TW202301820A - 用於量子位元之光學驅動機 - Google Patents
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Abstract
本案之示例實施例係關於將量子位元驅動信號傳送到量子電腦的低溫環境。一個或多個量子位元驅動信號可以作為一個或多個光學信號傳送到低溫環境。可以在低溫環境中將一個或多個光學信號轉換為一個或多個射頻信號以驅動一個或多個量子位元。本案揭露了裝置和方法。
Description
本案之示例實施例大致係關於量子電腦領域。特別地，某些示例實施例係關於將量子位元驅動信號傳送到量子電腦的低溫環境。
量子計算可能涉及將資訊處理為儲存在可控和可讀量子力學狀態中的量子位元(quantum bit)。對量子位元執行的操作可能涉及以射頻(RF)信號驅動量子位元。量子處理電路可以在具有足夠低溫度的低溫環境下運行。量子位元驅動信號可能會從室溫傳送到低溫環境，這可能會由於電耗散和機械傳導導致的發熱而導致電損耗。因此，量子位元驅動信號的品質可能不足以滿足所有當前或未來的應用。
一個目的是要提高量子電腦中量子位元驅動信號的品質。通過獨立請求項的特徵可以實現這個和進一步的好處。在附屬請求項、說明書和附圖中提供了進一步有利的實施形式。
根據第一態樣，提供了一種裝置。該裝置可以包括用於將至少一個光學信號傳送到量子電腦的低溫環境的工具(means)；用於在該量子電腦
的該低溫環境中將該至少一個光學信號轉換成至少一個射頻信號的工具；以及用於基於該至少一個射頻信號驅動該量子電腦的至少一個量子位元的工具。
根據第一態樣的實施例，該裝置可進一步包括用於在該量子電腦的該低溫環境中藉由至少一個光機械換能器將該至少一個光學信號轉換成至少一個射頻信號的工具。
根據第一態樣的實施例，該裝置可進一步包括用於在該量子電腦的非低溫環境中以至少一個輸入射頻信號調變該至少一個光學信號的工具。
根據第一態樣的實施例，該裝置可進一步包括用於藉由至少一個電光調變器以該至少一個輸入射頻信號調變該至少一個光學信號的工具。
根據第一態樣的實施例，該裝置可進一步包括在該量子電腦的該非低溫環境中的至少一個光學隔離器，其中，該至少一個光學隔離器光學地位於該至少一個電光調變器和該至少一個光機械換能器之間，並且其中，該至少一個光學隔離器被配置為耗散從該低溫環境接收到的能量。
根據第一態樣的實施例，該至少一個射頻信號和/或該至少一個輸入射頻信號可以包括至少一個微波信號。
根據第一態樣的實施例，該裝置可進一步包括用於將複數個光學信號傳送到該量子電腦的該低溫環境的工具；用於在該量子電腦的該低溫環境中將該複數個光學信號轉換成複數個射頻信號的工具；以及用於基於該複數個射頻信號驅動複數個量子位元的工具。
根據第一態樣的實施例，該裝置可進一步包括用於在該量子電腦的該非低溫環境中以複數個輸入射頻信號調變該複數個光學信號的工具。
根據第一態樣的實施例，該裝置可進一步包括多工器(multiplexer)，該多工器被配置為將該複數個光學信號多工傳輸到光纖，該光纖被配置為將該複數個光學信號傳送到該量子電腦的該低溫環境。
根據第一態樣的實施例，該裝置可進一步包括解多工器(demultiplexer)，該解多工器被配置為在該量子電腦的該低溫環境中對來自該光纖的該複數個光學信號進行解多工。
根據第一態樣的實施例，該多工器可以包括波長分割多工器(wavelength division multiplexer)。該解多工器可以包括波長分割解多工器(wavelength division demultiplexer)。
根據第一態樣的實施例，該裝置可進一步包括在該量子電腦的該非低溫環境中的複數個光學隔離器。該複數個光學隔離器可以光學地位於該多工器和相應的電光調變器之間。該複數個光學隔離器可以被配置為耗散透過該光纖從該低溫環境接收的能量。
根據第二態樣，本文提供了一種裝置。該裝置可以包括至少一根光纖，該至少一根光纖被配置為將至少一個光學信號傳送到量子電腦的低溫環境；至少一個光機械換能器，被配置為在該量子電腦的該低溫環境中將該至少一個光學信號轉換成至少一個射頻信號；以及驅動電路，被配置為基於該至少一個第一射頻信號驅動該至少一個量子位元。
根據第二態樣的實施例，該裝置可進一步包括：至少一個電光調變器，被配置為在該量子電腦的非低溫環境中以至少一個輸入射頻信號調變該至少一個光學信號。
根據第二態樣的實施例，該裝置可進一步包括：在該量子電腦的該非低溫環境中的至少一個光學隔離器。該至少一個光學隔離器可以光學地位於該至少一個電光調變器和該至少一個光機械換能器之間。該至少一個光學隔離器可以被配置為耗散透過該光纖從該低溫環境接收到的能量。
根據第二態樣的實施例，該至少一個射頻信號和/或該至少一個輸入射頻信號可以包括至少一個微波信號。
根據第二態樣的實施例，該光纖可以被配置為將複數個光學信號傳送到該量子電腦的該低溫環境，並且該裝置可進一步包括：複數個光機械換能器，被配置為在該量子電腦的該低溫環境中將該複數個光學信號轉換成複數個射頻信號。驅動電路可以被配置為基於該複數個射頻信號驅動複數個量子位元。
根據第二態樣的實施例，該裝置可進一步包括複數個電光調變器，被配置為在該量子電腦的該非低溫環境中以複數個輸入射頻信號調變該複數個光學信號。
根據第二態樣的實施例，該裝置可進一步包括多工器，被配置為將該複數個光學信號多工傳輸到該光纖。
根據第二態樣的實施例，該裝置可進一步包括解多工器，被配置為在該量子電腦的該低溫環境中對來自該光纖的該複數個光學信號進行解多工。
根據第二態樣的實施例，該多工器可以包括波長分割多工器。該解多工器可以包括波長分割解多工器。
根據第二態樣的實施例，該裝置可進一步包括在該量子電腦的該非低溫環境中的複數個光學隔離器。該複數個光學隔離器可以光學地位於該多工器和相應的電光調變器之間。該複數個光學隔離器可以被配置為耗散透過該光纖從該低溫環境接收的能量。
根據第三態樣，本文提供一種方法。該方法可以包括將至少一個光學信號傳送到量子電腦的低溫環境；在該量子電腦的低溫環境中將該至少一個光學信號轉換為至少一個射頻信號；基於該至少一個射頻信號驅動該至少一個量子位元。
根據第三態樣的實施例，該方法可進一步包括：在該量子電腦的該低溫環境中藉由至少一個光機械換能器將該至少一個光學信號轉換成該至少一個射頻信號。
根據第三態樣的實施例，該方法可進一步包括：在該量子電腦的非低溫環境中以至少一個輸入射頻信號調變該至少一個光學信號。
根據第三態樣的實施例，該方法可進一步包括藉由至少一個電光調變器以該至少一個輸入射頻信號調變該至少一個光學信號。
根據第三態樣的實施例，該方法可進一步包括在該量子電腦的該非低溫環境中提供至少一個光學隔離器，其中，該至少一個光學隔離器光學地設置在該至少一個電光調變器和該至少一個光機械換能器之間，用於耗散從該低溫環境接收到的能量。
根據第三態樣的實施例，該至少一個射頻信號和/或該至少一個輸入射頻信號可以包括至少一個微波信號。
根據第三態樣的實施例，該方法可進一步包括將複數個光學信號傳送到該量子電腦的該低溫環境；在該量子電腦的該低溫環境中將該複數個光學信號轉換成複數個射頻信號；以及基於該複數個射頻信號驅動複數個量子位元。
根據第三態樣的實施例，該方法可進一步包括：在該量子電腦的該非低溫環境中以複數個輸入射頻信號調變該複數個光學信號。
根據第三態樣的實施例，該方法可進一步包括：藉由多工器將該複數個光學信號多工傳輸到光纖，該光纖被配置為將該複數個光學信號傳送到該量子電腦的該低溫環境。
根據第三態樣的實施例，該方法可進一步包括在該量子電腦的該低溫環境中藉由解多工器對來自該光纖的該複數個光學信號進行解多工。
根據第三態樣的實施例，該多工器可以包括波長分割多工器。該解多工器可以包括波長分割解多工器。
根據第三態樣的實施例，該方法可進一步包括在該量子電腦的該非低溫環境中提供複數個光學隔離器。該複數個光學隔離器可以光學地設置在該多工器和相應的電光調變器之間，用於耗散透過該光纖從該低溫環境接收的能量。
任何實施例都可以與一個或多個其他實施例組合。許多伴隨特徵將更容易理解，因為它們通過參考結合附圖考慮以下實施方式而變得更好理解。
102:光學腔
104:雷射
106:光學邊帶
200:裝置
202:光纖
204:光機械換能器
302:量子處理電路
304:光學量子位元驅動源
402:輸入信號
404:光學信號
406:電光調變器
408:光學隔離器
410:第一MUX/DEMUX
412:第二MUX/DEMUX
414:耦合電容
416:量子位元
501:步驟
502:步驟
503:步驟
附圖用於提供對示例實施例的進一步理解並且構成本說明書的一部分，示例實施例與描述一起說明有助於解釋示例實施例的原理。在附圖中：
圖1示出一個光機械系統的示例；
圖2示出用於將量子位元驅動信號傳送到量子電腦的低溫環境的裝置的示例；
圖3示出具有整合光機械換能器的量子處理電路的示例；
圖4示出用於將量子位元驅動信號多工傳輸到光纖以傳送到量子電腦的低溫環境的裝置的示例；以及
圖5示出用於驅動量子位元的方法的示例。
在附圖中，相同的元件符號用於表示相同的部件。
量子處理電路可以在極低溫度下在低溫環境(例如低溫恆溫器)中操作，因此通常希望最小化熱雜訊(thermal noise)的影響以保持量子位元操作的品質。低溫環境可以例如藉由稀釋冷凍機(dilution refrigerator)產生，其中氦的不同同位素(3He/4He)被提供在稀釋冷凍機的混合室中以將混合室的環境低溫冷卻至低溫溫度，例如在幾毫開爾文(millikelvins,mK)的數量級。量子位元驅動可以包括向量子處理電路的量子邏輯閘提供輸入或控制信號，或者通常用於促進閘，無論是單量子位元閘、雙量子位元閘還是多量子位元閘。
量子位元驅動信號和量子位元讀出信號可以在低溫環境和室溫環境之間傳遞，例如，用以實現分佈式量子計算系統中量子位元的遠距糾纏(remote entanglement)，或用於任何其他目的。這對量子計算系統的準確性提出了挑戰，因為不同熱環境之間的信號傳遞可能會導致在低溫環境中出現過多的熱雜訊。
增加儲存在稀釋冷凍機中的超導量子位元的數量可能會進一步加劇與傳遞量子位元驅動信號相關的問題。量子位元驅動信號可以通過例如具有剛性金屬主體和中心導體的同軸電纜來傳送，同軸電纜可能難以熱能化並且可能在較高溫度級和混合室之間傳導熱量。此外，由於它們的長度以及甚至很小的阻抗失配，同軸電纜也可能遭受其頻率響應的損耗和不規則性。串擾、干擾、多工和信號雜訊比(signal-to-noise ratio,SNR)相關問題也可能會降低性能。因此，可能需要顯著減弱射頻的室溫熱雜訊和設備雜訊，以避免將熱分佈(thermal population)驅動進入量子位元。
本文揭露的示例實施例能夠通過減輕相關的耗散問題來提高將量子位元驅動信號傳遞到量子電腦的低溫環境的可擴展性。根據一個實施例，一個或多個量子位元驅動信號可以作為一個或多個光學信號傳送到低溫環境。可以在低溫環境中將一個或多個光學信號轉換為一個或多個射頻信號以驅動一個或多個量子位元。示例實施例能夠實現無損或接近無損的功率轉換和雙向性，這是本文描述的示例實施例的目標的示例。此外，可以實現減少的耗散和改進的縮放。
圖1圖示了根據實施例的光機械系統的示例。光機械換能器(optomechanical transducer)可以將射頻信號轉換為聲學信號，例如通過壓電
效應。可以通過光學諧振器的直接機械調變將所得聲能進一步轉換為光學信號。光機械換能器可能有利於低溫應用，因為它們可能沒有任何耗散元件，從而實現理論上的無損轉換。在圖1的示例中，光學腔102的諧振頻率ω cav 可以通過由射頻信號引起的機械運動來調變，例如通過由表面聲波(surface acoustic wave,SAW)調解的壓電效應。可以使用頻率為ω cav -ω m 的雷射104來泵浦光學腔102。這可以導致在光學腔102的諧振頻率ω cav 處生成光學邊帶106。
光機械換能器也可以反向操作，將光學信號轉換成RF信號。例如，可以基於壓電光機械晶體來執行相干的光到射頻(optical-to-RF)轉換。適用於該目的的光機械換能器例如可以包括一維光機械晶體，其可以通過表面聲波與交叉指型換能器(interdigital transducer；IDT)機械耦合。光到射頻轉換在理論上也可以是無損耗的，因此不會導致任何發熱或過多的雜訊。因此，可以在量子電腦中利用光機械換能器在室溫下生成調變的光學信號，例如通過調變雷射，並通過一個或多個光纖將光學信號饋送到低溫環境，以及通過光機械換能器將光學脈衝轉換為射頻信號以驅動量子位元，如下文將進一步描述者。注意，本揭露的實施例可以不限於特定類型的光機械換能器。通常，可以使用被配置為將光學信號轉換成射頻信號(例如微波信號)的任何合適的換能器。微波信號的頻率可能在300MHz和300GHz之間。換能器可以是雙向的，使得光到射頻和射頻到光(RF-to-optical)的方向皆受到支持。
圖2圖示了用於將量子位元驅動信號傳送到量子電腦的低溫環境的裝置200的示例。即使裝置200已被說明為包括特定組件，但某些組件可能不存在於每個實施例中，並且裝置200還可包括圖2中未示出的組件。
裝置200可以包括量子電腦或其一部分，例如被配置為應用於量子電腦的模組、組件或一組組件。
裝置200的第一部分可以處於室溫。裝置200的第二部分可以處於極低溫的低溫環境中。如本文所用，術語(極)低溫和低溫環境可以涉及量子電腦的量子處理電路的電子設備所需的操作溫度。例如，這些術語可能與所涉及的超導體材料的臨界溫度有關，或者取決於與所涉及的量子電子組件的量子能級相比的熱能級。然而，值得注意的是，低溫環境可能不會最初或永久地冷卻到低溫。因此，低溫環境通常可以包括低溫可冷卻環境。
信號可以在低溫冷卻的量子處理電路和室溫環境之間傳遞。然而，“室溫”這一名稱不應被視為實際要求室溫環境中的環境條件與人們生活和工作的空間中的環境條件相對應的限制。圖2左側的條件更加地表明不需要低溫冷卻到低溫環境中的溫度。因此，提供圖2的室溫環境作為非低溫環境的示例。
如上所述，低溫環境中的環境條件可能涉及極低的溫度，例如只有幾開爾文，例如4K，或者甚至小於1開爾文，例如在毫開爾文的數量級。最低溫度(例如大約10mK)可能僅存在於低溫環境的一部分中，因為可能存在溫度逐漸降低的冷卻級。量子位元可以位於例如混合室(mixing chamber,MXC)級，該級可能處於10mK溫度並且是低溫環境中最冷的級。通常，該級的溫度可以例如高於5mK並且低於100mK。在此級可提供本文所述的光學組件。然而，一些冷凍機還可以具有更冷的一個或多個核磁冷卻級(nuclear magnetically cooled stage)，並且在一些實施例中，光學組件可以設置在這樣的一個或多個級上。一般而言，稀釋冷凍機可包括若干溫度級，例如蒸餾器
(still)、4K板、冷板(cold plate)等，取決於實施方式，這些溫度級可能容納或可能不容納本文所述的一些或所有組件。假設系統的某些部分位於低溫環境內時，可能不是採取關於該部分處於哪個級的位置。低溫環境中的環境條件也可能涉及高真空，因為周圍的高真空可以用作絕熱以保持所涉及的低溫。一個或多個光學量子位元驅動信號可以被傳送到量子電腦的低溫環境，例如通過光纖202。光機械換能器204可以在低溫環境中將一個或多個光學信號轉換成一個或多個RF信號。然後一個或多個RF信號可以用於驅動量子電腦的一個或多個量子位元。量子位元驅動信號可能會導致量子位的量子力學狀態發生期望的變化。量子位元驅動信號可用於單量子位元閘、雙量子位元閘或多量子位元閘。例如，雙量子位元閘與單量子位元閘的不同之處在於雙量子位元閘促進了單個量子位元之間的能量耦合並且引入了糾纏，而單量子位元閘可以執行“旋轉”或增加或減少量子位元的相位或能量。一般來說，由於量子電腦的量子力學狀態是用一個聚合的量子力學波函數來描述的，它涵蓋了所有量子位元的狀態，並且任何驅動信號都可能以一種僅通過查看單個量子位元可能無法捕捉到的方式而影響該聚合波函數的狀態。
圖3說明了具有整合光機械換能器的量子處理電路的示例。在該示例中，量子處理電路302(晶片)包括光機械換能器(optomechanical transducer,OMC)204，該光機械換能器(OMC)204被配置為將從光學量子位元驅動源304接收的光學信號轉換成RF信號。量子處理電路302也可以稱為量子處理單元(quantum processing unit,QPU)。例如由於機械、熱或製造限制相關的原因，量子位元可以駐留在量子處理電路302內或在其外。光學量子位元驅動源304可以包括例如光電調變器，如參考圖4將進一步描述者。
然而，光機械換能器204可能沒有整合在量子處理電路302內。例如，光機械換能器204可以提供作為低溫環境中的單獨組件，例如作為信號介面晶片，其可以例如使用印刷電路板(PCB)連接到量子處理電路302。量子處理電路302和/或光機械換能器204可以安裝到量子電腦的稀釋冷凍機的混合室。因此，一個或多個光學信號可以在量子電腦的稀釋冷凍機處轉換成一個或多個RF信號。
可能需要驅動具有強但大部分反射回來的信號的量子位元。如果反射信號在低溫環境中消散，低溫環境的溫度可能會升高。
因此，使用光纖將量子位元驅動信號從室溫傳遞到低溫冷卻的量子處理電路302可以提供滿足低耗散信號環境要求的解決方案，該解決方案可以促進用於量子位元的低雜訊和高動態範圍驅動信號環境。例如，由於光學信號和微波信號的量子雜訊位準不同，光學信號可能更容易在室溫下傳播，而不會被熱雜訊沖走其量子狀態。此外，在感興趣的頻率上，長光纖的損失也可能低於長同軸電纜。即使損失本身與耦合的熱雜訊無關，也可能破壞量子狀態。因此，使用光學信號將量子位元驅動信號傳送到低溫環境可以用於例如實現遠距量子電腦之間的量子位元的分佈式糾纏。
圖4圖示了用於將量子位元驅動信號多工傳輸到光纖以傳送到量子電腦的低溫環境的裝置的示例。然而要注意，參考圖4描述的示例實施例也可以在沒有多工光學信號的情況下應用，例如，對於一個調變的光學信號。一般而言，即使裝置400已被說明為包括特定組件，但某些組件可能並不存在於每個示例實施例中。裝置400還可以包括圖4中未示出的組件。
裝置400可以接收輸入信號402或複數個輸入信號，或包括輸入信號402或複數個輸入信號的一個或多個源。輸入信號可以攜帶量子位元驅動資訊。裝置400可進一步接收光學信號(例如雷射)404或複數個光學信號，或包括光學信號(例如雷射)404或複數個光學信號的一個或多個源。光學信號的波長可以是例如大約1550nm。一個或多個輸入信號可以包括一個或多個RF信號，例如一個或多個微波信號。因此，裝置400可用於將一個或多個RF量子位元驅動信號臨時轉換到光學域(optical domain)以傳送到低溫環境，從而提高量子位元驅動的品質。
光學信號404可由輸入信號402調變，例如由電光調變器(electro-optic-modulator,EOM)406調變。電光調變器406可以被配置為基於電光效應引起光學信號404的依賴於輸入信號的變化。例如，光學信號404的相位、頻率、幅度或偏振可以根據輸入信號而改變。本揭露的示例實施例可以應用任何合適的方法來調變光信號。裝置400可以被配置為利用各自的輸入信號調變複數個光學信號。此外，裝置400可以包括複數個電光調變器。
裝置400還可以包括用於相應之一個或多個光學信號的光學隔離器408或複數個光學隔離器。光學隔離器408可以位於電光調變器406之後，在朝向低溫環境的信號路徑中。因此，光學隔離器408可以光學地位於電光調變器406和光機械換能器204之間。光學隔離器408可以被配置為允許調變的光學信號從電光調變器406向光機械換能器204傳遞。然而，光學隔離器408可以例如藉由耗散從低溫環境接收的能量而防止或至少基本上限制光學信號在相反方向上的傳播。因此，光學隔離器408可以防止能量被反射回低溫環境，這減少了低溫環境中不必要的加熱。複數個光學隔離器可以
光學地耦合到相應的複數個電光調變器。一個或多個輸入信號和一個或多個光學信號的源、一個或多個電光調變器和一個或多個光學隔離器可以處於室溫下。然而，可以在沒有光學隔離器408的情況下操作系統，例如如果室溫組件終止或以其他方式足夠好地消散反向信號。這對於例如降低成本可能是合乎需要的。裝置400還可以包括第一MUX/DEMUX 410(多工器/解多工器)和第二MUX/DEMUX 412。第一MUX/DEMUX 410可以處於室溫並且被配置為將光學信號多工傳輸到光纖202。第二MUX/DEMUX 412可以處於低溫環境中，例如在大約10mK的溫度下，或更一般地在低溫環境的毫開爾文階段(例如，從1mK到100mK的溫度)。這可以減少進入量子電腦最低溫度區域的光纖數量，從而提高量子位元驅動信號的品質。或者，第二MUX/DEMUX 412可處於室溫或在低溫環境的較高溫度階段。
第一MUX/DEMUX 410和第二MUX/DEMUX 412可以例如應用波長分割多工(wavelength division multiplexing；WDM)，其中多個光學信號被轉換成不同的波長(頻率)並通過單根光纖202傳送到低溫環境。替代地或附加地，可以使用任何合適的多工方法，例如空間模式多工(spatial mode multiplexing)或時間分割多工(time-division multiplexing；TDM)。
第一MUX/DEMUX 410可以通過充當用於向低溫環境傳播的調變光學信號的多工器和充當用於從低溫環境接收的光學信號的解多工器來實現雙向操作。該系統可以替代地配置為單向系統，其中第一MUX/DEMUX 410作為用於向低溫環境傳播的調變光學信號的多工器而不是作為解多工器操作。類似地，第二MUX/DEMUX 412可以通過充當用於從第一MUX/DEMUX 410接收的光學信號的解多工器和充當用於從處於低溫環境的
光機械換能器接收的信號的解多工器來實現雙向操作。如果系統被配置為單向，則第二MUX/DEMUX 412可以作為從第一MUX/DEMUX 410接收的信號的解多工器。
通過光纖202(可選地透過MUX/DEMUX 412)從室溫接收的光學信號可以藉由光機械換能器204轉換成RF信號以驅動量子位元416。裝置400可以包括用於例如從第二MUX/DEMUX 412接收的相應的複數個光學信號的複數個光機械換能器。
裝置400還可包括光學地在光機械換能器204和量子位元416之間的耦合電容414。耦合電容414可能引入弱耦合，其中只有一部分輸入功率直接進入量子位元416，而其中大部分(例如遠多於99%)被反射。這可能是合乎需要的，因為當量子位元作為計算的一部分進行操作時，它們可能需要與驅動環境解耦(decoupled)，以使其不會衰退太快。這也與驅動具有相對強信號的量子位元的需求直接相關，這些信號大多只是從量子位元反射。這種反射功率和所需的功率位準會導致耗散問題，這可以通過光機械換能器204的雙向功率轉換來緩解，從而使耗散遠離量子位元416。
複數個耦合電容414可以應用於例如從複數個光機械換能器或從複數個量子位元接收的複數個RF信號。通常，裝置400可以包括用於驅動量子位元416或複數個量子位元的驅動電路。驅動電路可以包括電性導體和其他組件，例如耦合電容414，以使得能夠將一個或多個RF信號從一個或多個光機械換能器傳遞到一個或多個量子位元。
圖5說明了用於驅動量子位元的方法的示例。
在步驟501，該方法可以包括將至少一個光學信號傳送到量子電腦的低溫環境。
在步驟502，該方法可以包括在量子電腦的低溫環境中將至少一個光學信號轉換成至少一個射頻信號。
在步驟503，該方法可以包括基於至少一個射頻信號驅動至少一個量子位元。
該方法的其他特徵直接來自例如裝置200、量子處理電路302和/或裝置400的功能和參數，如所附申請專利範圍和整個說明書中所述，因此在此不再重複。如結合各種示例實施例所描述的，還可以應用該方法的不同變體。一種裝置可以被配置為執行或導致執行本文描述的方法的任何態樣。此外，一種裝置可以包括用於執行本文描述的一種或多種方法的任何態樣的工具。
還應注意，隨著技術的進步，本揭露的示例實施例可以以多種方式實施。因此，本揭露不限於上述特定示例。相反地，實施方式可以在申請專利範圍的範圍內變化。
200:裝置
202:光纖
204:光機械換能器
Claims (22)
- 一種裝置，包括：用於將至少一個光學信號傳送到量子電腦的低溫環境的工具；用於在該量子電腦的該低溫環境中將該至少一個光學信號轉換成至少一個射頻信號的工具；以及用於基於該至少一個射頻信號驅動該量子電腦的至少一個量子位元的工具。
- 如請求項1所述的裝置，進一步包括：用於在該量子電腦的該低溫環境中藉由至少一個光機械換能器將該至少一個光學信號轉換成該至少一個射頻信號的工具。
- 如請求項1或2所述的裝置，進一步包括：用於在該量子電腦的非低溫環境中用至少一個輸入射頻信號調變該至少一個光學信號的工具。
- 如請求項1至3中任一項所述的裝置，進一步包括：用於藉由至少一個電光調變器以該至少一個輸入射頻信號調變該至少一個光學信號的工具。
- 如請求項4所述的裝置，進一步包括：在該量子電腦的該非低溫環境中的至少一個光學隔離器，其中，該至少一個光學隔離器光學地位於該至少一個電光調變器和該至少一個光機械換能器之間，並且其中，該至少一個光學隔離器被配置為耗散從該低溫環境接收到的能量。
- 如請求項1至5中任一項所述的裝置，進一步包括：用於將複數個光學信號傳送到該量子電腦的該低溫環境的工具；用於在該量子電腦的該低溫環境中將該複數個光學信號轉換成複數個射頻信號的工具；以及用於基於該複數個射頻信號驅動複數個量子位元的工具。
- 如請求項6所述的裝置，進一步包括：用於在該量子電腦的該非低溫環境中以複數個輸入射頻信號調變該複數個光學信號的工具。
- 如請求項6或7所述的裝置，進一步包括：多工器，被配置為將該複數個光學信號多工傳輸到光纖，該光纖被配置為將該複數個光學信號傳送到該量子電腦的該低溫環境。
- 如請求項8所述的裝置，進一步包括：解多工器，被配置為在該量子電腦的該低溫環境中對來自該光纖的該複數個光學信號進行解多工。
- 如請求項8或9所述的裝置，其中，該多工器包括波長分割多工器和/或其中，該解多工器包括波長分割解多工器。
- 如請求項8至10中任一項所述的裝置，進一步包括：在該量子電腦的該非低溫環境中的複數個光學隔離器，其中，該複數個光學隔離器光學地位於該多工器和相應的電光調變器之間，並且其中，該複數個光學隔離器被配置為耗散透過該光纖從該低溫環境接收的能量。
- 一種方法，包括：將至少一個光學信號傳送到量子電腦的低溫環境；在該量子電腦的該低溫環境中將該至少一個光學信號轉換為至少一個射頻信號；以及基於該至少一個射頻信號驅動該至少一個量子位元。
- 如請求項12所述的方法，進一步包括：在該量子電腦的該低溫環境中藉由至少一個光機械換能器將該至少一個光學信號轉換成該至少一個射頻信號。
- 如請求項12或13所述的方法，進一步包括：在該量子電腦的非低溫環境中以至少一個輸入射頻信號調變該至少一個光學信號。
- 如請求項12至14中任一項所述的方法，進一步包括：藉由至少一個電光調變器以該至少一個輸入射頻信號調變該至少一個光學信號。
- 如請求項15所述的方法，進一步包括：在該量子電腦的該非低溫環境中提供至少一個光學隔離器，其中，該至少一個光學隔離器光學地位於該至少一個電光調變器和該至少一個光機械換能器之間，用於耗散從該低溫環境接收到的能量。
- 如請求項12至16中任一項所述的方法，進一步包括：將複數個光學信號傳送到該量子電腦的該低溫環境；在該量子電腦的該低溫環境中將該複數個光學信號轉換成複數個射頻信號；以及基於該複數個射頻信號驅動複數個量子位元。
- 如請求項17所述的方法，進一步包括：在該量子電腦的該非低溫環境中以複數個輸入射頻信號調變該複數個光學信號。
- 如請求項17或18所述的方法，進一步包括：藉由多工器將該複數個光學信號多工傳輸到光纖，該光纖被配置為將該複數個光學信號傳送到該量子電腦的該低溫環境。
- 如請求項19所述的方法，進一步包括：藉由解多工器在該量子電腦的該低溫環境中對來自該光纖的該複數個光學信號進行解多工。
- 如請求項19或20所述的方法，其中，該多工器包括波長分割多工器和/或其中，該解多工器包括波長分割解多工器。
- 如請求項12至21中任一項所述的裝置，進一步包括：在該量子電腦的該非低溫環境中提供複數個光學隔離器，其中，該複數個光學隔離器光學地位於該多工器和相應的電光調變器之間，用於耗散透過該光纖從該低溫環境接收的能量。
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