JP7335303B2 - キュービットグリッドにおける寄生相互作用を低減するための周波数パターン - Google Patents
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Description
図1は、例示的な量子コンピューティングシステム100のブロック図である。例示的な量子コンピューティングシステム100は、(白抜きの円および塗りつぶされた円として表された)複数のキュービット102と、キュービットコントローラモジュール104とを含む。例示的な量子コンピューティングシステム100は、量子アルゴリズム的な動作、シミュレーション、または計算を実行するために使用され得る、システムの一例である。
便宜上、図2~図4を参照しながら以下で提供する本開示について、データキュービットと測定キュービットとの間の最近接相互作用を規定するキュービット結合器を介して相互作用する、複数のデータキュービットと複数の測定キュービットとを含む、複数のキュービットのシステムを参照しながら説明する。ただし、これは、本明細書で説明する技法を使用してプログラムされ、動作させられ得る、キュービットのシステムの一例である。たとえば、いくつかの実装形態では、以下の技法は、データまたは測定キュービットの間で区別しないキュービットのシステムをプログラムし、動作させるために使用され得る。たとえば、キュービットのシステムが、量子アルゴリズム、たとえば、スプレマシーアルゴリズムを実行するために使用される場合には、キュービットは区別不可能であり得る。データキュービットと測定キュービットとを区別することが必要とされない設定では、以下の配置およびプロセスが依然として使用され得る。
便宜上、図5~図8を参照しながら説明する技法は、データキュービットと測定キュービットとの間の最近接相互作用を規定するキュービット結合器を介して相互作用する、複数のデータキュービットと複数の測定キュービットとを含む、複数のキュービットのシステムに関する。ただし、これは、以下の技法を使用してプログラムされ、動作させられ得る、キュービットのシステムの一例である。たとえば、いくつかの実装形態では、以下の技法は、データまたは測定キュービットの間で区別しないキュービットのシステムをプログラムし、動作させるために使用され得る。たとえば、キュービットのシステムが、量子アルゴリズム、たとえば、スプレマシーアルゴリズムを実行するために使用される場合には、キュービットは区別不可能であり得る。データキュービットと測定キュービットとを区別することが必要とされない設定では、以下の技法および配置が依然として使用され得る。
いくつかの設定では、量子コンピュータは、従来の古典的なコンピュータを使用して効率的に解決されないことがあるいくつかの問題を効率的に解決するための手段を提供することができる。例示的な問題は、極めて大きい数をそれらの素数に因数分解すること、および、大きい、構築されていないデータセットを探索することを含む。しかしながら、イオンのシステム、半導体におけるスピン、および超電導回路などの物理的なシステムは、量子コンピューティングデバイスにおける計算キュービットとして直接働くために、常に十分に良好に実行するとは限らないことがある。
102、116、118、610、612、1104、1106 キュービット
104 キュービットコントローラモジュール、キュービットコントローラ
106 エンタングル動作周波数
108 キュービット動作周波数
110 励起パルス発生器
112 2次元グリッド、グリッド
114 キュービット結合器
120 寄生結合
122 キュービット周波数制御ライン
124 励起駆動ライン
126 結合器
300、350 概略データキュービット周波数パターン
302 データキュービット、第1のデータキュービット、キュービット
304 キュービット、第2のデータキュービット、データキュービット
306 第3のデータキュービット、データキュービット、キュービット
308 第5のデータキュービット、データキュービット
310 第4のデータキュービット、データキュービット
352、354、356、358、360、614、616 データキュービット
400 データキュービット周波数および測定キュービット周波数、例示
402 データキュービット周波数
404 相互作用周波数
406 測定キュービット周波数
408 読出しおよびリセット周波数
410、412、414 周波数範囲
416 追加の読出しおよびリセット周波数
600 2次元キュービットグリッド、2次元グリッド、第1のキュービットの2次元アレイ、キュービットの2次元アレイ、2次元アレイ、第1の例示的なキュービットの2次元アレイ、キュービットアレイ
602 グループ、キュービットペア、サブセット
604、606、652、654、656、658 キュービットペア、サブセット
608 グループ
624 キュービットペア
618、620 測定キュービット
622 キュービットペア、ペア
626、628、630 矢印
650 2次元グリッド、第2のキュービットの2次元アレイ、キュービットの2次元アレイ、2次元アレイ、アレイ、第2の例示的なキュービットの2次元アレイ、キュービットアレイ、2次元キュービットグリッド
700、800 プロット
702 制御Z量子ゲート周波数軌跡、周波数軌跡
900 例示的な量子回路
952 第1のアダマールゲート、アダマール量子論理ゲート
956 第1のエンタングル動作、エンタングル動作
958 第2のアダマールゲート、アダマール量子論理ゲート
960 第2のエンタングル動作、エンタングル動作
962 第3のエンタングル動作、エンタングル動作
964 第5のアダマールゲート、アダマール量子論理ゲート
966 第4のエンタングル動作、エンタングル動作
968 第6のアダマールゲート、アダマール量子論理ゲート
970 測定動作
972 第3のアダマールゲート、アダマールゲート、アダマール量子論理ゲート
974 第4のアダマールゲート、アダマールゲート、アダマール量子論理ゲート
1000 符号誤り検出サイクル、プロセス
1100 表面符号の例示的な実装形態、例示的な実装形態
1102 スタビライザ
Claims (20)
- キュービットのシステムを動作させるための方法であって、前記キュービットのシステムが、2次元グリッドとして配置され、前記方法は、
第1のキュービット周波数領域内の第1のキュービット周波数で、第1のキュービットを動作させるステップであって、前記第1のキュービット周波数領域は周波数の第1の範囲をカバーする、ステップと、
第2のキュービット周波数領域内の第2のキュービット周波数で、第2のキュービットを動作させるステップであって、前記第2のキュービット周波数領域は周波数の第2の範囲をカバーし、前記第2のキュービット周波数および前記第2のキュービット周波数領域が、それぞれ前記第1のキュービット周波数および前記第1のキュービット周波数領域とは異なり、前記第2のキュービットが、前記2次元グリッドにおいて前記第1のキュービットに対して対角線上にある、ステップと、
を含む方法。 - i)前記第1のキュービット周波数が第1のデータキュービット周波数であり、ii)前記第2のキュービット周波数が第2のデータキュービット周波数であり、iii)前記第1のキュービットが第1のデータキュービットであり、iv)前記第2のキュービットが第2のデータキュービットであり、v)前記第1のキュービット周波数領域が第1のデータキュービット周波数領域を含み、vi)前記第2のキュービット周波数領域が第2のデータキュービット周波数領域を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2のキュービット周波数で第3のキュービットを動作させるステップをさらに含み、前記第3のキュービットが、前記2次元グリッドにおいて前記第1のキュービットに対して対角線上にある、請求項1に記載の方法。
- 第3のキュービット周波数領域に由来する第4のキュービット周波数で、第4のキュービットを動作させるステップであって、前記第3のキュービット周波数領域が、前記第1のキュービット周波数領域とは異なり、前記第4のキュービットが、前記2次元グリッドにおいて前記第1のキュービットに対して対角線上にある、ステップと、
前記第3のキュービット周波数領域に由来する第5のキュービット周波数で、第5のキュービットを動作させるステップであって、前記第5のキュービットが前記2次元グリッドにおいて前記第1のキュービットに対して対角線上にある、ステップと、をさらに含む、
請求項3に記載の方法。 - 前記第3のキュービット周波数領域が、前記第2のキュービット周波数領域と同一である、請求項4に記載の方法。
- 前記第3のキュービット周波数領域が、前記第2のキュービット周波数領域とは異なる、請求項4に記載の方法。
- 前記第1のキュービット周波数および前記第2のキュービット周波数が、2ηだけ異なり、ηがシステム非線形性を表す、請求項2に記載の方法。
- 前記第1のキュービット周波数と、(i)第3のキュービット周波数、(ii)前記第4のキュービット周波数、または(iii)前記第5のキュービット周波数のうちのいずれかとが、2ηだけ異なり、ηがシステム非線形性を表す、請求項4に記載の方法。
- η=0.2GHzである、請求項8に記載の方法。
- 前記第2のキュービット周波数領域が、幅10MHzを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記第2のキュービット周波数と第3のキュービット周波数との間の差が、前記第2のキュービットと前記第3のキュービットとの間の結合の次近接結合強度よりも大きい、請求項10に記載の方法。
- 前記第3のキュービット周波数領域が、幅10MHzを含む、請求項4に記載の方法。
- 前記第4のキュービット周波数と前記第5のキュービット周波数との間の差が、前記第4のキュービットと前記第5のキュービットとの間の結合の次近接結合強度よりも大きい、請求項12に記載の方法。
- 前記第1のキュービット周波数領域および第2のキュービット周波数領域が、
アイドリング周波数領域、
エコー動作周波数領域、
シングルキュービットゲート周波数領域、または
相互作用周波数領域のうちの、少なくとも1つの領域を含む、
請求項2に記載の方法。 - 2次元グリッドとして配置されるキュービットのシステムを含む装置であって、前記キュービットのシステムが、
第1のキュービット周波数領域内の第1のキュービット周波数における第1のキュービットであって、前記第1のキュービット周波数領域が周波数の第1の範囲をカバーする、第1のキュービットと、
第2のキュービット周波数領域内の第2のキュービット周波数における第2のキュービットであって、前記第2のキュービット周波数領域は周波数の第2の範囲をカバーし、前記第2のキュービット周波数および前記第2のキュービット周波数領域が、それぞれ前記第1のキュービット周波数および前記第1のキュービット周波数領域とは異なり、前記第2のキュービットが、前記2次元グリッドにおいて前記第1のキュービットに対して対角線上にある、第2のキュービットと、を含む、
装置。 - 前記装置が、前記キュービットのシステムを動作させるように構成されたキュービットコントローラモジュールをさらに含み、前記キュービットコントローラモジュールが、励起パルス発生器と、1つまたは複数の励起駆動ラインとを備え、前記キュービットコントローラモジュールが、キュービット周波数領域に由来するキュービット周波数で、前記励起駆動ライン上で励起パルスを介して、前記キュービットを制御することによってキュービットを動作させる、請求項15に記載の装置。
- 前記1つまたは複数の励起駆動ラインが、グローバル励起駆動ラインを備える、請求項16に記載の装置。
- i)前記第1のキュービット周波数が第1のデータキュービット周波数を含み、ii)前記第2のキュービット周波数が第2のデータキュービット周波数を含み、iii)前記第1のキュービットが第1のデータキュービットを含み、iv)前記第2のキュービットが第2のデータキュービットを含み、v)前記第1のキュービット周波数領域が第1のデータキュービット周波数領域を含む、請求項15に記載の装置。
- 前記キュービットのシステムが、前記第2のキュービット周波数における第3のキュービットをさらに含み、前記第3のキュービットが、前記2次元グリッドにおいて前記第1のキュービットに対して対角線上にある、請求項15に記載の装置。
- 前記キュービットのシステムが、
第3のキュービット周波数領域に由来する第4のキュービット周波数における第4のキュービットであって、前記第4のキュービットが、前記2次元グリッドにおいて前記第1のキュービットに対して対角線上にある、第4のキュービットと、
前記第3のキュービット周波数領域に由来する第5のキュービット周波数における第5のキュービットであって、前記第5のキュービットが前記2次元グリッドにおいて前記第1のキュービットに対して対角線上にある、第3のキュービットと、を含む、
請求項19に記載の装置。
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