KR20210125035A - 조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템 - Google Patents

조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템 Download PDF

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KR20210125035A
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KR1020217028059A
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데이비드 조지 퍼거슨
청 이우 리
젠스 코크
모에 숀 카릴
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노스롭 그루먼 시스템즈 코포레이션
노오쓰웨스턴 유니버시티
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Abstract

하나의 예는 조정 가능 전류-미러 큐비트를 포함한다. 큐비트는 회로 루프에 배치된 복수의 플럭스 조정 가능 요소를 포함한다. 플럭스 조정 가능 요소의 제 1 부분은 제 1 입력 플럭스를 수신하도록 구성될 수 있고, 플럭스 조정 가능 요소의 나머지 부분은 마이크로파 입력 신호를 통해 조정 가능 전류-미러 큐비트의 여기 또는 양자 상태 조작을 용이하게 하는 마이크로파 여기 모드와 조정 가능 전류-미러 큐비트의 양자 상태 저장을 용이하게 하는 노이즈 차단 모드 사이에서 조정 가능 전류-미러 큐비트의 모드를 제어하도록 제 2 입력 플럭스를 수신하도록 구성될 수 있다. 큐비트는 마이크로파 여기 모드 및 노이즈 차단 모드 각각에서 쿠퍼 쌍 여기자의 형성을 용이하게 하도록 플럭스 조정 가능 요소의 각각의 쌍 사이의 노드를 상호 연결하는 적어도 하나의 커패시터를 또한 포함한다.

Description

조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템
관련 애플리케이션
본 출원은 2019년 3월 1일에 출원된 미국 특허 출원 제 16/290324 호에 대한 우선권을 주장하며, 그의 전문은 본 명세서에 참고로 포함된다.
정부 이익
본 발명은 정부 계약에 따라 이루어졌다. 따라서 미국 정부는 해당 계약에 명시된 발명에 대한 권리를 갖는다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 양자 및 고전적 컴퓨팅 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로 조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템에 관한 것이다.
양자 컴퓨터는 예를 들어 양자 상태의 중첩을 기초로 하는 데이터 조작을 제공하기 위해 큐비트라는 디바이스를 구현한다. 큐비트의 하나의 특성은 컴퓨터가 양자 연산을 구현할 수 있는 충실도에 직접적인 영향을 줄 수 있는 코히어런스이다. 큐비트 코히어런스는 큐비트에 연결된 환경 노이즈의 진폭 및 노이즈에 대한 큐비트의 감도와 같은 특정 요인의 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 노이즈에 대한 감도는 큐비트의 전류 또는 전압 오퍼레이터가 큐비트의 양자 상태를 이동하고 결합하는 방법으로서 정량화될 수 있다. 이러한 이동 및 결합의 크기는 양자 상태에 대해 작용하는 3개의 파울리(Pauli) 오퍼레이터 X, Y 및 Z의 크기로서 설명할 수 있으며 파울리 쌍극자(Pauli dipole)라고 한다. 예를 들어, 솔리드 스테이트 큐비트의 경우, 유전체 노이즈는 환경 노이즈의 주요 소스 중 하나일 수 있다. 종래의 큐비트 설계는 솔리드 스테이트 시스템에서 다른 유비쿼터스 노이즈 유형이 될 수 있는 유전체 손실 또는 플럭스 노이즈(flux noise)와 같은 디코히어런스 채널에 민감할 수 있다.
하나의 예는 조정 가능 전류-미러 큐비트를 포함한다. 큐비트는 회로 루프에 배치된 복수의 플럭스 조정 가능 요소를 포함한다. 조정 가능 전류-미러 큐비트의 모드를 마이크로파 입력 신호를 통해 조정 가능 전류-미러 큐비트의 여기 또는 양자 상태 조작을 용이하게 하는 마이크로파 여기 모드와 조정 가능 전류-미러 큐비트의 양자 상태 저장을 용이하게 하는 노이즈 차단 모드 사이에서 제어하기 위해 플럭스 조정 가능 요소의 제 1 부분은 제 1 입력 플럭스를 수신하도록 구성될 수 있고, 플럭스 조정 가능 요소의 나머지 부분은 제 2 입력 플럭스를 수신하도록 구성될 수 있다. 큐비트는 또한 마이크로파 여기 모드 및 노이즈 차단 모드 각각에서의 쿠퍼 쌍 여기자의 형성을 용이하게 하도록 플럭스 조정 가능 요소의 각각의 쌍 사이의 노드를 상호 연결하는 적어도 하나의 커패시터를 포함한다.
다른 예는 조정 가능 전류-미러 큐비트를 제어하는 방법을 포함한다. 본 방법은 조정 가능 전류-미러 큐비트의 양자 상태의 조작을 제공하도록 조정 가능 전류-미러 큐비트의 마이크로파 여기 모드에서 마이크로파 신호를 통해 조정 가능 전류-미러 큐비트에 여기를 제공하는 단계를 포함한다. 본 방법은 조정 가능 전류-미러 큐비트의 회로 루프에 배치된 복수의 플럭스 조정 가능 요소의 제 1 플럭스 조정 가능 요소에 제 1 입력 플럭스를 제공하는 단계를 또한 포함한다. 조정 가능 전류-미러 큐비트는 회로 루프 주위에 비편재되는 쿠퍼 쌍 여기자의 형성을 용이하게 하도록 플럭스 조정 가능 요소의 각각의 쌍 사이의 노드를 상호 연결하는 적어도 하나의 커패시터를 추가로 포함한다. 본 방법은 제 1 입력 플럭스를 제 1 진폭으로 단열적으로 증가시키는 단계 및 복수의 플럭스 조정 가능 요소 중 나머지 적어도 하나에 제 2 입력 플럭스를 제공하는 단계를 또한 포함한다. 본 방법은 조정 가능 전류-미러 큐비트를 노이즈 차단 모드로 설정하여 조정 가능 전류-미러 큐비트의 양자 상태를 저장하도록 제 1 입력 플럭스를 제 1 진폭으로부터 제 2 진폭으로 단열적으로 증가시키는 단계 및 제 2 입력 플럭스를 대략 0의 진폭으로부터 제 1 진폭으로 단열적으로 증가시키는 단계를 추가로 포함한다.
다른 예는 조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템을 포함한다. 본 시스템은 제 1 입력 플럭스를 제공하도록 제어되는 제 1 플럭스 소스, 제 2 입력 플럭스를 제공하도록 제어되는 제 2 플럭스 소스, 및 제 3 입력 플럭스를 제공하도록 제어되는 제 3 플럭스 소스를 포함한다. 본 시스템은 조정 가능 전류-미러 큐비트를 또한 포함한다. 큐비트는, 뫼비우스 루프로서 배열되고 제 3 입력 플럭스를 수신하도록 구성된 회로 루프에 배치된 복수의 초전도 양자 간섭 디바이스(Superconducting QUantum Interference Device, SQUID)를 포함하고, SQUID의 제 1 부분은 제 1 입력 플럭스를 수신하도록 구성되고, SQUID의 나머지 부분은 제 2 입력 플럭스를 수신하도록 구성되며, 여기서 제 1, 제 2 및 제 3 입력 플럭스는 조정 가능 전류-미러 큐비트의 모드를 마이크로파 입력 신호를 통해 조정 가능 전류-미러 큐비트의 여기 및 양자 상태 조작을 용이하게 하는 마이크로파 여기 모드와 조정 가능 전류-미러 큐비트의 양자 상태 저장을 용이하게 하는 노이즈 차단 모드 사이에서 제어하도록 제공된다. 큐비트는 마이크로파 여기 모드 및 노이즈 차단 모드 각각에서 회로 루프 주위에 비편재하는 쿠퍼 쌍 여기자의 형성을 용이하게 하도록 SQUID의 각각의 쌍 사이의 노드를 상호 연결하는 적어도 하나의 커패시터를 추가로 포함한다.
도 1은 조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템의 예를 예시한다.
도 2는 조정 가능 전류-미러 큐비트의 회로도의 예를 예시한다.
도 3은 조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템의 회로도의 다른 예를 예시한다.
도 4는 조정 가능 전류-미러 큐비트를 제어하는 방법의 예를 예시한다.
본 발명은 일반적으로 양자 및 고전적 컴퓨팅 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템에 관한 것이다. 조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템은 양자 컴퓨터 시스템에서의 양자 연산을 위해 구현될 수 있다. 조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템은 조정 가능 전류-미러 큐비트 및 조정 가능 전류-미러 큐비트에 입력 플럭스를 제공하도록 독립적으로 제어될 수 있는 복수의 플럭스 소스를 포함할 수 있다. 조정 가능 전류-미러 큐비트는, 회로 루프 주위에 배열될 수 있고 복수의 입력 플럭스 중 2 개를 수신하도록 구성될 수 있는 초전도 양자 간섭 디바이스(Superconducting QUantum Interference Device, SQUID)로서 작동하도록 배열될 수 있는 복수의 플럭스 조정 가능 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로 루프는 플럭스 조정 가능 요소에 대해 뫼비우스 루프로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 플럭스 조정 가능 요소의 제 1 부분(예를 들어, 단일 부분)은 제 1 입력 플럭스를 수신하도록 구성될 수 있는 반면, 플럭스 조정 가능 요소 중 나머지 적어도 하나는 제 2 입력 플럭스를 수신할 수 있다. 추가적으로, 회로 루프는 제 3 입력 플럭스를 수신하도록 구성할 수 있다. 조정 가능 전류-미러 큐비트는 커패시터가 조정 가능 전류-미러 큐비트의 회로 루프 주위에서의 쿠퍼 쌍의 상관 운동을 용이하게 할 수 있도록 플럭스 조정 가능 요소의 각각의 쌍 사이의 노드를 상호 연결할 수 있는 적어도 하나의 커패시터를 또한 포함할 수 있다.
입력 플럭스는 조정 가능 전류-미러 큐비트가 조정 가능 전류-미러 큐비트의 2 개 이상의 모드 사이에서 전환할 수 있도록 독립적으로 제어될 수 있다. 조정 가능 전류-미러 큐비트의 마이크로파 여기 모드에서, 조정 가능 전류-미러 큐비트의 양자 상태는 공진 마이크로파 신호를 통해 조작될 수 있으며, 따라서 조정 가능 전류-미러 큐비트에 저장될 양자 중첩을 생성할 수 있다. 입력 플럭스를 조작함으로써, 조정 가능 전류-미러 큐비트는 노이즈에 실질적으로 둔감한 방식으로 조정 가능 전류-미러 큐비트에 양자 상태가 저장될 수 있는 노이즈 차단 모드로 설정될 수 있다.
예를 들어, 제 1 입력 플럭스가 제공되고 단열적으로 증가될 수 있고, 반면에 제 2 입력 플럭스는 비활성화되고 제 3 입력 플럭스는 조정 가능 전류-미러 큐비트를 마이크로파 여기 모드로부터 접지 및 여기된 마이크로파 상태가 조정 가능 전류-미러 큐비트 주위에서의 오른쪽 회전 전류 상태와 왼쪽 회전 전류 상태로 단열적으로 변경되는 지속 전류 모드로 변경하도록 (예를 들어, 정적 진폭에서) 제공된다. 다른 예로서, 제 3 입력 플럭스는 활성화 해제될 수 있고, 반면에 제 1 입력 플럭스 및 제 2 입력 플럭스는 조정 가능 전류-미러 큐비트를 지속 전류 모드로부터 전하 변동이 주로 쿠퍼 여기자로서 발생하는 노이즈 차단 모드로 변경하도록 단열적으로 증가되고, 회로 루프 주위에서의 쿠퍼 여기자의 여기자 전류 회전의 방법은 조정 가능 전류-미러 큐비트의 양자 상태에 거의 동등하게 그리고 정반대로 영향을 미치는 노이즈를 제공하여 노이즈에 대한 큐비트 상태의 감도를 감소시킨다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 쿠퍼 여기자는 조정 가능 전류-미러 큐비트 주위의 커패시터의 각각의 측면에서 동일한 크기 및 정반대 크기의 전하가 발생하는 쿠퍼 쌍 전하 여기에 대응할 수 있다. 따라서, 여기는 노이즈에 실질적으로 둔감한 방식으로 조정 가능 전류-미러 큐비트에 저장될 수 있다. 따라서, 입력 플럭스는 조정 가능 전류-미러 큐비트를 마이크로파 여기 모드로 되돌려서 조정 가능 전류-미러 큐비트의 여기 판독을 용이하게 하도록 역순으로 제어될 수 있다.
도 1은 조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템(10)의 예를 예시한다. 조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템(10)은 양자 컴퓨터 시스템에서 양자 데이터를 조작하고 저장하도록 양자 컴퓨터 시스템에서 구현될 수 있다.
조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템(10)은 복수의 플럭스 소스(12) 및 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)를 포함한다. 플럭스 소스(12)는 전류 운반 인덕터와 같이 플럭스를 제공할 수 있는 다양한 회로 디바이스 및 요소 중 임의의 것에 대응할 수 있다. 도 1의 예에서, 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)는 복수의 플럭스 조정 가능 요소(16) 및 적어도 하나의 커패시터(18)를 포함한다. 본 명세서에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 플럭스 조정 가능 요소(16)는 뫼비우스 루프로서 배열될 수 있는 회로 루프 주위에 배열될 수 있고, 적어도 하나의 커패시터(18)는 플럭스 조정 가능 요소(16)의 각각의 쌍 사이의 노드를 상호 연결하도록 배열될 수 있다. 예로서, 플럭스 조정 가능 요소(16)는 회로 루프 주위에 배치되는 초전도 양자 간섭 디바이스(Superconducting QUuantum Interference Device, SQUID)로서 배열될 수 있다.
플럭스 소스(12)는 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)에 입력 플럭스를 제공하도록 독립적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 플럭스 조정 가능 요소(16)의 제 1 부분(예를 들어, 단일 부분)은 플럭스 소스(12)로부터 제공되는 제 1 입력 플럭스를 수신하도록 구성될 수 있는 반면, 플럭스 조정 가능 요소(16) 중 나머지 적어도 하나는 플럭스 소스(12)로부터 제 2 입력 플럭스를 수신할 수 있다. 추가적으로, 주위에 플럭스 조정 가능 요소(16)가 배열되는 회로 루프는 플럭스 소스(12)로부터 제 3 입력 플럭스를 수신하도록 구성될 수 있다. 플럭스 소스(12)는 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)가 적어도 2 개의 모드 사이에서 전환할 수 있도록 하는 방식으로 입력 플럭스를 제공하도록 독립적으로 제어될 수 있다. 상태는 쿠퍼 쌍이 커패시터(들)(18)의 양단에서 상관되는 상이한 방식에 대응할 수 있다.
제 1 모드는 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)의 양자 상태가 도 1의 예에서 신호 MCWE로서 나타낸 마이크로파 신호를 통해 조작될 수 있는 마이크로파 여기 모드에 대응한다. 따라서, 마이크로파 여기 신호 MCWE는 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)에 저장된 양자 중첩을 생성하는데 사용될 수 있다. 제 2 모드는 설정된 양자 상태가 노이즈에 실질적으로 둔감한 방식으로 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)에 저장되어 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)의 강한 코히어런스를 제공할 수 있는 노이즈 차단 모드에 대응한다. 플럭스 소스(12)로부터 제공되는 입력 플럭스를 조작함으로써, 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)는 제 1 모드와 제 2 모드 사이에서 전환하도록 제어될 수 있다.
예를 들어, 입력 플럭스는 접지 및 여기된 마이크로파 상태를 조정 가능 전류-미러 큐비트(14) 주위에서의 회전 전류 상태로 변경하는 지속 전류 모드에 대응하는 중간 상태를 통해 제 1 및 제 2 모드 사이를 전환하도록 플럭스 소스(12)로부터 제공될 수 있다. 예를 들어, 제 1 입력 플럭스는 제공되고 단열적으로 (예를 들어, 대략 0의 진폭으로부터 제 1 진폭으로) 증가될 수 있는 반면, 제 2 입력 플럭스는 활성화 해제되고 제 3 입력 플럭스는 (예를 들어, 정적 진폭에서) 제공되어 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)를 마이크로파 여기 모드로부터 지속 전류 모드로 변경한다. 다른 예로서, 제 3 입력 플럭스는 활성화 해제될 수 있는 반면, 제 1 입력 플럭스 및 제 2 입력 플럭스는 단열적으로 증가하여 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)를 지속 전류 모드로부터 회로 루프 주위에서의 쿠퍼 쌍 여기자 전류의 회전이 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)의 양자 상태에 거의 동일하게 그리고 정반대로 영향을 미치는 노이즈를 제공하는 노이즈 차단 모드로 변경한다. 예를 들어, 제 1 입력 플럭스는 제 1 진폭으로부터 제 2 진폭으로 단열적으로 증가될 수 있고 제 2 입력 플럭스는 대략 0의 진폭으로부터 (제 1 입력 플럭스의 제 1 진폭과는 다를 수 있는) 제 1 진폭으로 단열적으로 증가될 수 있다. 따라서, 마이크로파 여기 MCWE에 의해 생성된 양자 상태는 실질적으로 노이즈에 둔감한 방식으로 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)에 저장될 수 있으며, 따라서 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)의 강한 코히어런스를 제공한다.
예로서, 입력 플럭스는 따라서 조정 가능 전류-미러 큐비트를 마이크로파 여기 모드로 되돌려서 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)의 양자 상태의 판독을 용이하게 하도록 역순 방식으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제 3 입력 플럭스는 활성화 해제된 상태로 유지될 수 있으며, 반면 제 1 입력 플럭스 및 제 2 입력 플럭스는 단열적으로 감소되어 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)를 노이즈 차단 모드로부터 지속 전류 모드로 변경한다. 예를 들어, 제 1 입력 플럭스는 제 2 진폭으로부터 제 1 진폭으로 단열적으로 감소될 수 있고 제 2 입력 플럭스는 제 1 진폭으로부터 대략 0의 진폭으로 감소될 수 있다. 다른 예로서, 제 3 입력 플럭스는 재활성화될 수 있고, 제 2 입력 플럭스는 활성화 해제될 수 있으며, 제 1 입력 플럭스는 단열적으로 감소되어 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)를 지속 전류 모드로부터 마이크로파 여기 모드로 다시 변경한다. 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)의 양자 상태는 판독 공진기로의 분산 이동을 일으키는 것과 같은 표준 마이크로파 판독 기술을 사용하여 판독될 수 있다. 따라서, 마이크로파 여기 MCWE는 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)로부터 판독될 수 있다. 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)가 노이즈 차단 모드로 미리 설정되어 있기 때문에, 의도한 양자 상태로부터의 양자 상태의 충실도가 크게 저하되는 것을 크게 완화할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템(10)은 전형적인 큐비트에 비해 매우 코히어런트 방식으로 양자 상태를 저장할 수 있다.
도 2는 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 예를 예시한다. 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)는 양자 컴퓨터 시스템에서의 양자 데이터를 조작하도록 양자 컴퓨터 시스템에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)는 도 1의 예에서의 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)에 대응할 수 있다. 따라서, 도 2의 예에 대한 다음의 설명에서 도 1의 예를 참조해야 한다.
도 2의 예에서, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)는 회로 루프(54) 주위에 배치된 8 개의 수량을 갖는 것으로 나타낸 복수의 SQUID(52)를 포함한다. SQUID는 각각이 한 쌍의 병렬 조셉슨 접합(J1 및 J2)을 포함하는 것으로 나타낸다. 또한, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)는, 도 2의 예에서 C1, C2, C3 및 C4로서 나타내고 각각의 쌍의 SQUID(52) 사이의 노드를 상호 연결하는 복수의 커패시터를 포함한다. 특히, 도 2의 예에서 커패시터(C1)는 노드(56 및 58)를 상호 연결하고, 커패시터(C2)는 노드(60 및 62)를 상호 연결하고, 커패시터(C3)는 노드(64 및 66)를 상호 연결하고, 커패시터(C4)는 노드(68 및 70)를 상호 연결한다. 도 2의 예에서, 커패시터(C1, C2, C3 및 C4)는 서로 결합되어 있지 않다. 따라서, SQUID(52)와 커패시터(C1, C2, C3, 및 C4)의 배열은 쿠퍼 쌍의 움직임에 대한 뫼비우스 루프, 및 그에 따라 회로 루프(52) 주위의 그리고 각각의 커패시터(C1, C2, C3 및 C4)의 양단 주위의 쿠퍼 여기자에 대응할 수 있다. 예를 들어, 커패시터(C1, C2, C3 및 C4)는 조셉슨 접합의 커패시턴스에 비해 상대적으로 큰 커패시턴스(예를 들어, 적어도 50 펨토패럿)를 가질 수 있다.
도 2의 예에서, SQUID(52) 중 제 1 SQUID(72)는 제 1 입력 플럭스(α)를 수신하도록 구성되는 반면, 나머지 SQUID(52)는 제 2 입력 플럭스(γ)를 수신하도록 구성된다. 예를 들어, 입력 플럭스(α 및 γ)는 도 1의 예에서 별도의 플럭스 소스(12)로부터 제공될 수 있다. 추가적으로, 도 2의 예에서, 회로 루프(54)는 다른 플럭스 소스(예를 들어, 다른 플럭스 소스(12))로부터 제 3 입력 플럭스(Δ)가 제공된다. 입력 플럭스(α, γ, 및 Δ)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)가 적어도 2 개의 모드 사이에서 전환할 수 있도록 하는 것과 같이 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 모드를 제어하도록 독립적으로 제어될 수 있다. 상태는 쿠퍼 쌍이 커패시터(C1, C2, C3 및 C4)의 양단에서 상관되는 상이한 방식에 대응할 수 있다.
제 1 모드는 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 양자 상태가 도 2의 예에서 노드(56)에 제공된 신호 MCWE로서 나타낸 마이크로파 신호를 통해 조작될 수 있는 마이크로파 여기 모드에 대응한다. 따라서, 마이크로파 여기 신호 MCWE는 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 전이 주파수와 공진될 수 있으며, 따라서 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)에 저장된 양자 중첩을 생성할 수 있다. 제 2 모드는 노이즈에 실질적으로 둔감한 방식으로 양자 상태가 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)에 저장될 수 있는 노이즈 차단 모드에 대응하여 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 강한 코히어런스를 제공한다. 플럭스 소스(52)로부터 제공되는 입력 플럭스를 조작함으로써, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)는 도 1의 예에서 이전에 설명된 바와 같이 지속 전류 모드에 대응하는 중간 모드를 통해 제 1 모드와 제 2 모드 사이에서 전환하도록 제어될 수 있다.
예를 들어, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)를 마이크로파 여기 모드로부터 지속 전류 모드로 변경하도록 제 1 입력 플럭스(α)가 제공되고 (예를 들어, 대략 0의 진폭으로부터 제 1 진폭으로) 단열적으로 증가될 수 있는 반면 입력 플럭스(γ)는 활성화 해제되고 제 3 입력 플럭스(Δ)가 (예를 들어, 정적 진폭에서) 제공된다. 다른 예로서, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)를 지속 전류 모드에서 노이즈 차단 모드로 변경하도록 제 3 입력 플럭스(Δ)는 비활성화될 수 있고, 제 1 입력 플럭스 및 제 2 입력 플럭스(α 및 γ)는 단열적으로 증가되며, 그 동안 회로 루프에 대한 쿠퍼 여기자 전류는 조정 가능 전류-미러 큐비트(50) 상태에 대략 동일하게 그리고 정반대로 영향을 미치는 노이즈가 제공된다. 예를 들어, 입력 플럭스(α)는 제 1 진폭으로부터 제 2 진폭으로 단열적으로 증가될 수 있고 입력 플럭스(γ)는 대략 0의 진폭으로부터 (입력 플럭스(α)의 제 1 진폭과는 다를 수 있는) 제 1 진폭으로 단열적으로 증가할 수 있다. 따라서, 양자 상태는 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 강한 코히어런스를 제공하기 위해 노이즈에 실질적으로 둔감한 방식으로 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)에 저장될 수 있다.
따라서, 예로서, 입력 플럭스는 조정 가능 전류-미러 큐비트를 마이크로파 여기 모드로 되돌려서 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 양자 상태의 판독을 용이하게 하도록 역순 방식으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제 3 입력 플럭스(Δ)는 활성화 해제 상태로 유지될 수 있으며, 제 1 입력 플럭스 및 제 2 입력 플럭스(α 및 γ)는 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)를 노이즈 차단 모드로부터 지속 전류 모드로 변경하도록 단열적으로 감소된다. 예를 들어, 입력 플럭스(α)는 제 2 진폭으로부터 제 1 진폭으로 단열적으로 감소될 수 있고 입력 플럭스(γ)는 제 1 진폭으로부터 대략 0의 진폭으로 감소될 수 있다. 다른 예로서, 제 3 입력 플럭스(Δ)는 재활성화될 수 있고, 입력 플럭스(γ)는 활성화 해제될 수 있으며, 입력 플럭스(α)는 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)를 지속 전류 모드로부터 마이크로파 여기 모드로 다시 변경하도록 단열적으로 감소된다. 따라서 양자 상태는 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)로부터 판독될 수 있다. 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)는 노이즈 차단 모드로 미리 설정되어 있기 때문에, 양자 상태의 붕괴를 크게 완화할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)는 전형적인 큐비트에 비해 매우 코히어런트 방식으로 양자 상태의 저장을 제공할 수 있다.
예를 들어, 기존의 조셉슨 회로의 경우, 저에너지 전하 여기는 "전하 2e" 쿠퍼 쌍이다. 이러한 전하 여기, 예를 들어 노드(56, 58, 60, 62, 64, 66, 68 및 70)에 대응하는 각각의 초전도 리드(lead) 상의 쿠퍼 쌍의 순 수는 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 양자 상태에 대한 기초를 설명하는 데 활용될 수 있다. 쿠퍼 쌍이 회로 루프(54) 주위를 이동함에 따라, 노드(56, 58, 60, 62, 64, 66, 68 및 70) 주위를 이동할 수 있지만 쿠퍼 쌍의 총 수는 보존된다. 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 구별되는 특성 중 하나는 커패시터(C1, C2, C3 및 C4)의 일반적으로 CB로서 설명되는 커패시턴스가 조셉슨 접합(J1 및 J2)의 일반적으로 CJ로서 설명되는 접합 커패시턴스보다 훨씬 크고 각각의 노드(56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70)의 일반적으로 CG로서 설명되는 부유 접지 커패시턴스보다 훨씬 큰 상황에서 작동될 수 있다는 것이다. 이 상황에서 가장 낮은 에너지 전하 여기는 "쿠퍼 쌍 여기자"이며, 이는 주어진 커패시터(C1, C2, C3 및 C4) 중 하나의 양쪽에 있는 쿠퍼 쌍과 쿠퍼 쌍 홀로 구성된 전하 여기이다. 이러한 쿠퍼 쌍 여기자는 가능한 모든 전하 여기의 하위 집합일 뿐이다. 쿠퍼 쌍 여기로서 설명된 저에너지 영역을 가질 수 있는 능력은 기존의 초전도 회로와 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 근본적인 차이점이며 본 명세서에서 설명한 바와 같이 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 고유한 노이즈 내성을 가능하게 하는 필수 속성이다.
마이크로파 여기 모드에서, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 리드 간의 조셉슨 결합 에너지는 제 2 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 기본적으로 대략 0의 진폭 필드 조건인 SQUID(52) 각각의 조셉슨 접합(J1 및 J2)의 충전 에너지보다 크게 조정된다. 마이크로파 여기 모드 및 지속 전류 모드에서, 쿠퍼 쌍은 전체 회로 루프(54) 주위에서 비편재된다. 마이크로파 여기 모드에서, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)는 전체 회로 루프(54)의 최저 주파수 마이크로파 모드의 접지 및 제 1 여기 상태로 인코딩된다. (예를 들어, 마이크로파 여기 MCWE에 의해 제공되는) 마이크로파 모드에서의 양자 상태의 조작은 큐비트의 전압 오퍼레이터에 결합하여 구현되며 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)를 준비하고 (예를 들어, 코히어런트 마이크로파 구동 및 분산 판독에 의해) 판독하는 데 사용할 수 있다. 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 다수의 모드가 있을 수 있지만, 마이크로파 여기 모드에서, 큐비트 모드는 예를 들어 제 1 입력 플럭스(α)를 수신하는 CJJ(52)의 유효 임계 전류를 약간 감소시킴으로써 전압 및 전류 변동의 잘 정의된 모드 구조로 주파수에서 격리될 수 있다.
지속 전류 모드에서, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)는 회로 루프(54)의 순환 전류 상태로 인코딩된다. 지속 전류 모드와 연관된 2 개의 순환 전류 상태는 각각의 CJJ(52)에 걸친 초전도 위상(δθ)의 상이한 변화에 의해 구별될 수 있다. 예를 들어, 각각의 CJJ(52)에 있어서의 2 개의 순환 전류 상태 사이의 차(δθ)는 대략 π/NB과 같을 수 있고, 여기서 NB는 커패시터의 수(예를 들어, 도 2의 예에서 4개)에 대응한다. 순환 전류 상태는
Figure pct00001
및
Figure pct00002
로서 표시될 수 있다. SQUID(52)에 걸친 위상 변화의 이러한 차는 회로 루프에 흐르는 전류를 설명하는 전류 오퍼레이터에 대한 파울리 쌍극자로 이어질 수 있다. 예를 들어, 하나의 기본 선택에 대해, 2 개의 큐비트 상태는 2 개의 큐비트 상태 각각에 대해 회로 루프에 흐르는 충전 전류에 대한 양자 기대 값의 차를 갖는다.
노이즈 차단 모드에서, 큐비트 인코딩은 마이크로파 여기 모드 또는 지속 전류 모드와는 다르다. 노이즈 차단 모드에서, 리드 간의 조셉슨 결합은 조셉슨 접합(J1 및 J2)의 충전 에너지 미만으로 감소된다. 그 결과, 쿠퍼-여기자만이 회로 루프(54) 주위에서 실질적으로 비편재된다. 쿠퍼 쌍의 조셉슨 접합 결합은 2차 프로세스를 통해 커패시터(C1, C2, C3 및 C4)의 인접 커패시터에 있는 쿠퍼 쌍 여기자 사이를 결합한다. 커패시터(C1, C2, C3 및 C4)는 이러한 큰 커패시턴스를 가지기 때문에, 쿠퍼 여기자 호핑 에너지가 여기자 충전 에너지보다 커서 쿠퍼 여기자가 회로 루프(54) 주위에서 비편재되게 한다.
쿠퍼 쌍 여기자는 루프 주위를 이동할 때 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 뫼비우스 토폴로지 구성에 기초하여 음으로 전하된 버전으로 다시 돌아올 수 있다는 점에서 쿠퍼 쌍과는 근본적으로 다르다. 쿠퍼 쌍과 마찬가지로, 쿠퍼 쌍 여기자의 수는 커패시터(C1, C2, C3 및 C4) 중의 커패시터로부터 커패시터로 이동할 때 국부적으로 보존된다. 그러나, 쿠퍼 여기자가 회로 루프(54)의 뫼비우스 루프 구조 주위를 주행하고 음의 여기자로 되돌아오면, 쿠퍼 쌍 여기자의 총 수를 2만큼 효과적으로 변경한다. 이와 같이, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)는 큐비트 상태를 짝수 또는 홀수 개의 쿠퍼 쌍 여기자에 각각 대응하는 |+〉및 |-〉로서 인코딩한다. 이들 상태의 대칭 및 비대칭 양자 중첩을 각각 |0〉∝ |+〉+ |-〉 및 |π〉∝ |+〉- |-〉상태라고 부른다.
쿠퍼 쌍 여기자 호핑이 커패시터의 충전 에너지에 대해 큰 노이즈 차단 모드에서는, 쿠퍼 쌍 여기자 수 변동이 커지고 |+〉및 |-〉상태(따라서 0 및 π 상태)는 거의 퇴화된다. 이 상황에서, 전압 및 전류 오퍼레이터의 파울리 쌍극자의 크기가 크게 억제되어, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)가 환경 노이즈로부터 보호된다. 따라서, 쿠퍼쌍 여기자가 회로 루프(54)의 뫼비우스 배열 주위에서 단일 비편재된 양자 상태로 비편재될 때, 전압 또는 전류 오퍼레이터에 결합되는 임의의 국부 노이즈 소스는 큐비트의 양자 상태를 이동 또는 결합하지 않는다.
예를 들어, 마이크로파 여기 모드와 지속 전류 모드 사이를 전환하기 위해, 제 1 입력 플럭스(α)는 약 0 보다 약간 큰 진폭(다른 모드로부터 주파수의 가장 낮은 모드를 분리하기 위해)으로부터 초전도 플럭스 양자에 대응하는 제 1 진폭(Φ)에 대략 동일한 값으로 조정된다. 이것은 제 3 플럭스(Δ)가 일정하고 진폭이 거의 0보다 약간 큰 동안에 구현된다. 제어 플럭스의 이러한 값에 대해, 접지 상태는 단열적으로 더 낮은 에너지 전류 상태로 변환되고 여기 상태는 단열적으로 더 높은 에너지 전류 상태로 변환된다. 지속 전류 모드와 노이즈 차단 모드 사이를 전환하도록 제 2 입력 플럭스(γ)와 제 1 플럭스(α)가 모두 단열적으로 대략 Φ/2 플럭스 크기만큼 증가된다. 이러한 제어 플럭스 값의 경우, 지속 전류 모드에서의 |0〉및 |π〉상태는 노이즈 차단 모드에서의 |0〉및 |π〉상태로 단열적으로 변형된다.
이러한 단열적 전환을 통해 전압 및 전류 오퍼레이터의 파울리 쌍극자가 마이크로파와 전류 모드 사이에서 변환될 수 있거나 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)가 노이즈 차단 모드로 전환될 때 크게 억제될 수 있다. 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)는 이전에 설명한 것과 유사하게 이러한 전환을 사용하여 판독할 수도 있다. 예를 들어, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)는 노이즈 차단 모드에서 지속 전류 모드로 전환할 수 있으며 전류 값은 직접 감지될 수 있다. 따라서 전류는 |0〉및 |π〉상태에서 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)로부터 판독될 수 있다. 큐비트를 |+〉및 |-〉상태에서 판독하도록, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)는 노이즈 차단 모드로부터 지속 전류 모드로 전환되고, 그 다음에 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)가 분산적으로 판독되기 전에 (예를 들어, X90 마이크로파 게이트를 통한) 판독을 수행하도록 마이크로파 여기 모드로 전환된다.
예를 들어 큐비트 상태에 작용하는 물리적 전압 또는 전류 오퍼레이터에 기초하여 인식될 수 있는 다른 가능한 방법이 있도록, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 준비 및 판독을 위한 방법은 본 명세서에 설명된 바와 같이 제한되지 않는다. 추가적으로, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)가 임의의 수의 플럭스 조정 가능 요소 및 관련 커패시터 배열을 포함하도록 스케일링될 수 있도록, 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)의 다른 물리적 배열도 가능하다.
도 3는 조정 가능 전류-미러 큐비트(100)의 예를 도시한다. 조정 가능 전류-미러 큐비트(100)는 양자 컴퓨터 시스템에서 양자 데이터를 조작하도록 양자 컴퓨터 시스템 내에 구현될 수 있다. 예를 들어, 조정 가능 전류-미러 큐비트(100)는 도 1의 예에서 조정 가능 전류-미러 큐비트(14)에 대응할 수 있다. 따라서, 도 3의 예에 대한 다음의 설명에서 도 1의 예를 참조해야 한다.
도 3의 예에서, 조정 가능 전류-미러 큐비트(100)는 회로 루프 주위에 배치된 것으로 나타낸 복수의 N 개의 SQUID(102)를 포함하며, 여기서 N은 1보다 큰 양의 정수이다. SQUID(102)는 각각이 한 쌍의 병렬 조셉슨 접합(J1 및 J2)을 포함하는 것으로 나타낸다. 추가적으로, 조정 가능 전류-미러 큐비트(100)는 SQUID(102)의 각각의 쌍 사이의 노드를 상호 연결하는 복수의 X 개의 커패시터를 포함하며, 여기서 X는 1보다 큰 양의 정수이고 N/2와 같을 수 있다. 따라서 SQUID(102) 및 커패시터(C1 내지 CX)의 배열은 104에서 꼬인 단면을 기초로 하여 나타낸 뫼비우스 루프에 대응할 수 있다. 예를 들어 커패시터(C1 내지 CX)는 상대적으로 큰 커패시턴스(예를 들어, 적어도 50 펨토패럿)를 가질 수 있다.
따라서, 조정 가능 전류-미러 큐비트(100)는 도 2의 예에서의 조정 가능 전류-미러 큐비트(50)와 실질적으로 동일하게 동작할 수 있지만, 잠재적으로는 훨씬 더 많은 양의 플럭스 조정 가능 요소를 갖는 것으로 나타내고 있다. 특히, 예를 들어, SQUID(102) 중 개별적인 SQUID는 제 1 입력 플럭스(α)를 수신할 수 있는 반면, 나머지 SQUID(102)는 제 2 입력 플럭스(γ)를 수신하도록 구성되고, SQUID(102)의 회로 루프 배열은 제 3 입력 플럭스(Δ)를 수신할 수 있다. 따라서, 입력 플럭스(α, γ 및 Δ)는 조정 가능 전류-미러 큐비트(100)가 본 명세서에 기술된 바와 같이 적어도 2 개의 모드 사이에서 전환할 수 있도록 하는 것과 같이 조정 가능 전류-미러 큐비트(100)의 모드를 제어하도록 독립적으로 제어될 수 있다.
위에서 설명한 구조적 및 기능적 특징의 관점에서, 본 발명의 다양한 양태에 따른 방법론은 도 4를 참조하여 더 잘 이해될 것이다. 설명의 단순함을 위해, 도 4의 방법론은 순차적으로 실행되는 것으로 도시 및 설명되지만, 본 발명은 일부 양태가 본 발명에 따라서 본 명세서에 도시되고 설명된 양태와는 다른 순서로 및/또는 동시에 발생할 수 있기 때문에 예시된 순서에 의해 제한되지 않는다는 것을 이해하고 인식해야 한다. 더욱이, 본 발명의 양태에 따른 방법론을 구현하기 위해 모든 예시된 특징이 요구되는 것은 아니다.
도 4는 조정 가능 전류-미러 큐비트(예를 들어, 조정 가능 전류-미러 큐비트(14))를 제어하기 위한 방법(150)의 예를 예시한다. 152에서, 조정 가능 전류-미러 큐비트의 마이크로파 여기 모드에서 마이크로파 신호(예를 들어, 마이크로파 여기 MCWE)를 통해 조정 가능 전류-미러 큐비트에 여기자가 제공된다. 154에서, 조정 가능 전류-미러 큐비트의 회로 루프(예를 들어, 회로 루프(54))에 배치된 복수의 플럭스 조정 가능 요소(예를 들어, 플럭스 조정 가능 요소(16)) 중 제 1 플럭스 조정 가능 요소에 제 1 입력 플럭스(예를 들어, 제 1 입력 플럭스(α))가 제공된다. 조정 가능 전류-미러 큐비트는 쿠퍼 쌍의 상관을 용이하게 하도록 플럭스 조정 가능 요소의 각각의 쌍 사이의 노드를 상호 연결하는 복수의 커패시터(예를 들어, 커패시터(18))를 추가로 포함할 수 있다. 156에서, 제 1 입력 플럭스는 단열적으로 제 1 진폭으로 증가된다. 158에서, 제 2 입력 플럭스(예를 들어, 제 2 입력 플럭스(γ))가 복수의 플럭스 조정 가능 요소 중 나머지 하나에 제공된다. 160에서, 조정 가능 전류-미러 큐비트를 노이즈 차단 모드로 설정하여 조정 가능 전류-미러 큐비트의 양자 상태를 저장하도록 제 1 입력 플럭스는 제 1 진폭으로부터 제 2 진폭으로 단열적으로 증가되고, 제 2 입력 플럭스는 대략 0의 진폭으로부터 제 1 진폭으로 단열적으로 증가된다.
위에서 설명한 것은 본 발명의 예이다. 물론, 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 구성 요소 또는 방법의 모든 생각할 수 있는 조합을 설명하는 것은 불가능하지만, 당업자는 본 발명의 많은 추가 조합 및 치환이 가능하다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위를 포함하여 본 출원의 범위 내에 속하는 모든 이러한 변경, 수정 및 변형을 포함하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 조정 가능 전류-미러 큐비트(tunable current-mirror qubit)로서,
    회로 루프에 배치된 복수의 플럭스 조정 가능 요소 - 마이크로파 입력 신호를 통해 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트의 여기 또는 양자 상태 조작을 용이하게 하는 마이크로파 여기 모드와 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트의 양자 상태 저장을 용이하게 하는 노이즈 차단 모드 사이에서 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트의 모드를 제어하도록, 상기 플럭스 조정 가능 요소의 제 1 부분은 제 1 입력 플럭스를 수신하도록 구성되고 상기 플럭스 조정 가능 요소의 나머지 부분은 제 2 입력 플럭스를 수신하도록 구성됨 - 와,
    상기 마이크로파 여기 모드 및 상기 노이즈 차단 모드 각각에서의 쿠퍼-쌍 여기자의 형성을 용이하게 하도록 상기 플럭스 조정 가능 요소의 각각의 쌍 사이의 노드를 상호 연결하는 적어도 하나의 커패시터를 포함하는
    조정 가능 전류-미러 큐비트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 플럭스 조정 가능 요소 각각은 초전도 양자 간섭 소자(Superconducting QUantum Interference Device, SQUID)로서 작용하는
    조정 가능 전류-미러 큐비트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플럭스 조정 가능 요소의 제 1 부분은 제 1 입력 플럭스 소스로부터 상기 제 1 입력 플럭스가 제공되는 상기 플럭스 조정 가능 요소 중 제 1 플럭스 조정 가능 요소에 대응하고, 상기 플럭스 조정 가능 요소의 제 2 부분은 제 2 입력 플럭스 소스로부터 제 2 입력 플럭스가 제공되는 상기 복수의 플럭스 조정 가능 요소 중 나머지 플럭스 조정 가능 요소에 대응하는
    조정 가능 전류-미러 큐비트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로 루프는 상기 마이크로파 여기 모드에서는 정적 바이어스 플럭스로서 제공되고 노이즈 차단 모드에서는 비활성화되는 제 3 입력 플럭스를 수신하도록 구성되는
    조정 가능 전류-미러 큐비트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 플럭스 조정 가능 요소는 뫼비우스 루프를 형성하도록 상기 회로 루프 주위에 배열되는
    조정 가능 전류-미러 큐비트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 입력 플럭스 및 제 2 입력 플럭스는 상기 마이크로파 여기 모드와 상기 노이즈 차단 모드 사이에서 상기 조정 가능한 전류-미러 플럭스 큐비트를 전환하도록 독립적으로 제어되는 것으로서 제공되는
    조정 가능 전류-미러 큐비트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 조정 가능 전류-미러 큐비트를 마이크로파 여기 모드로부터 관련 양자 상태가 상기 회로 루프 주위의 순환 전류와 연관되는 지속 전류 모드로 전환하도록 상기 제 1 입력 플럭스는 단열적으로 증가되고 상기 제 2 입력 플럭스는 활성화 해제되며, 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트를 상기 지속 전류 모드로부터 상기 노이즈 차단 모드로 전환하도록 상기 제 1 입력 플럭스 및 제 2 입력 플럭스는 단열적으로 증가되는
    조정 가능 전류-미러 큐비트.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 조정 가능 전류-미러 큐비트를 노이즈 차단 모드로부터 지속 전류 모드로 전환하도록 상기 제 1 입력 플럭스 및 제 2 입력 플럭스는 단열적으로 감소되고, 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트를 상기 지속 전류 모드로부터 상기 마이크로파 여기 모드로 전환하여 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트의 판독을 용이하도록 상기 제 1 입력 플럭스는 단열적으로 감소되고 상기 제 2 입력 플럭스는 활성화 해제되는
    조정 가능 전류-미러 큐비트.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정 가능 전류-미러 큐비트는 상기 노이즈 차단 모드에서 회로 루프 주위에 비편재하는 쿠퍼 쌍 여기자의 형성을 구현하는
    조정 가능 전류-미러 큐비트.
  10. 청구항 1의 조정 가능 전류-미러 큐비트를 포함하는 큐비트 시스템으로서,
    상기 시스템은 상기 제 1 입력 플럭스를 제공하도록 구성된 제 1 플럭스 소스 및 상기 제 2 입력 플럭스를 제공하도록 구성된 제 2 플럭스 소스를 추가로 포함하고, 상기 제 1 플럭스 소스 및 상기 제 2 플럭스 소스는 독립적으로 제어되는
    큐비트 시스템.
  11. 조정 가능 전류-미러 큐비트를 제어하는 방법으로서,
    상기 조정 가능 전류-미러 큐비트의 양자 상태의 조작을 제공하도록 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트의 마이크로파 여기 모드에서 마이크로파 신호를 통해 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트에 여기(excitation)를 제공하는 단계와,
    상기 조정 가능 전류-미러 큐비트의 회로 루프에 배치된 복수의 플럭스 조정 가능 요소 중 제 1 플럭스 조정 가능 요소에 제 1 입력 플럭스를 제공하는 단계 - 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트는 회로 루프 주위에 비편재하는 쿠퍼 쌍 여기자의 형성을 용이하게 하도록 각각의 쌍 사이의 노드를 상호 연결하는 적어도 하나의 커패시터를 추가로 포함함 - 와,
    상기 제 1 입력 플럭스를 제 1 진폭으로 단열적으로 증가시키는 단계와,
    상기 제 2 입력 플럭스를 상기 복수의 플럭스 조정 가능 요소 중 나머지 적어도 하나의 플럭스 조정 가능 요소에 제공하는 단계와,
    상기 조정 가능 전류-미러 큐비트를 노이즈 차단 모드로 설정하여 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트의 양자 상태를 저장하도록 상기 제 1 입력 플럭스를 상기 제 1 진폭으로부터 제 2 진폭으로 단열적으로 증가시키고 상기 제 2 입력 플럭스를 대략 0의 진폭으로부터 제 1 진폭으로 단열적으로 증가시키는 단계를 포함하는
    방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 플럭스 조정 가능 요소 각각은 초전도 양자 간섭 디바이스(SQUID)로서 작용하는
    방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 마이크로파 여기 모드에서는 정적 바이어스 플럭스로서 제공되고 상기 노이즈 차단 모드에서는 비활성화되는 제 3 입력 플럭스를 제공하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 제 1 입력 플럭스 및 제 2 입력 플럭스를 단열적으로 증가시키는 단계는 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트를 노이즈 차단 모드로 설정하여 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트의 양자 상태를 저장하도록 제 3 입력 플럭스를 활성화 해제하는 단계를 포함하는
    방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 플럭스 조정 가능 요소는 뫼비우스 루프를 형성하도록 상기 회로 루프 주위에 배열되는
    방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    제 1 입력 플럭스를 대략 0의 진폭으로부터 제 1 진폭으로 단열적으로 증가시키는 단계는 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트를 상기 마이크로파 여기 모드로부터 접지 및 제 1 여기 상태가 상기 회로 루프 주위의 순환 전류와 연관되는 지속 전류 모드로 설정하도록 상기 제 1 입력 플럭스를 대략 0의 진폭으로부터 상기 제 1 진폭으로 단열적으로 증가시키는 단계를 포함하고, 상기 제 1 입력 플럭스 및 제 2 입력 플럭스를 단열적으로 증가시키는 단계는 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트를 상기 지속 전류 모드로부터 상기 노이즈 차단 모드로 설정하도록 상기 제 1 입력 플럭스 및 제 2 입력 플럭스를 단열적으로 증가시키는 단계를 포함하는
    방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 입력 플럭스를 상기 제 2 진폭으로부터 상기 제 1 진폭으로 단열적으로 감소시키고 상기 제 2 입력 플럭스를 상기 제 1 진폭에서 대략 0의 진폭으로 단열적으로 감소시키는 단계와,
    상기 조정 가능 전류-미러 큐비트를 상기 마이크로파 여기 모드로 설정하여 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트의 양자 상태를 판독하도록 상기 제 1 입력 플럭스를 상기 제 1 진폭에서 대략 0의 진폭으로 단열적으로 감소시키고 상기 제 2 입력 플럭스를 활성화 해제하는 단계를 추가로 포함하는
    방법.
  17. 조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템으로서,
    제 1 입력 플럭스를 제공하도록 제어되는 제 1 플럭스 소스와,
    제 2 입력 플럭스를 제공하도록 제어되는 제 2 플럭스 소스와,
    제 3 입력 플럭스를 제공하도록 제어되는 제 3 플럭스 소스와,
    조정 가능 전류-미러 큐비트를 포함하며,
    상기 조정 가능 전류-미러 큐비트는
    뫼비우스 루프로서 배열되고 상기 제 3 입력 플럭스를 수신하도록 구성된 회로 루프에 배치된 복수의 초전도 양자 간섭 디바이스(SQUID) - 상기 SQUID의 제 1 부분은 상기 제 1 입력 플럭스를 수신하도록 구성되고, 상기 SQUID의 나머지 부분은 상기 제 2 입력 플럭스를 수신하도록 구성되며, 상기 제 1 입력 플럭스, 상기 제 2 입력 플럭스 및 상기 제 3 입력 플럭스는 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트의 모드를 마이크로파 입력 신호를 통해 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트의 여기 및 양자 상태 조작을 용이하게 하는 마이크로파 여기 모드와 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트의 양자 상태 저장을 용이하게 하는 노이즈 차단 모드 사이에서 제어하도록 제공됨 - 와,
    상기 마이크로파 여기 모드 및 상기 노이즈 차단 모드 각각에서 상기 회로 루프 주위에 비편재하는 쿠퍼 쌍 여기자의 형성을 용이하게 하도록 상기 SQUID의 각각의 쌍 사이의 노드를 상호 연결하는 적어도 하나의 커패시터를 포함하는
    조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 조정 가능 전류-미러 큐비트를 상기 마이크로파 여기 모드로부터 여기가 회로 루프 주위의 순환 전류로 변환되는 지속 전류 모드로 전환하도록 상기 제 1 입력 플럭스는 단열적으로 증가되고 상기 제 2 입력 플럭스는 활성화 해제되고, 상기 조정 가능한 전류 미러 큐비트를 상기 지속 전류 모드로부터 상기 노이즈 차단 모드로 전환하도록 상기 제 3 입력 플럭스는 활성화 해제되고 상기 제 1 입력 플럭스 및 제 2 입력 플럭스는 단열적으로 증가되는
    조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 조정 가능 전류-미러 큐비트를 상기 노이즈 차단 모드로부터 상기 지속 전류 모드로 전환하도록 상기 제 1 입력 플럭스 및 제 2 입력 플럭스는 단열적으로 감소되고, 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트를 상기 지속 전류 모드로부터 상기 마이크로파 여기 모드로 전환하여 상기 조정 가능 전류-미러 큐비트의 판독을 용이하게 하도록 상기 제 3 입력 플럭스는 활성화되고 상기 제 1 입력 플럭스는 단열적으로 감소되고 제 2 입력 플럭스는 활성화 해제되는
    조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 조정 가능 전류-미러 큐비트는 상기 노이즈 차단 모드에서 상기 회로 루프 주위에 비편재하는 쿠퍼 여기자의 형성을 구현하는
    조정 가능 전류-미러 큐비트 시스템.
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