JPWO2020260251A5 - - Google Patents

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本発明の一実施形態によると、誘電体材料616は、プリント回路板、有機ラミネート、シリコン・ウエハ、セラミック、FR-4などのガラス強化エポキシ・ラミネート材料、デュロイド、テフロン(R)、またはポリエーテル・エーテル・ケトン(PEEK)のうちの1つもしくは複数を含む。本発明の一実施形態によると、マイクロ波-光周波数変換器は、光周波数領域で動作するように構成されたデバイスに結合されたマイクロ波導波路を含む。変換チップ612は、図2の光ポンプ線路208などの、光周波数領域で動作するように構成されたデバイスに結合された光ポンプ線路をさらに含むことができる。光ポンプ線路は、量子情報を、封じ込め容器602によって画定された冷却真空環境から封じ込め容器602の外部に光周波数信号として伝送するように構成されてもよい。代替的または追加的に、光ポンプ線路は、量子情報を光周波数信号として、変換チップ612から、第2の量子ビット・チップに結合された第2の変換チップに伝送するように構成されてもよい。
According to one embodiment of the present invention, dielectric material 616 is a printed circuit board, organic laminate, silicon wafer , ceramic, glass reinforced epoxy laminate material such as FR-4, duroid, Teflon, or polyether. - containing one or more of ether ketones (PEEK); According to one embodiment of the invention, a microwave-to-optical frequency converter includes a microwave waveguide coupled to a device configured to operate in the optical frequency domain. Conversion chip 612 may further include an optical pumpline coupled to a device configured to operate in the optical frequency domain, such as optical pumpline 208 in FIG. The optical pumpline may be configured to transmit quantum information from the cooled vacuum environment defined by containment vessel 602 to the exterior of containment vessel 602 as optical frequency signals. Alternatively or additionally, the optical pumpline may be configured to transmit quantum information as an optical frequency signal from conversion chip 612 to a second conversion chip coupled to the second qubit chip. good.

Claims (18)

量子情報の光変換のためのシステムであって、
マイクロ波周波数で動作するように構成された複数のデータ量子ビットを含む量子ビット・チップと、
前記量子ビット・チップから離間された変換チップであって、マイクロ波-光周波数変換器を備える前記変換チップと、
前記量子ビット・チップおよび前記変換チップに結合されたインターポーザであって、内部に複数の超伝導マイクロ波導波路が形成された誘電体材料を含む前記インターポーザと、
を備え、前記複数の超伝導マイクロ波導波路が、量子情報を前記複数のデータ量子ビットから前記変換チップ上の前記マイクロ波-光周波数変換器に伝送するように構成され、前記マイクロ波-光周波数変換器が、前記量子情報を前記マイクロ波周波数から光周波数に変換するように構成されている、システム。
A system for optical conversion of quantum information, comprising:
a qubit chip including a plurality of data qubits configured to operate at microwave frequencies;
a conversion chip spaced from the qubit chip, the conversion chip comprising a microwave-to-optical frequency converter;
an interposer coupled to the qubit chip and the conversion chip, the interposer comprising a dielectric material having a plurality of superconducting microwave waveguides formed therein;
wherein said plurality of superconducting microwave waveguides are configured to transmit quantum information from said plurality of data qubits to said microwave-to-optical frequency converter on said conversion chip; A system, wherein a converter is configured to convert said quantum information from said microwave frequency to optical frequency.
前記マイクロ波-光周波数変換器が、量子情報を前記光周波数から前記マイクロ波周波数に変換するようにさらに構成され、前記複数の超伝導マイクロ波導波路が、前記量子情報を前記変換チップ上の前記マイクロ波-光周波数変換器から前記複数のデータ量子ビットに伝送するように構成されている、請求項1に記載のシステム。 The microwave-to-optical frequency converter is further configured to convert quantum information from the optical frequency to the microwave frequency, and the plurality of superconducting microwave waveguides converts the quantum information to the microwave frequency on the conversion chip. 2. The system of claim 1, configured to transmit from a microwave-to-optical frequency converter to the plurality of data qubits. 前記マイクロ波-光周波数変換器が、光周波数領域で動作するように構成されたデバイスに結合されたマイクロ波導波路を備える、請求項1または2に記載のシステム。 3. The system of claim 1 or 2, wherein the microwave-to-optical frequency converter comprises a microwave waveguide coupled to a device configured to operate in the optical frequency domain. 前記光周波数領域で動作するように構成された前記デバイスが光共振器を備える、請求項3に記載のシステム。 4. The system of Claim 3, wherein the device configured to operate in the optical frequency domain comprises an optical resonator. 前記変換チップが前記光共振器に結合された光ポンプ線路をさらに備え、前記光ポンプ線路が前記量子情報を光周波数信号として伝送するように構成されている、請求項4に記載のシステム。 5. The system of claim 4, wherein the conversion chip further comprises an optical pump line coupled to the optical resonator, the optical pump line configured to transmit the quantum information as an optical frequency signal. 前記光周波数領域で動作するように構成された前記デバイスがバルク音響波共振器、機械的カプラ、または膜を備える、請求項3に記載のシステム。 4. The system of Claim 3, wherein the device configured to operate in the optical frequency domain comprises a bulk acoustic wave resonator, a mechanical coupler, or a membrane. 前記変換チップが複数の変換量子ビットを備え、前記複数の変換量子ビットのうちの少なくとも1つが前記マイクロ波-光周波数変換器に結合され、前記複数の超伝導マイクロ波導波路が、量子情報を前記複数のデータ量子ビットから、マイクロ波光子を介して前記複数の変換量子ビットに伝送するように構成されている、請求項1ないし6のいずれかに記載のシステム。 said conversion chip comprising a plurality of conversion qubits, at least one of said plurality of conversion qubits being coupled to said microwave-to-optical frequency converter, said plurality of superconducting microwave waveguides converting quantum information to said 7. The system of any of claims 1-6, configured to transmit from a plurality of data qubits via microwave photons to the plurality of transform qubits. 前記変換チップが複数のマイクロ波-光周波数変換器をさらに備え、前記複数の変換量子ビットのそれぞれが、前記複数のマイクロ波-光周波数変換器のうちの1つに結合されている、請求項7に記載のシステム。 4. The conversion chip further comprising a plurality of microwave-to-optical frequency converters, each of the plurality of conversion qubits being coupled to one of the plurality of microwave-to-optical frequency converters. 7. The system according to 7. 前記複数のデータ量子ビットのそれぞれが、量子計算を実行するのに十分な緩和時間およびコヒーレンス時間を有し、前記複数の変換量子ビットのそれぞれが、前記マイクロ波-光周波数変換器の変換時間を超える緩和時間およびコヒーレンス時間を有する、請求項8に記載のシステム。 each of the plurality of data qubits has a relaxation time and a coherence time sufficient to perform quantum computation; and each of the plurality of transform qubits has a transform time of the microwave-to-optical frequency converter. 9. The system of claim 8, having relaxation and coherence times greater than . 前記変換チップが電気光学材料もしくは圧電材料を含む基板、または、シリコン・オン・インシュレータ基板を備える、請求項1ないし9のいずれかに記載のシステム。 10. A system according to any preceding claim, wherein the conversion chip comprises a substrate comprising electro-optical or piezoelectric material or a silicon-on-insulator substrate. 前記マイクロ波-光周波数変換器が光学機械システムを備える、請求項1ないし10のいずれかに記載のシステム。 The system of any of claims 1-10, wherein the microwave-to-optical frequency converter comprises an opto-mechanical system. 前記インターポーザが、第1の表面と、前記第1の表面の反対側の第2の表面とを備え、前記量子ビット・チップが前記第1の表面に結合され、前記変換チップが前記第2の表面に結合されている、請求項1ないし11のいずれかに記載のシステム。 The interposer has a first surface and a second surface opposite the first surface, the qubit chip is coupled to the first surface, and the conversion chip is coupled to the second surface. 12. The system of any of claims 1-11, wherein the system is bonded to a surface. 前記量子ビット・チップおよび前記変換チップが、前記インターポーザの同じ表面に結合されている、請求項1ないし12のいずれかに記載のシステム。 13. The system of any of claims 1-12, wherein the qubit chip and the conversion chip are bonded to the same surface of the interposer. 前記誘電体材料が、Siウエハ、プリント回路板、有機ラミネート、セラミック、ガラス強化エポキシ・ラミネート材料、デュロイド、PEEK、およびテフロン(R)からなる群から選択された1つまたは複数を含む、請求項1ないし13のいずれかに記載のシステム。 4. The dielectric material comprises one or more selected from the group consisting of Si wafers, printed circuit boards, organic laminates, ceramics, glass reinforced epoxy laminate materials, duroid, PEEK, and Teflon. 14. The system according to any one of 1-13. 量子情報の光変換を実行するための方法であって、
マイクロ波周波数で動作するように構成された複数のデータ量子ビットを含む量子ビット・チップを提供することと、
量子情報を前記複数のデータ量子ビットから、前記量子ビット・チップから離間された変換チップに転送することであって、前記変換チップがマイクロ波-光周波数変換器を備える、前記転送することと、
前記量子ビット・チップと前記変換チップとの間に配置された誘電体インターポーザを使用して、前記複数のデータ量子ビットを迷光場から遮蔽しながら、前記量子情報のマイクロ波-光周波数変換を実行することと、
前記量子情報を光周波数信号として出力することと、
を含む、量子情報の光変換を実行するための方法。
A method for performing optical conversion of quantum information, comprising:
providing a qubit chip including a plurality of data qubits configured to operate at microwave frequencies;
transferring quantum information from the plurality of data qubits to a conversion chip spaced from the qubit chip, the transferring chip comprising a microwave-to-optical frequency converter;
performing microwave-to-optical frequency conversion of the quantum information while shielding the plurality of data qubits from stray light fields using a dielectric interposer positioned between the qubit chip and the conversion chip. and
outputting the quantum information as an optical frequency signal;
A method for performing optical conversion of quantum information, comprising:
量子コンピュータであって、
封じ込め容器を備える真空下の冷却システムと、
請求項1ないし14のいずれかに記載のシステムであって、前記封じ込め容器によって画定された冷却真空環境内に収容されている、前記システムと、
を備える、量子コンピュータ。
a quantum computer,
a cooling system under vacuum comprising a containment vessel;
15. The system of any of claims 1-14, wherein the system is housed within a cooled vacuum environment defined by the containment vessel;
Quantum computer.
前記光ポンプ線路が、前記量子情報を光周波数信号として、前記封じ込め容器によって画定された前記冷却真空環境から前記封じ込め容器の外部に伝送するように構成されている、請求項16に記載の量子コンピュータ。 17. The quantum computer of claim 16, wherein the optical pump line is configured to transmit the quantum information as an optical frequency signal from the cooled vacuum environment defined by the containment vessel to the exterior of the containment vessel. . 前記変換チップが、光リング共振器に結合された光ポンプ線路をさらに備え、前記光ポンプ線路が、前記量子情報を光周波数信号として、前記変換チップから第2の量子ビット・チップに結合された第2の変換チップに伝送するように構成されている、請求項16または17に記載の量子コンピュータ。 The conversion chip further comprises an optical pump line coupled to an optical ring resonator, the optical pump line coupling the quantum information as an optical frequency signal from the conversion chip to a second qubit chip. 18. A quantum computer as claimed in claim 16 or 17, arranged to transmit to a second conversion chip.
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