回路は、より多くのＲＩＰゲート１０２を制御し得、より多くのＲＩＰゲート信号は、信号制御線１０４上へ多重化され得る。
例えば、第３の共振器バス３０４ｃは第３の量子ビット３０２ｃ及び第４の量子ビット３０２ｄを結合させ得る。また、第４の共振器バス３０４ｄは、第４の量子ビット３０２ｄ及び第１の量子ビット３０２ａを結合させ得る。本明細書に記載されている様々な実施形態によると、共振器バス３０４は、フィルタ共振器１０６の出力により駆動され得る。例えば、第３の共振器バス３０４ｃは、第３のフィルタ共振器１０６ｃの出力により駆動され得る。また、第４の共振器バス３０４ｄは、第４のフィルタ共振器１０６ｄの出力により駆動され得る。加えて、結合キャパシタンス、及びそれによってフィルタ共振器１０６の帯域幅は、キャパシタ１０８により画定され得る。例えば、第３のキャパシタ１０８ｃは、第３のフィルタ共振器１０６ｃの結合キャパシタンスを設定し得る。また、第４のキャパシタ１０８ｄは、第４のフィルタ共振器１０６ｄの結合キャパシタンスを設定し得る。１又は複数の実施形態において、フィルタ共振器１０６は、同一平面上の導波路等のバンドパスフィルタであり得る。更に、様々な実施形態において、信号制御線１０４若しくは駆動線１１０又はその組合せは、超伝導共振器線であり得る。
図６は、本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、共振器バス３０４を制御するために、周波数多重化制御信号２０２が信号制御線１０４により搬送され得る、例示的かつ非限定的な動作中の量子回路５００の図を示す。本明細書に記載されている他の実施形態において利用される同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔さのために省略する。図６は、量子回路５００が、単一の信号制御線１０４から複数の共振器バス３０４へＲＩＰゲート信号をどのようにルーティングし得るのかを例示する。
図６に示すように、周波数多重化制御信号２０２は、太く黒い線により表され得、信号制御線１０４により搬送され得る。例えば、周波数多重化制御信号２０２は、第１のＲＩＰゲート信号２０４ａ、第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂ、第３のＲＩＰゲート信号２０４ｃ、若しくは第４のＲＩＰゲート信号２０４ｄ又はその組合せと多重化され得る。図６において、第１のＲＩＰゲート信号２０４ａは、破線の太い線により表され、第１のフィルタ共振器１０６ａに結合した駆動線１１０上で搬送され得る。第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂは、複数の白丸により表され、第２のフィルタ共振器１０６ｂに結合した駆動線１１０上で搬送され得る。第３のＲＩＰゲート信号２０４ｃは、複数の白三角印により表され、第３のフィルタ共振器１０６ｃに結合した駆動線１１０上で搬送され得る。第４のＲＩＰゲート信号２０４ｄは、複数の白ひし形により表され、第４のフィルタ共振器１０６ｄに結合した駆動線１１０上で搬送され得る。本明細書に記載されている様々な実施形態によると、ＲＩＰゲート信号の各々は、重複しない周波数バンドに多重化され得る。例えば、（例えば、図６において破線により表された）第１のＲＩＰゲート信号２０４ａは、６．２ＧＨｚに集中した周波数サブバンド上にあり得、（例えば、図６において白丸により表された）第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂは、６．３ＧＨｚに集中した周波数サブバンド上にあり得、（例えば、図６において白三角印により表された）第３のＲＩＰゲート信号２０４ｃは、６．４ＧＨｚに集中した周波数サブバンド上にあり得、若しくは（例えば、図６において白ひし形により表された）第４のＲＩＰゲート信号２０４ｄは、６．５ＧＨｚに集中した周波数サブバンド上にあり得、又はその組合せがあり得る。
信号制御線１０４は、（例えば、太く黒い線により表された）多重化制御信号２０２を第１のフィルタ共振器１０６ａに搬送し得、これは、それによって、周波数に基づいて、多重化制御信号２０２をフィルタリングして、（例えば、太い破線により表された）第１のＲＩＰゲート信号２０４ａを出力し得る。第１のフィルタ共振器１０６ａは、駆動線１１０を介して第１の共振器バス３０４ａに搬送され得る制御トーンとして第１のＲＩＰゲート信号２０４ａを出力し得る。第１のフィルタ共振器１０６ａはまた、他のＲＩＰゲート信号（例えば、第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂ、第３のＲＩＰゲート信号２０４ｃ、及び第４のＲＩＰゲート信号２０４ｄ）が第１の共振器バス３０４ａに搬送されることを阻止し得る。したがって、第１の共振器バス３０４ａは、第１のフィルタ共振器１０６ａにより出力された第１のＲＩＰゲート信号２０４ａのみにより駆動され得、他のＲＩＰゲート信号からのクロストークは、第１のフィルタ共振器１０６ａにより低減され得る。本明細書に記載されている様々な実施形態によると、第１のフィルタ共振器１０６ａは、第１のキャパシタ１０８ａにより確立された結合キャパシタンスを調整することにより、第１のＲＩＰゲート信号２０４ａの周波数バンドに合わせられ得る。
加えて、信号制御線１０４は、（例えば、太く黒い線により表された）多重化制御信号２０２を第２のフィルタ共振器１０６ｂに搬送し得、これは、それによって、周波数に基づいて、多重化制御信号２０２をフィルタリングして、（例えば、白丸により表された）第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂを出力し得る。第２のフィルタ共振器１０６ｂは、別の駆動線１１０を介して第２の共振器バス３０４ｂに搬送され得る制御トーンとして第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂを出力し得る。また、第２のフィルタ共振器１０６ｂは、他のＲＩＰゲート信号（例えば、第１のＲＩＰゲート信号２０４ａ、第３のＲＩＰゲート信号２０４ｃ、及び第４のＲＩＰゲート信号２０４ｄ）が第２の共振器バス３０４ｂに搬送されることを阻止し得る。したがって、第２の共振器バス３０４ｂは、第２のフィルタ共振器１０６ｂにより出力された第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂのみにより駆動され得、他のＲＩＰゲート信号からのクロストークは、第２のフィルタ共振器１０６ｂにより低減され得る。本明細書に記載されている様々な実施形態によると、第２のフィルタ共振器１０６ｂは、第２のキャパシタ１０８ｂにより確立された結合キャパシタンスを調整することにより、第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂの周波数バンドに合わせられ得る。
更に、信号制御線１０４は、（例えば、太く黒い線により表された）多重化制御信号２０２を第３のフィルタ共振器１０６ｃに搬送し得、これは、それによって、周波数に基づいて、多重化制御信号２０２をフィルタリングして、（例えば、白三角印により表された）第３のＲＩＰゲート信号２０４ｃを出力し得る。第３のフィルタ共振器１０６ｃは、別の駆動線１１０を介して第３の共振器バス３０４ｃに搬送され得る制御トーンとして第３のＲＩＰゲート信号２０４ｃを出力し得る。また、第３のフィルタ共振器１０６ｃは、他のＲＩＰゲート信号が第３の共振器バス３０４ｃに搬送されることを阻止し得る（例えば、第１のＲＩＰゲート信号２０４ａ、第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂ、及び第４のＲＩＰゲート信号２０４ｄを阻止し得る）。したがって、第３の共振器バス３０４ｃは、第３のフィルタ共振器１０６ｃにより出力された第３のＲＩＰゲート信号２０４ｃのみにより駆動され得、他のＲＩＰゲート信号からのクロストークは、第３のフィルタ共振器１０６ｃにより低減され得る。本明細書に記載されている様々な実施形態によると、第３のフィルタ共振器１０６ｃは、第３のキャパシタ１０８ｃにより確立された結合キャパシタンスを調整することにより、第３のＲＩＰゲート信号２０４ｃの周波数バンドに合わせられ得る。
更に、信号制御線１０４は、（例えば、太く黒い線により表された）多重化制御信号２０２を第４のフィルタ共振器１０６ｄに搬送し得、これは、それによって、周波数に基づいて、多重化制御信号２０２をフィルタリングして、（例えば、白ひし形により表された）第４のＲＩＰゲート信号２０４ｄを出力し得る。第４のフィルタ共振器１０６ｄは、別の駆動線１１０を介して第４の共振器バス３０４ｄに搬送され得る制御トーンとして第４のＲＩＰゲート信号２０４ｄを出力し得る。また、第４のフィルタ共振器１０６ｄは、他のＲＩＰゲート信号が第４の共振器バス３０４ｄに搬送されることを阻止し得る（例えば、第１のＲＩＰゲート信号２０４ａ、第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂ、及び第３のＲＩＰゲート信号２０４ｃを阻止し得る）。したがって、第４の共振器バス３０４ｄは、第４のフィルタ共振器１０６ｄにより出力された第４のＲＩＰゲート信号２０４ｄのみにより駆動され得、他のＲＩＰゲート信号からのクロストークは、第４のフィルタ共振器１０６ｄにより低減され得る。本明細書に記載されている様々な実施形態によると、第４のフィルタ共振器１０６ｄは、第４のキャパシタ１０８ｄにより確立された結合キャパシタンスを調整することにより、第４のＲＩＰゲート信号２０４ｄの周波数バンドに合わせられ得る。
各キャパシタ１０８を異なるキャパシタンスに設定することにより、各フィルタ共振器１０６は、異なる周波数バンドにおいて多重化制御信号２０２をフィルタリングし得る。それによって、各フィルタ共振器１０６は、フィルタ共振器１０６のそれぞれの共振器バス３０４への他のＲＩＰゲート信号の伝播を抑えながら、異なるターゲットのＲＩＰゲート信号を出力し得る。
図７は、本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、図６に図示された例示的な量子回路５００の動作を実証し得る例示的かつ非限定的なグラフ７００の図を示す。本明細書に記載されている他の実施形態において利用される同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔さのために省略する。グラフ７００は、本明細書に記載されている様々な実施形態に係る、例示的な量子回路５００上で実装された周波数多重化方式２００の一実施形態を特徴付ける。
図７に示すように、第１のＲＩＰゲート信号２０４ａは、「ｍ１」により描写されてよく、第２のＲＩＰゲート信号２０４ｂは、「ｍ２」により描写されてよく、第３のＲＩＰゲート信号２０４ｃは、「ｍ３」により描写されてよく、第４のＲＩＰゲート信号２０４ｄは、「ｍ４」により描写されてよい。グラフ７００に示された周波数多重化方式２００は、それぞれのＲＩＰゲート信号のターゲットの駆動周波数において（例えば、６．２ＧＨｚ、６．３ＧＨｚ、６．４ＧＨｚ、若しくは６．４ＧＨｚ又はその組合せのターゲットの駆動周波数において）、少なくとも２０ｄＢの共振器バス３０４選択性を実現し得る。例えば、参照符号「ｍ５」、「ｍ６」、「ｍ７」、若しくは「ｍ８」、又はその組合せは、２０ｄＢ選択性範囲の外側で生じ得るクロストークを描写し得る。
図８は、本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、量子ゲート結合を制御するための１又は複数の量子回路（例えば、回路ＱＥＤ）により実装され得る例示的かつ非限定的な方法８００のフロー図を示す。本明細書に記載されている他の実施形態において利用される同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔さのために省略される。
８０２において、方法８００は、フィルタ共振器１０６、及び複数のＲＩＰゲート信号と多重化され得る信号制御線１０４の間の結合キャパシタンスを調整することにより、（例えば、例示的な量子回路３００若しくは５００又はその両方により例示されるような）量子回路を介して、フィルタ共振器１０６の帯域幅を設定する段階を備え得る。例えば、信号制御線１０４は、周波数多重化方式２００若しくはグラフ７００又はその両方において例示された多重化等の周波数分割多重化がされ得る。様々な実施形態において、フィルタ共振器１０６は、同じ量子回路内に含まれた複数のフィルタ共振器１０６からのものであり得る。加えて、フィルタ共振器１０６は、バンドパスフィルタ又はバンドストップフィルタであり得る。様々な実施形態において、フィルタ共振器１０６は、同一平面上の導波路フィルタであり得る。１又は複数の実施形態において、８０２において帯域幅を設定する段階は、フィルタ共振器１０６を信号制御線１０４に結合させる１又は複数のキャパシタ１０８のキャパシタンスを設定することにより実行され得る。
８０４において、方法８００は、信号制御線１０４からＲＩＰゲート信号をフィルタリングすることにより、（例えば、例示的な量子回路３００若しくは５００又はその両方により例示されるような）量子回路を介して、量子ゲート結合を制御する段階を備え得、ＲＩＰゲート信号は、帯域幅に応じた周波数に基づいて、フィルタ共振器により信号制御線からフィルタリングされ得る。例えば、フィルタ共振器１０６は、１又は複数のＲＩＰゲート１０２（例えば、複数の量子ビット３０２を結合させる１又は複数の共振器バス３０４）に結合し得る。様々な実施形態において、信号制御線１０４は、複数のＲＩＰゲート１０２を駆動し得、ＲＩＰゲート１０２間のクロストークがフィルタ共振器１０６により低減され得る。
図９は、本明細書に記載されている１又は複数の実施形態に係る、量子ゲート結合を制御するための１又は複数の量子回路（例えば、回路ＱＥＤ）により実装され得る例示的かつ非限定的な方法９００のフロー図を示す。本明細書に記載されている他の実施形態において利用される同様の要素の繰り返しの説明は、簡潔さのために省略される。
９０２において、方法９００は、量子コントローラ１１２を介して、信号制御線１０４上へ複数のＲＩＰゲート信号を多重化する段階を備え得る。例えば、信号制御線１０４は、周波数多重化方式２００若しくはグラフ７００又はその両方において例示された多重化等の周波数分割多重化がされ得る。１又は複数の実施形態において、９０２における多重化する段階は、信号制御線１０４を含む量子回路（例えば、例示的な量子回路３００若しくは５００又はその両方）を刺激し得る１又は複数の量子コントローラ１１２により（例えば、１又は複数のマルチプレクサ１１４を介して）実装され得る。
９０４において、方法９００は、（例えば、例示的な量子回路３００若しくは５００又はその両方により例示されるような）量子回路を介して、信号制御線１０４を１又は複数のフィルタ共振器１０６にルーティングする段階を備え得る。例えば、信号制御線１０４は、多重化制御信号２０２を１又は複数のフィルタ共振器１０６に搬送し得る。少なくとも図１及び図３～図６において例示するように、多重化制御信号２０４は、信号制御線１０４により、複数のフィルタ共振器１０６に搬送され得る。
９０６において、方法９００は、（例えば、例示的な量子回路３００若しくは５００又はその両方により例示されるような）量子回路を介して、１又は複数のフィルタ共振器１０６の出力を１又は複数のＲＩＰゲート１０２に結合させる段階を備え得る。例えば、各フィルタ共振器１０６は、（例えば、２又はそれより多くの量子ビット３０２を結合させるそれぞれの共振器バス３０４に結合した）それぞれのＲＩＰゲート１０２に結合し得る。１又は複数のフィルタ共振器１０６の出力は、ＲＩＰゲート１０２を駆動し得る。
９０８において、方法９００は、１又は複数のフィルタ共振器１０６及び信号制御線１０４の間の結合キャパシタンスを調整することにより、（例えば、例示的な量子回路３００若しくは５００又はその両方により例示されるような）量子回路を介して、１又は複数のフィルタ共振器１０６の帯域幅を設定する段階を備え得る。例えば、１又は複数のフィルタ共振器１０６は、１又は複数のキャパシタ１０８を介して、信号制御線１０４に結合し得る。フィルタ共振器１０６がターゲットの周波数サブバンドにおいて駆動されるＲＩＰゲート信号を出力するように、フィルタ共振器１０６の帯域幅は、キャパシタ１０８のキャパシタンスを調整することにより、整調され得る。様々な実施形態において、フィルタ共振器１０６のうちの１又は複数は、異なる帯域幅に設定され得、それによって、異なるターゲットの周波数に基づいて、多重化制御信号２０２をフィルタリングし得る。
９１０において、方法９００は、１又は複数のフィルタ共振器１０６を介して、９０２において多重化された複数のＲＩＰゲート信号からＲＩＰゲート信号をフィルタリングすることにより、（例えば、例示的な量子回路３００若しくは５００又はその両方により例示されるような）量子回路を介して、出力を生成する段階を備え得る。例えば、フィルタ共振器１０６は、９０８において設定された帯域幅により画定されたターゲットの周波数に基づいて、多重化制御信号２０２から個々のＲＩＰゲート信号を出力し得る。様々な実施形態において、各フィルタ共振器１０６は、異なる周波数においてそれぞれのＲＩＰゲート１０２を駆動するためのそれぞれのＲＩＰゲート信号を出力し得る。
本明細書に記載されている様々な実施形態のための追加の文脈を提供すべく、図１０及び以下の説明は、本明細書に記載されている実施形態の様々な実施形態が実装され得る好適なコンピューティング環境１０００の一般的な説明を提供するように意図している。様々な実施形態において、コンピューティング環境１０００は、量子コントローラ１１２、若しくは量子コントローラ１１２と通信するために若しくはそれに入力を提供するために又はその両方のために利用される１又は複数のコンピュータデバイス、又はその両方の１又は複数の構造的特徴を例示し得る。１又は複数のコンピュータ上で実行され得るコンピュータ実行可能命令の一般的な文脈において実施形態が上で記載されてきたが、当業者は、実施形態がまた、他のプログラムモジュールとの組合せで、若しくはハードウェア及びソフトウェアの組合せとして、又はその両方で実装され得ることを認識するであろう。
概して、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行する、又は、特定の抽象データタイプを実装する、ルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造等を含む。更に、当業者は、発明の方法は、これらの各々が１又は複数の関連付けたデバイスに動作可能に結合され得るシングルプロセッサ又はマルチプロセッサコンピュータシステム、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、モノのインターネット（「ＩｏＴ」）デバイス、分散型コンピューティングシステム、並びに、パーソナルコンピュータ、ハンドヘルドコンピューティングデバイス、又はマイクロプロセッサベース又はプログラマブルコンシューマ向け電子機器等を含む他のコンピュータシステム構成を用いて実施され得ることを理解するであろう。
本明細書の実施形態の示された実施形態はまた、特定のタスクが通信ネットワークを通じてリンクされたリモート処理デバイスによって実行される分散型コンピューティング環境において実施され得る。分散型コンピューティング環境において、プログラムモジュールは、ローカル及びリモート両方のメモリストレージデバイスに位置し得る。例えば、１又は複数の実施形態では、コンピュータ実行可能コンポーネントは、１又は複数の分散型メモリユニットを含み、又はそれで構成され得るメモリから実行され得る。本明細書において使用される場合、「メモリ」及び「メモリユニット」という用語は、置き替え可能である。更に、本明細書に記載されている１又は複数の実施形態は、分散された態様で、コンピュータ実行可能コンポーネントのコードを実行し得、例えば、複数のプロセッサが組み合わせて又は共同で動作して、１又は複数の分散型メモリユニットからコードを実行する。本明細書において使用される場合、「メモリ」という用語は、１つの位置、又は複数のメモリ、又は１又は複数の位置でのメモリユニットでの単一のメモリ又はメモリユニットを包含し得る。
コンピューティングデバイスは典型的には、その２つの用語が以下のように互いに異なるように本明細書で使用される、コンピュータ可読記憶媒体、機械可読記憶媒体、若しくは通信媒体、又はその組合せを含み得る様々な媒体を含む。コンピュータ可読記憶媒体又は機械可読記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得、揮発性及び不揮発性媒体の両方、取り外し可能及び取り外し不能な媒体の両方を含む任意の利用可能な記憶媒体であり得る。例として、限定されないが、コンピュータ可読記憶媒体又は機械可読記憶媒体は、コンピュータ可読命令又は機械可読命令、プログラムモジュール、構造化データ又は非構造化データ等の情報の格納のための任意の方法又は技術に関連して実装され得る。
コンピュータ可読記憶媒体は、限定されないが、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、リードオンリメモリ（「ＲＯＭ」）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（「ＥＥＰＲＯＭ」）、フラッシュメモリ又は他のメモリ技術、コンパクトディスクリードオンリメモリ（「ＣＤ‐ＲＯＭ」）、デジタル多用途ディスク（「ＤＶＤ」）、ブルーレイディスク（「ＢＤ」）又は他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又は他の磁気ストレージデバイス、ソリッドステートドライブ又は他のソリッドステートストレージデバイス、又は所望の情報を格納するために使用され得る他の有形媒体若しくは非一時的媒体、又はその組合せを含み得る。これに関して、ストレージ、メモリ、又はコンピュータ可読媒体に適用される本明細書での「有形」又は「非一時的」という用語は、修飾子としてそれ自体で伝搬する一時的な信号のみを排除するものとして理解されるべきであり、それ自体で伝搬するのみの一時的な信号ではない全ての標準的なストレージ、メモリ、又はコンピュータ可読媒体に対する権利を放棄しない。
コンピュータ可読記憶媒体は、媒体によって格納された情報に関する様々な動作のために、例えば、アクセス要求、クエリ、又は他のデータ取得プロトコルを介して、１又は複数のローカル又はリモートコンピューティングデバイスによってアクセスされ得る。
通信媒体は典型的には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、又は他の構造化又は非構造化データを、変調されたデータ信号、例えば、搬送波又は他の輸送機構等のデータ信号において具現化し、任意の情報送達、又は輸送媒体を含む。「変調されたデータ信号」という用語又は信号は、その特性セットのうちの１又は複数を有する信号、又は１又は複数の信号内の情報をエンコードするような態様で変更された信号を指す。例として、限定されないが、通信媒体には、有線ネットワーク又は直接有線接続等の有線媒体、並びに音波、ＲＦ、赤外線、及び他のワイヤレス媒体等のワイヤレス媒体が含まれる。
再び図１０を参照して、本明細書に記載されている態様の様々な実施形態を実装するための例示的な環境１０００は、コンピュータ１００２、処理ユニット１００４を含むコンピュータ１００２、システムメモリ１００６、及びシステムバス１００８を含む。システムバス１００８は、限定されないがシステムメモリ１００６を含むシステムコンポーネントを処理ユニット１００４に結合する。処理ユニット１００４は、様々な市販のプロセッサのいずれかであり得る。デュアルマイクロプロセッサ及び他のマルチプロセッサアーキテクチャはまた、処理ユニット１００４として利用され得る。
システムバス１００８は、様々な市販のバスアーキテクチャのいずれかを使用する（メモリコントローラを有する又は有さない）メモリバス、ペリフェラルバス、及びローカルバスに更に相互接続し得るいくつかのタイプのバスアーキテクチャのうちのいずれかであり得る。システムメモリ１００６は、ＲＯＭ１０１０及びＲＡＭ１０１２を含む。基本入出力システム（「ＢＩＯＳ」）は、ＢＩＯＳが、スタートアップ中等にコンピュータ１００２内の要素間で情報を転送するのに役立つ基本ルーチンを含むＲＯＭ、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（「ＥＰＲＯＭ」）、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに格納され得る。ＲＡＭ１０１２はまた、データをキャッシュするための静的ＲＡＭ等の高速ＲＡＭを含み得る。
コンピュータ１００２は更に、内部ハードディスクドライブ（「ＨＤＤ」）１０１４（例えば、ＥＩＤＥ、ＳＡＴＡ）、１又は複数の外部ストレージデバイス１０１６（例えば、磁気フロッピディスクドライブ（「ＦＤＤ」）１０１６、メモリスティック又はフラッシュドライブリーダ、メモリカードリーダ等）、及び、光ディスクドライブ１０２０（例えば、ＣＤ－ＲＯＭディスク、ＤＶＤ、ＢＤ等から読み取り又は書き込み得る）を含む。内部ＨＤＤ１０１４がコンピュータ１００２内に位置するように示されている一方で、内部ＨＤＤ１０１４はまた、好適なシャシ（図示せず）における外部使用のために構成され得る。加えて、環境１０００には図示していないが、ソリッドステートドライブ（「ＳＳＤ」）は、ＨＤＤ１０１４に加えて、又は、その代わりに使用され得る。ＨＤＤ１０１４、外部ストレージデバイス１０１６、及び光ディスクドライブ１０２０は、それぞれＨＤＤインタフェース１０２４、外部ストレージインタフェース１０２６、及び光学式ドライブインタフェース１０２８によって、システムバス１００８に接続され得る。外部ドライブ実装形態のためのインタフェース１０２４は、ユニバーサルシリアルバス（「ＵＳＢ」）、及び米国電気電子学会（「ＩＥＥＥ」）１３９４インタフェース技術のうちの少なくとも一方又は両方を含み得る。他の外部ドライブ接続技術は、本明細書に記載されている実施形態の意図の中に含まれる。
ドライブ及びその関連付けられたコンピュータ可読記憶媒体は、データ、データ構造、コンピュータ実行可能命令等の不揮発性ストレージを提供する。コンピュータ１００２のために、ドライブ及び記憶媒体は、好適なデジタルフォーマットでの任意のデータの格納を適応させる。上記のコンピュータ可読記憶媒体の説明はそれぞれのタイプのストレージデバイスを参照するが、現在存在しているものでも又は将来開発されるものでもコンピュータによって可読である他のタイプの記憶媒体も例示的な動作環境において使用し得ること、及び更に任意のそのような記憶媒体が本明細書に記載されている方法を実行するためのコンピュータ実行可能命令を含み得ることが当業者によって理解されるべきである。
オペレーティングシステム１０３０、１又は複数のアプリケーションプログラム１０３２、他のプログラムモジュール１０３４、及びプログラムデータ１０３６を含む、いくつかのプログラムモジュールは、ドライブ及びＲＡＭ１０１２に格納され得る。オペレーティングシステム、アプリケーション、モジュール、若しくはデータ、又はその組合せの全て又は一部はまた、ＲＡＭ１０１２にキャッシュされ得る。本明細書に記載されているシステム及び方法は、様々な市販のオペレーティングシステム、又はオペレーティングシステムの組合せを利用して実装され得る。
コンピュータ１００２は任意選択的に、エミュレーション技術を含み得る。例えば、ハイパーバイザ（図示せず）又は他の仲介するものは、オペレーティングシステム１０３０のためのハードウェア環境をエミュレートし得、エミュレートされたハードウェアは、図１０に示すハードウェアとは任意選択的に異なり得る。そのような一実施形態では、オペレーティングシステム１０３０は、コンピュータ１００２でホストされた複数の仮想マシン（「ＶＭ」）の１つのＶＭを含み得る。更に、オペレーティングシステム１０３０は、アプリケーション１０３２のための、Ｊａｖａ（登録商標）ランタイム環境又は．ＮＥＴ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ等のランタイム環境を提供し得る。ランタイム環境は、アプリケーション１０３２が、ランタイム環境を含む任意のオペレーティングシステム上で実行されることを可能にする一貫性のある実行環境である。同様に、オペレーティングシステム１０３０は、コンテナをサポートし得、例えば、コード、ランタイム、システムツール、システムライブラリ、及びアプリケーションのための設定を含むソフトウェアの軽量、スタンドアロン、かつ実行可能なパッケージ、アプリケーション１０３２は、コンテナの形態であり得る。
更に、コンピュータ１００２は、信頼できる処理モジュール（「ＴＰＭ」）等のセキュリティモジュールを用いて有効にし得る。例えば、ＴＰＭを用いると、ブートコンポーネントは、次のブートコンポーネントをロードする前に、時間的に次に来るブートコンポーネントをハッシュし、保護された値への結果の一致するのを待つ。このプロセスは、コンピュータ１００２のコード実行スタックにおける任意の層で生じ得、例えば、アプリケーション実行レベル又はオペレーティングシステム（「ＯＳ」）カーネルレベルで適用され、それによって、コード実行の任意のレベルでのセキュリティを可能にし得る。
ユーザは、１又は複数の有線／ワイヤレス入力デバイス、例えば、キーボード１０３８、タッチスクリーン１０４０、及びマウス１０４２等のポインティングデバイスを通じてコンピュータ１００２にコマンド及び情報を入力し得る。他の入力デバイス（図示せず）は、マイクロフォン、赤外線（「ＩＲ」）リモコン、無線周波数（「ＲＦ」）リモコン、又は他のリモコン、ジョイスティック、バーチャルリアリティコントローラ若しくはバーチャルリアリティヘッドセット又はその組合せ、ゲームパッド、スタイラスペン、画像入力デバイス、例えば、カメラ、ジェスチャセンサ入力デバイス、ビジョンムーブメントセンサ入力デバイス、感情又は顔検出デバイス、又は生体認証入力デバイス等、例えば、指紋又は虹彩スキャナを含み得る。これらの及び他の入力デバイスは、多くの場合、システムバス１００８に結合し得る入力デバイスインタフェース１０４４を通じて処理ユニット１００４に接続されているが、パラレルポート、ＩＥＥＥ１３９４シリアルポート、ゲームポート、ＵＳＢポート、ＩＲインタフェース、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）インタフェース等の他のインタフェース等によって接続され得る。
モニタ１０４６又は他のタイプのディスプレイデバイスはまた、ビデオアダプタ１０４８等のインタフェースを介してシステムバス１００８に接続され得る。モニタ１０４６に加えて、コンピュータは典型的には、スピーカ、プリンタ等の他の周辺出力デバイス（図示せず）等を含む。
コンピュータ１００２は、リモートコンピュータ１０５０等の１又は複数のリモートコンピュータに対する有線通信、ワイヤレス通信、又はその組合せを介した論理接続を使用して、ネットワーク化された環境において動作し得る。リモートコンピュータ１０５０は、ワークステーション、サーバコンピュータ、ルータ、パーソナルコンピュータ、ポータブルコンピュータ、マイクロプロセッサベースエンタテインメント機器、ピアデバイス又は他の一般的なネットワークノードであり得、典型的には、簡潔さのためにメモリ／ストレージデバイス１０５２のみが示されているが、コンピュータ１００２に関して記載された多くの又は全ての要素を含む。図示された論理接続は、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）１０５４、若しくはより大きなネットワーク、例えば、ワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）１０５６、又はその組合せへの有線／ワイヤレス接続を含む。そのようなＬＡＮ及びＷＡＮネットワーキング環境は、オフィス及び企業でよく見られ、イントラネット等の企業規模のコンピュータネットワークを促進し、これらの全ては、グローバル通信ネットワーク、例えば、インターネットに接続し得る。
ＬＡＮネットワーキング環境において使用されるとき、コンピュータ１００２は、有線、ワイヤレス、又はその組合せの通信ネットワークインタフェース又はアダプタ１０５８を通じてローカルネットワーク１０５４に接続され得る。アダプタ１０５８は、ワイヤレスモードでアダプタ１０５８と通信するためにそこに配設されたワイヤレスアクセスポイント（「ＡＰ」）も含み得る、ＬＡＮ１０５４への有線通信又はワイヤレス通信を促進し得る。
ＷＡＮネットワーキング環境において使用されるとき、コンピュータ１００２は、モデム１０６０を含み得るか、又はインターネットによって等のＷＡＮ１０５６上の通信を確立するための他の手段を介してＷＡＮ１０５６上の通信サーバに接続され得る。内部又は外部であり得、有線デバイス又はワイヤレスデバイスであり得るモデム１０６０は、入力デバイスインタフェース１０４４を介してシステムバス１００８に接続され得る。ネットワーク化された環境では、コンピュータ１００２又はその一部に関して図示されたプログラムモジュールは、リモートメモリ／ストレージデバイス１０５２に格納され得る。示されたネットワーク接続は例示的であり、コンピュータ間の通信リンクを確立する他の手段が使用され得ることが理解されるだろう。
ＬＡＮネットワーキング環境又はＷＡＮネットワーキング環境のいずれかにおいて使用されるとき、コンピュータ１００２は、上で記載されているように、外部ストレージデバイス１０１６に加えて、又はその代わりに、クラウドストレージシステム又は他のネットワークベースストレージシステムにアクセスし得る。概して、コンピュータ１００２とクラウドストレージシステムとの間の接続は、ＬＡＮ１０５４又はＷＡＮ１０５６上で、例えば、それぞれアダプタ１０５８又はモデム１０６０によって確立され得る。コンピュータ１００２を関連付けられたクラウドストレージシステムに接続すると、外部ストレージインタフェース１０２６は、アダプタ１０５８若しくはモデム１０６０、又はその組合せの補助を用いて、外部ストレージの他のタイプを管理するように、クラウドストレージシステムによって提供されたストレージを管理し得る。例えば、外部ストレージインタフェース１０２６は、それらのソースがコンピュータ１００２に物理的に接続しているかのように、クラウドストレージソースへのアクセスを提供するように構成され得る。
コンピュータ１００２は、例えば、プリンタ、スキャナ、デスクトップ若しくはポータブルコンピュータ又はその組合せ、ポータブルデータアシスタント、通信衛星、ワイヤレスで検出可能なタグ（例えば、キオスク、ニューススタンド、店舗の棚等）に関連付けられた任意の機器又は位置、及び、電話のような、ワイヤレス通信において動作可能に配設された任意のワイヤレスデバイス又はエンティティと通信するように動作可能であり得る。これは、ワイヤレスフィデリティ（「Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）」）及びＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）ワイヤレス技術を含み得る。したがって、通信は、従来のネットワークと同じく事前定義された構造、又は単に、少なくとも２つのデバイス間のアドホック通信であり得る。
上で記載されてきたものは、システム、コンピュータプログラム製品、及びコンピュータ実装方法の単なる例を含む。もちろん、本開示を記載する目的のために、コンポーネント、製品、若しくはコンピュータ実装方法、又はその組合せのあらゆる考えられる組合せを記載することは可能ではないが、当業者は、本開示の更に多くの組合せ及び置換が可能であることを認識し得る。更に、「含む」、「有する」、「備える」等の用語が詳細な説明、特許請求の範囲、添付書類、及び図面において使用される限り、そのような用語は、「備える」という用語が請求項において移行句として利用される場合に解釈されるのと同様の態様で包括的であることが意図される。様々な実施形態の説明は、例示のために提示されてきたが、包括的あるか、又は開示された実施形態に限定されることを意図するものではない。記載された実施形態の範囲及び趣旨から逸脱することなく、多くの修正及び変形が、当業者には明らかであろう。本明細書において使用される専門用語は、実施形態の原理、市場で見られる技術の実用的な適用又はそれに対する技術的改善を最適に説明し、又は、本明細書において開示される実施形態を他の当業者が理解することを可能にするように選択された。
上で記載されてきたものは、システム、コンピュータプログラム製品、及びコンピュータ実装方法の単なる例を含む。もちろん、本開示を記載する目的のために、コンポーネント、製品、若しくはコンピュータ実装方法、又はその組合せのあらゆる考えられる組合せを記載することは可能ではないが、当業者は、本開示の更に多くの組合せ及び置換が可能であることを認識し得る。更に、「含む」、「有する」、「備える」等の用語が詳細な説明、特許請求の範囲、添付書類、及び図面において使用される限り、そのような用語は、「備える」という用語が請求項において移行句として利用される場合に解釈されるのと同様の態様で包括的であることが意図される。様々な実施形態の説明は、例示のために提示されてきたが、包括的あるか、又は開示された実施形態に限定されることを意図するものではない。記載された実施形態の範囲及び趣旨から逸脱することなく、多くの修正及び変形が、当業者には明らかであろう。本明細書において使用される専門用語は、実施形態の原理、市場で見られる技術の実用的な適用又はそれに対する技術的改善を最適に説明し、又は、本明細書において開示される実施形態を他の当業者が理解することを可能にするように選択された。
［項目１］
複数の共振器誘起位相ゲート信号と多重化された信号制御線から共振器誘起位相ゲート信号をフィルタリングすることにより、量子回路を介して、量子ゲート結合を制御する段階
を備える方法。
［項目２］
前記フィルタリングは、前記信号制御線及び共振器バスの間に結合したフィルタ共振器により実行される、前述の項目に記載の方法。
［項目３］
前記共振器バスは、複数の超伝導量子ビットの間の共振器誘起位相ゲートである、前述の項目に記載の方法。
［項目４］
前記フィルタ共振器及び前記信号制御線の間の結合キャパシタンスを調整することにより、前記量子回路を介して、前記フィルタ共振器の帯域幅を設定する段階、ここで、前記共振器誘起位相ゲート信号は、前記帯域幅に応じた周波数に基づいて、前記フィルタ共振器により、前記信号制御線からフィルタリングされる
を更に備える、２つの前述の項目のいずれかに記載の方法。
［項目５］
前記複数の共振器誘起位相ゲート信号は、量子コントローラを介して、周波数分割多重化を介して前記信号制御線上へ多重化されており、前記フィルタリングは、前記共振器誘起位相ゲート信号の周波数に基づく、前述の項目のいずれかに記載の方法。
［項目６］
量子回路を介して、信号制御線をフィルタ共振器にルーティングする段階、ここで、複数の共振器誘起位相ゲート信号が前記信号制御線上へ多重化されている；及び
前記量子回路を介して、前記フィルタ共振器の出力を共振器誘起位相ゲートに結合させる段階
を備える方法。
［項目７］
前記フィルタ共振器の前記出力は、前記複数の共振器誘起位相ゲート信号からの共振器誘起位相ゲート信号である、前述の項目に記載の方法。
［項目８］
前記フィルタ共振器は、複数のフィルタ共振器からのものであり、前記共振器誘起位相ゲートは、複数の共振器誘起位相ゲートからのものであり、前記方法は、前記量子回路を介して、前記複数のフィルタ共振器からの第２のフィルタ共振器の第２の出力を、別の複数の超伝導量子ビットを結合させる第２の共振器誘起位相ゲートに結合させる段階を更に備える、前述の項目に記載の方法。
［項目９］
前記第２のフィルタ共振器の前記第２の出力は、前記複数の共振器誘起位相ゲート信号からの第２の共振器誘起位相ゲート信号であり、及び前記共振器誘起位相ゲート信号は、前記第２の共振器誘起位相ゲート信号とは異なる、前述の項目に記載の方法。
［項目１０］
前記量子回路を介して、前記フィルタ共振器及び前記信号制御線の間の結合キャパシタンスを設定する段階、ここで、前記フィルタ共振器は、前記結合キャパシタンスに基づいて、前記複数の共振器誘起位相ゲート信号から前記共振器誘起位相ゲート信号を選択する
を更に備える３つの前述の項目のいずれかに記載の方法。
［項目１１］
前記フィルタ共振器は、前記複数の共振器誘起位相ゲート信号からの第２の共振器誘起位相ゲート信号が前記共振器誘起位相ゲートに伝送されないようにする、５つの前述の項目のいずれかに記載の方法。
［項目１２］
前記多重化は、周波数分割多重化であり、前記フィルタ共振器は、前記複数の共振器誘起位相ゲート信号の周波数に基づいて、前記信号制御線をフィルタリングすることにより、前記出力を生成する、６つの前述の項目のいずれかに記載の方法。
［項目１３］
前記フィルタ共振器及び前記信号制御線の間の結合キャパシタンスを調整することにより、前記量子回路を介して、前記フィルタ共振器の帯域幅を設定する段階；及び
前記フィルタ共振器を介して、前記複数の共振器誘起位相ゲート信号から共振器誘起位相ゲート信号をフィルタリングすることにより、前記量子回路を介して、前記出力を生成する段階
を更に備える７つの前述の項目のいずれかに記載の方法。
［項目１４］
前記フィルタ共振器は、前記帯域幅に基づいた周波数により、前記共振器誘起位相ゲート信号をフィルタリングする、前述の項目に記載の方法。
［項目１５］
フィルタ共振器に結合した共振器バス、ここで、前記フィルタ共振器は、量子ゲート制御線上へ多重化された複数の制御トーンから、前記共振器バスを駆動する制御トーンを出力する
を備えるシステム。
［項目１６］
前記フィルタ共振器を前記量子ゲート制御線に結合させるキャパシタ、ここで、前記制御トーンの周波数は、前記キャパシタのキャパシタンスに基づく
を更に備える前述の項目に記載のシステム。
［項目１７］
前記システムは、マルチ量子ビット回路量子電磁力学システムである、２つの前述の項目のいずれかに記載のシステム。
［項目１８］
前記フィルタ共振器は、バンドパスフィルタ及びバンドストップフィルタで構成されている群から選択される、３つの前述の項目のいずれかに記載のシステム。
［項目１９］
前記量子ゲート制御線は、複数の制御トーンと多重化されており、前記制御トーンは、前記複数の制御トーンからのものである、４つの前述の項目のいずれかに記載のシステム。
［項目２０］
前記制御トーンは、共振器誘起位相ゲート信号であり、及び前記共振器バスは、共振器誘起位相ゲートである、５つの前述の項目のいずれかに記載のシステム。

Claims (20)

  1. 複数の共振器誘起位相ゲート信号と多重化された信号制御線から共振器誘起位相ゲート信号をフィルタリングすることにより、量子回路を介して、量子ゲート結合を制御する段階
    を備える方法。
  2. 前記フィルタリングは、前記信号制御線及び共振器バスの間に結合したフィルタ共振器により実行される、前述の請求項に記載の方法。
  3. 前記共振器バスは、複数の超伝導量子ビットの間の共振器誘起位相ゲートである、前述の請求項に記載の方法。
  4. 前記フィルタ共振器及び前記信号制御線の間の結合キャパシタンスを調整することにより、前記量子回路を介して、前記フィルタ共振器の帯域幅を設定する段階、ここで、前記共振器誘起位相ゲート信号は、前記帯域幅に応じた周波数に基づいて、前記フィルタ共振器により、前記信号制御線からフィルタリングされる
    を更に備える、２つの前述の請求項のいずれかに記載の方法。
  5. 前記複数の共振器誘起位相ゲート信号は、量子コントローラを介して、周波数分割多重化を介して前記信号制御線上へ多重化されており、前記フィルタリングは、前記共振器誘起位相ゲート信号の周波数に基づく、前述の請求項のいずれかに記載の方法。
  6. 量子回路を介して、信号制御線をフィルタ共振器にルーティングする段階、ここで、複数の共振器誘起位相ゲート信号が前記信号制御線上へ多重化されている；及び
    前記量子回路を介して、前記フィルタ共振器の出力を共振器誘起位相ゲートに結合させる段階
    を備える方法。
  7. 前記フィルタ共振器の前記出力は、前記複数の共振器誘起位相ゲート信号からの共振器誘起位相ゲート信号である、前述の請求項に記載の方法。
  8. 前記フィルタ共振器は、複数のフィルタ共振器からのものであり、前記共振器誘起位相ゲートは、複数の共振器誘起位相ゲートからのものであり、前記方法は、前記量子回路を介して、前記複数のフィルタ共振器からの第２のフィルタ共振器の第２の出力を、別の複数の超伝導量子ビットを結合させる第２の共振器誘起位相ゲートに結合させる段階を更に備える、前述の請求項に記載の方法。
  9. 前記第２のフィルタ共振器の前記第２の出力は、前記複数の共振器誘起位相ゲート信号からの第２の共振器誘起位相ゲート信号であり、及び前記共振器誘起位相ゲート信号は、前記第２の共振器誘起位相ゲート信号とは異なる、前述の請求項に記載の方法。
  10. 前記量子回路を介して、前記フィルタ共振器及び前記信号制御線の間の結合キャパシタンスを設定する段階、ここで、前記フィルタ共振器は、前記結合キャパシタンスに基づいて、前記複数の共振器誘起位相ゲート信号から前記共振器誘起位相ゲート信号を選択する
    を更に備える３つの前述の請求項のいずれかに記載の方法。
  11. 前記フィルタ共振器は、前記複数の共振器誘起位相ゲート信号からの第２の共振器誘起位相ゲート信号が前記共振器誘起位相ゲートに伝送されないようにする、５つの前述の請求項のいずれかに記載の方法。
  12. 前記多重化は、周波数分割多重化であり、前記フィルタ共振器は、前記複数の共振器誘起位相ゲート信号の周波数に基づいて、前記信号制御線をフィルタリングすることにより、前記出力を生成する、６つの前述の請求項のいずれかに記載の方法。
  13. 前記フィルタ共振器及び前記信号制御線の間の結合キャパシタンスを調整することにより、前記量子回路を介して、前記フィルタ共振器の帯域幅を設定する段階；及び
    前記フィルタ共振器を介して、前記複数の共振器誘起位相ゲート信号から共振器誘起位相ゲート信号をフィルタリングすることにより、前記量子回路を介して、前記出力を生成する段階
    を更に備える７つの前述の請求項のいずれかに記載の方法。
  14. 前記フィルタ共振器は、前記帯域幅に基づいた周波数により、前記共振器誘起位相ゲート信号をフィルタリングする、前述の請求項に記載の方法。
  15. フィルタ共振器に結合した共振器バス、ここで、前記フィルタ共振器は、量子ゲート制御線上へ多重化された複数の制御トーンから、前記共振器バスを駆動する制御トーンを出力する
    を備えるシステム。
  16. 前記フィルタ共振器を前記量子ゲート制御線に結合させるキャパシタ、ここで、前記制御トーンの周波数は、前記キャパシタのキャパシタンスに基づく
    を更に備える前述の請求項に記載のシステム。
  17. 前記システムは、マルチ量子ビット回路量子電磁力学システムである、２つの前述の請求項のいずれかに記載のシステム。
  18. 前記フィルタ共振器は、バンドパスフィルタ及びバンドストップフィルタで構成されている群から選択される、３つの前述の請求項のいずれかに記載のシステム。
  19. 前記量子ゲート制御線は、複数の制御トーンと多重化されており、前記制御トーンは、前記複数の制御トーンからのものである、４つの前述の請求項のいずれかに記載のシステム。
  20. 前記制御トーンは、共振器誘起位相ゲート信号であり、及び前記共振器バスは、共振器誘起位相ゲートである、５つの前述の請求項のいずれかに記載のシステム。
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