KR20210134031A - 희석 냉동고 내에서 저주파 마이크로파 신호들을 사용하여 초전도 큐비트들을 측정하는 방법 - Google Patents
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Abstract
희석 냉동고 내에서 저주파 마이크로파 신호들을 사용하여 초전도 큐비트들을 측정하는 방법
희석 냉동고 내에서 저주파 마이크로파 신호를 사용하여 초전도 큐비트들을 측정을 용이하게 하는 기술들이 제공된다. 일 예에서, 마이크로파 신호들을 사용하여 초전도 큐비트들을 측정하기 위한 극저온 마이크로파 시스템은 양자 프로세서를 위한 희석 냉동고 시스템을 포함한다. 상기 희석 냉동고 시스템 내에는 조셉슨-믹서 회로가 위치하고, 상기 희석 냉동고 시스템은 상기 조셉슨-믹서 회로에 기초하여 큐비트 정보와 연관된 마이크로파 신호를 감소된-주파수 마이크로파 신호로 변환한다. 상기 감소된-주파수 마이크로파 신호는 큐비트 주파수 보다 낮은 주파수와 상기 양자 프로세서와 연관된 판독 공진기 주파수를 포함한다.
희석 냉동고 내에서 저주파 마이크로파 신호를 사용하여 초전도 큐비트들을 측정을 용이하게 하는 기술들이 제공된다. 일 예에서, 마이크로파 신호들을 사용하여 초전도 큐비트들을 측정하기 위한 극저온 마이크로파 시스템은 양자 프로세서를 위한 희석 냉동고 시스템을 포함한다. 상기 희석 냉동고 시스템 내에는 조셉슨-믹서 회로가 위치하고, 상기 희석 냉동고 시스템은 상기 조셉슨-믹서 회로에 기초하여 큐비트 정보와 연관된 마이크로파 신호를 감소된-주파수 마이크로파 신호로 변환한다. 상기 감소된-주파수 마이크로파 신호는 큐비트 주파수 보다 낮은 주파수와 상기 양자 프로세서와 연관된 판독 공진기 주파수를 포함한다.
Description
[0001] 본 발명은 양자 하드웨어에 관련되고, 보다 구체적으로는, 양자 컴퓨팅을 위한 초전도 디바이스들과 관련된다.
[0002] 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위한 요약은 다음과 같다. 이 요약은 핵심 또는 중요 엘리멘트들을 식별하거나 특정 실시 예들의 범위 또는 청구 범위를 기술하기 위한 것이 아니다. 요약의 유일한 목적은 개념을 아래에서 제공되는 발명의 더 상세한 설명의 도입부로서 단순화된 형태의 개념들을 제공하기 위한 것이다. 여기에 기술된 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시 예들에서, 희석 냉동고 내에서 저주파 마이크로파 신호들을 사용하여 초전도 큐비트들의 측정을 용이하게 하는 디바이스들, 시스템들, 방법들, 장치들 및/또는 컴퓨터 프로그램 제품들이 기술된다.
[0003] 일 실시 예에 따르면, 마이크로파 신호들을 사용하여 초전도 큐비트들을 측정하기 위한 극저온 마이크로파 시스템은 양자 프로세서를 위한 희석 냉장고 시스템(a dilution refrigerator system)를 포함할 수 있다. 상기 희석 냉장고 시스템 내에는 조셉슨-믹서 회로(Josephson-mixer circuit)가 위치하며, 상기 희석 냉장고 시스템은 상기 조셉슨-믹서 회로에 기초하여 큐비트 정보와 연관된 마이크로파 신호를 감소된-주파수 마이크로파 신호(reduced-frequency microwave signal)로 변환할 수 있다. 상기 감소된-주파수 마이크로파 신호는 큐비트 주파수보다 낮은(below) 주파수와 상기 양자 프로세서와 연관된 판독 공진기 주파수를 포함할 수 있다.
[0004] 다른 실시 예에 따르면, 시스템은 양자 프로세서를 위한 희석 냉장고 시스템을 포함할 수 있다. 상기 희석 냉장고 시스템은 양자 프로세서와 연관된 큐비트 측정을 제공하도록 큐비트 판독과 연관된 마이크로파 신호의 주파수를 감소시키고 증가시킬 수 있다.
[0005] 또 다른 실시 예에 따르면, 방법이 제공된다. 상기 방법은 희석 냉장고 시스템 내에 위치한 조셉슨-믹서 회로에 기초하여 마이크로파 신호를 감소된-주파수 마이크로파 신호로, 양자 프로세서와 연관된 상기 희석 냉장고 시스템에 의해, 변환하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 상기 감소된-주파수 마이크로파 신호를 상기 양자 프로세서와 연관된 큐비트 정보를 포함하는 디지털 신호로, 상기 희석 냉장고 시스템에 의해, 디지털화 하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 상기 디지털 신호를 고전적 컴퓨팅 시스템으로, 상기 희석 냉장고 시스템에 의해, 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
[0006] 또 다른 실시 예에 따르면, 시스템은 조셉슨 믹서 회로와 고속 단일 자속 양자(RSFQ) 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함할 수 있다. 상기 조셉슨 믹서 회로는 양자 프로세서에 의해 생성된 양자 정보와 연관된 제1의 마이크로파 신호를 제2의 마이크로파 신호로 변환할 수 있고, 상기 제1의 마이크로파 신호와 연관된 제1의 주파수는 상기 제2의 마이크로파 신호와 연관된 제2의 주파수보다 커다. 상기 RSFQ ADC는 고전적 컴퓨팅 시스템을 위한 디지털 신호를 생성하도록 초전도 디바이스에 기초하여 상기 제2의 마이크로파 신호를 디지털화 할 수 있다.
[0007] 또 다른 실시 예에 따르면, 시스템은 양자 프로세서 및 희석 냉장고 시스템을 포함할 수 있다. 상기 희석 냉장고 시스템은 제2의 마이크로파 신호를 생성하도록 조셉슨 믹서 회로를 통해 큐비트 판독과 연관된 제1의 마이크로파 신호의 주파수를 감소시킬 수 있다. 상기 희석 냉장고 시스템은 또한 고전적 컴퓨팅 시스템을 위한 디지털 신호를 생성하도록 고속 단일 자속 양자(RSFQ) 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 통해 상기 제2의 마이크로파 신호를 디지털화 할 수 있다.
[0008] 도 1은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 희석 냉동고 시스템, 양자 프로세서 및 고전적 컴퓨팅 시스템과 연관된 비-제한(non-limiting) 시스템의 일 예를 예시한다.
[0009] 도 2는 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 희석 냉동고 시스템, 양자 프로세서 및 고전적 컴퓨팅 시스템과 연관된 비-제한 시스템의 다른 예를 예시한다.
[0010] 도 3은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 희석 냉동고 시스템, 양자 프로세서 및 고전적 컴퓨팅 시스템과 연관된 비-제한 시스템의 또 다른 예를 예시한다.
[0011] 도 4는 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 희석 냉동고 시스템, 양자 프로세서 및 고전적 컴퓨팅 시스템과 연관된 비-제한 시스템의 또 다른 예를 예시한다.
[0012] 도 5는 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 희석 냉동고 시스템, 양자 프로세서 및 고전적 컴퓨팅 시스템과 연관된 비-제한 시스템의 또 다른 예를 예시한다.
[0013] 도 6은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 희석 냉동고 시스템, 양자 프로세서 및 고전적 컴퓨팅 시스템과 연관된 비-제한 시스템의또 다른 예를 예시한다.
[0014] 도 7은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 희석 냉동고 시스템, 양자 프로세서 및 고전적 컴퓨팅 시스템과 연관된 비-제한 시스템의 또 다른 예를 예시한다.
[0015] 도 8은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 고전적 컴퓨팅 시스템과 연관된 비-제한 시스템의 일 예를 예시한다.
[0016] 도 9는 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 조셉슨-기반 믹서(Josephson-based mixer)와 연관된 비-제한 시스템의 일 예를 예시한다.
[0017] 도 10은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 초전도 양자 프로세서에 개선된 희석 냉동고를 제공하기 위한 비-제한 컴퓨터-구현 방법(non-limiting computer-implemented method)의 일 예의 플로(flow diagram)를 예시한다.
[0009] 도 2는 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 희석 냉동고 시스템, 양자 프로세서 및 고전적 컴퓨팅 시스템과 연관된 비-제한 시스템의 다른 예를 예시한다.
[0010] 도 3은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 희석 냉동고 시스템, 양자 프로세서 및 고전적 컴퓨팅 시스템과 연관된 비-제한 시스템의 또 다른 예를 예시한다.
[0011] 도 4는 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 희석 냉동고 시스템, 양자 프로세서 및 고전적 컴퓨팅 시스템과 연관된 비-제한 시스템의 또 다른 예를 예시한다.
[0012] 도 5는 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 희석 냉동고 시스템, 양자 프로세서 및 고전적 컴퓨팅 시스템과 연관된 비-제한 시스템의 또 다른 예를 예시한다.
[0013] 도 6은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 희석 냉동고 시스템, 양자 프로세서 및 고전적 컴퓨팅 시스템과 연관된 비-제한 시스템의또 다른 예를 예시한다.
[0014] 도 7은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 희석 냉동고 시스템, 양자 프로세서 및 고전적 컴퓨팅 시스템과 연관된 비-제한 시스템의 또 다른 예를 예시한다.
[0015] 도 8은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 고전적 컴퓨팅 시스템과 연관된 비-제한 시스템의 일 예를 예시한다.
[0016] 도 9는 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 조셉슨-기반 믹서(Josephson-based mixer)와 연관된 비-제한 시스템의 일 예를 예시한다.
[0017] 도 10은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 초전도 양자 프로세서에 개선된 희석 냉동고를 제공하기 위한 비-제한 컴퓨터-구현 방법(non-limiting computer-implemented method)의 일 예의 플로(flow diagram)를 예시한다.
[0018] 다음의 상세 설명은 단지 예시일 뿐이며 실시 예들 및/또는 실시 예들의 적용이나 사용을 제한하기 위해 의도된 것은 아니다. 또한, 이전의 배경 설명 또는 요약 설명들이나, 상세 설명들에서 제공된 모든 표현된 또는 암시된 정보에 의해서 구속될 의도는 없다.
[0019] 하나 또는 그 이상의 실시 예들이 도면들을 참조하여 설명되며, 참조된 번호들은 명세서 전체에 걸쳐 동일 엘리먼트들을 참조하는 데 사용된다. 설명(explanation)의 목적들을 위한, 다음의 본 명세서에서, 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 대한 보다 철저한 이해를 제공하기위해 수많은 구체적인 상세 내용들이 설명된다. 그러나, 많은 경우들에서, 하나 또는 그 이상의 실시 예들은 이들 구체적인 상세 내용들없이도 실시될 수 있음이 명백하다.
[0020] 초전도체 디바이스는 특정 온도 이하에서 전기 저항 제로(zero electrical resistance)를 제공하는 디바이스일 수 있다. 초전도 디바이스는, 예를 들어, 초전도 양자 프로세서의 큐비트로 채용될 수 있다. 초전도 양자 프로세서는, 예를 들어, 4기가헤르츠(GHz)와 10GHz 사이의 주파수 범위에서 하나 또는 그 이상의 마이크로파 신호들을 사용하여 컨트롤 및/또는 측정될 수 있다. 또한, 초전도 양자 프로세서는 밀리켈빈 온도들로 냉각할 수 있는 희석 냉동고에 장착될(mounted) 수 있다. 일 예로, 초전도 양자 프로세서는 희석 냉동고의 베이스 스테이지에 장착될 수 있다. 초전도 양자 프로세서는, 예를 들어, 초전도 체제(regime)에서 상기 초전도 양자 프로세서를 작동시키기 위해 밀리켈빈 온도들로 냉각될(cooled down) 수 있다. 예를 들어, 효과적으로 작동하려면, 초전도 양자 프로세서의 온도가 상기 초전도 양자 프로세서에 채용되는 초전도 재료들의 임계 온도보다 낮아야 할 필요가 있다. 예를 들어, 알루미늄-기반 조셉슨 접합들을 채용하는 초전도 양자 프로세서는 효과적으로 작동하기위해 알루미늄의 임계 온도(예: 약 1.2 켈빈(K)와 같은 온도)보다 낮은 온도로 냉각되어야 할 필요가 있다. 추가로 또는 대안으로, 초전도 양자 프로세서는, 예를 들어, 상기 초전도 양자 프로세서의 초전도 마이크로파 회로들 내의 열 노이즈(thermal noise)를 초전도 마이크로파 회로들의 마이크로파 광자 들뜸들(microwave photon excitations)의 에너지 레벨들보다 낮게 억제하기 위해, 밀리켈빈 온도들로 냉각될 수 있다. 초전도 양자 프로세서의 이러한 초저온들(ultra-low temperatures)을 달성을 위해서, 흑체방사선 노이즈 및/또는 전자파 노이즈(black-body radiation noise and/or electromagnetic noise)가 상기 초전도 양자 프로세서에 도달하는 것으로부터 차단해야 할 필요가 있다. 흑체 방사선 노이즈 및/또는 전자파 노이즈는 희석 냉동고 외부로 부터(예: 상온(room-temperature) 환경으로부터) 및/또는 희석 냉동고 내 더 높은 온도 스테이지들(higher-temperature stage)(예: 희석 냉동고 내 4K 스테이지)로부터 유입될 수 있다. 일반적으로, 흑체 방사선 노이즈 및/또는 전자파 노이즈를 감소시키기 위해, 다수 전자파 및/또는 흑체 방사선 차폐들(multiple electromagnetic and/or black-body radiation shields)이 희석 냉동고 내에 포함될 수 있다(incorporated). 추가로 또는 대안으로, 흑체 방사선 노이즈 및/또는 전자파 노이즈를 감소시키기 위해, 희석 냉동고의 서로 다른 스테이지들이 열적으로(thermally) 격리될 수 있다(isolated). 추가로 또는 대안으로, 흑체 방사선 노이즈 및/또는 전자파 노이즈를 감소시키기 위해, 희석 냉동고 내의 입력 라인들(예: 상온 전자 디바이스들로부터 초전도 양자 프로세서로 마이크로파 신호들을 전달하는 입력 라인들)은 손실 동축 케이블들(lossy coax cables), 감쇠기들 및/또는 필터들을 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 흑체 방사선 노이즈 및/또는 전자파 노이즈를 감소시키기 위해, 희석 냉동고 내부의 출력 라인들(예: 초전도 양자 프로세서로부터 희석 냉동고 외부의 상온 전자 디바이스들로 마이크로파 신호들을 전달하는 출력 라인들)은 필터들 및/또는 절연체들, 순환기들, 반도체-기반(semiconductor-based) 트랜지스터들 등과 같은 방향 디바이스들을 포함할 수 있다. 그러나, 희석 냉동고와 연관된 초전도 양자 프로세서에 대한 흑체 방사선 노이즈 및/또는 전자파 노이즈를 감소시키려면 큰 하드웨어 오버헤드가 일반적으로 요구된다. 또한, 희석 냉동고와 연관된 초전도 양자 프로세서에 대한 흑체 방사선 노이즈 및/또는 전자파 노이즈를 감소시키려면 희석 냉동고 내에 많은 양의 열부하(heat load)가 일반적으로 도입된다. 희석 냉동고와 연관된 초전도 양자 프로세서에 대한 흑체 방사선 노이즈 및/또는 전자파 노이즈를 감소시키려면 많은 양의 전력(power)이 일반적으로 소비된다. 본 발명에 의해서, 희석 냉동고와 연관된 초전도 양자 프로세서에 대한 흑체 방사선 노이즈 및/또는 전자파 노이즈를 감소시키는 방법은 개선될 수 있다.
[0021] 이들 및/또는 다른 문제들을 해결하기 위해, 여기에 기술된 실시 예들은 초전도 양자 프로세서를 위해 개선된 희석 냉동고 시스템을 이용하는 시스템들, 방법들, 및/또는 컴퓨터 프로그램 제품들을 포함한다. 예를 들어, 희석 냉동고 내에서 저주파(low-frequency) 마이크로파 신호들을 사용하는 초전도 큐비트들에 대한 새로운(novel) 측정 방법이 본발명의 실시 예에서 제공된다. 일 실시 예에서, 큐비트 정보를 전달하는 고주파(high-frequency) 출력 판독 마이크로파 신호는 상대적으로 낮은 주파수의 마이크로파 신호로 하향 변환될(downconverted) 수 있다. 여기서, "고주파" 마이크로파 신호는 대략(approximately) 8GHz이거나 그 이상일 수 있다. 또한, 여기서, "저주파" 마이크로파 신호는 대략 0.5GHz와 2GHz 사이에서의 주파수 범위(예: 큐비트 주파수 및/또는 판독 공진기 주파수보다 낮은)에 있을 수 있다. 고주파 출력 판독 마이크로파 신호는 양자 프로세서(예: 초전도 양자 프로세서)와 연관된 희석 냉동고에 의해 수신되는 마이크로파 신호일 수 있다. 고주파 출력 판독 마이크로파 신호의 하향 변환 처리는 무손실 및/또는 일관될 수 있다(lossless and/or coherent). 또한, 고주파 출력 판독 마이크로파 신호에 대한 하향 변환 처리는 한 세트의 조셉슨 믹서들을 채용하여 수행될 수 있다. 상기 조셉슨 믹서들의 세트는, 예를 들어, 무-소산 3-파(dissipation-less three-wave) 조셉슨 믹서들 일 수 있다. 판독 공진기에 의해 전송되는 큐비트 판독 신호는, 예를 들어, 희석 냉동고의 베이스 스테이지에서 양자-제한 증폭기나 근접 양자-제한 증폭기(a near quantum-limited amplifier)를, 사용하여 또한 증폭될 수 있다. 큐비트 판독 신호의 증폭은 오리지널 큐비트 판독 신호(예: 하향 변환 처리 이전)에서 수행될 수 있다. 또한, 큐비트 판독 신호의 증폭은 하향 변환된 큐비트 판독 신호(예: 하향 변환 처리 이후)에서 수행될 수 있다. 오리지널 큐비트 판독 신호는 예를 들어, 자속-바이어스(flux-bias) 및/또는 마이크로파 드라이브를 채용하는 조셉슨 방향성 증폭기(a Josephson directional amplifier)를 사용하여, 증폭될 수 있다. 하향 변환 큐비트 판독 신호는, 예를 들어, 직류 초전도 양자 간섭 디바이스(DC-SQUID) 증폭기를 사용하여, 증폭될 수 있으며, 상기 DC-SQUID 증폭기는 직류(DC) 및/또는 자속 바이어스를 채용한다. 특정 실시 예들에서, 조셉슨-기반 절연체 또는 조셉슨-기반 순환기는 큐비트-공진기(qubit-resonator) 시스템과 희석 냉동고의 방향 증폭기 사이에, 예를 들어, 큐비트에 대한 방향 증폭기의 과잉 역작용(backaction)을 차단하기 위해, 구현될 수 있다. 조셉슨-기반 절연체 및/또는 조셉슨-기반 순환기는 자속-바이어스 및/또는 마이크로파 드라이브를 채용할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 밴드패스 필터 및/또는 하이패스(high-pass) 필터는 희석 냉동고의 출력 라인의 큐비트-공진기 시스템과 하향 변환 스테이지 사이에 구현될 수 있다. 밴드패스 필터 및/또는 하이패스 필터는 최소한의 삽입 손실(minimal insertion loss)로 고주파 판독 신호를 전송할 수 있다. 밴드패스 필터 및/또는 하이패스 필터는 DC-신호들(DC-signals)과 임계 주파수(threshold frequency) 이하의 마이크로파 신호들을 차단할 수도 있고, 상기 임계 주파수는 고주파 판독 신호보다 낮다. 특정 실시 예들에서, 로우패스(low-pass) 필터들 및/또는 주파수 의존 감쇠기는 희석 냉동고의 베이스 스테이지와 희석 냉동고의 4K 스테이지 사이의 하나 또는 그 이상의 서로 다른 스테이지들에서 희석 냉동고의 출력 라인에 구현될 수 있다. 그 결과, 하향 변환 큐비트 판독 신호는 감쇠가 거의 또는 전혀 없는 출력 체인을 통해 전송될 수 있다. 하향 변환 큐비트 판독 신호의 주파수 보다 높은 주파수들에서 신호들 및/또는 노이즈가 또한 감쇠될 수 있다.
[0022] 일 실시 예에서, 고속 단일 자속 양자(RSFQ) 아날로그-디지털 변환기(ADC)는 희석 냉동고의 4K 스테이지에서 구현될 수 있다. RSFQ ADC는 하향 변환 큐비트 판독 신호를 샘플링하고 디지털화 할 수 있다. 일 실시 예에서, RSFQ ADC의 출력은 고전적 컴퓨팅 시스템으로 전송되는 디지털 신호일 수 있다. 고전적 컴퓨팅 시스템은 고전적 신호 처리 및/또는 고전적 신호 분석을 위한 상온 처리 유닛을 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 디지털 신호는 희석 냉동고의 4K 스테이지에 위치한 RSFQ 로직으로 전송될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 에너지-효율이 좋은(energy-efficient) RSFQ(ERSFQ) 회로는 희석 냉동고의 4K 스테이지에서 추가적으로 또는 대안으로 구현될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 에너지-효율이 좋은 단일 자속 양자(eSFQ) 회로는 희석 냉동고의 4K 스테이지에서 추가적으로 또는 대안으로 구현될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 희석 냉동고의 입력 라인들은, 고주파 마이크로파 판독 신호가 희석 냉동고 시스템 내부의 큐비트의 판독 공진기의 공진 주파수와 거의(approximately) 동일한 실시 예들에서, 마이크로파 감쇠기들 및/또는 필터들을 포함할 수 있다. 고주파 마이크로파 신호들 및/또는 노이즈가 희석 냉동고의 판독 공진기의 공진 주파수와 관련하여 분리되는(detuned) 실시 예들과 같은, 특정 실시 예들에서, 희석 냉동고의 입력 라인들은 임계 주파수 이상의 고주파 마이크로파 신호들 및/또는 노이즈를 감쇠하는 마이크로파 감쇠기들 및/또는 필터들을 포함할 수 있다. 상기 임계 주파수는 판독 공진기의 공진 주파수보다 낮을 수 있다. 특정 실시 예들에서, 상향 변환 스테이지(an upconversion stage)는 저주파 마이크로파 큐비트 판독 신호를 고주파 마이크로파 큐비트 판독 신호로 상향 변환하도록 희석 냉동고의 베이스 스테이지에 구현될 수 있으며, 상기 고주파 마이크로파 큐비트 판독 신호는 희석 냉동고의 판독 공진기의 공진 주파수와 거의 동일하다. 상기 상향 변환 스테이지와 연관된 상향 변환 처리는 한 세트의 조셉슨 믹서들을 사용하여 수행될 수 있다. 상기 조셉슨 믹서들의 세트는, 예를 들어, 자속-바이어스와 마이크로파 드라이브를 채용하는 무-소실 3-파 조셉슨 믹서들 일 수 있다. 일 예로, 상기 조셉슨 믹서들의 세트는 조셉슨 링 변조기들을 채용할 수 있으며, 상기 조셉슨 링 변조기들은 덩어리-엘리멘트(lumped-element) 마이크로파 공진기들과 표면 음향파(SAW) 공진기들에 결합된다. 특정 실시 예들에서, 큐비트 컨트롤을 위한 별도의 입력 라인들이 채용될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 희석 냉동고 내부의 마이크로파 펌프 라인들은 각각의 펌프 주파수들보다 높거나 낮은 주파수들에서의 노이즈에 대해 감쇠될 수 있다. 상기 마이크로파 펌프 라인들은 희석 냉동고 내부의 조셉슨 믹서들, 조셉슨-기반 방향 증폭기들, 조셉슨-기반 절연체들 및/또는 조셉슨-기반 순환기들의 작동에 요구되는 마이크로파 드라이브들을 전달할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 상기 펌프 라인들 상에 밴드패스 필터들을 채용함을써 상기 펌프 라인들은 감쇠될 수 있는데, 상기 밴드패스 필터들은 펌프들의 신호들(예: 밴드 신호들-내(in-band signals))을 최소한으로 감쇠하고 기타 신호들(예: 밴드 신호들-외의(out-of-band signals))을 아주 크게 감쇠한다. 그 결과, 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템의 하드웨어 오버헤드가 감소될 수 있다. 예를 들어, 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템은 극저온 자기-기반(cryogenic magnetic-based) 순환기들, 절연체들 및/또는 트랜지스터들(예: 고 전자 이동성 트랜지스터들) 없이 구현될 수 있다. 또한, 마이크로파 믹서들이 상온에서 판독 라인들에 필요하지 않다. 감소된 하드웨어 오버헤드가 희석 냉동고 시스템의 확장성도 또한 촉진시킬 수 있다. 또한, 희석 냉동고 내의 열 부하 및/또는 질량 부하가 감소될 수 있다. 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템의 전력 소비도 또한 감소될 수 있다. 또한, 희석 냉동고의 입력 라인들 및/또는 희석 냉동고의 출력 라인들은 감쇠기들을 포함할 수 있고, 상기 감쇠기들은 흑체 방사선 노이즈 및/또는 전자파 노이즈를 감쇠한다. 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템에서 저주파 마이크로파 신호들을 합성 및/또는 샘플링하면 희석 냉동고 시스템의 복잡성을 또한 감소시킬 수 있다. 또한, 개선된 초전도 디바이스, 개선된 양자 프로세서(예: 개선된 초전도 양자 프로세서), 및/또는 개선된 양자 컴퓨팅 시스템이 제공될 수 있다.
[0023] 도 1은 본 명세서에 기술된 하나 도는 그 이상의 실시 예들에 따라 초전도 양자 프로세서를 위한 개선된 희석 냉동고(an improved dilution refrigerator)를 제공하는 비-제한적인 시스템(100)의 일 예의 블록도(block diagram)를 예시한다. 예를 들어, 시스템(100)은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 희석 냉동고 내에서 저주파 마이크로파 신호들을 사용하는 초전도 큐비트들에 대한 새로운 측정 방법을 제공할 수 있다. 일 실시 예에서, 시스템(100)은 양자 컴퓨팅 시스템이 될 수 있다. 다른 실시 예에서, 시스템(100)은 추가적으로 또는 대안으로 극저온 마이크로파 시스템(a cryogenic microwave system)이 될 수도 있다. 다양한 실시 예들에서, 시스템(100)은 양자 컴퓨팅 기술들, 초전도 기술들, 양자 하드웨어 기술들, 양자 컴퓨터 기술들, 양자 회로 기술들, 양자 프로세서 기술들, 극저온 마이크로파 기술들, 희석 냉동고 기술들, 양자 증폭기 기술들, 초전도 큐비트 기술들, 마이크로파 디바이스 기술들, 양자 정보 처리 기술들, 인공지능 기술들, 머신 러닝 기술들, 및/또는 기타 기술들과 같은, 기술들에 연관될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 시스템(100)은 본질적으로 고도의 기술적이고, 추상적이지 않으며, 인간에 의한 정신적 활동들로 수행할 수 없는 문제들을 해결하기 위해 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 채용할 수 있다. 또한, 수행되는 처리들 중 일부는 양자 컴퓨팅 및/또는 희석 냉동고 시스템과 연관된 정의된 처리들 및/또는 작업들을 수행하기 위한 하나 또는 그 이상의 특수(specialized) 컴퓨터들(예: 하나 또는 그 이상의 특수 회로들, 하나 또는 그 이상의 특수 하드웨어들, 등)에 의해 수행될 수 있다. 시스템(100) 및/또는 상기 시스템의 컴포넌트들은, 예를 들어, 양자 컴퓨팅 기술들, 초전도 기술들, 양자 하드웨어 기술들, 양자 컴퓨터 기술들, 양자 회로 기술들, 양자 프로세서 기술들, 희석 냉동고 기술들, 극저온 마이크로파 기술들, 양자 증폭기 기술들, 초전도 큐비트 기술들, 마이크로파 디바이스 기술들, 양자 정보 처리 기술들, 인공지능 기술들, 머신 러닝 기술들, 및 그와 유사한 기술들들과 같은, 전술한 기술들에서의 발전들을 통해 발생하는 새로운 문제들을 해결하기 위해 채용될 수 있다. 시스템(100)의 하나 또는 그 이상의 실시 예들은 양자 컴퓨팅 시스템들, 초전도 시스템들, 양자 하드웨어 시스템들, 양자 컴퓨터 시스템들, 양자 회로 시스템들, 양자 프로세서 시스템들, 희석 냉동고 시스템들, 극저온 마이크로파 시스템들, 양자 증폭기 시스템들, 초전도 큐비트 시스템들, 마이크로파 디바이스 시스템들, 양자 정보 처리 시스템들, 인공지능 시스템들, 머신 러닝 시스템들 및/또는 기타 기술 시스템들에 기술적 개선들을 제공할 수 있다. 또한, 시스템(100)의 하나 또는 그 이상의 실시 예들은 희석 냉동고 내의 열 부하를 감소시킴에 의해서 및/또는 희석 냉동고의 전력 소비를 감소시킴에 의해서 희석 냉동고에 대한 기술적 개선들을 제공할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 시스템(100)의 하나 또는 그 이상의 실시 예들은 양자 프로세서의 성능을 개선함으로써 및/또는 양자 프로세서의 정확도를 개선함으로써 양자 프로세서에 기술적 개선들을 또한 제공할 수 있다.
[0024] 도 1에 도시된 실시 예에서, 시스템(100)은 희석 냉동고 시스템(102), 양자 프로세서(104) 및/또는 고전적 컴퓨팅 시스템(106)을 포함할 수 있다. 희석 냉동고 시스템(102)은 양자 프로세서(104)를 냉각하는 데 채용된 희석 냉동고일 수 있다. 예를 들어, 희석 냉동고 시스템(102)은 양자 프로세서(104)를 밀리켈빈 온도들(millikelvin temperatures)로 냉각하기 위해 채용된 희석 냉동고일 수 있다. 일 실시 예에서, 희석 냉동고 시스템(102)은 양자 프로세서(104)를 보관(house)할 수 있다. 다른 실시 예에서, 양자 프로세서(104)는 희석 냉동고 시스템(102)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 양자 프로세서(104)는 희석 냉동고 시스템(102)의 베이스 스테이지(a base stage)에 장착될 수 있다. 상기 베이스 스테이지는, 예를 들어, 희석 냉동고 시스템(102))의 가장 차가운 부분(a coldest portion) 일 수 있다. 양자 프로세서(104)는 양자 컴퓨팅을 위해 양자 상태들을 조작하기 위해 구성된 디바이스(예: 양자 컴퓨터, 양자 회로, 등)일 수 있다. 일 예로, 양자 프로세서(104)는 초전도 양자 프로세서일 수 있다. 일 실시 예에서, 양자 프로세서(104)는 양자 물리학의 원리에 기초하여 일련의 계산들을 수행하는 머신일 수 있다. 예를 들어, 양자 프로세서(104)는 큐비트들을 사용하여 정보를 인코딩 및/또는 처리 할 수 있다. 일 실시 예에서, 양자 프로세서(104)는 하드웨어 양자 프로세서(예: 하드웨어 초전도 양자 프로세서)가 될 수 있으며, 상기 하드웨어 양자 프로세서는 큐비트들을 사용하여 정보를 인코딩 및/또는 처리 할 수 있다. 예를 들어, 양자 프로세서(104)는 큐비트들과 연관된 명령 스레드들의 세트를 실행하는 하드웨어 양자 프로세서일 수 있다. 제한되지 않는(non-limiting) 실시 예에서, 양자 프로세서(104)는 큐비트-공진기가 될 수 있다. 고전적 컴퓨팅 시스템(106)은 고전적 컴퓨팅을 수행할 수 있으며, 상기 고전적 컴퓨팅은 비트들(예: "0" 값 비트 및 "1" 값 비트)을 사용하여 정보를 저장 및/또는 처리 한다. 실시 예에서, 고전적 컴퓨팅 시스템(106)은 대략 상온(예: 대략 273 K)에서 구현될 수 있다. 고전적 컴퓨팅 시스템(106)은 고전적 신호 처리 및/또는 신호 분석을 수행할 수 있다. 고전적 컴퓨팅 시스템(106)은 데이터의 스토리지(예: 비트들)를 추가적으로 또는 대안으로 관리할 수 있다. 또한, 고전적 컴퓨팅 시스템(106)은 대략 상온에서 작동하는 하나 또는 그 이상의 전자들을 포함할 수 있다.
[0025] 일 실시 예에서, 고전적 컴퓨팅 시스템(106)은 희석 냉동고 시스템(102)에 마이크로파 신호(108)를 제공할 수 있다. 마이크로파 신호(108)는 전압 및/또는 전류의 진동 변화와 연관된 라디오 주파수 신호일 수 있다. 또한, 마이크로파 신호(108)는 하나 또는 그 이상의 마이크로파 신호들을 포함할 수 있다. 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)를 컨트롤하기 위해 채용될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)와 연관된 양자 정보를 측정하기 위해 채용될 수 있다. 일 실시 예에서, 마이크로파 신호(108)는, 예를 들어, 4GHz와 10GHz 사이에서의, 주파수 범위에서 고주파 마이크로파 신호가 될 수 있다. 일 실시 예에서, 마이크로파 신호(108)는 큐비트 판독 신호일 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 신호(108)는, 예를 들어, 큐비트 판독 정보와 같은, 큐비트 정보를 전달할 수 있다.
[0026] 희석 냉동고 시스템(102)은 희석 냉동고 시스템(102) 내에서 전송하기 위해 수정된-주파수(modified-frequency) 마이크로파 신호(109)를 생성하도록 마이크로파 신호(108)를 수정할 수 있다. 예를 들어, 수정된-주파수 마이크로파 신호(109)는 감소된 주파수를 갖는 마이크로파 신호(108)의 수정된 버전일 수 있다. 다른 예에서, 수정된-주파수 마이크로파 신호(109)는 증가된 주파수를 갖는 마이크로파 신호(108)의 수정된 버전일 수 있다. 일 실시 예에서, 수정된-주파수 마이크로파 신호(109)는, 예를 들어, 0.5GHz와 2GHz 사이에서의, 저주파 마이크로파 신호일 수 있다. 예를 들어, 수정된-주파수 마이크로파 신호(109)는 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 주파수보다 낮은 주파수를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 수정된-주파수 마이크로파 신호(109)는 양자 프로세서(104)와 연관된 판독 공진기 주파수보다 낮은 주파수를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 희석 냉동고 시스템(102)은 마이크로파 신호(108)와 연관된 하향 변환 처리(a down conversion process)를 수정된-주파수 마이크로파 신호(109)를 생성하도록 수행할 수 있다. 희석 냉동고 시스템(102)에 의해 수행되는 상기 하향 변환 처리는 무손실 및 일관성(lossless and coherent)일 수 있다. 또한, 특정 실시 예들에서, 희석 냉동고 시스템(102)은 마이크로파 신호(108)을 하향 변환하고 수정된-주파수 마이크로파 신호(109)를 생성하도록 한 세트의 조셉슨 믹서들(a set of Josephson mixers)을 채용할 수 있다. 상기 조셉슨 믹서들의 세트는, 예를 들어, 무-소실 3-파 조셉슨 믹서들(dissipation-less three-wave Josephson mixers) 일 수 있다. 일 구현 예에서, 상기 조셉슨 믹서들의 세트는 실시 예의 마이크로파 신호(108)가 저주파 신호가 되는 상향 변환(upconversion)을 위해 채용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시 예에서, 마이크로파 신호(108)는 고전적 컴퓨팅 시스템(106) 내에서 하나 또는 그 이상의 전자 디바이스들(one or more electronics)(예: 상온에서 하나 또는 그 이상의 전자 디바이스들)을 사용하여 합성될 수 있다(synthesized). 대체 실시 예에서, 희석 냉동고 시스템(102) 내의 하나 또는 그 이상의 RSFQ 회로들(예: 4K 스테이지에서 하나 또는 그 이상의 전자 디바이스들)은 마이크로파 신호(108)를 저주파 신호로서 합성할 수 있다. 다른 실시 예에서, 마이크로파 신호(108)는 고전적 컴퓨팅 시스템(106) 내에서 하나 또는 그 이상의 전자 디바이스들(예: 상온에서 하나 또는 그 이상의 전자 디바이스들)을 사용하여 고주파 신호로서 합성될 수 있다. 이와 달리, 희석 냉동고 시스템(102) 내의 하나 또는 그 이상의 RSFQ 회로들(예: 4K 스테이지에서 하나 또는 그 이상의 전자 디바이스들)은 마이크로파 신호(108)를 고주파 신호로서 합성할 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 희석 냉동고 시스템(102)은 수정된-주파수 마이크로파 신호(109)를 제공하도록 마이크로파 신호(108)의 주파수를 감소시키고 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 희석 냉동고 시스템(102)은 마이크로파 신호(108)의 감소된-주파수 버전(a decreased-frequency version)을 생성하도록 마이크로파 신호(108)의 주파수를 감소시킬 수 있다. 희석 냉동고 시스템(102)은 마이크로파 신호(108)의 감소된-주파수 버전의 주파수를 마이크로파 신호(108)의 원래 주파수보다 낮은 특정 주파수로 또한 증가시킬 수 있다. 특정 실시 예들에서, 마이크로파 신호(108)의 주파수는 양자 프로세서(104)와 연관된 판독 공진기의 판독 주파수로 상향 변환될 수 있다. 일 실시 예에서, 수정된-주파수 마이크로파 신호(109)는 고전적 컴퓨팅 시스템(106)에 큐비트 측정(예: 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 측정)을 제공하도록 채용될 수 있다. 다른 실시 예에서, 희석 냉동고 시스템(102)는 감소된-주파수 마이크로파 신호(109)를 디지털 신호(112)로 변환할 수 있다. 디지털 신호(112)는 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 측정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디지털 신호(112)는 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 측정을 2진(binary) 값들의 시퀀스로 인코드 할 수 있다. 또한, 희석 냉동고 시스템(102)은 고전적 컴퓨터 시스템(106)에 디지털 신호(112)를 제공할 수 있다. 그 결과, 고전적 컴퓨팅 시스템(106)은 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 측정을 획득하도록 디지털 신호(112)의 고전적 신호 처리를 수행할 수 있다.
[0027] 시스템(100)은 기존(conventional) 희석 냉동고 시스템들과 비교해서 다양한 이점들을 제공할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 시스템(100)을 이용함으로써, 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템의 하드웨어 오버헤드를 감소시킬 수 있다. 감소된 하드웨어 오버헤드는 희석 냉동고 시스템의 확장성도 또한 촉진시킬 수 있다. 또한, 희석 냉동고 시스템 내의 열 부하 및/또는 질량 부하(heat load and/or mass load)가 감소될 수 있다. 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템의 전력 소비도 또한 감소될 수 있다. 또한, 시스템(100)을 채용함으로써, 희석 냉동고 시스템과 연관된 양자 프로세서의 성능 및/또는 정확도가 개선될 수 있다. 예를 들어, 수정된-주파수 마이크로파 신호(109)(예: 감소된-주파수 마이크로파 신호)를 채용하면 양자 프로세서(104)의 성능 및/또는 정확도를 개선시킬 수 있다. 다른 예에서, 희석 냉동고 시스템(102)은 양자 프로세서(104)의 일관성을 개선하도록 및/또는 양자 프로세서(104)의 하드웨어 오버헤드를 감소시키도록 희석 냉동고 시스템(102) 내에서 마이크로파 신호(108)의 주파수를 감소시킬 수 있고 증가시킬 수 있다.
[0028] 도 2는 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 비-제한적인 시스템(200)의 일 예의 블록도를 예시한다. 여기에 기술된 다른 실시 예들에서 채용된 유사 엘리먼트들의 반복적인 설명은 간결성을 위해 생략된다.
[0029] 시스템(200)은 희석 냉동고 시스템(102), 양자 프로세서(104) 및/또는 고전적 컴퓨팅 시스템(106)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 실시 예에서, 희석 냉동고 시스템(102)은 방향성 결합기(directional coupler) (202), 조셉슨-기반 절연체(a Josephson-based isolator)(204), 조셉슨 방향성 증폭기(a Josephson directional amplifier)(206), 밴드패스 필터(a bandpass filter)(208), 조셉슨-기반 믹서(a Josephson-based mixer)(209) 및/또는 고속 단일 자속 양자(RSFQ) 아날로그-디지털 변환기(ADC)(a rapid single flux quantum (RSFQ) analog-to-digital converter (ADC))(210)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 방향성 결합기(202), 조셉슨-기반 절연체(204), 조셉슨 방향성 증폭기(206), 밴드패스 필터(208) 및/또는 조셉슨-기반 믹서(209)는 희석 냉동고 시스템(102)의 10mK 스테이지에 장착될(mounted) 수 있다. 추가로 또는 대안으로, RSFQ ADC(210)는 희석 냉동고 시스템(102)의 4K 스테이지에 장착될 수 있다. 고전적 컴퓨팅 시스템(106)에 의해 생성된 마이크로파 신호(108)는 희석 냉동고 시스템(102)의 입력 전송 라인을 통해 희석 냉동고 시스템(102)에 제공될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 희석 냉동고 시스템(102)의 입력 전송 라인은 마이크로파 신호(108)를 감쇠하거나/및 필터하기 위한 하나 또는 그 이상의 감쇠기들(attenuators)및/또는 하나 또는 그 이상의 필터들(예: 하나 또는 그 이상의 로우패스 필터들)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 공진 주파수 및/또는 판독 공진 주파수에 대응하는 주파수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트의 큐비트 공진 주파수에 대응하는 주파수를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)의 판독 공진기에 대응하는 주파수를 포함할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)의 하나 또는 그 이상의 부분들을 추가적으로 또는 대안으로 컨트롤할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트를 컨트롤할 수 있는 양자 프로세서(104)의 하나 또는 그 이상의 부분들을 컨트롤할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)와 연관된 하나 또는 그 이상의 양자 측정들을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 정보의 측정을 용이하게 할 수 있다. 일 예에서, 큐비트 정보는 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트의 큐비트 상태(예: 들뜬 상태(excited state), 바닥 상태(a ground state), 또는 중첩 상태(superposition state))에 관한 정보를 포함할 수 있다.
[0030] 마이크로파 신호(108)는 희석 냉동고 시스템(102)의 방향성 결합기(202)에 의해서 수신될 수 있다. 방향성 결합기(202)는 고전적 컴퓨팅 시스템(106), 양자 프로세서(104) 및/또는 조셉슨-기반 절연체(204) 사이에서의 연결을 용이하게 하는 회로일 수 있다. 일 실시 예에서, 마이크로파 신호(108)는 방향성 결합기(202)의 제1의 포트에 의해서 수신될 수 있다. 마이크로파 신호(108)의 일부는 방향성 결합기(202)의 제2의 포트를 통해 방향성 결합기(202)에 결합된 저온 부하(a cold load)를 통해 소멸될 수 있다(dissipated). 저온 부하는, 예를 들어, 50옴 부하, 일 수 있다. 또한, 마이크로파 신호(108)의 나머지 부분은 방향성 결합기(202)의 제3의 포트를 통해 양자 프로세서(104)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 신호(108)의 나머지 부분은 제3의 포트를 통해 양자 프로세서(104)에 제공될 수 있다. 또한, 마이크로파 신호(108)의 나머지 부분은 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 정보(예: 큐비트 측정)와 연관된 판독 출력 신호(212)를 제공하도록 양자 프로세서(104)에서(예: 양자 프로세서(104)의 큐비트 공진기에서) 반사될(reflected) 수 있다. 일 실시 예에서, 마이크로파 신호(108)는 회로 양자 전기역학(cQED)(circuit quantum electrodynamics: cQED)을 통해 양자 프로세서(104)에서 반사될 수 있다. 예를 들어, 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트는 양자 프로세서(104)의 큐비트 공진기와 분산 결합될(dispersively coupled)수 있다. 또한, 큐비트 상태는 양자 프로세서(104)에 인가된 마이크로파 신호(108)의 측정된 위상 시프트(phase shift)에 기초하여 결정될 수 있다. 그 결과, 양자 프로세서(104)에 의해 제공되는 판독 출력 신호(212)는 큐비트 측정, 큐비트 상태와 같은 큐비트 정보를 및/또는 기타 큐비트 정보를 포함할 수 있다.
[0031] 조셉슨-기반 절연체(204), 조셉슨 방향성 증폭기(206) 및/또는 밴드패스 필터(208)는 양자 프로세서(104)에 의해 제공되는 판독 출력 신호(212)(예: 마이크로파 신호(108)와 연관된 판독 출력 신호(212))를 또한 처리 할 수 있다. 일 실시 예에서, 판독 출력 신호(212)는 방향성 결합기(202)의 제4의 포트를 통해 조셉슨-기반 절연체(204)로 전송될 수 있다. 조셉슨-기반 절연체(204)는 판독 출력 신호(212)가 희석 냉동고 시스템(102) 내에서 감쇠 없이 전송되게 할 수 있다. 조셉슨-기반 절연체(204)는 또한 판독 출력 신호(212)가 조셉슨 방향성 증폭기(206)를 향해 단일 방향으로 전송되게 할 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 절연체(204)는 빔-분할기들(beam-splitters)을 통해 결합된 두 개의 활성 조셉슨 믹서들(two active Josephson mixers)을 포함할 수 있다. 조셉슨-기반 절연체(204)의 두 개의 활성 조셉슨 믹서들은, 예를 들어, 마이크로파 펌프 소스 신호(a microwave pump source signal)를 통해, 구동될 수 있다. 다른 실시 예에서, 조셉슨-기반 절연체(204)는 양자 프로세서(104에 제공되는 노이즈)(예: 희석 냉동고 시스템(102) 내의 출력 체인으로부터 발생하는 노이즈)를 제한할 수 있다. 조셉슨 방향성 증폭기(206)는 판독 출력 신호(212)를 증폭할 수 있다. 조셉슨 방향성 증폭기(206)는 양자-제한 증폭기 또는 근접 양자-제한 증폭기(a near quantum-limited amplifier)일 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨 방향성 증폭기(206)는 판독 출력 신호(212)의 증폭을 용이하게 하기 위해 함께 결합된 두 개의 조셉슨 파라메트릭 변환기들(Josephson parametric converters)을 포함할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 판독 출력 신호(212)는 특정 주파수를 중심으로 하는(centered around a particular frequency) 밴드패스 필터(208)에 의해 또한 필터 될 수 있다. 예를 들어, 밴드패스 필터(208)는 판독 출력 신호(212)와 연관된 특정 밴드의 주파수들(a particular band of frequencies)이 조셉슨-기반 믹서(209)에 도달되게(pass through) 할 수 있다. 일 실시 예에서, 밴드패스 필터(208)는 최소한의 손실로 판독 출력 신호(212)를 전송할 수 있고 DC-신호들 및/또는 임계 주파수들 보다 낮은 마이크로파 신호들을 차단할 수 있다. 조셉슨-기반 믹서(209)는 판독 출력 신호(212)를 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)로 변환할 수 있다. 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)는 판독 출력 신호(212)의 주파수 및 마이크로파 신호(108)의 주파수보다 낮은 주파수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)는 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트의 주파수 및 양자 프로세서(104)의 큐비트 공진기의 주파수보다 낮은 주파수를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 믹서(209)는 한 세트의 조셉슨 링 변조기들(a set of Josephson ring modulators)을 포함할 수 있으며, 상기 조셉슨 링 변조기들의 세트는 마이크로파 신호(108)와 연관된 판독 출력 신호(212)를 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)로 하향 변환(downconversion) 하는 것을 용이하게 하도록 하나 또는 그 이상의 덩어리-엘리멘트 공진기들 및/또는 하나 또는 그 이상의 표면 음향파 공진기들(one or more lumped-element resonators and/or one or more surface acoustic wave resonators)과 결합된다. 따라서, 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)는 하향 변환된 판독 출력 신호일 수 있다(예: 판독 출력 신호의 하향 변환 버전(212)). 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 믹서(209)에 의해 생성된 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)는 로우패스 필터에 의해 필터 될 수 있다. 예를 들어, 희석 냉동고 시스템(102)의 10mK 스테이지와 희석 냉동고 시스템(102)의 4K 스테이지 사이의 출력 라인(an output line)은 조셉슨-기반 믹서(209)와 RSFQ ADC(210) 사이의 로우패스 필터를 포함할 수 있다. 로우패스 필터는 로우패스 필터의 차단 주파수(cutoff frequency) 이상의 고주파 신호들 및/또는 노이즈를 제거할 수 있다. 예를 들어, 로우패스 필터는 RSFQ ADC(210)에 의한 처리를 위해 최소한의 손실로 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)를 전송할 수 있다. 또한, 로우패스 필터는 희석 냉동고 시스템(102) 내의 출력 체인과 연관된 고주파 노이즈를 제거할 수 있다. 또한, RSFQ ADC(210)는 디지털 신호(112)를 생성할 수 있다. 예를 들어, RSFQ ADC(210)는 디지털 신호(112)를 생성하도록 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)를 샘플링하거나 디지털화 할 수 있다. 일 실시 예에서, RSFQ ADC(210)는 디지털 신호(112)를 생성하도록 초전도 디바이스에 기초하여 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)를 디지털화 할 수 있다. 그 결과, 디지털 신호(112)는 판독 출력 신호(212)에 포함된 큐비트 정보의 인코드 버전(an encoded version)을 포함할 수 있으며, 디지털 신호(112)에 포함된 큐비트 정보는 2진 비트들의 시퀀스를 사용하여 인코드 된다. 일 실시 예에서, RSFQ ADC(210)는 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)를 디지털 신호(112)로 변환하도록 조셉슨 접합들에 의해 생성된 단일 자속 양자 전압 펄스들(single flux quantum voltage pulses)을 채용할 수 있다. RSFQ ADC(210)에 의해 생성된 디지털 신호(112)는 희석 냉동고 시스템(102)의 출력 전송 라인을 통해 고전적 컴퓨팅 시스템(106)에 제공될 수 있다. 특정 실시 예들에서, RSFQ ADC(210)는 에너지-효율이 좋은 RSFQ(ERSFQ) ADC 또는 에너지-효율이 좋은 단일 자속 양자(eSFQ) ADC일 수 있다. 특정 실시 예들에서, RSFQ ADC(210) 및/또는 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)를 필터 하는 로우패스 필터는 희석 냉동고 시스템(102)의 출력 전송 라인에 위치할 수 있다.
[0032] 시스템(200)은 기존 희석 냉동고 시스템들과 비교해서 다양한 이점들을 제공할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 시스템(200)을 이용함에 의해서, 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템의 하드웨어 오버헤드가 감소될 수 있다. 감소된 하드웨어 오버헤드는 희석 냉동고 시스템의 확장성을 또한 촉진시킬 수 있다. 또한, 희석 냉동고 시스템 내의 열 부하 및/또는 질량 부하가 감소될 수 있다. 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템의 전력 소비도 또한 감소될 수 있다. 또한, 시스템(200)을 이용함에 의해서, 희석 냉동고 시스템과 연관된 양자 프로세서의 성능 및/또는 정확도가 개선될 수 있다.
[0033] 도 3은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 비-제한 시스템(300)의 일 예의 블록도를 예시한다. 여기에 기술된 다른 실시 예들에 채용된 유사한 엘리먼트들의 반복적인 설명은 간결성을 위해 생략된다.
[0034] 시스템(300)은 희석 냉동고 시스템(102'), 양자 프로세서(104) 및/또는 고전적 컴퓨팅 시스템(106)을 포함할 수 있다. 희석 냉동고 시스템(102')은 희석 냉동고 시스템(102)의 대체 실시 예일 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 희석 냉동고 시스템(102')은 방향성 결합기(202), 조셉슨-기반 절연체(204), 밴드패스 필터(208), 조셉슨-기반 믹서(209), 직류 초전도 양자 간섭 디바이스(DC-SQUID) 증폭기(direct current superconducting quantum interference device (DC-SQUID) amplifier)(302) 및/또는 RSFQ ADC(210)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 방향성 결합기(202), 조셉슨-기반 절연체(204), 밴드패스 필터(208), 조셉슨-기반 믹서(209) 및/또는 DC-SQUID 증폭기(302)는 희석 냉동고 시스템(102')의 10mK 스테이지에 장착될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, RSFQ ADC(210)는 희석 냉동고 시스템(102')의 4K 스테이지에 장착될 수 있다. 고전적 컴퓨팅 시스템(106)에 의해 생성된 마이크로파 신호(108)는 희석 냉동고 시스템(102')의 입력 전송 라인을 통해 희석 냉동고 시스템(102')에 제공될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 희석 냉동고 시스템(102')의 입력 전송 라인은 마이크로파 신호(108)를 감쇠하거나 필터하기 위한 하나 또는 그 이상의 감쇠기들 및/또는 하나 또는 그 이상의 필터들(예: 하나 또는 그 이상의 로우패스 필터들)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 공진 주파수 및/또는 판독 공진 주파수에 대응하는 주파수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트의 큐비트 공진 주파수에 대응하는 주파수를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)의 판독 공진기에 대응하는 주파수를 포함할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)의 하나 또는 그 이상의 부분들을 추가적으로 또는 대안으로 컨트롤할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트를 컨트롤할 수 있는 양자 프로세서(104)의 하나 또는 그 이상의 부분들을 컨트롤할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)와 연관된 하나 또는 그 이상의 양자 측정들을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 정보의 측정을 용이하게 할 수 있다. 일 예에서, 큐비트 정보는 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트의 큐비트 상태(예: 들뜬 상태, 바닥 상태 또는 중첩 상태)에 관한 정보를 포함할 수 있다.
[0035] 마이크로파 신호(108)는 희석 냉동고 시스템(102')의 방향성 결합기(202)에 의해서 수신될 수 있다. 방향성 결합기(202)는 고전적 컴퓨팅 시스템(106), 양자 프로세서(104) 및/또는 조셉슨-기반 절연체(204) 사이의 연결을 용이하게 하는 회로일 수 있다. 일 실시 예에서, 마이크로파 신호(108)는 방향성 결합기(202)의 제1의 포트에 의해서 수신될 수 있다. 마이크로파 신호(108)의 일부는 방향성 결합기(202)의 제2의 포트를 통해 방향성 결합기(202)에 연결된 저온 부하를 통해 소멸될 수 있다. 저온 부하는, 예를 들어, 50옴 부하, 일 수 있다. 또한, 마이크로파 신호(108)의 나머지 부분은 방향성 결합기(202)의 제3의 포트를 통해 양자 프로세서(104)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 신호(108)의 나머지 부분은 제3의 포트를 통해 양자 프로세서(104)에 제공될 수 있다. 또한, 마이크로파 신호(108)의 나머지 부분은 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 정보(예: 큐비트 측정)와 연관된 판독 출력 신호(212)를 제공하도록 양자 프로세서(104)(예: 양자 프로세서(104)의 큐비트 공진기 해제)에서 반사될 수 있다. 일 실시 예에서, 마이크로파 신호(108)는 cQED를 통해 양자 프로세서(104)에서 반사될 수 있다. 예를 들어, 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트는 양자 프로세서(104)의 큐비트 공진기와 분산결합 될 수 있다. 또한, 큐비트 상태는 양자 프로세서(104)에 적용된 마이크로파 신호(108)의 측정된 위상 시프트에 기초하여 결정될 수 있다. 그 결과, 양자 프로세서(104)에 의해 제공되는 출력 신호(212)는 큐비트 측정, 큐비트 상태와 같은 큐비트 정보 및/또는 기타 큐비트 정보를 포함할 수 있다.
[0036] 조셉슨-기반 절연체(204) 및/또는 밴드패스 필터(208)는 양자 프로세서(104)에 의해서 제공되는 판독 출력 신호(212)(예: 마이크로파 신호(108)와 연관된 판독 출력 신호(212))를 또한 처리할 수 있다. 일 실시 예에서, 판독 출력 신호(212)는 방향성 결합기(202)의 제4의 포트를 통해 조셉슨-기반 절연체(204)로 전송될 수 있다. 조셉슨-기반 절연체(204)는 판독 출력 신호(212)가 감쇠 없이 희석 냉동고 시스템(102') 내에서 전송되도록 할 수 있다. 조셉슨-기반 절연체(204)는 또한 판독 출력 신호(212)가 밴드패스 필터(208)를 향해 단일 방향으로 전송되도록 할 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 절연체(204)는 빔 분할기들을 통해 결합된 두 개의 활성 조셉슨 믹서들을 포함할 수 있다. 조셉슨-기반 절연체(204)의 두 개의 활성 조셉슨 믹서들은, 예를 들어, 마이크로파 펌프 소스 신호를 통해, 구동될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 판독 출력 신호(212)는 특정 주파수가 중심인 밴드패스 필터(208)에 의해 또한 필터 될 수 있다. 예를 들어, 밴드패스 필터(208)는 판독 출력 신호(212)와 연관된 특정 밴드의 주파수들이 조셉슨-기반 믹서(209)로 도달되도록 할 수 있다. 일 실시 예에서, 밴드패스 필터(208)는 최소한의 손실로 판독 출력 신호(212)를 전송할 수 있고 DC-신호들 및/또는 임계 주파수 이하의 마이크로파 신호들을 차단할 수 있다. 조셉슨-기반 믹서(209)는 판독 출력 신호(212)를 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)로 변환할 수 있다. 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)는 판독 출력 신호(212)의 주파수 및 마이크로파 신호(108)의 주파수보다 낮은 주파수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)는 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트 주파수 및 양자 프로세서(104)의 큐비트 공진기의 주파수보다 낮은 주파수를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 믹서(209)는 한 세트의 조셉슨 링 변조기들을 포함할 수 있으며, 상기 조셉슨 링 변조기들은 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)에서 마이크로파 신호(108)와 연관된 판독 출력 신호(212)의 하향 변환을 용이하게 하도록 하나 또는 그 이상의 덩어리-엘리멘트 공진기들 및/또는 하나 또는 그 이상의 표면 음향파 공진기들(one or more lumped-element resonators and/or one or more surface acoustic wave resonators)에 결합된다. 또한, 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)는 하향 변환된 판독 출력 신호일 수 있다(예: 판독 출력 신호의 하향 변환 버전(212)). DC-SQUID 증폭기(302)는 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)를 증폭할 수 있다. DC-SQUID 증폭기(302)는 양자-제한 증폭기 또는 근접 양자-제한 증폭기일 수 있다. 일 실시 예에서, DC-SQUID 증폭기(302)는 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)의 증폭을 용이하게 하도록 칩 상의 마이크로파 회로와 결합된 초전도 루프에서 병렬의(in parallel) 두 개의 조셉슨 접합들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, DC-SQUID 증폭기(302)에 의해 생성된 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)의 증폭 버전은 로우패스 필터에 의해 필터 될 수 있다. 예를 들어, 희석 냉동고 시스템(102)의 10mK 스테이지와 희석 냉동고 시스템(102)의 4K 스테이지 사이의 출력 라인은 DC-SQUID 증폭기(302)와 RSFQ ADC(210) 사이의 로우패스 필터를 포함할 수 있다. 로우패스 필터는 로우패스 필터의 차단 주파수 이상의 고주파 신호들 및/또는 노이즈를 제거할 수 있다. 또한, RSFQ ADC(210)는 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)의 증폭 버전에 기초하여 디지털 신호(112)를 생성할 수 있다. 예를 들어, RSFQ ADC(210)는 디지털 신호(112)를 생성하기 위해 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)의 증폭 버전을 샘플링하거나/및 디지털화 할 수 있다. 그 결과, 디지털 신호(112)는 판독 출력 신호(212)에 포함된 큐비트 정보의 인코드 버전을 포함할 수 있고, 디지털 신호(112)에 포함된 큐비트 정보는 2진 비트들의 시퀀스를 사용하여 인코드 된다. 일 실시 예에서, RSFQ ADC(210)는 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)의 증폭 버전을 디지털 신호(112)로 변환하도록 조셉슨 접합들에 의해 생성된 단일 자속 양자 전압 펄스들을 채용할 수 있다. RSFQ ADC(210)에 의해 생성된 디지털 신호(112)는 희석 냉동고 시스템(102')의 출력 전송 라인을 통해 고전적 컴퓨팅 시스템(106)에 제공될 수 있다. 특정 실시 예들에서, RSFQ ADC(210)는 ERSFQ ADC 또는 eSFQ ADC가 될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)를 필터 하는 RSFQ ADC(210) 및/또는 로우패스 필터는 희석 냉동고 시스템(102')의 출력 전송 라인에 위치할 수 있다.
[0037] 시스템(300)은 기존 희석 냉동고 시스템들과 비교해서 다양한 이점들을 제공할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 시스템(300)을 채용함으로써, 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템의 하드웨어 오버헤드가 감소될 수 있다. 감소된 하드웨어 오버헤드는 희석 냉동고 시스템의 확장성도 또한 촉진시킬 수 있다. 또한, 희석 냉동고 시스템 내의 열 부하 및/또는 질량 부하가 감소될 수 있다. 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템의 전력 소비도 또한 감소될 수 있다. 또한, 시스템(300)을 채용함으로써, 희석 냉동고 시스템과 연관된 양자 프로세서의 성능 및/또는 정확도가 개선될 수 있다.
[0038] 도 4는 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 비-제한 시스템(400)의 일 예의 블록도를 예시한다. 여기에 기술된 다른 실시 예들에서 채용된 유사 엘리먼트들의 반복적인 설명은 간결성을 위해 생략된다.
[0039] 시스템(400)은 희석 냉동고 시스템(102), 양자 프로세서(104), 고전적 컴퓨팅 시스템(106), RSFQ 로직(402) 및/또는 RSFQ 디지털-아날로그 변환기(DAC)(404)를 포함할 수 있다. 희석 냉동고 시스템(102)는 방향성 결합기(202), 조셉슨-기반 절연체(204), 조셉슨 방향성 증폭기(206), 밴드패스 필터(208), 조셉슨-기반 믹서(209) 및/또는 RSFQ ADC(210)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 실시 예에서, RSFQ DAC(404)는 마이크로파 신호(108)를 생성할 수 있다. RSFQ DAC(404)에 의해 생성된 마이크로파 신호(108)는 희석 냉동고 시스템(102)의 입력 전송 라인을 통해 희석 냉동고 시스템(102)에 제공될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 희석 냉동고 시스템(102)의 입력 전송 라인은 마이크로파 신호(108)를 감쇠하거나 필터하기 위한 하나 또는 그 이상의 감쇠기들 및/또는 하나 또는 그 이상의 필터들(예: 하나 또는 그 이상의 로우패스 필터들)을 포함할 수 있다. RSFQ DAC(404) 및/또는 RSFQ DAC(404)는 고전적 컴퓨팅 시스템(106)과 통신 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, RSFQ DAC(404) 및/또는 RSFQ DAC(404)는 고전적 컴퓨팅 시스템(106)의 하나 또는 그 이상의 전자 디바이스들과 통신 가능하게 결합될 수 있다. 일 실시 예에서, RSFQ DAC(404) 및/또는 RSFQ DAC(404)는 희석 냉동고 시스템(102)의 4K 스테이지에 위치할 수 있다. 디지털 신호(112)는 고전적 컴퓨팅 시스템(106)과 RSFQ 로직(402)에 제공될 수 있다. RSFQ 로직(402)은 디지털 신호(112)를 마이크로파 신호(108)로 변환하는 것을 용이하게 하는 로직을 포함할 수 있다. 예를 들어, RSFQ 로직(402)은 디지털 신호(112)를 피드백 버전 또는 마이크로파 신호(108)의 순차적인(sequential) 버전으로 변환하는 것을 용이하게 하는 로직을 포함할 수 있다. 특정 실시 예들에서, RSFQ 로직(402)은 디지털 신호(112)의 결과에 기초하여 디지털 신호(112)를 마이크로파 신호(108)의 피드백 버전 또는 순차 버전(a feedback version or a sequential version)으로 변환하는 것을 용이하게 하는 로직을 포함할 수 있다. 그 결과, 특정 실시 예들에서, 마이크로파 신호(108)가 희석 냉동고 시스템(102) 내부의 디바이스에 의해 생성될 수 있다.
[0040] 시스템(400)은 기존 희석 냉동고 시스템들과 비교해서 다양한 이점들을 제공할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 시스템(400)을 채용함으로써, 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템의 하드웨어 오버헤드가 감소될 수 있다. 감소된 하드웨어 오버헤드는 희석 냉동고 시스템의 확장성도 또한 촉진시킬 수 있다. 또한, 희석 냉동고 시스템 내의 열 부하 및/또는 질량 부하가 감소될 수 있다. 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템의 전력 소비도 또한 감소될 수 있다. 또한, 시스템(400)을 채용함으로써, 희석 냉동고 시스템과 연관된 양자 프로세서의 성능 및/또는 정확도가 개선될 수 있다.
[0041] 도 5는 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 비-제한 시스템(500)의 일 예의 블록도를 예시한다. 여기에 기술된 다른 실시 예들에 채용된 유사 엘리먼트들의 반복적인 설명은 간결성을 위해 생략된다.
[0042] 시스템(500)는 희석 냉동고 시스템(102'), 양자 프로세서(104), 고전적 컴퓨팅 시스템(106), RSFQ 로직(402) 및/또는 RSFQ DAC(404)를 포함할 수 있다. 희석 냉동고 시스템(102')는 방향성 결합기(202), 조셉슨-기반 절연체(204), 밴드패스 필터(208), 조셉슨-기반 믹서(209), DC-SQUID 증폭기(302) 및/또는 RSFQ ADC(210)를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 실시 예에서, RSFQ DAC(404)는 마이크로파 신호(108)를 생성할 수 있다. RSFQ DAC(404)에 의해 생성된 마이크로파 신호(108)는 희석 냉동고 시스템(102)의 입력 전송 라인을 통해 희석 냉동고 시스템(102')에 제공될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 희석 냉동고 시스템(102')의 입력 전송 라인은 마이크로파 신호(108)를 감쇠하거나 필터하기 위한 하나 또는 그 이상의 감쇠기들 및/또는 하나 또는 그 이상의 필터들(예: 하나 또는 그 이상의 로우패스 필터들)을 포함할 수 있다. RSFQ DAC(404) 및/또는 RSFQ DAC(404)는 고전적 컴퓨팅 시스템(106)과 통신 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, RSFQ DAC(404) 및/또는 RSFQ DAC(404)는 고전적 컴퓨팅 시스템(106)의 하나 또는 그 이상의 전자들에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 일 실시 예에서, RSFQ DAC(404) 및/또는 RSFQ DAC(404)는 희석 냉동고 시스템(102')의 4K 스테이지에 위치할 수 있다. 디지털 신호(112)는 고전적 컴퓨팅 시스템(106)과 RSFQ 로직(402)에 제공될 수 있다. RSFQ 로직(402)은 디지털 신호(112)를 마이크로파 신호(108)로 변환하는 것을 용이하게 하는 로직을 포함할 수 있다. 예를 들어, RSFQ 로직(402)은 디지털 신호(112)를 마이크로파 신호(108)의 피드백 버전 또는 순차 버전으로 변환하는 것을 용이하게 하는 로직을 포함할 수 있다. 특정 실시 예들에서, RSFQ 로직(402)은 디지털 신호(112)의 결과에 기초하여 디지털 신호(112)를 마이크로파 신호(108)의 피드백 버전 또는 순차 버전으로 변환하는 것을 용이하게 하는 로직을 포함할 수 있다. 그 결과, 특정 실시 예들에서, 마이크로파 신호(108)는 희석 냉동고 시스템(102') 내부의 디바이스에 의해 생성될 수 있다.
[0043] 시스템(500)은 기존 희석 냉동고 시스템들과 비교해서 다양한 이점들을 제공할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 시스템(500)을 채용함으로써, 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템의 하드웨어 오버헤드가 감소될 수 있다. 감소된 하드웨어 오버헤드는 희석 냉동고 시스템의 확장성도 또한 촉진시킬 수 있다. 또한, 희석 냉동고 시스템 내의 열 부하 및/또는 질량 부하가 감소될 수 있다. 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템의 전력 소비도 또한 감소될 수 있다. 또한, 시스템(500)을 채용함으로써, 희석 냉동고 시스템과 연관된 양자 프로세서의 성능 및/또는 정확도가 개선될 수 있다.
[0044] 도 6은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 비-제한 시스템(600)의 일 예의 블록도를 예시한다. 여기에 기술된 다른 실시 예들에 채용된 유사 엘리먼트들의 반복적인 설명은 간결성을 위해 생략된다.
[0045] 시스템(600)은 희석 냉동고 시스템(102"), 양자 프로세서(104) 및/또는 고전적 컴퓨팅 시스템(106)을 포함할 수 있다. 희석 냉동고 시스템(102")은 희석 냉동고 시스템(102)의 대체 실시 예일 수 있다. 도 6에 도시된 실시 예에서, 희석 냉동고 시스템(102")은 조셉슨-기반 믹서(602), 밴드패스 필터(604), 조셉슨-기반 순환기(606), 조셉슨 방향성 증폭기(206), 밴드패스 필터(208), 조셉슨-기반 믹서(209) 및/또는 RSFQ ADC(210)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 믹서(602), 밴드패스 필터(604), 조셉슨-기반 순환기(606), 조셉슨 방향성 증폭기(206), 밴드패스 필터(208) 및/또는 조셉슨-기반 믹서(209)는 희석 냉동고 시스템(102")의 10mK 스티이제에 장착될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, RSFQ ADC(210)는 희석 냉동고 시스템(102")의 4K 스테이지에 장착될 수 있다. 고전적 컴퓨팅 시스템(106)에 의해 생성된 마이크로파 신호(108)는 희석 냉동고 시스템(102")의 입력 전송 라인을 통해 희석 냉동고 시스템(102")에 제공될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 희석 냉동고 시스템(102")의 입력 전송 라인은 마이크로파 신호(108)를 감쇠 및/또는 필터하기 위해 하나 또는 그 이상의 감쇠기들 및/또는 하나 또는 그 이상의 필터들(예: 하나 또는 그 이상의 로우패스 필터들)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 공진 주파수 및/또는 판독 공진 주파수 보다 낮은 저주파를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트의 큐비트 공진 주파수보다 낮은 주파수를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)의 판독 공진기 주파수보다 낮은 주파수를 포함할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)의 하나 또는 그 이상의 부분들을 추가적로 또는 대안으로 컨트롤할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트를 컨트롤할 수 있는 양자 프로세서(104)의 하나 또는 그 이상의 부분들을 컨트롤할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)와 연관된 하나 또는 그 이상의 양자 측정들을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 정보의 측정을 용이하게 할 수 있다. 일 예로, 큐비트 정보는 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트의 큐비트 상태(예: 들뜬 상태, 바닥 상태 또는 중첩 상태)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 마이크로파 신호(108)는 희석 냉동고 시스템(102")의 조셉슨-기반 믹서(602)에 의해 수신될 수 있다. 조셉슨-기반 믹서(602)는 특정한 주파수의 펌프 신호에 기초하여 마이크로파 신호(108)의 전송 및/또는 생성을 용이하게 할 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반의 믹서(602)는 마이크로파 신호(108)를 증가된-주파수(increased-frequency) 마이크로파 신호로 상향 변환(upconvert)할 수 있다. 예를 들어, 조셉슨-기반의 믹서(602)는 마이크로파 신호(108)를 판독 신호(213)로 상향 변환할 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 믹서(602)는 한 세트의 조셉슨 링 변조기들을 포함할 수 있고, 상기 조셉슨 링 변조기들의 세트는 마이크로파 신호(108)를 증가된-주파수 마이크로파 신호로 상향 변환하는 것을 용이하게 하도록 하나 또는 그 이상의 덩어리-엘리멘트 공진기들 및/또는 하나 또는 그 이상의 표면 음향파 공진기들에 결합된다. 또한, 판독 신호(213)는 상향 변환 판독 출력 신호일 수 있다. 특정 실시 예들에서, 마이크로파 신호(108)는 특정한 주파수를 중심으로 하는 밴드패스 필터(604)에 의해 또한 필터 될 수 있다. 예를 들어, 밴드패스 필터(604)는 마이크로파 신호(108)와 연관된 특정 밴드의 주파수들이 조셉슨-기반 순환기(606)에 도달하도록 할 수 있다. 일 실시 예에서, 밴드패스 필터(604)는 최소한의 손실로 마이크로파 신호(108)를 전송할 수 있고 DC-신호들 및/또는 임계 주파수 이하의 마이크로파 신호들을 차단할 수 있다.
[0046] 조셉슨-기반 순환기(606)는 고전적 컴퓨팅 시스템(106), 양자 프로세서(104), 및/또는 조셉슨 방향성 증폭기(206) 사이의 연결을 용이하게 하는 회로일 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 순환기(606)는 비가역(nonreciprocal) 마이크로파 디바이스일 수 있다. 조셉슨-기반 순환기(606)는 일 구현에서, 3개의 포트들을 포함할 수 있다. 다른 구현 예에서, 조셉슨-기반 순환기(606)는 4개의 포트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조셉슨-기반 순환기(606)의 포트에 입력되는(enters) 신호는 미리 정의된(predefined) 순환 방향에 기초하여 조셉슨-기반 순환기(606)의 다른 포트에 낮은 손실로 라우트 될(routed) 수 있다. 일 실시 예에서, 마이크로파 신호(108)는 조셉슨-기반 순환기(606)의 제1의 포트에 의해 수신될 수 있다. 또한, 양자 프로세서(104)는 조셉슨-기반 순환기(606)의 제2의 포트에 결합될 수 있다. 마이크로파 신호(108)의 일부가 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 정보(예: 큐비트 측정)와 연관된 판독 출력 신호를 제공하도록 제2의 포트를 통해 양자 프로세서(104)(예: 양자 프로세서(104)의 큐비트 공진기의 해제)에서 반사될 수 있다. 상기 판독 출력 신호는 조셉슨-기반 순환기(606)의 제3의 포트를 통해 전송될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 저온 부하는 조셉슨-기반 순환기(606)의 제4의 포트를 통해 조셉슨-기반 순환기(606)에 결합될 수 있다. 저온 부하는, 예를 들어, 50옴 부하, 일 수 있다. 일 실시 예에서, 마이크로파 신호(108)는 cQED를 통해 양자 프로세서(104)에서 반사될 수 있다. 예를 들어, 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트는 양자 프로세서(104)의 큐비트 공진기와 분산결합 될 수 있다. 또한, 큐비트 상태는 양자 프로세서(104)에 인가된 마이크로파 신호(108)의 측정된 위상 시프트에 기초하여 결정될 수 있다. 그 결과, 양자 프로세서(104)에 의해 제공되는 출력 신호는 큐비트 측정, 큐비트 상태와 같은 큐비트 정보 및/또는 기타 큐비트 정보를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 순환기(606)는 판독 출력 신호와 연관된 큐비트 정보에 대한 조셉슨 방향성 증폭기(206)의 과잉 역작용(excess backaction)을 차단할 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 순환기(606)는 자기 재료들(magnetic materials) 및/또는 강한 자기장들(magnetic fields) 없이 구현될 수 있다. 다른 실시 예에서, 조셉슨-기반 순환기(606)는 한 세트의 조셉슨 파라메트릭 변환기들을(a set of Josephson parametric converters)포함할 수 있다.
[0047] 조셉슨 방향성 증폭기(206) 및/또는 밴드패스 필터(208)는 양자 프로세서(104)에 의해 제공되는 판독 출력 신호(예: 마이크로파 신호(108)와 연관된 판독 출력 신호)를 또한 처리할 수 있다. 일 실시 예에서, 판독 출력 신호는 조셉슨 방향성 증폭기(206)로 전송될 수 있다. 조셉슨 방향성 증폭기(206)는 판독 출력 신호를 증폭할 수 있다. 조셉슨 방향성 증폭기(206)는 양자-제한 증폭기 또는 근접 양자-제한 증폭기일 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨 방향성 증폭기(206)는 판독 출력 신호의 증폭을 용이하도록 함께 결합된 두 개의 조셉슨 파라메트릭 변환기를 포함할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 판독 출력 신호는 특정한 주파수를 중심으로 하는 밴드패스 필터(208)에 의해서 또한 필터 될 수 있다. 예를 들어, 밴드패스 필터(208)는 판독 출력 신호와 연관된 특정 밴드의 주파수들이 조셉슨-기반 믹서(209)로 도달하도록 할 수 있다. 일 실시 예에서, 밴드패스 필터(208)는 최소한의 손실로 판독 출력 신호를 전송할 수 있고 DC-신호들 및/또는 임계 주파수 이하의 마이크로파 신호들을 차단할 수 있다. 조셉슨-기반 믹서(209)는 판독 출력 신호를 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)로 변환할 수 있다. 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)는 판독 출력 신호의 주파수 및 마이크로파 신호(108)의 주파수보다 낮은 주파수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)는 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트 주파수 및 양자 프로세서(104)의 큐비트 공진기의 주파수보다 낮은 주파수를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 믹서(209)는 한 세트의 조셉슨 링 변조기들을 포함할 수 있으며, 상기 조셉슨 링 변조기들의 세트는 마이크로파 신호(108)와 연관된 판독 출력 신호가 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)로 하향 변환하는 것을 용이하게 하도록 하나 또는 그 이상의 덩어리-엘리멘트 공진기들 및/또는 하나 또는 그 이상의 표면 음향파 공진기들에 결합된다. 또한, 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)는 하향 변환된 판독 출력 신호(예: 판독 출력 신호의 하향 변환된 버전)일 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 믹서(209)에 의해 생성된 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)는 로우패스 필터에 의해 필터 될 수 있다. 예를 들어, 희석 냉동고 시스템(102)의 10mK 스테이지와 희석 냉동고 시스템(102)의 4K 스테이지 사이의 출력 라인은 조셉슨-기반 믹서(209)와 RSFQ ADC(210) 사이의 로우패스 필터가 포함될 수 있다. 로우패스 필터는 로우패스 필터의 차단 주파수 이상의 고주파 신호들 및/또는 노이즈를 제거할 수 있다. 또한, RSFQ ADC(210)는 디지털 신호(112)를 생성할 수 있다. 예를 들어, RSFQ ADC(210)는 디지털 신호(112)를 생성하기 위해 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)를 샘플링하거나 디지털화 할 수 있다. 그 결과, 디지털 신호(112)는 판독 출력 신호에 포함된 큐비트 정보의 인코드 버전을 포함할 수 있고, 디지털 신호(112)에 포함된 큐비트 정보는 2진 비트들의 시퀀스를 사용하여 인코드 된다. 일 실시 예에서, RSFQ ADC(210)는 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)를 디지털 신호(112)로 변환하기 위해 조셉슨 접합들에 의해 생성된 단일 자속 양자 전압 펄스들을 채용할 수 있다. RSFQ ADC(210)에 의해 생성된 디지털 신호(112)는 희석 냉동고 시스템(102")의 출력 전송 라인을 통해 고전적 컴퓨팅 시스템(106)에 제공될 수 있다. 특정 실시 예들에서, RSFQ ADC(210)는 ERSFQ ADC 또는 eSFQ ADC일 수 있다. 특정 실시 예들에서, 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)를 필터 하는 RSFQ ADC(210) 및/또는 로우패스 필터는 희석 냉동고 시스템(102")의 출력 전송 라인에 위치할 수 있다.
[0048] 시스템(600)은 기존 희석 냉동고 시스템들과 비교해서 다양한 이점들을 제공할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 시스템(600)을 채용함으로써, 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템의 하드웨어 오버헤드가 감소될 수 있다. 감소된 하드웨어 오버헤드는 희석 냉동고 시스템의 확장성도 또한 촉진시킬 수 있다. 또한, 희석 냉동고 시스템 내의 열 부하 및/또는 질량 부하가 감소될 수 있다. 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템의 전력 소비도 또한 감소될 수 있다. 또한, 시스템(600)을 채용함으로써, 희석 냉동고 시스템과 연관된 양자 프로세서의 성능 및/또는 정확도가 개선될 수 있다.
[0049] 도 7은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 비-제한 시스템(700)의 일 예의 블록도를 예시한다. 여기에 기술된 다른 실시 예들에 채용된 유사 엘리먼트들의 반복적인 설명은 간결성을 위해 생략된다.
[0050] 시스템(700)은 희석 냉동고 시스템(102"'), 양자 프로세서(104) 및/또는 고전적 컴퓨팅 시스템(106)을 포함할 수 있다. 희석 냉동고 시스템(102"')은 희석 냉동고 시스템(102')의 대체 실시 예일 수 있다. 도 7에 도시된 실시 예에서, 희석 냉동고 시스템(102"')은 조셉슨-기반 믹서(602), 밴드패스 필터(604), 조셉슨-기반 순환기(606), 밴드패스 필터(208), 조셉슨-기반 믹서(209), DC-SQUID 증폭기 및/또는 RSFQ ADC(210)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 믹서(602), 밴드패스 필터(604), 조셉슨-기반 순환기(606), 밴드패스 필터(208), 조셉슨-기반 믹서(209), 및/또는 DC-SQUID 증폭기는 희석 냉동고 시스템(102"')의 10mK 스테이지에 장착될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, RSFQ ADC(210)는 희석 냉동고 시스템(102"')의 4K 스테이지에 장착될 수 있다. 고전적 컴퓨팅 시스템(106)에 의해 생성된 마이크로파 신호(108)는 희석 냉동고 시스템(102"')의 입력 전송 라인을 통해 희석 냉동고 시스템(102"')에 제공될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 희석 냉동고 시스템(102"')의 입력 전송 라인은 마이크로파 신호(108)를 감쇠 및/또는 필터하기 위해 하나 또는 그 이상의 감쇠기들 및/또는 하나 또는 그 이상의 필터들(예: 하나 또는 그 이상의 로우패스 필터들)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 공진 주파수 및/또는 판독 공진 주파수에 대응하는 주파수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트의 큐비트 공진 주파수에 대응하는 주파수를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)의 판독 공진기에 대응하는 주파수를 포함할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)의 하나 또는 그 이상의 부분들을 추가적으로 또는 대안으로 컨트롤할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트를 컨트롤할 수 있는 양자 프로세서(104)의 하나 또는 그 이상의 부분들을 컨트롤할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)와 연관된 하나 또는 그 이상의 양자 측정들을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 신호(108)는 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 정보의 측정을 용이하게 할 수 있다. 일 예로, 큐비트 정보는 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트의 큐비트 상태(예: 들뜬 상태, 바닥 상태 또는 중첩 상태)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 마이크로파 신호(108)는 희석 냉동고 시스템(102"')의 조셉슨-기반 믹서(602)에 의해 수신될 수 있다. 조셉슨-기반 믹서(602)는 특정한 주파수를 갖는 펌프 신호에 기초하여 마이크로파 신호(108)의 전송 및/또는 생성을 용이하게 할 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반의 믹서(602)는 마이크로파 신호(108)를 증가된-주파수 마이크로파 신호로 상향 변환할 수 있다. 예를 들어, 조셉슨-기반의 믹서(602)는 마이크로파 신호(108)를 판독 신호(213)로 상향 변환할 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 믹서(602)는 한 세트의 조셉슨 링 변조기들을 포함할 수 있으며, 상기 조셉슨 링 변조기들의 세트는 마이크로파 신호(108)를 증가된-주파수 마이크로파 신호로 상향 변환하는 것을 용이하게 하도록 하나 또는 그 이상의 덩어리-엘리멘트 공진기들 및/또는 하나 또는 그 이상의 표면 음향파 공진기들에 결합된다. 또한, 판독 신호(213)는 상향 변환된 판독 출력 신호일 수 있다. 특정 실시 예들에서, 마이크로파 신호(108)는 특정한 주파수 중심의 밴드패스 필터(604)에 의해 또한 필터 될 수 있다. 예를 들어, 밴드패스 필터(604)는 마이크로파 신호(108)와 연관된 특정 밴드의 주파수들이 조셉슨-기반 순환기(606)에 도달하도록 할 수 있다. 일 실시 예에서, 밴드패스 필터(604)는 최소한의 손실로 마이크로파 신호(108)를 전송할 수 있고 DC-신호들 및/또는 임계 주파수 이하의 마이크로파 신호들을 차단할 수 있다.
[0051] 조셉슨-기반 순환기(606)는 고전적 컴퓨팅 시스템(106), 양자 프로세서(104), 및/또는 조셉슨 방향성 증폭기(206) 사이의 연결을 용이하게 하는 회로일 수 있다. 실시 예에서, 조셉슨-기반의 순환기(606)는 비가역 마이크로파 디바이스일 수 있다. 조셉슨-기반 순환기(606)는 일 구현에서, 3개의 포트들을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 조셉슨-기반 순환기(606)는 4개의 포트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조셉슨-기반 순환기(606)의 포트에 입력되는 신호는 미리 정의된 순환 방향에 기초하여 조셉슨-기반 순환기(606)의 다른 포트에 낮은 손실로 라우트 될 수 있다. 일 실시 예에서, 마이크로파 신호(108)는 조셉슨-기반 순환기(606)의 제1의 포트에 의해 수신될 수 있다. 또한, 양자 프로세서(104)는 조셉슨-기반 순환기(606)의 제2의 포트에 결합될 수 있다. 마이크로파 신호(108)의 일부는 양자 프로세서(104)와 연관된 큐비트 정보(예: 큐비트 측정)와 연관된 판독 출력 신호를 제공하도록 제2의 포트를 통해 양자 프로세서(104)(예: 양자 프로세서(104)의 큐비트 공진기 해제)에서 반사될 수 있다. 판독 출력 신호는 조셉슨-기반 순환기(606)의 제3의 포트를 통해 전송될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 저온 부하는 조셉슨-기반 순환기(606)의 제4의 포트를 통해 조셉슨-기반 순환기(606)에 결합될 수 있다. 저온 부하는, 예를 들어, 50옴 부하, 일 수 있다. 일 실시 예에서, 마이크로파 신호(108)는 cQED를 통해 양자 프로세서(104)에서 반사될 수 있다. 예를 들어, 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트는 양자 프로세서(104)의 큐비트 공진기와 분산결합 될 수 있다. 또한, 큐비트 상태는 양자 프로세서(104)에 적용된 마이크로파 신호(108)의 측정된 위상 시프트에 기초하여 결정될 수 있다. 그 결과, 양자 프로세서(104)에 의해 제공되는 판독 출력 신호는 큐비트 측정, 큐비트 상태와 같은 큐비트 정보 및/또는 기타 큐비트 정보를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 순환기(606)는 판독 출력 신호와 연관된 큐비트 정보에 대한 DC-SQUID 증폭기(302)의 과도한 역작용을 차단할 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 순환기(606)는 자기장들 및/또는 강한 자기장들 없이 구현될 수 있다. 다른 실시 예에서, 조셉슨-기반 순환기(606)는 한 세?v의 조셉슨 파라메트릭 변환기들을 포함할 수 있다.
[0052] 밴드패스 필터(208)는 양자 프로세서(104)에 의해 제공되는 판독 출력 신호(예: 마이크로파 신호(108)와 연관된 판독 출력 신호)를 또한 처리할 수 있다. 일 실시 예에서, 판독 출력 신호는 특정한 주파수 중심의 밴드패스 필터(208)에 의해 또한 필터 될 수 있다. 예를 들어, 밴드패스 필터(208)는 판독 출력 신호와 연관된 특정 밴드의 주파수들이 조셉슨-기반 믹서(209)에 도달되도록 할 수 있다. 일 실시 예에서, 밴드패스 필터(208)는 최소한의 손실로 판독 출력 신호를 전송할 수 있고 DC-신호들 및/또는 임계 주파수 이하의 마이크로파 신호들을 차단할 수 있다. 조셉슨-기반 믹서(209)는 판독 출력 신호를 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)로 변환할 수 있다. 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)는 판독 출력 신호의 주파수 및 마이크로파 신호(108)보다 낮은 주파수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)는 양자 프로세서(104)의 초전도 큐비트의 주파수 및 양자 프로세서(104)의 큐비트 공진기의 주파수보다 낮은 주파수를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 조셉슨-기반 믹서(209)는 한 세트의 조셉슨 링 변조기들을 포함할 수 있으며, 상기 조셉슨 링 변조기들의 세트는 마이크로파 신호(108)와 연관된 판독 출력 신호가 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)로 하향 변환하는 것을 용이하게 하도록 하나 또는 그 이상의 덩어리-엘리멘트 공진기들 및/또는 하나 또는 그 이상의 표면 음향파 공진기들에 결합된다. 또한, 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)는 하향 변환된 판독 출력 신호(예: 판독 출력 신호의 하향 변환된 버전)일 수 있다. DC-SQUID 증폭기(302)는 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)를 증폭할 수 있다. DC-SQUID 증폭기(302)는 양자-제한 증폭기 또는 근접 양자-제한 증폭기일 수 있다. 일 실시 예에서, DC-SQUID 증폭기(302)는 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)의 증폭을 용이하게 하도록 초전도 루프에서 병렬의 두 개의 조셉슨 접합들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, DC-SQUID 증폭기(302)에 의해 생성된 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)의 증폭 버전은 로우패스 필터에 의해 필터 될 수 있다. 예를 들어, 희석 냉동고 시스템(102)의 10mK 스테이지와 희석 냉동고 시스템(102)의 4K 스테이지 사이의 출력 라인은 DC-SQUID 증폭기(302)와 RSFQ ADC(210) 사이의 로우패스 필터를 포함할 수 있다. 로우패스 필터는 로우패스 필터의 차단 주파수 이상의 고주파 신호들 및/또는 노이즈를 제거할 수 있다. 또한, RSFQ ADC(210)는 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)의 증폭 버전에 기초하여 디지털 신호(112)를 생성할 수 있다. 예를 들어, RSFQ ADC(210)는 디지털 신호(112)를 생성하도록 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)의 증폭 버전을 샘플링하거나 디지털화할 수 있다. 그 결과, 디지털 신호(112)는 판독 출력 신호에 포함된 큐비트 정보의 인코드 버전을 포함할 수 있고, 디지털 신호(112)에 포함된 큐비트 정보는 2진 비트들의 시퀀스를 사용하여 인코드 된다. 일 실시 예에서, RSFQ ADC(210)는 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)의 증폭 버전을 디지털 신호(112)로 변환하도록 조셉슨 접합들에 의해 생성된 단일 자속 양자 전압 펄스들을 채용할 수 있다. RSFQ ADC(210)에 의해 생성된 디지털 신호(112)는 희석 냉동고 시스템(102”’)의 출력 전송 라인을 통해 고전적 컴퓨팅 시스템(106)에 제공될 수 있다. 특정 실시 예들에서 희석 냉동고 시스템(102”’)의 출력 전송 라인은 디지털 신호(112)를 감쇠 및/또는 필터하기 위한 하나 또는 그 이상의 감쇠기들 및/또는 필터들을 포함할 수 있다. 특정 실시 예들에서, RSFQ ADC(210)는 ERSFQ ADC 또는 eSFQ ADC일 수 있다. 특정 실시 예들에서, 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)를 필터 하는 RSFQ ADC(210) 및/또는 로우패스 필터는 희석 냉동고 시스템(102”’)의 출력 전송 라인에 위치할 수 있다.
[0053] 시스템(700)은 기존 희석 냉동고 시스템들과 비교해서 다양한 이점들을 제공할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 시스템(700)을 채용함으로써, 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템의 하드웨어 오버헤드가 감소될 수 있다. 감소된 하드웨어 오버헤드는 희석 냉동고 시스템의 확장성도 또한 촉진시킬 수 있다. 또한, 희석 냉동고 시스템 내의 열 부하 및/또는 질량 부하가 감소될 수 있다. 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템의 전력 소비도 또한 감소될 수 있다. 또한, 시스템(700)을 이용함으로써, 희석 냉동고 시스템과 연관된 양자 프로세서의 성능 및/또는 정확도가 개선될 수 있다.
[0054] 도 8은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 비-제한 시스템(800)의 일 예의 블록도를 예시한다. 여기에 기술된 다른 실시 예들에 채용된 유사 엘리먼트들의 반복적인 설명은 간결성을 위해 생략된다.
[0055] 시스템(800)는 고전적 컴퓨팅 시스템(106)을 포함한다. 고전적 컴퓨팅 시스템(106)은 희석 냉동고 시스템(102), 희석 냉동고 시스템(102'), 희석 냉동고 시스템(102"), 또는 희석 냉동고 시스템(102"')과 통신 가능하게 결합될 수 있다. 도 8에 도시된 실시 예에서, 고전적 컴퓨팅 시스템(106)은 고전적 신호 관리 디바이스(802) 및/또는 하나 또는 그 이상의 전자디바이스들(804)을 포함할 수 있다. 고전적 신호 관리 디바이스(802)는 하나 또는 그 이상의 전자 디바이스들(804)과 통신 가능하게 결합될 수 있다. 고전적 신호 관리 디바이스(802) 및/또는 하나 또는 그 이상의 전자 디바이스들(804)은, 예를 들어, 상온(예: 약 273K)의 컴퓨팅 환경에서, 작동될 수 있다. 고전적 신호 관리 디바이스(802)는 디지털 신호(112)와 연관된 고전적 신호 처리를 수행할 수 있다. 고전적 신호 관리 디바이스(802)는 디지털 신호(112)와 연관된 신호 분석을 추가적으로 또는 대안으로 수행할 수 있다. 또한, 고전적 컴퓨팅 시스템(106)은 디지털 신호(112)와 연관된 데이터의 스토리지(예: 비트들)를 추가적으로 또는 대안으로 관리할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 전자 디바이스들(804)은 마이크로파 신호(108)를 생성할 수 있고 및/또는 마이크로파 신호(108)를 희석 냉동고 시스템(102), 희석 냉동고 시스템(102'), 희석 냉동고 시스템(102"), 또는 희석 냉동고 시스템(102”’)으로 전송할 수 있다. 일 실시 예에서, 하나 또는 그 이상의 전자 디바이스들(804)은 하나 또는 그 이상의 신호 발생기들이 될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 고전적 신호 관리 디바이스(802)와 하나 또는 그 이상의 전자 디바이스들(804)은 하나 또는 그 이상의 아날로그 신호들 및/또는 하나 또는 그 이상의 디지털 신호들을 교환할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 고전적 신호 관리 디바이스(802) 및/또는 하나 또는 그 이상의 전자 디바이스들(804)은 RSFQ 로직(402) 및/또는 RSFQ DAC(404)와 연관된 하나 또는 그 이상의 기능들(functions)을 컨트롤할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 고전적 신호 관리 디바이스(802) 및/또는 하나 또는 그 이상의 전자 디바이스들(804)은 RSFQ 로직(402) 및/또는 RSFQ DAC(404)로 하나 또는 그 이상의 아날로그 신호들을 전송할 수 있다.
[0056] 도 9 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 비-제한 시스템(900)의 일 예의 블록도를 예시한다. 여기에 기술된 다른 실시 예들에 채용된 유사 엘리먼트들의 반복적인 설명은 간결성을 위해 생략된다.
[0057] 시스템(900)는 조셉슨-기반 믹서(901)를 포함한다. 예를 들어, 조셉슨-기반 믹서(901)는 조셉슨-기반 믹서(209)에 대응할 수 있다. 그러나, 다른 예에서, 조셉슨-기반 믹서(901)는 조셉슨-기반 믹서(602)에 대응할 수 있다. 조셉슨-기반 믹서(901)는 마이크로파 공진기(902), 표면 음향파 공진기(904) 및 조셉슨 링 변조기(906)를 포함할 수 있다. 마이크로파 공진기(902)는 특정한 마이크로파 주파수들에서 공진(resonate)할 수 있는 마이크로파 공진기일 수 있다. 표면 음향파 공진기(904)는 마이크로파 공진기 주파수와 다른 하나 또는 그 이상의 다른 마이크로파 주파수들을 공진할 수 있는 전자-머신(electro-mechanical)공진기일 수 있다. 일 실시 예에서, 마이크로파 공진기(902)는 제1의 공진 주파수를 포함할 수 있고 표면 음향파 공진기(904)는 제2의 공진 주파수를 포함할 수 있다. 조셉슨 링 변조기(906)는 한 세트의 조셉슨 터널 접합들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조셉슨 링 변조기(906)는 휘트스톤 브리지(Wheatstone-bridge) 구성에 배열된(arranged) 한 세트의 조셉슨 접합들을 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 조셉슨 링 변조기(906)는 한 세트의 션트 접합들(a set of shunt junctions)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 펌프 신호(908)는 판독 출력 신호(212)를, 예를 들어, 마이크로파 공진기(902), 표면 음향파 공진기(904) 및 조셉슨 링 변조기(906)를 통해, 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)로 주파수 하향 변환 하는 것을 컨트롤하는데 이용될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 조셉슨-기반 믹서(901)는 마이크로파 공진기(902), 표면 음향파 공진기(904) 및/또는 조셉슨 링 변조기(906) 사이의 하나 또는 그 이상의 결합들을 용이하게 하도록 결합 커패시터(910), 결합 커패시터(912), 결합 커패시터(914) 및/또는 결합 커패시터(916)를 포함할 수 있다. 결합 커패시터(910), 결합 커패시터(912), 결합 커패시터(914) 및/또는 결합 커패시터(916)는 판독 출력 신호(212), 감소된-주파수 마이크로파 신호(110) 및/또는 펌프 신호(908)의 처리를 추가적으로 또는 대안으로 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 결합 커패시터(916)는 감소된-주파수 마이크로파 신호(110)를 전달하는 외부 전송 라인을 표면 음향파 공진기(904)에 결합할 수 있다. 결합 커패시터(910)는 판독 출력 신호(212)를 전달하는 외부 전송 라인을 마이크로파 공진기(902)에 결합할 수 있다. 예를 들어, 결합 커패시터(912) 및/또는 결합 커패시터(914)는 입력 및 출력 펌프 드라이브를 전달하는 전송 라인(918)을 조셉슨 링 변조기에 결합할 수 있다.
[0058] 도 10은 여기에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시 예들에 따라 초전도 양자 프로세서에 개선된 희석 냉동고를 제공하기 위한 비-제한 방법(1000)의 일 예의 플로를 예시한다. 단계(1002)에서, 마이크로파 신호는, 희석 냉장고 시스템 내에 위치한 조셉슨-믹서 회로에 기초하여 감소된-주파수 마이크로파 신호로, 양자 프로세서와 연관된 상기 희석 냉장고 시스템에 의해, 변환된다. 단계(1004)에서, 상기 감소된-주파수 마이크로파 신호는 양자 프로세서와 연관된 큐비트 정보를 포함한 디지털 신호로, 상기 희석 냉동고 시스템에 의해, 디지털화된다. 단계(1006)에서, 상기 디지털 신호는 고전적 컴퓨팅 시스템으로, 상기 희석 냉동고 시스템에 의해, 전송된다. 특정 실시 예들에서, 상기 방법(1000)은 상기 고전적 컴퓨팅 시스템으로부터 상기 마이크로파 신호를, 상기 희석 냉장고 시스템에 의해, 수신하는 단계를 추가적으로 또는 대안으로 포함할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 상기 방법(1000)은 상기 희석 냉장고 시스템 내에 위치한 조셉슨 방향 증폭기를 통해 상기 마이크로파 신호를, 상기 희석 냉장고 시스템에 의해, 증폭하는 단계를 추가적으로 또는 대안으로 포함할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 상기 방법(1000)은 상기 희석 냉동고 시스템 내에 위치한 조셉슨-기반 절연체를 통해 노이즈로부터 양자 프로세서를, 상기 희석 냉동고 시스템에 의해, 격리하는 단계(isolating)를 추가적으로 또는 대안으로 포함될 수 있다. 특정 실시 예들에서, 상기 방법(1000)은 상기 희석 냉장고 시스템 내에 위치한 조셉슨-기반 절연체를 사용하는 상기 희석 냉장고 시스템의 출력 체인과 연관된 노이즈로부터 상기 양자 프로세서를, 상기 희석 냉장고 시스템에 의해, 보호하는 단계를 추가적으로 또는 대안으로 포함될 수 있다.
[0059] 설명의 단순화를 위해 방법들이 기술되고 일련의 단계들로 설명된다. 본 발명의 주제는 예시된 단계들에 의해서 제한되지 않고 및/또는 단계들의 순서에 의해서 제한되지 않으며, 예를 들어, 단계들은 다양한 순서들로 및/또는 동시에 발생할 수 있고, 여기서 제공되고 설명되지 않는 단계들을 가질 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 발명의 주제에 따른 방법들을 구현하기 위해 예시되지 않은 단계들이 요구될 수도 있다. 또한, 당업자들은 본 발명의 방법들이 대안으로서 상태 다이어그램 또는 이벤트들을 통해 일련의 상호 관련된 상태들로 표현될 수도 있음을 이해할 것이다.
[0060] 또한, 적어도 마이크로파 신호를 감소된-주파수 마이크로파 신호로 변환하고, 감소된-주파수 마이크로파 신호를 디지털화 하는 것은 전기 및 머신 컴포넌트들 및 회로의 조합으로 설정되기 때문에, 인간이 여기에 개시된 시스템들 및/또는 디바이스들에 의해 수행되는 처리를 복제하거나 수행할 수는 없다. 예를 들어, 인간은 마이크로파 신호를 감소된-주파수 마이크로파 신호로 변환할 수 없다. 게다가, 인간은 감소된 주파수의 마이크로파 신호를 디지털화 할 수 없다.
[0061] 또한, 용어 "or"는 배타적인 "or"가 아닌 포괄적인 "or"를 의미하기 위한 것이다. 즉, 달리 명시되거나 맥락상 명확하지 않은 한, "X는 A 또는 B를 채용한다"는 것은 자연적 포함 순열들 중 하나를 의미하기 위한 것이다. 다시 말하면, 만일 X가 A를 채용한다, X가 B를 채용한다, 또는 X는 A와 B를 모두 채용한다면, 전술한 경우들 중 하나에서 "X가 A 또는 B를 채용한다는 것이 충족된다. 또한 본 명세서 및 부속 도면들에 사용된 "하나(a)" 및 "한(an)"은 단수의 형태임을 맥락으로부터 달리 명시되거나 명확히 하지 않는 한 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "예" 및/또는 "예시적"라는 용어는 예, 사례 또는 예시의 의미로 사용된다. 오해를 피하기 위해 본 명세서에 개시된 주제는 그러한 예들에 의해 제한되지 않는다. 또한, 여기에서 "예" 또는 "예시적"으로 기술된 실시 예나 구현은 반드시 다른 실시 예나 구현에 비해 선호되거나 유리한 것으로 해석될 필요는 없으며, 당업자들에 알려진 동등한 예시적 구조들과 방법들을 배제하기 위한 것은 아니다.
[0062] 위에서 설명한 것은 시스템들 및 컴퓨터-구현 방법들의 단순한 예들을 포함한다. 물론 본 명세서의 설명 목적을 위한 모든 컴포넌트들 또는 컴퓨터-구현방법들의 생각할 수 있는 모든 조합을 기술하는 것은 불가능하지만, 당업자는 본 발명의 많은 추가 조합과 순열이 가능하다는 것을 인식할 수 있다. 또한, "포함하다", "갖는다", "소유한다" 등의 용어가 상세한 설명, 청구범위, 부록 및 도면들에 사용될 때, 그러한 용어들은 "포함하는"이라는 용어가 청구항에서 번역단어로서 채용될 때 해석되는 "포함하는"이라는 용어와 유사한 방식으로 포괄적임이 의도된 것이다.
[0063] 다양한 실시 예들에 대한 설명들이 예시의 목적으로 제공되었으나, 이들이 전부라거나 개시된 실시 예들로만 국한되지 않는다. 기술된 실시 예들의 범위와 정신에서 벗어나지 않고 많은 수정들과 변형들이 당업자들에게 명백할 것이다. 본 명세서에 사용된 용어들은 실시 예들의 원리들, 시장에서 발견된 기술에 대한 실용적 적용 또는 기술적 개선, 또는 여기에 개시된 실시 예들에 대해 당업자들이 이해할 수 있도록 하기 위해 선택되었다.
Claims (25)
- 마이크로파 신호들을 사용하여 초전도 큐비트들을 측정하기 위한 극저온 마이크로파 시스템에 있어서, 상기 극저온 마이크로파 시스템은:
양자 프로세서를 위한 희석 냉동고 시스템(a dilution refrigerator system)를 포함하고, 상기 희석 냉동고 시스템 내에는 조셉슨-믹서 회로(Josephson-mixer circuit)가 위치하며, 상기 희석 냉동고 시스템은 상기 조셉슨-믹서 회로에 기초하여 큐비트 정보와 연관된 마이크로파 신호를 감소된-주파수 마이크로파 신호(reduced-frequency microwave signal)로 변환하고, 상기 감소된-주파수 마이크로파 신호는 큐비트 주파수보다 낮은(below) 주파수와 상기 양자 프로세서와 연관된 판독 공진기 주파수를 포함하는
극저온 마이크로파 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 희석 냉동고 시스템의 입력 전송 라인은 마이크로파 신호를 감쇠하고 필터하기 위한 감쇠기(an attenuator) 및 로우패스 필터(a lowpass filter)를 포함하는
극저온 마이크로파 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 희석 냉동고 시스템의 출력 전송 라인은 특정 주파수 신호들과 노이즈를 제거하기(reject) 위해 로우패스 필터를 포함하고, 상기 출력 전송 라인은 상기 감소된-주파수 마이크로파 신호를 디지털화하고 필터하기 위해 아날로그-디지털(analog-to-digital) 변환기 및 로우패스 필터를 포함하는
극저온 마이크로파 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 희석 냉동고 시스템은 고전적 컴퓨터 시스템을 위한 디지털 신호로 생성하도록 초전도 디바이스에 기초하여 상기 감소된-주파수 마이크로파 신호를 디지털화 하는 아날로그-디지털 변환기를 포함하는
극저온 마이크로파 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 감소된-주파수 마이크로파 신호의 채용(employing)이 상기 양자 프로세서의 성능을 개선시키는
극저온 마이크로파 시스템. - 시스템에 있어서, 상기 시스템은:
양자 프로세서와 연관된 큐비트 측정을 제공하도록 큐비트 판독과 연관된 마이크로파 신호의 주파수를 감소시키고 증가시키는 양자 프로세서를 위한 희석 냉동고 시스템을 포함하는
시스템. - 제6항에 있어서, 상기 마이크로파 신호는 제1의 마이크로파 신호이고, 상기 희석 냉동고 시스템은 상기 제1의 마이크로파 신호를 제2의 마이크로파 신호로 변환하는 조셉슨 믹서 회로를 포함하며, 상기 제1의 마이크로파 신호와 연관된 제1의 주파수는 상기 제2의 마이크로파 신호와 연관된 제2의 주파수보다 큰
시스템. - 제7항에 있어서, 상기 희석 냉동고 시스템은 고전적 컴퓨팅 시스템을 위한 디지털 신호를 생성하도록 초전도 디바이스에 기초하여 상기 제2의 마이크로파 신호를 디지털화 하는 고속 신호 단일 자속 양자(a rapid single flux quantum: RSFQ) 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함하는
시스템. - 제8항에 있어서, 상기 희석 냉동고 시스템은 상기 RSFQ ADC에 의한 처리를 위해 상기 제2의 마이크로파 신호의 증폭 버전(an amplified version)을 생성하도록 상기 제2의 마이크로파 신호를 증폭하는 근접 양자-제한 증폭기(a near quantum-limited amplifier)를 포함하는
시스템. - 제8항에 있어서, 상기 희석 냉동고 시스템은 상기 조셉슨 믹서 회로에 의한 처리를 위해 상기 제1의 마이크로파 신호의 증폭 버전을 생성하도록 상기 제1의 마이크로파 신호를 증폭하는 양자-제한 증폭기(a quantum-limited amplifier)를 포함하는
시스템. - 제8항에 있어서, 상기 희석 냉동고 시스템은 조셉슨-기반 절연체(a Josephson-based isolator)를 포함하고, 상기 조셉슨-기반 절연체는 상기 희석 냉동고 시스템 내에서 출력 체인(output chain)에 의해 상기 양자 프로세서에 제공되는 노이즈를 제한하기 위해 한 세트의 조셉슨 믹서들(a set of Josephson mixers)을 포함하는
시스템. - 제7항에 있어서, 상기 희석 냉동고 시스템은 밴드패스 필터(a bandpass filter)를 포함하고, 상기 밴드패스 필터는 상기 조셉슨 믹서 회로에 의한 처리를 위해 상기 제1의 마이크로파 신호의 필터 버전을 생성하도록 주파수들의 밴드에 기초하여 상기 제1의 마이크로파 신호를 필터 하는
시스템. - 제8항에 있어서, 상기 희석 냉동고 시스템은 상기 RSFQ ADC에 의한 처리를 위해 최소한의 손실로 상기 제2의 마이크로파 신호를 전송하는 로우패스 필터를 포함하는
시스템. - 제6항에 있어서, 상기 시스템은:
상기 마이크로파 신호를 생성하는 전자 디바이스를 포함하는 고전적 컴퓨팅 시스템을 더 포함하는
시스템. - 제6항에 있어서, 상기 희석 냉동고 시스템은 상기 양자 프로세서의 일관성(coherence)을 개선하도록 상기 희석 냉동고 시스템 내부의 상기 마이크로파 신호의 주파수를 감소시키고 증가시키는
시스템. - 방법에 있어서, 상기 방법은:
상기 희석 냉동고 시스템 내에 위치한 조셉슨-믹서 회로에 기초하여 마이크로파 신호를 감소된-주파수 마이크로파 신호로, 양자 프로세서와 연관된 희석 냉동고 시스템에 의해, 변환하는 단계;
상기 감소된-주파수 마이크로파 신호를 상기 양자 프로세서와 연관된 큐비트 정보를 포함하는 디지털 신호로, 상기 희석 냉동고 시스템에 의해, 디지털화 하는 단계; 및
상기 디지털 신호를 고전적 컴퓨팅 시스템으로, 상기 희석 냉동고 시스템에 의해, 전송하는 단계를 포함하는
방법. - 제16항에 있어서, 상기 방법은:
상기 고전적 컴퓨팅 시스템으로부터 상기 마이크로파 신호를, 상기 희석 냉동고 시스템에 의해, 수신하는 단계를 더 포함하는
방법. - 제16항에 있어서, 상기 방법은:
상기 희석 냉동고 시스템 내에 위치한 조셉슨 방향성 증폭기를 통해 상기 마이크로파 신호를, 상기 희석 냉동고 시스템에 의해, 증폭하는 단계를 더 포함하는
방법. - 제16항에 있어서, 상기 방법은:
상기 희석 냉동고 시스템 내에 위치한 조셉슨-기반 절연체를 사용하는 상기 희석 냉동고 시스템의 출력 체인과 연관된 노이즈로부터 상기 양자 프로세서를, 상기 희석 냉동고 시스템에 의해, 보호하는 단계를 더 포함하는
방법. - 시스템에 있어서, 상기 시스템은:
양자 프로세서에 의해 생성된 양자 정보와 연관된 제1의 마이크로파 신호를 제2의 마이크로파 신호로 변환하는 조셉슨 믹서 회로-상기 제1의 마이크로파 신호와 연관된 제1의 주파수는 상기 제2의 마이크로파 신호와 연관된 제2의 주파수보다 큼-; 및
고전적 컴퓨팅 시스템을 위한 디지털 신호를 생성하도록 초전도 디바이스에 기초하여 상기 제2의 마이크로파 신호를 디지털화 하는 고속 단일 자속 양자(RSFQ) 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함하는
시스템. - 제20항에 있어서, 상기 시스템은:
상기 RSFQ ADC에 의한 처리를 위해 상기 제2의 마이크로파 신호의 증폭 버전을 생성하도록 상기 제2의 마이크로파 신호를 증폭하는 양자-제한 증폭기(a quantum-limited amplifier)를 더 포함하는
시스템. - 제20항에 있어서, 상기 시스템은:
상기 조셉슨 믹서 회로에 의한 처리를 위해 상기 제1의 마이크로파 신호의 증폭 버전을 생성하도록 상기 제1의 마이크로파 신호를 증폭하는 양자-제한 증폭기를 더 포함하는
시스템. - 시스템에 있어서, 상기 시스템은:
양자 프로세서; 및
희석 냉동고 시스템을 포함하고, 상기 희석 냉동고 시스템은 제2의 마이크로파 신호를 생성하도록 조셉슨 믹서 회로를 통해 큐비트 판독과 연관된 제1의 마이크로파 신호의 주파수를 감소시키고, 고전적 컴퓨팅 시스템을 위한 디지털 신호를 생성하도록 고속 단일 자속 양자(RSFQ) 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 통해 상기 제2의 마이크로파 신호를 디지털화 하는-
시스템. - 제23항에 있어서, 상기 시스템은:
상기 RSFQ ADC에 의한 처리를 위해 상기 제2의 마이크로파 신호의 증폭 버전을 생성하도록 상기 제2의 마이크로파 신호를 증폭하는 근접 양자-제한 증폭기를 더 포함하는
시스템. - 제23항에 있어서, 상기 시스템은:
상기 조셉슨 믹서 회로에 의한 처리를 위해 상기 제1의 마이크로파 신호의 증폭 버전을 생성하도록 상기 제1의 마이크로파 신호를 증폭하는 양자-제한 증폭기를 더 포함하는
시스템.
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