KR20220047753A - 큐비트 및 초전도 양자 칩의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법 - Google Patents

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위 저우
야루이 정
성유 장
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Abstract

본 출원은 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법 및 장치, 초전도 양자 칩 및 저장 매체에 관한 것이다. 방법은: 타깃 큐비트에 대한 제1 구형파 펄스를 구성하는 단계; 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제1 시간 임계치에 도달하는 경우, 타깃 큐비트를 Y 축을 중심으로 제1 타깃 거리만큼 회전하도록 제어하는 단계; 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제2 시간 임계치에 도달하는 경우 타깃 큐비트의 상태를 결정하기 위해 타깃 큐비트에 대한 QST 측정을 수행하는 단계; 타깃 큐비트의 QST 측정의 결과에 기반하여 타깃 큐비트의 주파수 제어신호의 왜곡량을 결정하는 단계; 및 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량에 기반하여 주파수 제어 신호를 조정하는 단계를 포함한다. 그러므로, 초전도 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡은 실온 조건에서 측정될 수 있고, 제어 라인은 비트에 대한 빠른 주파수 오프셋을 구현하기 위해 측정을 통해 획득된 전달 함수의 특성들을 사용하여 추가로 정정될 수 있다.

Description

큐비트 및 초전도 양자 칩의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법
본 출원은 2020년 10월 9일 국가지식재산권국에 출원된 중국 특허 출원 번호 202011073820.5호에 기반하여 제안되고 우선권을 주장하며, 이는 전체가 참조로 본원에 포함된다.
본 출원은 신호 프로세싱 기술들에 관한 것으로, 특히 양자 비트(큐비트(qubit))의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법 및 장치, 초전도 양자 칩 및 저장 매체에 관한 것이다.
초전도 칩의 큐비트는 양자 상태의 캐리어이고 양자 정보를 전달한다. 초전도 양자 컴퓨팅은 빠른 실행 속도의 장점을 가지며 사람들에 의해 널리 사용되고 있다. 양자 컴퓨팅은 단일-비트 논리 게이트 컴퓨팅과 2-비트 논리 게이트 컴퓨팅으로 분류된다. 2-비트 논리 게이트는 양자 상태 스와핑(quantum state swapping) 동작, CNOT(Controlled NOT Gate) 동작, CZ(Controlled Phase Gate) 동작 등을 포함한다. 초전도 양자 칩의 조절 및 판독은 양자 컴퓨팅의 물리적 구현에서 중요한 부분이고, 고-정밀 양자 조절 및 판독 기술은 양자 컴퓨팅 결과의 정확도를 개선시킬 수 있다. 큐비트 칩이 일반적으로 극도로 낮은 온도(약 10 mK의 온도)에 있기 때문에, 실온 제어 디바이스에 의해 생성된 신호는 초전도 양자 칩에 도달하기 위해 일련의 라인들을 통과할 필요가 있다. 이 과정에서, 라인들이 추가적인 커패시턴스와 인덕턴스를 도입하고, 고-주파 신호에 대한 라인들의 표피 효과는 비트에 의해 실제로 감지되는 자기장 변화가 예상 변화와 상이하기 때문에, 파형의 형상은 특정 왜곡을 생성하고, 왜곡은 다중-비트 게이트의 정밀도와 속도에 매우 큰 영향을 미친다. 또한 이러한 왜곡이 주로 저온 부품의 디바이스들, 와이어들, 칩들, 패키징에서 발생하기 때문에, 온도에 따라 왜곡이 변한다. 그러므로, 왜곡은 실온에서 직접 교정할 수 없다. 그러므로, 비트를 사용하여 저온에서 왜곡이 측정될 필요가 있다.
이러한 관점에서, 본 출원의 실시예들은 큐비트, 초전도 양자 칩 및 저장 매체의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법 및 장치를 제공하고, 본 출원의 실시예들에서의 기술적 해결책들은 다음과 같이 구현된다:
본 출원의 실시예들은 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법을 제공하고, 방법은:
큐비트의 주파수 제어 신호에 대응하는 타깃 큐비트를 결정하는 단계;
타깃 큐비트에 대한 제1 구형파 펄스를 구성하는 단계;
제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제1 시간 임계치에 도달하는 경우, 타깃 큐비트를 Y 축을 중심으로 제1 타깃 거리만큼 회전하도록 제어하는 단계;
제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제2 시간 임계치에 도달하는 경우, 타깃 큐비트에 대해 양자 상태 단층 촬영(QST) 측정을 수행하는 단계;
타깃 큐비트의 위상 파라미터를 획득하기 위해, 타깃 큐비트의 QST 측정의 결과에 기반하여 타깃 큐비트의 밀도 행렬을 재구성하는 단계;
제1 시간 임계치를 조정하고, 타깃 큐비트에 대해 반복 측정을 수행하여, 반복 측정의 결과에서의 상이한 위상 파라미터들을 사용하여 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량을 결정하는 단계; 및
타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량에 기반하여 주파수 제어 신호를 조정하는 단계를 포함한다.
본 출원의 실시예들은 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치를 추가로 제공하고, 장치는:
큐비트의 주파수 제어 신호에 대응하는 타깃 큐비트를 결정하도록 구성된 신호 송신 모듈;
타깃 큐비트에 대한 제1 구형파 펄스를 구성하도록 구성된 신호 프로세싱 모듈을 포함하고,
신호 프로세싱 모듈은, 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제1 시간 임계치에 도달하는 경우, 타깃 큐비트를 Y 축을 중심으로 제1 타깃 거리만큼 회전하게 제어하도록 구성되고;
신호 프로세싱 모듈은 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제2 시간 임계치에 도달하는 경우, 타깃 큐비트에 대해 QST 측정을 수행하도록 구성되고;
신호 프로세싱 모듈은 타깃 큐비트의 위상 파라미터를 획득하기 위해, 타깃 큐비트의 QST 측정의 결과에 기반하여 타깃 큐비트의 밀도 행렬을 재구성하도록 구성되고;
신호 프로세싱 모듈은 제1 시간 임계치를 조정하고, 타깃 큐비트에 대해 반복 측정을 수행하여, 반복 측정의 결과에서의 상이한 위상 파라미터들을 사용하여 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량을 결정하도록 구성되고;
신호 프로세싱 모듈은 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량에 기반하여 주파수 제어 신호를 조정하도록 구성된다.
본 출원의 실시예들은 초전도 양자 칩을 추가로 제공하고, 초전도 양자 칩은:
실행가능 명령들을 저장하도록 구성된 메모리; 및
메모리에 저장된 실행가능 명령들을 실행할 때 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 전술한 방법을 구현하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
본 출원의 실시예들은 프로세서에 의해 실행될 때, 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 전술한 방법을 구현하는 실행가능 명령들을 저장하는 컴퓨터-판독가능 저장 매체를 추가로 제공한다.
본 출원에서, 큐비트의 주파수 제어 신호에 대응하는 타깃 큐비트가 결정되고; 타깃 큐비트에 대해 제1 구형파 펄스가 구성되고; 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제1 시간 임계치에 도달하는 경우, 타깃 큐비트는 Y 축을 중심으로 제1 타깃 거리만큼 회전하도록 제어되고; 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제2 시간 임계치에 도달하는 경우 타깃 큐비트에 대해 양자 단층촬영 측정이 수행되고; 타깃 큐비트의 위상 파라미터를 획득하기 위해, 타깃 큐비트의 QST 측정의 결과에 기반하여 타깃 큐비트의 밀도 행렬이 재구성되고; 제1 시간 임계치가 조정되고, 타깃 큐비트에 대해 반복 측정이 수행되어, 반복 측정의 결과에서의 상이한 위상 파라미터들을 사용하여 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량을 결정하고; 주파수 제어 신호는 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량에 기반하여 조정된다. 그러므로, 본 개시내용에서 제공되는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법을 사용하여, 실온 상태에서 초전도 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡이 측정되고, 전달 함수의 속성들이 분석되고, 왜곡이 기존 기술에서 저온에서 측정될 필요가 있는 환경적 한계가 극복되고; 제어 라인은 비트에 대한 빠른 주파수 오프셋을 구현하기 위해 측정을 통해 획득된 전달 함수의 속성들을 사용하여 추가로 수정될 수 있다. 또한, 비트의 코히어런스가 불량한 경우에, 본 출원에서 제공되는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법을 사용하여 왜곡이 여전히 효과적으로 측정될 수 있어, 측정 오차들을 감소시킨다.
본 출원의 실시예들 또는 관련 기술분야의 기술적 해결책들을 보다 명확하게 설명하기 위하여, 이하에서는 실시예들 또는 관련 기술분야를 설명하는데 요구되는 첨부 도면들을 간략히 소개한다. 다음 설명에서 첨부 도면은 단지 본 출원의 일부 실시예들을 도시하고, 통상의 기술자는 창조적 노력들 없이 이들 첨부 도면들로부터 다른 도면들을 여전히 도출할 수 있다.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법의 사용 시나리오의 개략도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치의 복합 구조의 개략도이다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하는 선택적 프로세스의 개략도이다.
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하는 선택적 프로세스의 개략도이다.
도 5는 본 출원의 실시예에 따른 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하는 효과의 개략도이다.
도 6은 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하는 방법의 선택적 프로세스의 개략도이다.
도 7은 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법의 선택적 프로세스의 개략도이다.
도 8은 본 출원의 실시예에 따른 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하는 선택적 프로세스의 개략도이다.
도 9는 본 출원의 실시예에 따른 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하는 효과의 개략도이다.
본 출원의 목적들, 기술적 해결책들 및 장점들을 보다 명확하게 하기 위해, 이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 출원을 더 상세히 설명한다. 설명된 실시예들은 본 출원에 대한 제한으로 간주되어서는 안 된다. 창의적인 노력들 없이 통상의 기술자에 의해 획득된 다른 모든 실시예들은 본 출원의 보호 범위에 속할 것이다.
다음 설명들에서, 관련된 "일부 실시예들"은 모든 가능한 실시예들의 서브세트를 설명한다. 그러나, "일부 실시예들"이 가능한 모든 실시예들의 동일한 서브세트 또는 상이한 서브세트들일 수 있고, 충돌 없이 서로 결합될 수 있음이 이해될 수 있다.
본 출원의 실시예들이 더 상세히 설명되기 전에, 본 출원의 실시예들과 관련된 명사들 및 용어들이 설명되고, 본 출원의 실시예들과 관련된 명사들 및 용어들은 이하의 설명들에 적용가능하다.
1) "~에 응답하여"는 수행될 하나 이상의 동작들이 의존하는 조건 또는 상태를 나타내는 데 사용된다. 조건이나 상태가 충족되면, 하나 이상의 동작들은 실시간으로 또는 설정된 지연 후에 수행될 수 있다. 명시적으로 언급되지 않는 한, 복수의 동작들이 수행되는 시간순에는 제한이 없다.
2) "~에 기반하는"은 수행될 하나 이상의 동작들이 의존하는 조건 또는 상태를 나타내는 데 사용된다. 조건이나 상태가 충족되면, 하나 이상의 동작들은 실시간으로 또는 설정된 지연 후에 수행될 수 있다. 명시적으로 언급되지 않는 한, 복수의 동작들이 수행되는 시간순에는 제한이 없다.
3) "초전도 큐비트"는 조셉슨 접합(Josephson junction)을 사용하여 형성된 초전도 양자 회로이다.
4) "주파수 제어 신호"는 큐비트를 제어하기 위한 직류 바이어스 신호이다.
5) "QST 측정"은 완전한 양자 상태를 측정하는 데 사용될 수 있다.
6) "전달 함수"는 시스템의 입-출력 관계를 설명하는 데 사용되는 함수이다.
다음은 본 출원의 실시예에서 제공되는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법을 설명한다. 도 1은 본 출원의 실시예에 따른 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법의 사용 시나리오의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 초전도 양자 컴퓨터는 양자 논리를 사용하여 범용 컴퓨팅을 수행하는 디바이스이다. 기존 컴퓨터와 비교할 때, 초전도 양자 컴퓨터는 몇 가지 특정 문제들을 해결할 때 동작 효율성을 크게 개선시킬 수 있으므로, 광범위한 관심을 끈다. 초전도 양자 칩은 관련 반도체 프로세스 기술을 사용하여 대규모 집적을 구현할 수 있다. 또한, 초전도 큐비트는 상호작용 제어 및 선택적 동작들, 오류 정정 같은 양자 컴퓨팅에 요구되는 핵심 지표들 양태에서 다른 물리적 시스템들보다 우수한 성능을 보이고, 초전도 양자 컴퓨터를 구현하기 위한 가장 유망한 플랫폼들 중 하나이다. 구체적으로, 초전도 양자 컴퓨터는 주로 초전도 양자 칩, 및 칩 제어 및 측정을 위한 하드웨어 시스템을 포함한다. 하드웨어 시스템은 주로 다양한 마이크로파 주파수 대역들의 신호 발생기 및 다양한 마이크로파 주파수 대역들의 디바이스들을 포함하고, 여기에는 필터, 증폭기, 아이솔레이터(isolator) 및 마이크로파 송신 라인이 장착된 희석 냉장고를 포함되지만 이에 제한되지 않는다. 초전도 양자 컴퓨터의 핵심 기술은 초전도 양자 칩에서 큐비트 상태를 정밀하게 제어하고 정확하게 측정하는 것이다. 초전도 큐비트의 고유에너지는 기가헤르츠(GHz)의 마이크로파 대역에 있어서, 양자 게이트 동작 및 양자 상태 판독 동안 특정 위상, 진폭 및 지속기간을 갖는 펄스 마이크로파 신호가 초전도 큐비트에 인가되어야 함을 구현한다. 그러므로, 초전도 양자 컴퓨터는 GHz의 마이크로파 주파수 대역에서 많은 양의 신호 소스들 및 변조를 위해 GHz 샘플링 레이트에서 임의의 파형 신호를 요구한다. 또한, 초전도 큐비트는 장기간 초전도 큐비트의 코히어런트 상태를 유지하기 위해 열 잡음을 감소시키도록 밀리켈빈의 온도를 유지할 필요가 있고, 희석 냉장고는 일반적으로 초전도 양자 칩에 저온 환경을 제공하도록 선택된다. 희석 냉장고는 실온에서 준비된 마이크로파 신호를 저온 상태의 초전도 큐비트에 송신하는 마이크로파 송신 라인이 장착될 필요가 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제어 서브시스템은 단일-비트 논리 게이트 컴퓨팅 및 2-비트 논리 게이트 컴퓨팅과 같은 양자 컴퓨팅을 위한 큐비트의 상태를 제어하도록 구성될 수 있다. 초전도 양자 칩은 양자 컴퓨팅 정보를 전달하도록 구성된다. 측정 서브시스템은 큐비트의 최종 상태를 판독하고 양자 컴퓨팅의 컴퓨팅 결과를 획득하도록 구성된다. 초전도 양자 칩은 저온 환경에 배치된다. 제어 서브시스템은 양자 컴퓨팅 동작의 요건에 따라 펄스 변조 신호를 생성하고, 일련의 마이크로파 펄스 시퀀스들을 초전도 양자 칩에 입력하고, 큐비트의 양자 상태를 동작시킨다. 모든 동작들이 완료된 후, 측정 서브시스템은 측정 펄스 신호를 초전도 양자 칩으로 출력하여, 리턴된 신호의 변화를 통해 큐비트의 상태 정보를 획득하고, 최종적으로 컴퓨팅 결과를 획득한다.
이하에서는 본 출원의 실시예들에서 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치의 구조를 상세히 설명한다. 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치의 프로세싱 기능을 갖는 초전도 양자 칩, 또는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치, 예를 들어 도 1의 초전도 양자 칩(200)의 프로세싱 기능을 갖는 집적 칩을 사용하는 것과 같이 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치의 복합 구조의 개략도이다. 도 2가 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치의 전체 구조들이 아닌 예시적인 구조만을 도시한 것이 이해될 수 있다. 도 2에 도시된 구조의 일부 또는 전체 구조는 요구된 바와 같이 구현될 수 있다.
본 출원의 실시예들에서 제공되는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치는: 적어도 하나의 프로세서(201), 메모리(202), 사용자 인터페이스(203), 및 적어도 하나의 네트워크 인터페이스(204)를 포함한다. 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치의 다양한 구성요소들은 버스 시스템(205)에 의해 함께 결합된다. 버스 시스템(205)이 구성요소들 간의 연결 및 통신을 구현하도록 구성된다는 것이 이해될 수 있다. 데이터 버스에 더하여, 버스 시스템(205)은 전력 버스, 제어 버스, 및 상태 신호 버스를 더 포함한다. 그러나, 설명의 편의를 위해, 도 2에서는 모든 유형들의 버스들이 버스 시스템(205)으로 표시하였다.
사용자 인터페이스(203)는 디스플레이, 키보드, 마우스, 트랙볼, 클릭 휠, 키, 버튼, 터치 패널, 터치 스크린 등을 포함할 수 있다.
메모리(202)가 휘발성 메모리 또는 비-휘발성 메모리일 수 있거나, 휘발성 메모리와 비-휘발성 메모리 둘 모두를 포함할 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 본 출원의 이 실시예에서 메모리(202)는 초전도 양자 칩에서의 동작들을 지원하기 위해 데이터를 저장할 수 있다. 데이터의 예들은 단말의 초전도 양자 칩에서 동작되도록 구성된 임의의 컴퓨터 프로그램, 예를 들어 운영 체제 및 애플리케이션 프로그램을 포함한다. 운영 체제는 다양한 기본 서비스들을 구현하고 하드웨어-기반 작업들을 프로세싱하는 데 사용되는 다양한 시스템 프로그램들, 예를 들어 프레임워크 계층, 커널 라이브러리 계층, 드라이브 계층을 포함한다. 애플리케이션 프로그램은 다양한 애플리케이션 프로그램들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 본 출원의 실시예들에서 제공되는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치는 소프트웨어와 하드웨어의 조합 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 출원의 실시예들에서 제공되는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치는 하드웨어 디코딩 프로세서 형태의 프로세서일 수 있고, 본 출원의 실시예들에서 제공된 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법을 수행하도록 프로그램된다. 예를 들어, 하드웨어 디코딩 프로세서 형태의 프로세서는 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC)들, 디지털 신호 프로세서(DSP)들, 프로그램가능 논리 디바이스(PLD)들, 복합 PLD(CPLD)들, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA)들, 또는 다른 전자 요소들을 사용할 수 있다.
예를 들어, 본 출원의 실시예들에서 제공되는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다. 본 출원의 실시예들에서 제공되는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치는 프로세서(201)에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈들의 조합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 저장 매체에 위치될 수 있다. 저장 매체는 메모리(202)에 위치된다. 프로세서(201)는 메모리(202)에서 소프트웨어 모듈에 포함된 실행가능 명령들을 판독하고, 필요한 하드웨어(예를 들어, 프로세서(201) 및 버스(205)에 연결된 다른 구성요소를 포함)와 조합하여, 본 출원의 실시예들에서 제공되는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법을 구현한다.
예를 들어, 프로세서(201)는 신호 프로세싱 능력을 갖는 초전도 전자 칩, 예를 들어, 범용 프로세서, DSP, 또는 다른 PLD, 이산 게이트, 트랜지스터 논리 디바이스, 또는 이산 하드웨어 구성요소일 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서, 임의의 종래의 프로세서 등일 수 있다.
예를 들어, 본 출원의 실시예들에서 제공되는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치는 하드웨어로 구현되고, 본 출원의 실시예들에서 제공되는 장치는 하드웨어 디코딩 프로세서 형태의 프로세서(201), 예를 들어 하나 이상의 ASIC들, DSP들, PLD들, CPLD들, FPGA들, 또는 다른 전자 요소들을 사용하여 직접 실행되어, 본 출원의 실시예들에서 제공되는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법을 수행할 수 있다.
본 출원의 이 실시예에서 메모리(202)는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치의 동작들을 지원하기 위해 다양한 유형들의 데이터를 저장하도록 구성된다. 데이터의 예들은: 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치에서 동작되도록 구성된 임의의 실행가능 명령, 예를 들어 실행가능 명령들, 및 실행가능 명령들에 포함될 수 있는 본 출원의 실시예들에서 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법을 구현하는 프로그램을 포함한다.
일부 다른 실시예들에서, 본 출원의 실시예들에서 제공되는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치는 소프트웨어 방식으로 구현될 수 있다. 도 2는 메모리(202)에 저장된 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치를 도시하고, 메모리(202)는 프로그램, 플러그-인 등의 형태의 소프트웨어일 수 있고, 일련의 모듈들을 포함한다. 메모리(202)에 저장된 프로그램의 예는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치는 다음 소프트웨어 모듈, 즉 신호 송신 모듈(2081) 및 신호 프로세싱 모듈(2082)을 포함한다. 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치의 소프트웨어 모듈들이 실행을 위해 RAM으로 프로세서(201)에 의해 판독될 때, 본 출원의 실시예들에서 제공되는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법이 구현된다. 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치에서 소프트웨어 모듈들의 기능은 다음과 같다.
신호 송신 모듈(2081)은 큐비트의 주파수 제어 신호에 대응하는 타깃 큐비트를 결정하도록 구성된다.
신호 프로세싱 모듈(2082)은 타깃 큐비트에 대한 제1 구형파 펄스를 구성하도록 구성되고,
신호 프로세싱 모듈(2082)은, 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제1 시간 임계치에 도달하는 경우, 타깃 큐비트를 Y 축을 중심으로 제1 타깃 거리만큼 회전하게 제어하도록 구성되고;
신호 프로세싱 모듈(2082)은 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제2 시간 임계치에 도달하는 경우, 타깃 큐비트에 대해 QST 측정을 수행하도록 구성되고;
신호 프로세싱 모듈(2082)은 타깃 큐비트의 위상 파라미터를 획득하기 위해, 타깃 큐비트의 QST 측정의 결과에 기반하여 타깃 큐비트의 밀도 행렬을 재구성하도록 구성되고;
신호 프로세싱 모듈(2082)은 제1 시간 임계치를 조정하고, 타깃 큐비트에 대해 반복 측정을 수행하여, 반복 측정의 결과에서의 상이한 위상 파라미터들을 사용하여 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량을 결정하도록 구성되고;
신호 프로세싱 모듈(2082)은 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량에 기반하여 주파수 제어 신호를 조정하도록 구성된다.
다중-초전도 큐비트 시스템에서, 비트 주파수의 조정은 일반적으로 다중-비트 양자 게이트 연산들의 생성에 사용될 수 있고, 범용 양자 컴퓨팅을 위한 다중-비트 얽힘 형성에 중요한 역할을 한다. 일반적으로, 큐비트 주파수는 루프를 통과하는 자속을 사용하여 조절할 수 있다. 즉, 큐비트 주파수는 전류에 의해 생성된 자속을 사용하여 제어될 수 있다. 큐비트 칩이 일반적으로 극도로 낮은 온도(약 10 mK의 온도)에 있기 때문에, 실온 제어 디바이스에 의해 생성된 신호는 초전도 양자 칩에 도달하기 위해 일련의 라인들을 통과할 필요가 있다. 이 과정에서, 라인들이 추가적인 커패시턴스와 인덕턴스를 도입하고, 고-주파 신호에 대한 라인들의 표피 효과는 비트에 의해 실제로 감지되는 자기장 변화가 예상 변화와 상이하기 때문에, 파형의 형상은 특정 왜곡을 생성하고, 왜곡은 다중-비트 게이트의 정밀도와 속도에 매우 큰 영향을 미친다. 또한 이러한 왜곡이 주로 저온 부품의 디바이스들, 와이어들, 칩들, 패키징에서 발생하기 때문에, 온도에 따라 왜곡이 변한다. 그러므로, 왜곡은 실온에서 직접 교정할 수 없다. 그러므로, 비트를 사용하여 저온에서 왜곡이 측정될 필요가 있다.
이 프로세스에서, 측정을 통해 획득된 라인의 전달 함수가 H(f)이고, 전달함수에 대응하는 시간 도메인이 h(t)라고 가정되고, 여기서 H(f)와 h(t)는 푸리에 변환의 관계를 갖고, 즉,
Figure pct00001
그러므로, 라인을 통과한 후, 임의의 신호(Zin(t))는 Zout(t) = h(t) * Zin(t)가 되고, 여기서 *는 컨볼루션 프로세스를 나타낸다. 상세들을 위해, 공식 1을 참조하라:
Figure pct00002
공식 1
또한, 초전도 큐비트에 도달하는 신호가 예상을 충족시키는 신호이도록, 신호에 대해 표준 디콘볼루션(deconvolution)이 수행되어야 한다. 예상 신호가 Z0(t)라고 가정하면, 주파수 도메인은 Z0(f) = F[Z0(t)]이다. 라인 부분의 전달 함수 형태가 H(f)이고, 대응하는 시간 도메인이 h(t)인 경우, Z(t)의 신호는 실온 제어 디바이스에 의해 출력되고, 주파수 도메인 함수 Z(f)의 Z(t)는 공식 2: Zin(t)를 충족한다.
Figure pct00003
공식 2
여기서 F[Z(t)]는 푸리에 변환을 나타낸다. 상세들을 위해, 공식 3을 참조하라:
Figure pct00004
공식 3
신호 Z(t)가 라인을 통과하여 초전도 큐비트에 도달한 후, Zout(t) = h(t) * Z(t) = Z0(t)는 예상되는 Z0(t)이다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하는 선택적 프로세스의 개략도이다. 왜곡 측정은 주로 구형파에 대한 큐비트의 응답을 사용하여 수행된다. 구형파가 인가된 후 큐비트의 응답은 주로 QST 측정을 사용하여 측정될 수 있다. 특히, 측정은 주로 실험 부분과 참조 부분을 포함한다. 실험 부분은 주로 응답을 측정하는 데 사용되고, 참조 부분은 참조로 사용된다. 특히, 실험 부분의 단계들은: 1) 타깃 큐비트에 적용되는 X 축을 중심으로 회전 각도(
Figure pct00005
)를 제어하는 하는 단계; 2) 타깃 큐비트에 길이가 L이고 진폭이 A인 구형파를 적용하는 단계; 3) 대기 시간(τ) 후 QST 측정을 수행하는 단계; 4) 비트의 밀도 행렬(ρ)을 재구성하고, 이 경우 비트의 위상(
Figure pct00006
)을 기록하는 단계; 및 5) 시간(τ)을 변경하고, 상기 단계들 1) 내지 4)의 프로세스를 반복하는 단계를 포함한다.
참조 부분의 단계들은: 1) 타깃 큐비트에 X 축을 중심으로 회전된
Figure pct00007
를 적용하는 하는 단계; 2) 타깃 큐비트에 길이가 L이고 진폭이 0인 구형파를 적용하는 단계; 3) 대기 시간(τ) 후 QST 측정을 수행하는 단계; 4) 비트의 밀도 행렬(ρ)재구성하고, 이 경우 비트의 위상(
Figure pct00008
)을 기록하는 단계; 및 5) 시간(τ)을 변경하고, 상기 단계들 1) 내지 4)의 프로세스를 반복하는 단계를 포함한다. 최종 데이터는
Figure pct00009
이다. 이런 방식으로, 구형파에 대한 비트의 응답이 측정된다.
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하는 선택적 프로세스의 개략도이다. 데이터 프로세싱 부분은 주로 다음 단계들을 포함한다:
단계(401): 전달 함수를 모델링.
전달 함수의 표현에 대해, 공식 4를 참조하라:
Figure pct00010
공식 4
여기서
Figure pct00011
는 모델링 파라미터들이고, 각각 진폭(
Figure pct00012
)과 대응하는 감쇠 상수(
Figure pct00013
)를 나타내고, N은 전달 함수의 감쇠 상수들의 양을 나타낸다.
단계(402): 전달 함수에 따라 입력된 구형파 함수(Rect(t, A, L))를 계산하여, 구형파 함수가 전달 함수를 통과한 후 획득된 파형(v(t))을 획득.
단계(403): 비트 주파수와 신호의 크기 사이의 관계(fq(z))에 따라, 비트 주파수가 시간에 따라 변하는 함수(fq(v(t)))를 획득.
단계(404): 비트 주파수를 적분하여 위상의 변화 관계(
Figure pct00014
)를 획득.
단계(405): 실제 비트의 응답을 결정.
특히,
Figure pct00015
가 독립변수로 사용되고,
Figure pct00016
가 종속변수로 사용되고, 피팅 함수가
Figure pct00017
인 데이터(
Figure pct00018
)는 단계(404)에서 획득된 함수 관계(
Figure pct00019
)를 사용하여 프로세싱되어, 실제 비트의 응답으로 최적의 모델링 파라미터들(
Figure pct00020
)을 획득한다.
실제 전달 함수가 획득된 후, 대응하는 표준 디콘볼루션 프로세스가 계속 수행된다.
도 5는 본 출원의 실시예에 따른 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하는 효과의 개략도이다. 관련된 측정 해결책은 다음 문제들을 갖는다:
첫째, 구형파가
Figure pct00021
이후 큐비트에 적용되기 때문에, 구형파는 또한 큐비트가 위상 누적을 수행하게 한다. 그러므로, 특정 시간(τ)에서 큐비트가 이미 바이어스되지 않은 상태(즉, 주파수 변조 신호가 0)인지 여부는 단순히 프로세싱 결과만으로는 결정될 수 없다. 즉, τ의 값이 프로세싱 결과로부터 결정될 수 없는 경우, 구형파의 왜곡으로 인한 큐비트 주파수의 오프셋은 거의 제거되었다. 또한, e 지수 함수의 피팅이 주로 피팅 함수에 포함되기 때문에, 상수 항은 전체 함수의 피팅 파라미터들에 더 큰 영향을 미치므로, 전달 함수의 계수들 분석에서 상당한 편차가 생성된다.
둘째, 구형파가 비트에 작용하기 전에, 비트는
Figure pct00022
상태이다. 그러므로, 구형파의 시간(L)과 후속 대기 시간(τ)이 너무 길 수 없을 수 있고, 그렇지 않으면 큐비트의 코히어런스는 초과되어 획득된 위상 정보는 유효하지 않다. 이 경우. 비트의 코히어런스는 적절할 필요가 있고, 최소 감쇠 상수(
Figure pct00023
)의 역수의 약 3배를 초과할 필요가 있어서, 즉,
Figure pct00024
이어서, 피팅 프로세스가 상대적으로 신뢰할 수 있다는 것이 보장된다(즉, 단계(405)에 도시됨).
셋째, 제2 포인트와 유사하게, 관련된 해결책이 비트의 코히어런스에 의해 영향을 받기 때문에, 감쇠 상수(
Figure pct00025
)가 상대적으로 작은 경우(즉, 대응하는 감쇠 시간(
Figure pct00026
)이 상대적으로 큰 경우) 효과적인 측정이 수행될 수 없다. 현재의 범용 양자 칩 패키지 PCB의 경우, 일반적으로, 각각의 감쇠 상수는 상대적으로 작고,
Figure pct00027
는 약 1/(50μs) 내지 약 1/(10us)이다. 즉, 대응하는 감쇠 시간은 대략 10μs 내지 50μs이다. 이는 T2가 약 30μs 내지 150μs에 가까울 것을 요구한다. 그러나, 주파수가 조정가능한 현재 초전도 큐비트의 경우, T2는 일반적으로 약 10μs이다. 그러므로, 관련 해결책에서 현재 큐비트에 대한 효과적인 측정을 수행하는 것은 거의 불가능하다.
넷째, 관련된 해결책에서, 비트의 코히어런스의 영향으로 인해, 구형파의 길이(L) 및 대기 시간(τ) 둘 모두는 비트의 코히어런스(T2) 내에 있어야 한다. 구형파의 길이(L)의 경우, L이 실제 감쇠 시간(
Figure pct00028
)보다 작을 때, 구형파의 상승 에지와 하강 에지 사이에 상호 영향의 문제가 발생한다. 이는 도 5의 개략적인 편차로 도시된 바와 같이, 실제 측정을 통해 획득된 결과와 실제 경우의 결과 사이에 비교적 큰 편차를 야기한다. 구형파의 시간이 감쇠 시간(
Figure pct00029
)의 3배 이상이면, 실제 출력되는 파형(도 5의 신호 출력)에는, 구형파가 종료된 후 형성된 응답과 오랜 시간 후 획득된 응답 사이에 특정한 차이(도 5의 신호 출력 2, 여기서 구형파의 길이는 L = 1500임)가 있다. 구형파의 길이가 충분하지 않으면, 구형파의 하강 에지와 상승 에지 사이에 상호 영향이 야기됨이 나타난다.
도 5는 신호의 입력과 신호의 출력을 도시한다. 감쇠 상수는
Figure pct00030
이고, 대응하는 진폭은
Figure pct00031
이다. 신호 입력은 입력 구형파이고, 신호 입력의 시작 시간은 -500이고, 종료 시간은 0이며, 대응하는 왜곡 출력은 신호 출력 라인이다. 신호 출력 2는 시작 시간이 -1500이고 종료 시간이 0인 입력 구형파에 대응하는 출력 신호이다.
다섯째, 관련 해결책에서 비교가 수행되어야 한다. 예를 들어, 도 5에 도시된 실험과 참고의 비교가 수행된다. 비교가 수행되어야 할 때만 보다 정확한 피팅이 수행될 수 있다. 그렇지 않으면, 프로세싱 동안 큐비트 주파수의 약간의 편차는 시간(τ)에 따라 선형적으로 증가하는 위상이 최종 위상(
Figure pct00032
)에 추가로 중첩되어 부정확한 최종 피팅을 초래하게 한다.
전술한 결함들을 극복하기 위해, 본 출원은 초전도 양자 칩으로 구현된 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하는 방법을 제공한다. 도 6은 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하는 방법의 선택적 프로세스의 개략도이고, 이는 특히 다음 단계들을 포함한다:
단계(601): 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치는 큐비트의 주파수 제어 신호에 대응하는 타깃 큐비트를 결정한다.
초전도 양자 칩은 양자 컴퓨팅을 구현하기 위한 핵심 구조이다. 초전도 양자 칩은 많은 양의 큐비트들로 형성된다. 각각의 큐비트는 양자 칩에 배치된 특정 하드웨어 회로에 의해 형성된다. 각각의 큐비트는 적어도 2개의 구별 가능한 논리적 상태들 갖는다. 양자 프로그램에 기반하여, 양자 컴퓨팅을 구현하기 위해 큐비트의 논리적 상태에 대해 제어가능한 변경이 발생할 수 있다. 큐비트의 주파수 제어 신호는 큐비트의 논리 상태를 변경하기 위해 양자 칩의 큐비트에 작용하는 데 사용된다.
단계(602): 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치는 타깃 큐비트에 대한 제1 구형파 펄스를 구성한다.
본 출원의 일부 실시예들에서, 타깃 큐비트에 대한 제1 구형파 펄스를 구성하는 것은 다음 방식으로 구현될 수 있다:
타깃 큐비트에 대응하는 제1 구형파 펄스의 펄스 길이 및 펄스 진폭을 결정하는 단계; 및 제1 구형파 펄스의 펄스 종료 시간을 큐비트에 대한 반복 측정을 수행하는 시작 시간으로서 결정하는 단계. 타깃 큐비트에 길이가 L이고 진폭이 A인 구형파가 인가되고, 구형파의 종료 모멘트는 시간 제로(t=0)로 사용된다.
큐비트는 초기에
Figure pct00033
상태에 있다. 제1 동작이 적용된 후, 즉 길이가 L이고 진폭이 A의 구형파가 적용된 후(단계(601) 이후), 큐비트는 여전히
Figure pct00034
상태에 있다. 이 단계에서, 구형파를 사용하여 하강 에지(상승 에지)가 형성된다. 하강 에지(상승 에지)가 계단 함수로 근사화될 수 있으면, 형성된 왜곡은 시스템의 계단 응답으로 간주될 수 있고, 시스템의 송신 특성들은 계단 응답의 결과에서 직접 파생될 수 있다. 다른 한편, 큐비트가 항상
Figure pct00035
상태에 있고, 디코히어런스 프로세스이나 에너지 이완 프로세스가 없기 때문에, 구형파의 길이(L)는 큐비트의 코히어런스보다 훨씬 더 클 수 있어, 구형파의 길이에 대해 코히어런스의 제약을 제거할 수 있고, 이에 의해 관련 기술에서 현재 큐비트에 대해 효과적인 측정을 수행할 수 없는 결함들을 해결한다. 일반적으로, 실제의 경우를 고려하면, 구형파가 끝난 후 약 50us에서 왜곡이 0에 가깝다. 그러므로, L은 일반적으로 약 50μs로 선택된다. 실제 경우에서 비교적 짧은 시간에 왜곡이 0이 되는 경향이 있는 경우, 비교적 짧은 길이의 구형파가 대안적으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 구형파가 끝난 후 약 1μs에서 왜곡이 0이 되는 경향이 있는 경우, 구형파의 길이는 1μs로 선택될 수 있다. 본원에서 구형파의 길이(L)의 선택은, 구형파의 상승 에지와 하강 에지 사이에 명백한 상호 영향이 없다면 매우 정확할 필요는 없다. 이하 설명의 용이함을 위해, 실시예에서, 구형파가 끝나는 순간은 t = 0으로 표기된다.
단계(603): 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치는 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제1 시간 임계치에 도달하는 경우 타깃 큐비트를 Y 축을 중심으로 제1 타깃 거리만큼 회전하도록 제어한다.
시간(τ)을 대기한 후, 즉 Y/2 동작이
Figure pct00036
모멘트에서 큐비트에 적용된 후, 비트는
Figure pct00037
상태이다. 타깃 큐비트는 큐비트에 Y/2 연산을 적용하여 Y 축을 중심으로 π/2 각도만큼 회전할 수 있고, 또한, 타깃 큐비트의 회전 각도가 결정될 수 없는 경우, 타깃 큐비트는 π/2의 각도만큼 Y 축을 중심으로 회전하는 것과 동일한 효과를 달성하기 위해 대응하는 변위만큼 Y 축을 중심으로 회전하도록 추가로 제어될 수 있다. 이어서, 시간(t0)을 대기한다. 이 프로세스 동안, 구형파의 왜곡으로 인해, 구형파가 끝난 후에도 주파수 조정 신호들의 일부가 여전히 남아 있다. 그러므로, 큐비트는
Figure pct00038
에서
Figure pct00039
까지의 시간 기간 내에서 위상 누적을 수행한다. 이어서, 그 순간에 QST 측정이
Figure pct00040
모멘트에서 수행된다. t0는 일반적으로 너무 짧을 수 없거나, 그렇지 않으면 시간 기간 내의 위상 누적은 너무 작아, 측정에 도움이 되지 않는다. 그러나, 이 경우 t0가 과도하게 크지 않거나, 그렇지 않으면 큐비트의 코히어런스(T2)가 초과되어, 후속 QST 측정이 무의미해지게 한다. 프로세싱 동안 t0가 일반적으로 200ns 초과로 선택되는 경우, 측정의 정확도가 보장될 수 있음을 알 수 있다. 현재 큐비트의 코히어런스는 일반적으로 μs 정도이다. 그러므로, 200ns 내지 1μs 범위에서 선택되는 t0는 비교적 적절한 값이고, 이는 프로세싱에서 완전히 가능하다.
단계(604): 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치는 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제2 임계치에 도달한 경우 타깃 큐비트에 대한 QST 측정을 수행한다.
그러므로, QST 측정의 결과에 따라 대응하는 큐비트의 상태가 결정될 수 있다. 예를 들어, 특정 시점에서 큐비트의 상태(양자 상태)가
Figure pct00041
상태이거나; 또는 특정 시점에서 큐비트의 상태(양자 상태)가
Figure pct00042
상태이고, 여기서
Figure pct00043
는 디랙 심볼(Dirac symbol)을 나타낸다.
단계(605): 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치는 타깃 큐비트의 QST 측정의 결과에 기반하여 타깃 큐비트의 밀도 행렬을 재구성하여, 타깃 큐비트의 위상 파라미터를 획득한다.
본 출원의 일부 실시예들에서, 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제2 시간 임계치에 도달하는 경우 타깃 큐비트에 대한 QST 측정을 수행하는 것은 다음 방식으로 구현될 수 있다:
제1 시간 임계치 및 제2 시간 임계치에 기반하여 위상 누적 시간 영역을 결정하는 단계; 및
위상 누적 시간 영역에 기반하여 타깃 큐비트에 대해 QST 측정을 수행하는 단계.
본 출원의 일부 실시예들에서, 방법은 추가로:
큐비트에 대한 반복 측정을 수행하는 시작 시간 및 제1 시간 임계치에 따라 큐비트에 대응하는 제1 위상 파라미터를 결정하는 단계; 제1 시간 임계치 및 제2 시간 임계치에 기반하여 큐비트의 제2 위상 파라미터를 결정하는 단계; 및 제1 위상 파라미터 및 상기 제2 위상 파라미터에 기반하여 상이한 측정 모멘트에서 상기 제1 시간 임계치와 상기 타깃 큐비트의 위상 파라미터 사이의 대응관계를 결정하는 단계를 포함한다. QST 측정의 결과에서, 큐비트의 밀도 행렬(
Figure pct00044
)이 재구성될 수 있고, 이 경우 큐비트의 위상 정보(
Figure pct00045
)는 기록되고, 여기서
Figure pct00046
. 이어서, 시간(
Figure pct00047
)은 이후 변경되고, 전술한 프로세스들((1) 내지 (4))이 반복되어, φ와 τ 사이의 대응관계를 획득한다. τ의 값의 선택이 큐비트의 코히어런스(T2)와 관련되지 않고, τ가 T2보다 훨씬 클 수 있기 때문에, 실제 프로세싱 동안 매우 큰 값이 측정될 수 있고, 따라서 이 경우 관찰될 수 있는 비트의 위상은 거의 안정적이다. 이러한 방식으로, 피팅하는 동안 보다 정확한 파라미터 추정이 획득되어, 관련 기술에서 전체 함수의 피팅 파라미터들에 대한 상수 항에 의해 생성되는 더 큰 영향을 해결하고, 전달 함수의 계수들의 분석에서 생성되는 상당한 편차의 결함을 방지할 수 있는 것이 보장될 수 있다.
다른 한편,
Figure pct00048
는 전체 측정 해결책에서 변경되지 않은 상태로 유지된다. 그러므로, 프로세싱 동안에도, 큐비트 주파수의 교정과 실제 결과 사이에는 약간의 오차가 존재하고, 이 시간 기간(
Figure pct00049
) 내에서 오차로 인한 위상 오프셋은 고정된다. 즉, 비트 주파수의 부정확한 교정으로 인한 위상 오프셋(
Figure pct00050
)은 변경된 시간(τ)과 관련되지 않는다. 그러므로, 최종 피팅은 영향을 받지 않고, 비교가 필요하지 않아, 관련 기술에서 비교가 수행된 후에만 정확한 피팅이 수행될 수 있다는 결함을 해결하고, 사용 비용을 절감할 수 있다.
단계(606): 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치는 제1 시간 임계치를 조정하고, 타깃 큐비트에 대해 반복 측정을 수행하여, 반복 측정의 결과에서 상이한 위상 파라미터들을 사용함으로써 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량을 결정한다.
도 7은 초전도 양자 칩에 의해 구현될 수 있는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법의 선택적 프로세스의 개략도이고, 구체적으로 다음 단계들을 포함한다:
단계(701): 반복 측정의 결과에 기반하여, 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호와 매칭하는 전달 함수를 결정.
단계(702): 전달 함수에 따라, 제1 구형파 펄스가 전달 함수를 통과한 후 획득된 제1 구형파 펄스의 파형 특징을 결정.
단계(703): 타깃 큐비트의 주파수와 주파수 제어 신호 사이의 관계에 기반하여 타깃 큐비트의 주파수와 측정 시간 사이의 관계를 결정.
단계(704): 제3 위상 파라미터를 결정하기 위해 타깃 큐비트의 주파수에 대한 적분을 수행.
단계(705): 제3 위상 파라미터에 기반하여 타깃 큐비트의 위상 파라미터와 제1 시간 임계치 사이의 피팅 표현(fitting expression)을 결정하여, 최적화를 위해 상기 피팅 표현을 사용하여 전달 함수의 상이한 파라미터들을 결정하고, 최적화된 전달 함수를 사용하여 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량을 결정.
타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량이 결정된 후, 단계(607)가 더 수행될 수 있다.
단계(607): 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치는 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량에 기반하여 주파수 제어 신호를 조정한다.
본 출원의 일부 실시예들에서, 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량에 기반하여 주파수 제어 신호를 조정하는 것은 다음 방식으로 구현될 수 있다:
타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량에 기반하여 대응하는 예상 주파수 제어 신호 및 주파수 도메인 파라미터, 타깃 큐비트의 송신 라인에서의 전달 함수 및 전달 함수에 대응하는 시간 도메인 파라미터를 결정하고; 타깃 큐비트의 실시간 주파수 제어 신호 및 실시간 주파수 제어 신호에 대응하는 주파수 도메인 함수를 결정하고; 실시간 주파수 제어 신호에 대해 디콘볼루션을 수행하여, 실시간 주파수 제어 신호에 대응하는 주파수 도메인 함수가 예상 주파수 제어 신호 및 주파수 도메인 파라미터에 의해 형성된 디콘볼루션 표현, 타깃 큐비트의 송신 라인에서의 전달 함수, 및 실시간 주파수 제어 신호를 충족하도록 구현함.
도 8은 본 출원의 실시예에 따른 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하는 선택적 프로세스의 개략도이다. 데이터의 프로세싱은 주로 다음 단계들을 포함한다:
파라미터들의 세트{pk}를 사용하여 설명되는 전달 함수를 모델링하는 단계. 즉, 전달 함수는 H(f,{pk})로 기재되고, 전달 함수의 시간 도메인은 h(t,{pk})이다. 여기서, H(f,{pk})의 형태는 임의로 선택될 수 있고, 하기 공식 5로 도시되는 형태가 또한 선택될 수 있다:
Figure pct00051
공식 5
여기서 {pk}는
Figure pct00052
이다.
진폭이 A이고 길이가 L인 입력된 구형파(Rect(t, A, L))는 전달 함수에 따라 계산되어, 구형파가 전달 함수를 통과한 후 획득된 구형파의 파형을 획득하고, 이는 v(t)에 의해 표시되고, v(t) = h(t,{pk}) * Rect(t, A, L)로 표시되고, 여기서 *는 컨볼루션 연산을 나타낸다. 제로 시간은 임의로 선택할 수 있다. 일 실시예에서, 구형파의 종료 모멘트는 제로 시간(t = 0)으로 사용된다.
비트 주파수와 직류 제어 신호의 크기 사이의 관계(fq(z))에 따르면, 구형파가 인가된 후 비트 주파수가 시간에 따라 변하는 관계(fq(v(t)))가 적용되고,
Figure pct00053
인 경우는 주로 본원에서 관찰된다.
Figure pct00054
인 경우에서,
Figure pct00055
일 때, 구형파가 아직 끝나지 않고, 즉, 아직 계단 신호가 생성된다. 그러므로, 그 경우를 고려할 필요가 없다.
큐비트의 주파수(fq(v(t)))는 위상을 획득하기 위해 적분된다. 프로세싱 동안 측정된 위상(
Figure pct00056
)은 일정 시간(
Figure pct00057
) 내에서 구형파의 왜곡으로 인한 비트 주파수 오프셋의 위상 누적이다. 그러므로, 위상은 공식 6을 사용하여 이론적으로 계산될 수 있다.
Figure pct00058
공식 6
여기서 fq(0)는 주파수 변조 신호가 0일 때 비트의 주파수를 나타낸다. fq(v(t)), fq(0), τ 및 t0가 모두 알려져 있기 때문에, 공식 6은 완전히 결정될 수 있다.
프로세싱 데이터(
Figure pct00059
)는 공식 6을 사용하여 피팅된다. 피팅 동안, 공식 6에서 프로세싱 데이터 포인트(τ)는 공식 6에서 독립 변수(τ)로 사용되고, 프로세싱 데이터(
Figure pct00060
)는 함수의 값으로 사용되고, 프로세싱 파라미터(t0)는 동시에 전달되고, 전달 함수의 모델링 파라미터(
Figure pct00061
)는 최적 모델링 파라미터(
Figure pct00062
)를 획득하기 위해 값들을 최적화하기 위한 최적화 변수로 사용된다. 값들을 최적화하는 방식에는 복수의 옵션들이 있을 수 있다. 일반적으로, 넬더-미드(Nelder-Mead) 알고리즘, 파월(Powell) 알고리즘 또는 CMA-ES 알고리즘과 같은 그라디언트-프리(Gradient-Free) 최적화 알고리즘이 선택될 수 있다.
이전 단계에서 획득된 최적의 모델링 파라미터(
Figure pct00063
)는 이전 모델에 대체되어, 전달 함수(
Figure pct00064
)를 획득한다.
위에서 설명된 표준 디콘볼루션 방법(공식 3)을 이용하여 파형이 정정되어, 최종적으로 비트에 도달한 신호는 예상 신호이다.
전술한 방식에서, 제어 신호 파형의 왜곡은 측정되어 정정될 수 있다. 공식 4 형태의 전달 함수가 실제 시스템의 거동을 더 잘 설명할 수 있다는 점이 고려되고, 본원에서 상세한 설명이 이루어진다. 공식 4 형태의 전달 함수의 경우, 구형파의 길이는 L이고, 진폭은 A이고, 종료 시간은 t = 0이라고 가정된다. 즉, 구형파 함수(Rect(t, A, L))는 공식 7을 충족한다:
Figure pct00065
공식 7
여기서 Heav(t)는 공식 8로 정의되는 단위 계단 함수이다:
Figure pct00066
공식 8
전달 함수 후에, v(t)에 대해, 공식 9에 대해 참조가 이루어질 수 있다:
Figure pct00067
공식 9
비트(
Figure pct00068
)와 제어 신호의 크기(
Figure pct00069
) 사이의 관계(
Figure pct00070
)에 공식 9의 형태가 대체되어, 비트 주파수가 시간에 따라 변하는 관계(fq(v(t)))를 획득한다. 이어서, 공식 6은 값들을 적분하기 위해 대체되어,
Figure pct00071
와
Figure pct00072
사이의 관계를 획득한다.
그러므로, 도 9는 본 출원의 실시예에 따른 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하는 효과의 개략도이다. 도 9는 주파수-조정가능 트랜스몬 초전도 큐비트(transmon superconducting qubit)의 주파수 제어 신호의 왜곡 측정 데이터이다. 큐비트의 코히어런스 데이터는 에너지 이완 시간(
Figure pct00073
) 및 위상 코히어런스 시간(
Figure pct00074
)이다. 측정 프로세싱 방법은 전술한 실시예들에서 제공된 신호 프로세싱 방법에 기반할 수 있다. 선택된 파라미터들은 다음과 같다: 구형파의 길이는 40us이고, 진폭은 A = 0.5이다(여기서 0.5는 임의의 파형 발생기의 진폭을 나타내고, 실제 전압과 선형 관계를 가짐). 공식 6에서
Figure pct00075
는 500ns로 선택되고, τ는 10ns에서 40μs로 변한다. 측정을 프로세싱한 결과는 도 9에서 중공 도트(dot)들로 도시된다. 도 9에서 시간(τ)이 경과함에 따라, 프로세싱 결과가 일반적으로 위상이 0이 되는 결과임을 알 수 있다. 그 결과로부터, 실제 제어 신호의 왜곡에 대응하는 최대 시간 감쇠 상수가 대략 10㎲ 내지 20㎲인 것으로 추정할 수 있다. 그러므로, τ의 가장 큰 값을 40μs로 선택하는 것이 비교적 적절하다. 또한, 구형파의 길이를 L = 40μs로 선택할 때, 구형파의 상승 에지와 하강 에지 사이의 상호 영향은 또한 비교적 작은 범위로 감소할 수 있다.
도 5의 실선 부분은 전술한 실시예들의 피팅 방법에 따라 수행된 피팅이다. 전달 함수의 모델 선택에 대해 수학식 5를 참조하고, 수량 N = 3이 선택된다. 피팅 결과로부터, 피팅 효과가 더 좋고, 프로세싱된 데이터 포인트들은 기본적으로 피팅 라인에 있다. 최종 피팅의 파라미터들에 대해, 표 1을 참조하라:
Figure pct00076
피팅 데이터로부터, 3개의 감쇠 상수들에 대응하는 시간 길이들은 각각
Figure pct00077
,
Figure pct00078
, 및
Figure pct00079
이다. 가장 큰 시정수는 11.454μs이고, 이는 앞서 말한 감쇠 시간 추정을 충족시킨다.
또한, 본 출원의 일부 실시예들에서, 데이터 교정 프로세스가 더 수행될 수 있고, 전달 함수는 데이터 교정 프로세스에서 피팅을 통해 획득된 파라미터들을 사용하여 모델링된다. 획득된 프로세싱 결과는 도 8에서 중공 별 형상에 의해 도시된 데이터이다. 이에 기반하여 큐비트의 위상이 시간(τ)에 따라 명확히 변하지 않음이 결정될 수 있다. 그러므로, 본 출원에서 제공되는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법은 전달 함수 측정에 있어서 비교적 높은 정확도를 갖는다. 그러므로, 비트에 대한 빠른 주파수 오프셋을 구현하기 위해 측정을 통해 획득된 전달 함수의 특성들을 사용하여 제어 라인이 정정될 수 있다.
본 출원의 이 실시예에서, 큐비트의 주파수 제어 신호에 대응하는 타깃 큐비트가 결정되고; 타깃 큐비트에 대해 제1 구형파 펄스가 구성되고; 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제1 시간 임계치에 도달하는 경우, 타깃 큐비트는 Y 축을 중심으로 제1 타깃 거리만큼 회전하도록 제어되고; 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제2 시간 임계치에 도달하는 경우 타깃 큐비트에 대해 양자 단층촬영 측정이 수행되고; 타깃 큐비트의 위상 파라미터를 획득하기 위해, 타깃 큐비트의 QST 측정의 결과에 기반하여 타깃 큐비트의 밀도 행렬이 재구성되고; 제1 시간 임계치가 조정되고, 타깃 큐비트에 대해 반복 측정이 수행되어, 반복 측정의 결과에서의 상이한 위상 파라미터들을 사용하여 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량을 결정하고; 주파수 제어 신호는 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량에 기반하여 조정된다. 그러므로, 본 개시내용에서 제공되는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법을 사용하여, 실온 상태에서 초전도 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡이 측정되고, 전달 함수의 속성들이 분석되고, 왜곡이 기존 기술에서 저온에서 측정될 필요가 있는 환경적 한계가 극복되고; 제어 라인은 비트에 대한 빠른 주파수 오프셋을 구현하기 위해 측정을 통해 획득된 전달 함수의 속성들을 사용하여 추가로 수정될 수 있다. 또한, 비트의 코히어런스가 불량한 경우에, 본 출원에서 제공되는 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법을 사용하여 왜곡이 여전히 효과적으로 측정될 수 있어, 측정 오차들을 감소시킨다.
전술한 설명들은 본 발명의 단지 바람직인 실시예들이지만, 본 출원을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 출원의 사상 및 원리 내에서 이루어진 임의의 수정, 등가 대체, 또는 개선은 본 출원의 보호 범위 내에 속할 것이다.

Claims (14)

  1. 초전도 양자 칩에 의해 수행되는 큐비트(qubit)의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법으로서,
    큐비트의 주파수 제어 신호에 대응하는 타깃 큐비트를 결정하는 단계;
    상기 타깃 큐비트에 대한 제1 구형파 펄스를 구성하는 단계;
    상기 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제1 시간 임계치에 도달하는 경우, 상기 타깃 큐비트를 Y 축을 중심으로 제1 타깃 거리만큼 회전하도록 제어하는 단계;
    상기 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제2 시간 임계치에 도달하는 경우, 상기 타깃 큐비트에 대해 양자 상태 단층 촬영(QST) 측정을 수행하는 단계;
    상기 타깃 큐비트의 위상 파라미터를 획득하기 위해, 상기 QST 측정의 결과에 기반하여 상기 타깃 큐비트의 밀도 행렬을 재구성하는 단계;
    상기 제1 시간 임계치를 조정하고, 상기 타깃 큐비트에 대해 반복 측정을 수행하여, 상기 반복 측정의 결과에서의 상이한 위상 파라미터들을 사용하여 상기 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량을 결정하는 단계; 및
    상기 왜곡량에 기반하여 상기 주파수 제어 신호를 조정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타깃 큐비트에 대한 제1 구형파 펄스를 구성하는 단계는:
    상기 타깃 큐비트에 대응하는 제1 구형파 펄스의 펄스 길이 및 펄스 진폭을 결정하는 단계; 및
    상기 제1 구형파 펄스의 펄스 종료 시간을 상기 큐비트에 대한 상기 반복 측정을 수행하는 시작 시간으로서 결정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구형파 펄스의 상기 종료 시간이 제2 시간 임계치에 도달하는 경우, 상기 타깃 큐비트에 대해 QST 측정을 수행하는 단계는:
    상기 제1 시간 임계치 및 상기 제2 시간 임계치에 기반하여 위상 누적 시간 영역(phase accumulation time area)을 결정하는 단계; 및
    상기 위상 누적 시간 영역에 기반하여 상기 타깃 큐비트에 대해 상기 QST 측정을 수행하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 큐비트에 대해 상기 반복 측정을 수행하는 시작 시간 및 상기 제1 시간 임계치에 따라 상기 큐비트에 대응하는 제1 위상 파라미터를 결정하는 단계;
    상기 제1 시간 임계치 및 상기 제2 시간 임계치에 기반하여 상기 큐비트의 제2 위상 파라미터를 결정하는 단계; 및
    상기 제1 위상 파라미터 및 상기 제2 위상 파라미터에 기반하여 상이한 측정 모멘트에서 상기 제1 시간 임계치와 상기 타깃 큐비트의 위상 파라미터 사이의 대응관계를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 시간 임계치를 조정하고, 상기 타깃 큐비트에 대해 반복 측정을 수행하여, 상기 반복 측정의 결과에서의 상이한 위상 파라미터들을 사용하여 상기 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량을 결정하는 단계는:
    상기 반복 측정의 결과에 기반하여, 상기 타깃 큐비트의 상기 주파수 제어 신호와 매칭하는 전달 함수를 결정하는 단계;
    상기 전달 함수에 따라, 상기 제1 구형파 펄스가 상기 전달 함수를 통과한 후 획득된 상기 제1 구형파 펄스의 파형 특징을 결정하는 단계;
    상기 타깃 큐비트의 주파수와 상기 주파수 제어 신호 사이의 관계에 기반하여 상기 타깃 큐비트의 주파수와 측정 시간 사이의 관계를 결정하는 단계;
    제3 위상 파라미터를 결정하기 위해 상기 타깃 큐비트의 주파수에 대한 적분(integration)을 수행하는 단계; 및
    상기 제3 위상 파라미터에 기반하여 상기 타깃 큐비트의 위상 파라미터와 상기 제1 시간 임계치 사이의 피팅 표현(fitting expression)을 결정하여, 최적화를 위해 상기 피팅 표현을 사용하여 상기 전달 함수의 상이한 파라미터들을 결정하고, 상기 최적화된 전달 함수를 사용하여 상기 타깃 큐비트의 상기 주파수 제어 신호의 왜곡량을 결정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 타깃 큐비트의 상기 주파수 제어 신호의 상기 왜곡량에 기반하여 상기 주파수 제어 신호를 조정하는 단계는:
    상기 타깃 큐비트의 상기 주파수 제어 신호의 상기 왜곡량에 기반하여 대응하는 예상 주파수 제어 신호 및 주파수 도메인 파라미터, 상기 타깃 큐비트의 송신 라인에서의 전달 함수 및 상기 전달 함수에 대응하는 시간 도메인 파라미터를 결정하는 단계;
    상기 타깃 큐비트의 실시간 주파수 제어 신호 및 상기 실시간 주파수 제어 신호에 대응하는 주파수 도메인 함수를 결정하는 단계; 및
    상기 실시간 주파수 제어 신호에 대해 디콘볼루션(deconvolution)을 수행하여, 상기 실시간 주파수 제어 신호에 대응하는 상기 주파수 도메인 함수가 상기 예상 주파수 제어 신호 및 상기 주파수 도메인 파라미터에 의해 형성된 디콘볼루션 표현, 상기 타깃 큐비트의 상기 송신 라인에서의 상기 전달 함수, 및 상기 실시간 주파수 제어 신호를 충족하도록 구현하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  7. 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 장치로서,
    큐비트의 주파수 제어 신호에 대응하는 타깃 큐비트를 결정하도록 구성된 신호 송신 모듈;
    상기 타깃 큐비트에 대한 제1 구형파 펄스를 구성하도록 구성된 신호 프로세싱 모듈
    을 포함하고,
    상기 신호 프로세싱 모듈은, 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제1 시간 임계치에 도달하는 경우, 상기 타깃 큐비트를 Y 축을 중심으로 제1 타깃 거리만큼 회전하게 제어하도록 구성되고;
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 제1 구형파 펄스의 종료 시간이 제2 시간 임계치에 도달하는 경우, 상기 타깃 큐비트에 대해 양자 상태 단층 촬영(QST) 측정을 수행하도록 구성되고;
    신호 프로세싱 모듈은 상기 타깃 큐비트의 위상 파라미터를 획득하기 위해, 상기 타깃 큐비트의 상기 QST 측정의 결과에 기반하여 상기 타깃 큐비트의 밀도 행렬을 재구성하도록 구성되고;
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 제1 시간 임계치를 조정하고, 상기 타깃 큐비트에 대해 반복 측정을 수행하여, 상기 반복 측정의 결과에서의 상이한 위상 파라미터들을 사용하여 상기 타깃 큐비트의 주파수 제어 신호의 왜곡량을 결정하도록 구성되고;
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 타깃 큐비트의 상기 주파수 제어 신호의 상기 왜곡량에 기반하여 상기 주파수 제어 신호를 조정하도록 구성되는,
    장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 타깃 큐비트에 대응하는 상기 제1 구형파 펄스의 펄스 길이 및 펄스 진폭을 결정하도록 구성되고;
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 제1 구형파 펄스의 펄스 종료 시간을 상기 큐비트에 대한 상기 반복 측정을 수행하는 시작 시간으로서 결정하도록 구성되는, 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 제1 시간 임계치 및 상기 제2 시간 임계치에 기반하여 위상 누적 시간 영역을 결정하도록 구성되고;
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 위상 누적 시간 영역에 기반하여 상기 타깃 큐비트에 대해 상기 QST 측정을 수행하도록 구성되는,
    장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 큐비트에 대해 상기 반복 측정을 수행하는 상기 시작 시간 및 상기 제1 시간 임계치에 따라 상기 큐비트에 대응하는 제1 위상 파라미터를 결정하도록 구성되고;
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 제1 시간 임계치 및 상기 제2 시간 임계치에 기반하여 상기 큐비트의 제2 위상 파라미터를 결정하도록 구성되고;
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 제1 위상 파라미터 및 상기 제2 위상 파라미터에 기반하여 상이한 측정 모멘트에서 상기 제1 시간 임계치와 상기 타깃 큐비트의 위상 파라미터 사이의 대응관계를 결정하도록 구성되는,
    장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 반복 측정의 결과에 기반하여, 상기 타깃 큐비트의 상기 주파수 제어 신호와 매칭하는 전달 함수를 결정하도록 구성되고;
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 전달 함수에 따라, 상기 제1 구형파 펄스가 상기 전달 함수를 통과한 후 획득된 상기 제1 구형파 펄스의 파형 특징을 결정하도록 구성되고;
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 타깃 큐비트의 주파수와 상기 주파수 제어 신호 사이의 관계에 기반하여 상기 타깃 큐비트의 주파수와 측정 시간 사이의 관계를 결정하도록 구성되고;
    상기 신호 프로세싱 모듈은 제3 위상 파라미터를 결정하기 위해 상기 타깃 큐비트의 주파수에 대한 적분을 수행하도록 구성되고;
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 제3 위상 파라미터에 기반하여 상기 타깃 큐비트의 위상 파라미터와 상기 제1 시간 임계치 사이의 피팅 표현(fitting expression)을 결정하여, 최적화를 위해 상기 피팅 표현을 사용하여 상기 전달 함수의 상이한 파라미터들을 결정하고, 최적화된 전달 함수를 사용하여 상기 타깃 큐비트의 상기 주파수 제어 신호의 왜곡량을 결정하도록 구성되는,
    장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 타깃 큐비트의 상기 주파수 제어 신호의 상기 왜곡량에 기반하여 대응하는 예상 주파수 제어 신호 및 주파수 도메인 파라미터, 상기 타깃 큐비트의 송신 라인에서의 전달 함수 및 상기 전달 함수에 대응하는 시간 도메인 파라미터를 결정하도록 구성되고;
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 타깃 큐비트의 실시간 주파수 제어 신호 및 상기 실시간 주파수 제어 신호에 대응하는 주파수 도메인 함수를 결정하도록 구성되고;
    상기 신호 프로세싱 모듈은 상기 실시간 주파수 제어 신호에 대해 디콘볼루션을 수행하여, 상기 실시간 주파수 제어 신호에 대응하는 상기 주파수 도메인 함수가 상기 예상 주파수 제어 신호 및 상기 주파수 도메인 파라미터에 의해 형성된 디콘볼루션 표현, 상기 타깃 큐비트의 상기 송신 라인에서의 상기 전달 함수, 및 상기 실시간 주파수 제어 신호를 충족하게 구현하도록 구성되는,
    장치.
  13. 초전도 양자 칩으로서,
    실행가능 명령들을 저장하도록 구성된 메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 상기 실행가능 명령들을 실행할 때 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법을 구현하도록 구성된 프로세서
    를 포함하는 초전도 양자 칩.
  14. 실행가능 명령들을 저장하는 컴퓨터-판독가능 저장 매체로서,
    상기 실행가능 명령들은, 프로세서에 의해 실행될 때, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 큐비트의 주파수 제어 신호를 프로세싱하기 위한 방법을 구현하는, 컴퓨터-판독가능 저장 매체.
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