TW202414286A

TW202414286A - 具有彎曲支腳之週期性多維原子物件侷限裝置

Info

Publication number: TW202414286A
Application number: TW112145738A
Authority: TW
Inventors: 克里斯多福蘭格; 柯蒂斯沃林
Original assignee: 美商昆媞努姆有限責任公司
Priority date: 2021-08-19
Filing date: 2022-08-18
Publication date: 2024-04-01
Also published as: US20230057368A1; TW202328993A; CN115910741A; JP2023029308A; US20230420154A1; JP7507817B2; CN117423604A; EP4318331A3; EP4138001A2; JP2024029215A; EP4138001A3; EP4318331A2

Abstract

本發明提供包括含有彎曲支腳之週期性或準週期性支腳陣列之原子物件侷限裝置及包括此等原子物件侷限裝置之系統。該原子物件侷限裝置包括：複數個支腳，其中該複數個支腳之各支腳界定一個一維截留段；及複數個接面，其中該複數個接面之各接面連接該複數個支腳之至少兩個支腳。該複數個支腳及該複數個接面配置成經連接之一維截留段之週期性或準週期性陣列。該週期性陣列或準週期性陣列包括一或多個最小陣列元件。該一或多個最小陣列元件之各最小陣列元件包括至少一個彎曲支腳。

Description

具有彎曲支腳之週期性多維原子物件侷限裝置

各種實施例係關於具有彎曲支腳之多維原子物件侷限裝置及包含具有彎曲支腳之多維離子截留裝置之系統。例如，各種實施例係關於具有由接面連接之包含彎曲支腳之週期性及/或準週期性支腳陣列之多維原子物件侷限裝置。

一離子截留可使用電場及磁場之一組合來捕捉一電位井中之複數個離子。離子可被截留用於若干目的，其可包含(例如)質譜分析、研究及/或控制截留離子之量子態。在各種方案中，可使用多維(例如二維)離子截留來截留複數個離子。一般而言，多維離子截留包括經由一或多個接面彼此連接之複數個一維截留段。因此，透過不懈努力、獨創性及創新，已藉由開發根據本發明之實施例結構化之解決方案來解決此等先前離子截留及併入此等離子截留之系統之諸多缺陷，本文詳細描述實施例之諸多實例。

實例實施例提供多維原子物件侷限裝置及/或包括多維原子物件侷限裝置之系統，多維原子物件侷限裝置由經由接面連接之一維侷限段之一週期性或準週期性陣列形成。在各種實施例中，週期性或準週期性陣列包括一維彎曲侷限段，本文中指稱支腳。例如，彎曲支腳可呈一正弦或余弦函數、一奇函數或一偶函數及/或任何其他彎曲一維段之形式。在各種實施例中，原子物件侷限裝置係經組態以侷限複數個原子物件之一離子截留或其他侷限裝置。在各種實施例中，原子物件係離子、原子、多離子或多原子團或晶體、中性或離子分子及/或其類似者。

根據一第一態樣，一種原子物件侷限裝置包括：複數個支腳，該複數個支腳之各支腳界定一維截留段；及複數個個接面，該複數個接面之各接面連接該複數個支腳之至少兩個支腳。該複數個支腳及該複數個接面配置成經連接之一維截留段之一週期性或準週期性陣列。該週期性陣列或準週期性陣列包括一或多個最小陣列元件。該一或多個最小陣列元件之各最小陣列元件包括至少一個彎曲支腳。

在一實例實施例中，該至少一個彎曲支腳具有安置於一第一接面處之一第一端及安置於一第二接面處之一第二端且該至少一個彎曲支腳之一長度比該第一接面與該第二接面之間的一直線距離長。

在一實例實施例中，該複數個支腳之各支腳係一彎曲支腳。

在一實例實施例中，該陣列經組態使得繪製為在一第一點處與該複數個支腳之一支腳相切之一直線依該陣列之一週期性或該週期性之次諧波與該複數個支腳之額外支腳相切且(a)在一離散點處相交或(b)不與該複數個支腳之一剩餘部分相交。

在一實例實施例中，該陣列經組態使得一直線繪製為依該陣列之一週期性或該週期性之次諧波垂直於該複數個支腳之一支腳且垂直於額外支腳。

在一實例實施例中，該陣列經組態使得一直線繪製為依該陣列之一週期性或該週期性之次諧波與一支腳群組相切，該支腳群組形成一列或行，且該直線不在沿該支腳之任何其他點處與該支腳群組之任何支腳相交。

在一實例實施例中，該陣列經組態使得繪製為與該複數個支腳之一支腳相切之一直線不在自該支腳之該陣列之給定數目個週期內與該複數個支腳之任何其他支腳相切。

在一實例實施例中，該陣列經組態使得繪製為在某個點處垂直於該複數個支腳之一支腳之一直線既不(a)與該複數個支腳之任何其他支腳相切亦不(b)在自該支腳之該陣列之給定數目個週期內垂直於該複數個支腳之另一支腳之一點。

在一實例實施例中，該一或多個最小陣列元件之各最小陣列元件包括至少一個筆直支腳。

在一實例實施例中，該陣列經組態以滿足以下之至少一者：(i)繪製為在一第一點處與該複數個支腳之一支腳相切之一第一直線依該陣列之一週期性或該週期性之次諧波與該複數個支腳之一第一組額外支腳相切且(a)在一離散點處相交或(b)不與該複數個支腳之一剩餘部分相交；(ii)一第二直線繪製為依該陣列之該週期性或該週期性之次諧波垂直於該支腳且垂直於該複數個支腳之一第二組額外支腳；(iii)一第三直線繪製為依該陣列之該週期性或該週期性之次諧波與一支腳群組相切，該支腳群組形成一列或行，且該第三直線不在沿該支腳之任何其他點處與該支腳群組之任何支腳相交；(iv)繪製為與該支腳相切之一第四直線不在自該支腳之該陣列之給定數目個週期內與該複數個支腳之任何其他支腳相切；或(v)繪製為在某個點處垂直於該支腳之一第五直線既不(a)與該複數個支腳之任何其他支腳相切亦不(b)在自該支腳之該陣列之給定數目個週期內垂直於該複數個支腳之另一支腳之一點。

在一實例實施例中，該陣列經組態以滿足以下之至少兩者：(i)繪製為在一第一點處與該複數個支腳之一支腳相切之一第一直線依該陣列之一週期性或該週期性之次諧波與該複數個支腳之一第一組額外支腳相切且(a)在一離散點處相交或(b)不與該複數個支腳之一剩餘部分相交；(ii)一第二直線繪製為依該陣列之該週期性或該週期性之次諧波垂直於該支腳且垂直於該複數個支腳之一第二組額外支腳；(iii)一第三直線繪製為依該陣列之該週期性或該週期性之次諧波與一支腳群組相切，該支腳群組形成一列或行，且該第三直線不在沿該支腳之任何其他點處與該支腳群組之任何支腳相交；(iv)繪製為與該支腳相切之一第四直線不在自該支腳之該陣列之給定數目個週期內與該複數個支腳之任何其他支腳相切；或(v)繪製為在某個點處垂直於該支腳之一第五直線既不(a)與該複數個支腳之任何其他支腳相切亦不(b)在自該支腳之該陣列之給定數目個週期內垂直於該複數個支腳之另一支腳之一點。

根據另一態樣，提供一種量子電腦。在一實例實施例中，該量子電腦包括一控制器及一原子物件侷限裝置。該控制器經組態以引起一或多個電壓信號施加於該原子物件侷限裝置之各自電極。該原子物件侷限裝置包括：複數個支腳，該複數個支腳之各支腳界定一維截留段；及複數個接面，該複數個接面之各接面連接該複數個支腳之至少兩個支腳。該複數個支腳及該複數個接面配置成經連接之一維截留段之一週期性或準週期性陣列。該週期性陣列或該準週期性陣列包括一或多個最小陣列元件。該一或多個最小陣列元件之各最小陣列元件包括至少一個彎曲支腳。

在一實例實施例中，該控制器經組態以引起對由該原子物件侷限裝置侷限之原子物件執行(幾乎及/或大致)並行操作。

在一實例實施例中，該等(幾乎及/或大致)並行操作包括在該一或多個最小陣列元件之一第一最小陣列元件中執行之一第一操作及在該一或多個最小陣列元件之一第二最小陣列元件中執行之一第二操作，該第一操作及該第二操作由沿一相同光束路徑傳播之一或多個操縱信號執行。

在一實例實施例中，該量子電腦進一步包括一或多個操縱源，其等經組態以由該控制器控制產生該一或多個操縱信號。

在一實例實施例中，該複數個支腳之各支腳係一彎曲支腳。

在一實例實施例中，該量子電腦進一步包括至少一個電壓源，該至少一個電壓源經組態以由該控制器控制產生該一或多個電壓信號。

根據又一態樣，提供一種多維原子物件侷限裝置。該多維原子物件侷限裝置包括配置成一多維週期性陣列之複數個支腳。該複數個支腳包括分別根據該週期性陣列之一週期性安置之彎曲支腳。

相關申請案之交叉參考本申請案主張2021年8月19日申請之美國申請案第63/235,007號之優先權，該案之全部內容以引用方式併入本文中。

下文將參考其中展示本發明之一些而非所有實施例之附圖來更完全描述本發明。其實，本發明可以諸多不同形式體現且不應被解釋為受限於本文所闡述之實施例；確切而言，此等實施例經提供使得本發明將滿足適用法律要求。除非另有指示，否則術語「或」(亦表示為「/」)在本文中用於意指替代及合取。術語「繪示性」及「例示性」用作無品質水準指示之實例。除非另有指示，否則術語「一般」及「大致」係指在工程及/或製造限制內及/或在使用者量測能力內。相同元件符號係指所有相同元件。

在各種實施例中，提供一種多維原子物件侷限裝置。多維原子物件侷限裝置包括複數個支腳。複數個支腳之各支腳係經組態以在一實質上一維截留區域中截留原子物件之一維侷限段。多維原子物件侷限裝置包括由經由接面連接之複數個支腳形成之一週期性或準週期性陣列。複數個支腳包括彎曲支腳。例如，彎曲支腳可呈一正弦或余弦函數、一奇或偶函數及/或任何其他彎曲一維段之形式。在一實例實施例中，複數個支腳進一步包括一或多個筆直或非彎曲支腳。在一實例實施例中，複數個支腳之各支腳係一彎曲支腳。例如，在各種實施例中，週期性或準週期性陣列由一或多個最小陣列元件形成，其中各最小陣列元件包括至少一個彎曲支腳。

各種實施例提供一種包括多維原子物件侷限裝置之系統。例如，各種實施例提供一種包括多維原子物件侷限裝置之量子處理器或量子電腦，多維原子物件侷限裝置包括由接面連接之一週期性或準週期性支腳陣列，其中至少一些支腳係彎曲的。在此等實施例中，量子處理器或量子電腦之量子位元係侷限於多維原子物件侷限裝置內之原子物件。在各種實施例中，原子物件係離子、原子、離子團或晶體及/或其類似者。在各種實施例中，具有相同幾何形狀之一週期性支腳陣列用於允許在跨支腳之類似類型之截留及/或傳輸(TT)電極之間共用一組共用TT電極操縱信號，藉此減少總信號計數及控制複雜性。再者，在各種實施例中，多原子物件侷限裝置之支腳經彎曲以允許由系統執行並行處理。例如，系統可為一量子處理器，其經組態以執行並行操作以減少一量子電路之運行時間，使得可在量子處理器之量子位元之同調時間內實施更深量子電路。

預期大型量子電腦能夠解決現今技術當前難以應對之問題，諸如在化學、材料科學及生物學領域中。解決此等問題將需要採用使用深量子電路實施之量子演算法進行運算。此等深量子電路之執行將需要足夠數目之量子位元供量子處理器使用且用於深量子電路(例如包含量子位元傳輸、量子位元冷卻、量子位元閘控等等)之操作以能夠在量子位元之一同調時間內執行。為使量子處理器能夠在由量子位元之同調時間界定之時間週期內執行更大數目之操作(例如更深量子電路)，各種實施例提供一種經組態以實現操作之(幾乎及/或大致)並行化之多維原子物件侷限裝置。例如，各種實施例之多維原子物件侷限裝置經組態以能夠幾乎及/或大致並行執行複數個操作。在各種實施例中，隨著操縱信號跨原子物件侷限裝置傳播，在原子物件侷限裝置中之不同點處連續執行幾乎及/或大致並行操作。如本文所使用，術語「操作」係指將操縱信號(例如雷射光束、微波信號、磁場及/或其類似者)施加於多個原子物件以引起作為量子位元之一或多個原子物件之量子態之受控演進(例如冷卻、閘控、擱置、讀取等等)。在各種實施例中，原子物件亦能夠在多維原子物件侷限裝置內並行傳輸。

另外，多維原子物件侷限裝置之彎曲支腳能夠使用共用操縱信號(例如雷射光束)來定址多個操作區域，無論連續或並行。因此，減少執行操作所需之操縱源之數目且亦降低操縱信號傳遞系統之複雜性。另外，可減少總雷射功率使用(例如需要更少光束路徑、消除光束轉向硬體及/或其類似者)。再者，多維原子物件侷限裝置之彎曲支腳使原子物件能夠移入或移出一對應光束路徑且無需原子物件透過接面傳輸，其減少執行(若干)傳輸原子物件之此原子物件傳輸及後續冷卻所需之時間。

因此，各種實施例提供與如何執行深量子電路相關之技術問題之技術解決方案，其中需要在量子處理器之量子位元執行深量子電路之同調時間內執行大量操作。例如，各種實施例藉由提供一原子物件侷限裝置來提供原子物件侷限裝置及包括原子物件侷限裝置之量子電腦及/或處理器之領域之改良，原子物件侷限裝置經組態以能夠並行執行各種操作及/或原子物件傳輸、減少由於一些傳輸事件而需要之原子物件冷卻及減少操縱源之數目及操縱信號傳遞系統之複雜性。

如上文所提及，各種實施例提供多維原子物件侷限裝置，其等各包括由經由接面連接之複數個支腳形成之一週期性或準週期性陣列，其中複數個支腳包括彎曲支腳。例如，在各種實施例中，各最小陣列元件之至少一個支腳係彎曲支腳。如本文所使用，一原子物件侷限裝置之最小陣列元件係可用於平鋪及/或形成原子物件侷限裝置之佈局之一鑲嵌之支腳及接面之最小群組。在一實例實施例中，原子物件侷限裝置之複數個支腳之各支腳係一彎曲支腳。在一實例實施例中，原子物件侷限裝置之最小陣列元件包括一筆直及/或非彎曲支腳。

一般而言，原子物件侷限裝置之各支腳由一或多個射頻軌及/或電極(本文中指稱一RF軌)及截留及/或傳輸(TT)電極之至少一個序列或系列界定。當將一射頻電壓信號施加於RF軌時，產生經組態以將一原子物件截留及/或侷限於一維截留區域內之一截留電位。特定言之，將射頻電壓信號施加於RF軌產生一準位能。一維截留區域包括一射頻零位。射頻零位係由最弱準位能梯度之方向界定之一維路徑。在沿射頻零位之一些點處，準位能實質上等於零。因此，射頻零位產生一穩定一維截留區域。原子物件侷限裝置之支腳實質上由射頻零位界定。在彎曲支腳中，射頻零位依相同於支腳之方式彎曲，使得截留及/或侷限於原子物件侷限裝置之支腳內之一原子物件可沿對應支腳之射頻零位傳輸。TT電極經組態以具有施加於其之一系列電壓信號，其中電壓信號系列之時間演進(至少部分歸因於使用一低通濾波器)比施加於RF軌之射頻電壓信號之時間演進慢。在一實例實施例中，術語「慢」意謂具有實質上非零振幅之最高頻率傅立葉分量比施加於RF軌之信號之頻率慢。

圖1繪示所謂之一彎曲支腳及/或包括彎曲支腳之一陣列，如本文所使用。圖1繪示根據一實例實施例之將一原子物件侷限裝置之支腳208實例性配置成一陣列205。圖1中所展示之實例陣列205係彎曲支腳208之一週期性陣列。各支腳208自相鄰、鄰近及/或形成一第一接面202A之至少一部分之一第一端209A延伸至相鄰、鄰近及/或形成一第二接面202B之至少一部分之一第二端209B。第一接面202A與第二接面202B之間的最短距離(例如直線距離及/或歐氏距離)係一陣列距離ℓ。彎曲支腳208之長度大於陣列距離ℓ。在一實例實施例中，彎曲支腳208之長度係至少1.05ℓ、1.10ℓ、1.15ℓ及/或其類似者。

圖1進一步繪示由線150A、150B、150C、150D及150E展示之具有彎曲支腳準則之五個陣列。如本文描述具有彎曲支腳準則之陣列時所使用，術語「相切」及「垂直」係指原子物件侷限裝置之平面中(例如圖1中所繪示之二維投影之平面中)之角度。

在各種實施例中，在各最小陣列元件中包含至少一個彎曲支腳之週期性或準週期性支腳陣列滿足具有彎曲支腳準則之五個陣列之至少一者。在一實例實施例中，在各最小陣列元件中包含至少一個彎曲支腳之週期性或準週期性支腳陣列滿足具有彎曲支腳準則之所有五個陣列。

具有彎曲支腳準則之一第一陣列由線150A繪示。線150A係一直線，其在某個點處與至少一個支腳208相切且依原子物件侷限裝置之週期性(或某一次諧波週期性)與陣列之額外支腳相切且僅在離散點處(或根本不)與陣列之其他支腳相交。沿線150A之圓展示其中線150A與各自支腳208相切之區域。

具有彎曲支腳準則之一第二陣列由線150B繪示。線150B係一直線，其垂直於至少一個支腳且亦依陣列之某一次諧波週期性垂直於額外支腳。

具有彎曲支腳準則之一第三陣列由線150C繪示。線150C係一直線，其沿陣列之一行或列依陣列之週期性及/或某一次諧波週期性與陣列之一些支腳相切但不在沿該等支腳之任何出點處與該等相同支腳相交。

具有彎曲支腳準則之一第四陣列由線150D繪示。線150D係一直線，其在某個點處與一支腳相切且不跨陣列之給定數目個週期與任何支腳之任何其他部分相切。例如，若彎曲支腳由對應於一週期長度之一週期函數界定，則線150D不在一給定數目乘以自直線在點處與其相切之支腳150D之週期長度之一距離內與任何支腳之任何其他部分相切。

具有彎曲支腳準則之一第五陣列由線150E繪示。線150E係一直線，其在某個點處垂直於一支腳且既不(a)與陣列之任何其他支腳相切亦不(b)跨陣列之給定數目個週期在陣列之其他週期中垂直於支腳之相同點。例如，若彎曲支腳由對應於一週期長度之一週期函數界定，則直線150E不在一給定數目乘以自直線150E在點處與其垂直之支腳之週期長度之一距離內在陣列之其他週期中垂直於支腳之相同點。

如上文所提及，原子物件侷限裝置包括經由接面連接成一週期性或準週期性陣列之複數個支腳。如本文所使用，一週期性陣列係可界定其之一最小陣列元件之一陣列，最小陣列元件小於整個陣列。例如，最小陣列元件可用於經由一平鋪及/或鑲嵌來產生陣列(例如透過最小陣列元件之一或多次旋轉及/或平移)。換言之，一週期性陣列係其陣列之拓撲及/或幾何形狀依一界定週期重複之一陣列。一準週期性陣列係其中陣列之週期性受一全局失真擾動之一陣列。換言之，一準週期性陣列幾乎係週期性的，但週期性在一或多個維度上受擾動。

因此，各種實施例提供原子物件侷限裝置(及/或包括此等原子物件侷限裝置之系統)，其等包括經由接面連接且依一週期性或準週期性陣列配置之包含一或多個彎曲支腳之複數個支腳。彎曲支腳及/或週期性或準週期性陣列經組態使得陣列滿足具有彎曲支腳準則之一或多個陣列。例如，彎曲支腳及/或週期性或準週期性陣列可經組態以使原子物件侷限裝置能夠用於對由原子物件侷限裝置侷限之原子物件執行週期性操作及/或傳輸該等原子物件。

圖2繪示根據各種實施例之一原子物件侷限裝置之支腳可配置成之複數個可能週期性或準週期性陣列205 (例如205A至205L)。在各種其他實施例中，可使用在一最小陣列元件中包含至少一個彎曲支腳及/或滿足具有彎曲支腳準則之至少一個陣列之各種其他陣列205。應瞭解，諸如水平及垂直及/或列及行之術語使用係指陣列如何繪示於對應圖中。應瞭解，陣列可圍繞截留法線(例如截留之表面之法線，其在圖3A所繪示之z方向上)旋轉任何角度。

第一陣列205A係一方形陣列，其中各支腳係一週期性奇或偶函數之一個週期。例如，一接面位於週期性奇或偶函數之諧波及/或週期處。例如，第一陣列205A包括各係正弦函數之一個週期之支腳列及各係正弦函數之一個週期之支腳行(例如相對於支腳列旋轉90度)。第一陣列205A之最小陣列元件由一接面202連接之兩個支腳208之一連接群組形成。

例如，在一實例實施例中，原子物件侷限裝置200包括複數個支腳208。複數個支腳之各支腳係實質上由一正弦函數(sin(x)，其中x=[0,2π])之一個週期描述之一彎曲支腳。複數個支腳配置成包括四路接面之一第一陣列205A，其中在一接面202處結束之支腳208實質上垂直於接面處之至少一個其他支腳。換言之，第一陣列205A包括連接配置成實質上垂直列及行之支腳之接面202。原子物件侷限裝置之此實例實施例滿足具有彎曲支腳準則之所有五個陣列，如圖1中所展示。

第二陣列205B係一交替失真陣列，其中各支腳係一週期性奇或偶函數之一半週期且交替列及/或行反轉。例如，各列及各行係一週期函數(例如一週期性奇或偶函數)，其中接面安置於週期函數之各半週期處。例如，列290A包括各係一正弦函數之一半週期之支腳，其中接面位於週期性奇或偶函數(此處所繪示之正弦函數)之半週期處。相鄰及/或鄰近於列290A之列290B相對於列290A反轉(例如在一水平軸/線上翻轉)。相鄰及/或鄰近於列290B使得列290B係安置於列290A與290C之間的唯一列之列290C相對於列290B反轉(例如圍繞一水平軸/線翻轉)且實質上相同於列290A。類似地，行292A包括各係一正弦函數之一半週期之支腳，其中接面位於週期性奇或偶函數(此處所繪示之正弦函數)之半週期處。相鄰及/或鄰近於行292A之行292B相對於行292A反轉(例如在一垂直軸/線上翻轉)。相鄰及/或鄰近於行292B使得行292B係安置於行292A與292C之間的唯一行之行292C相對於行292B反轉(例如圍繞一垂直軸/線翻轉)且實質上相同於行292A。第二陣列205B之一最小陣列元件由經由九個接面連接之十二個支腳之一連接群組形成，九個接面由列290A、290B、290C與行292A、292B、292C之交叉形成。

第三陣列205C及第四陣列205D係其中陣列包含彎曲支腳及筆直支腳兩者之陣列之實例。如圖中所繪示，第三陣列205C及第四陣列205D之水平支腳係圍繞截留法線(例如截留之表面之法線，其在圖3A所繪示之z方向上)旋轉任何角度之週期函數。第三陣列205C及第四陣列205D之垂直支腳係具有依函數之週期性定位之接面之筆直支腳。接面可沿垂直支腳依任何所要間隔定位。換言之，垂直支腳可具有適合於預期應用之任何所要長度。第三陣列205C包括由無旋轉之函數cos(x)+cos(2x)描述之水平支腳及具有與描述水平支腳之函數之週期性匹配之一長度之垂直支腳。進一步陣列205D包括由圍繞截留法線旋轉16度之函數cos(x)描述之水平支腳及具有與描述水平支腳之函數之週期性匹配之一長度之垂直支腳。第三陣列205C或第四陣列205D之最小陣列元件由一接面連接之兩個連接支腳形成。

第五陣列205E及第六陣列205F係奇函數陣列之實例。支腳由圍繞一對應接面處之截留法線旋轉任何角度之任何奇或偶週期函數描述。支腳具有對應於描述支腳之奇或偶函數之週期性之一長度。陣列藉由跨一水平軸或線反射橫軸線來形成。例如，第五陣列205E之支腳由圍繞截留法線旋轉45度之sin(x)描述。第五陣列205E或第六陣列205F之一最小陣列元件由兩個接面連接之四個連接支腳形成。

第七陣列205G係一各向異性交替失真陣列。水平支腳係圍繞截留法線旋轉任何角度之任何週期函數。水平支腳各具有對應於描述水平支腳之週期函數之週期性之一長度。垂直支腳係具有適合於預期應用之任何所要長度之直線。例如，接面可沿垂直支腳依任何所要間隔定位。水平支腳之相鄰、鄰近及/或交替列反轉(例如圍繞一水平軸或線翻轉)。所繪示之第七陣列包括由圍繞截留法線無旋轉之cos(x)描述之水平支腳且其中垂直支腳具有與描述水平支腳之函數之週期匹配之一長度。

第八陣列205H係一十字星陣列，其中各支腳係一週期性奇或偶函數之一半週期。例如，各列及各行係一週期函數(例如一週期性奇或偶函數)，其中接面安置於週期函數之各半週期處。類似於第二陣列205B，相鄰列/行相對於彼此反轉(例如圍繞一水平/垂直軸或線翻轉)。亦類似於第二陣列205B，第八陣列205H之最小陣列元件由經由四個接面連接之八個支腳之一連接群組形成，四個接面由三個相鄰列與三個相鄰行之交叉形成。

第九陣列205I、第十陣列205J及第十一陣列205K繪示其中接面由三個支腳之交會形成之週期性陣列。第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七及第八陣列205A至205H各繪示其中接面由四個支腳之交會形成之週期性陣列。

例如，對於第九陣列205I，最小陣列元件由具有180度旋轉對稱性之一不規則六邊形構成。六邊形之一或多個邊由曲線函數替換，使得所得陣列包括彎曲支腳。

在另一實例中，對於第十陣列205J，最小陣列元件由一規則六邊形構成，其中各支腳由相同奇或偶函數替換(其中函數圍繞支腳之中心係奇或偶)。例如，規則六邊形圍繞六邊形之中心點具有60度旋轉對稱性。在所繪示之實施例中，規則六邊形之邊替換為由具有與六邊形之邊之長度匹配之一週期之一正弦函數描述之彎曲支腳。

對於第十一陣列205K，最小陣列元件由跨x及y軸兩者具有重合對稱性之一六邊形構成，垂直支腳係筆直的，且其他支腳係由一奇或偶函數描述之彎曲支腳。此類似於第五陣列205E，但其中各四路接面由一短筆直支腳連接之一對三路接面替換。應瞭解，具有三路、四路及/或四路以上接面之各種其他八邊形、六邊形、方形及/或其他網格可適應彎曲支腳以提供具有彎曲支腳之週期性陣列。

第十二陣列205L係具有四路接面之一準週期性陣列。在第十二陣列205L中，陣列之週期性由兩個維度上之一全局失真擾動以提供準週期性陣列。

圖3A繪示一原子物件侷限裝置200之一實例陣列205。在所繪示之實施例中，在y方向上繪製展示之光束路徑220指示一光束(例如一雷射光束及/或其他操縱信號)可如何跨原子物件侷限裝置200之較窄維度傳播。在各種實施例中，光束路徑實質上跨原子物件侷限裝置之較窄維度(或在一些例項中沿一對角線)界定，使得沿光束路徑傳播之操縱信號橫穿原子物件侷限裝置，而操縱信號仍完全準直(例如，操縱信號之光束橫截面之全寬半高值係至多一特定寬度)。填充點指示陣列205內之位置，使得當一原子物件位於該位置處時，沿光束路徑220傳播之光束將實質上平行於原子物件之位置處之對應支腳之射頻零位(位置210)或實質上垂直於原子物件之位置處之對應支腳之射頻零位(位置212)入射於原子物件上。因此，陣列205及光束路徑220經組態使得一單一操縱光束可同時入射於複數個原子物件上。再者，單一操縱光束可實質上平行於且實質上垂直於各自原子物件之位置處之各自支腳之射頻零位同時入射於原子物件上。原子物件侷限裝置200之此特徵使(例如)包括原子物件侷限裝置200之一量子處理器能夠執行若干並行操作。此特徵進一步能夠使用一單一操縱源來定址多個操作區域及/或原子物件以減少操縱源功率及/或操縱源數目及/或操縱源及/或操縱信號傳遞系統之複雜性。再者，各支腳包括諸如開放點214之位置，其中原子物件可沿光束路徑220之路徑傳輸出且不必透過一接面傳輸。此使原子物件能夠自並行操作移除且無需及時執行一接面傳輸及後續冷卻。

圖3A進一步繪示原子物件侷限裝置200如何能夠執行幾乎及/或大致並行操作。例如，沿光束路徑220A，原子物件可位於位置250A、250B處。位於位置250B處之原子物件可自光束路徑220A移走(不必橫穿一接面202)，使得當施加一操縱信號以對位於位置250A處之原子物件執行並行操作時，位於位置250B附近之原子物件之運動及/或內部狀態不受擾動。接著，原子物件可移回至位置且位於位置250A處之原子物件可自光束路徑220A移走(不必橫穿一接面202)，使得當施加一操縱信號以對位於位置250B處之原子物件執行並行操作時，位於位置250A附近之原子物件之運動及/或內部狀態不受擾動。

因此，各種實施例能夠最小化資源(例如閘控所需之光束數目)，同時補償不允許操作完全並行化之局部截留及光束性質之變動(例如雷射光束之發散及限幅、截留電位之變動等等)。例如，需要改變一原子物件之內部狀態之一閘，其與入射於原子物件上之總操縱信號通量(J/mm ²)成比例。當操縱信號入射於所有四個原子物件(位於位置250A、250B處之原子物件)上時，操縱信號(例如雷射光束)之發散意謂各原子物件將經歷一不同光強度(W/mm ²)及因此一略微不同閘操作。此效應可藉由在各原子物件上連續進行閘控來補償以調整各雷射脈衝之長度來達成各操縱信號上之一相等總通量。當操縱信號之光束腰發生及/或恰好位於位置250A及/或位置250B之間的中間點時，一部分並行例項係可能的(如上文關於位置250A、250B所描述)。在此情況中，位於位置250A處之兩個原子物件看見相同光強度。另外，位於位置250B處之原子物件看見相同光強度，但不相同於位於位置250A處之原子物件。

圖3B繪示包括全部筆直(例如不彎曲及/或具有等於陣列距離ℓ之一長度)且在接面2處接合之複數個支腳8之一習知筆直支腳陣列5。光束線20繪示在習知筆直支腳陣列5中，當光束路徑意欲入射於一位置10上使得光束路徑20在位置10處實質上平行於射頻零位時，整個系列支腳8如何由光束路徑20照射。當一原子物件位於沿相同於由光束路徑20照射之位置10之支腳系列8之一位置6處，但原子物件不應由光束路徑20照射(例如不使由光束路徑20執行之操作對其執行)時，原子物件必須透過一接面2傳輸至位置14。透過一接面2傳輸一原子物件係比沿一支腳之一類似長度傳輸一原子物件慢之一程序且需要在傳輸發生之後顯著冷卻原子物件。因此，期望最小化透過接面2傳輸原子物件。再者，當期望照射一位置12使得光束路徑20實質上垂直於該位置處之射頻零位時，必須使用一不同光束路徑20。換言之，一單一光束路徑20無法照射其中光束路徑20實質上平行於射頻零位之一位置10及其中光束路徑20實質上垂直於射頻零位之一位置12兩者。因此，需要額外光學線。如藉由比較圖3A中所展示之包括彎曲支腳之一週期性陣列之實例實施例與圖3B中所展示之包括筆直支腳之習知週期性陣列可見，原子物件侷限裝置200之各種實施例提供相較於習知裝置之顯著技術優點。

圖4提供一實例原子物件侷限裝置200之一部分之一俯視示意圖。實例原子物件侷限裝置200包括配置成一週期性陣列205且經由接面202連接之包含彎曲支腳之複數個支腳208。在一實例實施例中，原子物件侷限裝置200係經組態以在其中截留複數個原子物件(例如離子、離子晶體及/或其類似者)之一多維(例如二維或三維)表面離子截留、表面保羅截留及/或其類似者。原子物件侷限裝置200之各支腳208在兩個各自端209A、209B之間延伸一各自長度。一般而言(例如除可能沿原子物件侷限裝置200之邊緣之外)，各支腳208之各端209藉由一接面202連接至至少一個其他支腳208。一般而言，原子物件侷限裝置200之一支腳208係原子物件侷限裝置200之一維段及/或部分。特定言之，原子物件侷限裝置200之一支腳208界定原子物件可侷限於其內之一實質上一維侷限區域。一般而言，一接面202藉由兩個或更多個支腳208交會、接合及/或鄰接來形成。兩個或更多個支腳之至少兩個支腳208界定至少在接面接近處彼此橫向之一維侷限區域。例如，支腳208A至少在接面202A接近處橫向於支腳208B及208D。

在各種實施例中，原子物件侷限裝置200包括含有彎曲支腳且配置成一週期性或準週期性陣列之複數個支腳208。兩個相鄰接面202之間的最短距離(例如直線距離及/或歐氏距離)(例如，兩個相鄰接面之間的最短路徑不通過及/或不包含任何其他接面)係一陣列距離ℓ。當沿支腳之路徑長度大於陣列距離ℓ時，安置於兩個相鄰接面202之間的一支腳208 (例如在兩個相鄰接面之一者處具有一第一端209A且在兩個相鄰接面之另一者處具有一第二端209B)係一彎曲支腳。在一實例實施例中，彎曲支腳208之長度係至少1.05ℓ、1.10ℓ、1.15ℓ及/或其類似者。

在各種實施例中，原子物件侷限裝置200包括含有彎曲支腳且配置成一週期性或準週期性陣列之複數個支腳208，使得陣列205滿足具有彎曲支腳準則之至少一個陣列，如上文所描述。

在一實例實施例中，原子物件侷限裝置200經製造為一原子物件侷限裝置晶片之部分及/或一原子物件侷限裝置封裝之部分。在一實例實施例中，原子物件侷限裝置200至少部分由若干射頻(RF)軌230界定。在各種實施例中，原子物件侷限裝置200至少部分由截留及/或傳輸(TT)電極235之若干序列界定。在各種實施例中，可使用各種TT電極幾何形狀、放置、佈局及/或其類似者。所繪示之TT電極235幾何形狀、放置、佈局及/或其類似者僅供繪示且在各種實施例中，將基於原子物件侷限裝置200之預期應用來判定及/或組態。在各種實施例中，原子物件侷限裝置200之上表面具有一平面化拓撲。例如，若干RF軌之各RF軌230之上表面及TT電極之若干序列之各TT電極235之上表面可實質上共面。在一實例實施例中，原子物件侷限裝置200之表面不是平面且界定原子物件侷限裝置200之「表面」上方之原子物件之高度自其量測之一平面。

在各種實施例中，原子物件侷限裝置200之支腳208之各者包括及/或至少部分由若干(例如一或多個) RF軌230界定。在一實例實施例中，原子物件侷限裝置200之一支腳208經形成有實質上平行縱軸。例如，當一支腳208由兩個或更多個RF軌230界定時，兩個或更多個RF軌230沿支腳208之長度實質上彼此平行延伸。如本文所使用，實質上平行指示實質上彼此平行之RF軌230彼此不相交或交叉。例如，RF軌230可藉由自矩形幾何形狀開始且接著藉由添加扭結、彎曲及/或其類似者來擾動幾何形狀而形成。

在各種實施例中，兩個相鄰RF軌230可藉由一縱向間隙231彼此分離(例如絕緣)。例如，縱向間隙可界定(在一或兩個維度上)原子物件侷限裝置200之侷限通道或區域，其中一或多個原子物件可侷限及/或截留於原子物件侷限裝置內之各種位置處。在各種實施例中，藉此界定之縱向間隙可沿對應支腳208之長度實質上平行於相鄰RF軌230延伸。在一實例實施例中，縱向間隙可至少部分填充有一絕緣材料(例如一介電材料)。在各種實施例中，介電材料可為二氧化矽(例如透過熱氧化形成)及/或其他介電及/或絕緣材料。在各種實施例中，縱向間隙具有約40 μm至約500 μm之一寬度(例如相鄰RF軌230之間的距離)。在各種實施例中，一或多個TT電極序列236.2安置及/或形成於縱向間隙內。

在各種實施例中，原子物件侷限裝置200 (及/或其支腳208及/或接面202)可至少部分由各包括複數個TT電極235之若干TT電極序列236 (例如236.1、236.2、236.3)界定。在一實例實施例中，與一支腳208相關聯及/或至少部分界定一支腳208之各TT電極序列236經形成以實質上平行於至少部分沿支腳208之長度之至少一部分界定各自支腳208之一或多個RF軌230延伸。例如，三個TT電極序列236.1、236.2及236.3至少部分界定圖4中所繪示之支腳208C之部分。三個TT電極序列236.1、236.2及236.3之各者包括複數個TT電極235。在各種實施例中，至少部分界定各支腳208之TT電極序列236之數目包括兩個、三個、四個及/或其他數目個TT電極序列。在一實例實施例中，原子物件侷限裝置200包括複數個TT電極序列236，其中TT電極序列之各數目至少部分界定原子物件侷限裝置200之一支腳208及/或一接面202。在一些實施例中，各TT電極235經形成有實質上與RF軌230之上表面共面之實質上共面上表面。

在一實例實施例中，一橫向間隙可存在於鄰近及/或相鄰TT電極235之間。在一實例實施例中，橫向間隙可為空白空間及/或至少部分填充有一介電材料以防止鄰近及/或相鄰電極235之間電通信。在一實例實施例中，鄰近及/或相鄰電極235之間的橫向間隙可在約1 μm至約10 μm之範圍內。

在一實例實施例中，一縱向間隙存在於一TT電極序列236與一鄰近及/或相鄰RF軌230之間。在一實例實施例中，縱向間隙可至少部分填充有一介電及/或絕緣材料以防止TT電極序列236之TT電極235與RF軌230之間電通信。在一實例實施例中，鄰近及/或相鄰電極之間的縱向間隙可在約1 μm至約10 μm之範圍內。

在一實例實施例中，若干(例如一對) RF軌230可形成於一第一TT電極序列236.1與一第三TT電極序列236.3之間，其中一第二TT電極序列236.2沿RF軌230之間的縱向通道231延伸。例如，一特定支腳208之各TT電極序列236可沿特定支腳208之長度之至少一部分在實質上平行於對應RF軌230之一方向上延伸。在各種實施例中，TT電極235之上表面實質上與RF軌230之上表面共面。

在各種實施例中，可將週期性電壓信號(例如具有一射頻週期性之電壓信號)施加於RF軌230以產生用於維持一原子物件侷限及/或截留於原子物件侷限裝置200內之一電場及/或磁場。例如，至少部分界定一特定支腳208之RF軌230產生在橫向於原子物件侷限裝置200之對應一維段及/或部分之方向上將原子物件侷限及/或截留於特定支腳208內之一電準位能。例如，RF軌230經組態以在將一週期性電壓信號施加於其時產生沿由圖4中之一虛線繪示之一維段侷限及/或截留原子物件之一準位能。例如，沿支腳208之射頻零位界定沿支腳之一傳輸路徑，原子物件可沿支腳208之長度沿傳輸路徑傳輸。

在各種實施例中，TT電極235經組態以使控制電壓信號施加於其，使得TT電極235產生引起原子物件沿支腳208之傳輸路徑(例如沿RF零位)傳輸之一時間相依電位場。例如，至少部分由施加於TT電極序列236之一特定支腳208之TT電極235之控制電壓信號產生之電場及/或磁場可將至少一個原子物件截留於第二TT電極序列(例如支腳208C之236.2)之上表面上方之一電位井及/或各自支腳208C之縱向間隙231中。另外，當原子物件位於支腳208C內時，施加於電極235之控制電壓信號可引起侷限及/或截留於第二TT電極序列236.2之上表面上方之電位井及/或縱向間隙231內之原子物件橫穿實質上依循及/或沿對應支腳208C之RF零位之軌跡。

在各種實施例中，TT電極235亦安置於接面202內。在各種實施例中，安置於接面202接近處之TT電極235經組態使得當將控制電壓信號施加於接近接面202之TT電極235時，TT電極235產生經組態以引起原子物件透過接面202沿一傳輸路徑傳輸之一電場及/或磁場。

在各種實施例中，施加於TT電極235之控制電壓信號及施加於RF軌230之週期性電壓信號由一或多個連接器件(例如圖5中所展示之一控制器30及/或其類似者)經由引線控制。例如，一控制器30可控制一電壓源50及/或其他電壓驅動器引起電壓源50及/或驅動器將控制電壓信號施加於TT電極235以產生引起由原子物件侷限裝置200截留及/或侷限之原子物件沿規定傳輸路徑傳輸及/或保持於規定位置中之一時間相依電位(例如隨時間演進之一電位)。

取決於諸如多原子物件晶體之至少一個原子物件及/或原子物件上之電荷及/或組合電場及/或磁場之形狀及/或量值(例如經由將週期性電壓信號施加於RF軌230及將控制電壓信號施加於TT電極235來產生)之因數，原子物件可穩定於原子物件侷限裝置200之一上表面(例如TT電極235及RF軌230之共面上表面)上方之一特定距離(例如約20 μm至約200 μm)。為進一步促成控制原子物件沿所要軌跡之中轉，在各種實施例中，原子物件侷限裝置200可在能夠將原子物件侷限裝置冷卻至小於124克耳文之一溫度(例如小於100克耳文、小於50克耳文、小於10克耳文、小於5克耳文及/或其類似者)之一低溫及/或真空室內操作。 技術優點

各種實施例提供能夠在一原子物件侷限裝置中執行(幾乎及/或大致)並行操作之技術問題之技術解決方案。例如，在各種應用(諸如使用一原子物件侷限裝置作為一量子處理器之部分及使用由原子物件侷限裝置截留及/或侷限之原子物件作為量子處理器之量子位元)中，能夠執行(幾乎及/或大致)並行操作使量子處理器能夠執行更深量子電路及更複雜量子計算。

例如，包含具有相同幾何形狀之多個支腳之週期性支腳陣列使原子物件能夠跨陣列全局傳輸，其中一小組共同T電極控制信號在不同支腳之對應TT電極之間共用，其中一支腳內之相同類型之各TT電極由相同於其他支腳之相同類型之其他TT電極之信號操縱。此能夠實質減少TT電極操縱信號、包括原子物件侷限裝置之晶片上之接針計數、真空饋通(例如允許導線通過低溫及/或真空室之內部)及控制原子物件侷限裝置系統之複雜性。

例如，原子物件侷限裝置之週期性或準週期性陣列之彎曲支腳使沿一單一光束路徑發射之操縱信號能夠對多個原子物件執行操作，其中入射操縱信號在沿光束路徑之一些位置處實質上平行於射頻零位傳播且在沿光束路徑之其他位置處實質上垂直於射頻零位傳播。因此，原子物件侷限裝置之彎曲支腳減少執行各種操作所需之操縱源(例如雷射)之數目。再者，當一原子物件沿一光束路徑定位但期望沿光束路徑傳播之一操縱信號不入射於原子物件上時，原子物件可傳輸出光束路徑且原子物件無需透過一接面傳輸，其減少執行(若干)傳輸原子物件之此等傳輸操作及後續冷卻所需之時間。

由各種實施例提供之額外技術優點可包含使操作區沿共用操縱信號光束路徑能夠更少需要操縱信號以降低功率、成本及複雜性。已描述將共用操縱信號用於並行操作。除並行操作之外，降低雷射功率、成本及複雜性係額外益處，其甚至存在於其中不執行並行操作之實施例中。由各種實施例提供之另一技術優點包含具有同時沿相同光束路徑之相切及垂直作用區域(例如其中可執行閘控操作之區域)兩者之原子物件侷限裝置能夠視期望重組態器件使用軸向閘或徑向閘及/或兩者。軸向閘可較佳用於各種方案，因為TT電極可相對於RF軌源使用較低雜訊電壓源。徑向閘在各種方案中可為較佳的，因為提供較高頻率運動模式以在RF軌源雜訊足夠低時減少誤差及電功率需求。具有含兩個選項之一原子物件侷限裝置使量子電腦能夠重組態以在未來較佳RF源變成可用時使用最佳操作區及在無此低雜訊RF源可用時使用軸向閘。

因此，各種實施例提供相較於習知二維原子物件侷限裝置及包括此裝置之系統之技術優點。包括一原子物件侷限裝置之例示性量子電腦

如上文所描述，原子物件侷限裝置200可為一量子電腦之一量子處理器之部分。例如，由原子物件侷限裝置200截留及/或侷限之原子物件可用作量子處理器之量子位元。將包含彎曲支腳之原子物件侷限裝置200之複數個支腳配置成一週期性或準週期性陣列使量子處理器能夠高效執行並行操作。圖5提供根據一實例實施例之包括一原子物件侷限裝置200 (例如離子截留)之一實例量子電腦系統100之一示意圖。在各種實施例中，量子電腦系統100包括一運算實體130及一量子電腦110。在各種實施例中，量子計算110包括一控制器30及一量子處理器115。在各種實施例中，量子處理器115包括圍封於一低溫恆溫器及/或真空室40中之一原子物件侷限裝置200、一或多個電壓源50、一或多個操縱源60及/或其類似者。

在一實例實施例中，一或多個操縱源60包括一或多個雷射(例如光學雷射、微波源及/或其類似者)。在各種實施例中，一或多個操縱源60經組態以操縱及/或引起原子物件侷限裝置200內之一或多個原子物件之一受控量子態演進。例如，在一或多個操縱源60包括一或多個雷射之一實例實施例中，雷射可將一或多個雷射光束66A、66B、66C提供至低溫及/或真空室40內之侷限裝置。雷射光束可用於執行各種操作(例如並行操作)，諸如對一或多個原子物件實施一或多個量子閘、交感冷卻及/或其類似者。在各種實施例中，操縱源60由控制器30之各自驅動器控制器元件615 (參閱圖6)控制。

在各種實施例中，量子電腦110包括一或多個電壓源50。例如，電壓源50可包括複數個TT電壓驅動器及/或電壓源及/或至少一個RF驅動器及/或電壓源。在一實例實施例中，電壓源50可電耦合至原子物件侷限裝置200之對應電位產生元件(例如TT電極235、RF軌230)。例如，電壓源50經組態以將週期性電壓信號提供至RF軌230且將控制電壓信號提供至TT電極235。在各種實施例中，電壓源50由控制器30之各自驅動器控制器元件615控制。

在各種實施例中，一運算實體130經組態以允許一使用者將輸入提供至量子電腦110 (例如經由運算實體130之一使用者介面)且自量子電腦110接收、查看及/或其類似者輸出。運算實體130可經由一或多個有線或無線網路120及/或經由直接有線及/或無線通信與量子電腦110之控制器30通信。在一實例實施例中，運算實體130可將資訊/資料、量子電路、量子運算演算法及/或其類似者轉譯、組態、格式化及/或其類似者成控制器30可理解及/或實施之運算語言、可執行指令、命令集及/或其類似者。

在各種實施例中，控制器30經組態以控制電壓源50、低溫系統及/或真空系統(控制低溫及/或真空室40內之溫度及壓力)、操縱源60及/或其他系統(控制低溫及/或真空室40內之各種環境條件(例如溫度、壓力及/或其類似者)及/或經組態以操縱及/或引起侷限裝置內一或多個原子物件之量子態之一受控演進)。例如，控制器30可引起侷限裝置內之一或多個原子物件之量子態之一受控演進以執行一量子電路及/或演算法。在各種實施例中，侷限於侷限裝置內之原子物件用作量子電腦110之量子位元。例如，量子處理器115可包含複數個多原子物件晶體，其等各包括用作量子處理器之一量子位元原子物件之一第一原子物件及用作用於冷卻相同多原子物件晶體之量子位元原子物件之一交感冷卻原子物件之一第二原子物件。 例示性控制器

在各種實施例中，將一原子物件侷限裝置併入至一量子電腦110中。在各種實施例中，一量子電腦110進一步包括經組態以控制量子電腦110之各種元件之一控制器30。例如，控制器30可經組態以控制電壓源50、一低溫系統及/或真空系統(控制低溫及/或真空室40內之溫度及壓力)、操縱源60及/或其他系統(控制低溫及/或真空室40內之環境條件(例如溫度、濕度、壓力及/或其類似者)及/或經組態以操縱及/或引起侷限裝置內一或多個原子物件之量子態之一受控演進)。

如圖6中所展示，在各種實施例中，控制器30可包括各種控制器元件，其等包含處理元件及/或器件605、記憶體610、驅動器控制器元件615、一通信介面620、類比數位轉換器元件625及/或其類似者。例如，處理元件及/或器件605可包括可程式化邏輯器件(CPLD)、微處理器、共處理實體、專用指令集處理器(ASIP)、積體電路、專用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)、可程式化邏輯陣列(PLA)、硬體加速器、其他處理器件及/或電路系統及/或其類似者及/或控制器。術語「電路系統」可係指一完全硬體實施例或硬體及電腦程式產品之一組合。在一實例實施例中，控制器30之處理元件及/或器件605包括一時脈及/或與一時脈通信。例如，處理元件及/或器件605經組態以判定如何引起量子處理器115使用並行(例如同時)操作執行一量子電路且接著控制量子電腦之各種態樣(例如藉由將指令提供至各自驅動器控制器元件615)以引起量子處理器115使用並行操作執行量子電路。

例如，記憶體610可包括非暫時性記憶體，諸如揮發性及/或非揮發性記憶體儲存器，諸如以下之一或多者：硬碟、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、快閃記憶體、MMC、SD記憶卡、記憶棒、CBRAM、PRAM、FeRAM、RRAM、SONOS、賽道記憶體、RAM、DRAM、SRAM、FPM DRAM、EDO DRAM、SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM、RDRAM、RIMM、DIMM、SIMM、VRAM、快取記憶體、暫存器記憶體及/或其類似者。在各種實施例中，記憶體610可儲存對應於量子電腦之量子位元之量子位元記錄(例如在一量子位元記錄資料儲存器、量子位元記錄資料庫、量子位元記錄表及/或其類似者中)、一校準表、一可執行佇列、電腦程式碼(例如以一或各種電腦語言、專用控制器語言及/或其類似者)、一或多個庫、一或多個波形系列及相關聯元資料及/或其類似者。在一實例實施例中，儲存於記憶體610之電腦程式碼之至少一部分之執行(例如藉由一處理元件及/或器件605)引起控制器30執行本文所描述之一或多個步驟、操作、過程、程序及/或其類似者以追蹤一原子系統內之一原子物件及/或多原子物件晶體之相位、位置及/或其類似者且引起一或多個操縱源及/或藉此產生之(若干)信號之相位調整。

在各種實施例中，驅動器控制器元件615可包含各經組態以控制一或多個驅動器之一或多個驅動器及/或控制器元件。在各種實施例中，驅動器控制器元件615可包括驅動器及/或驅動器控制器。例如，驅動器控制器可經組態以引起一或多個對應驅動器根據由控制器30 (例如處理元件及/或器件605)排定及執行之可執行指令、命令及/或其類似者來操作。在各種實施例中，驅動器控制器元件615可使控制器30能夠操作一操縱源60。在各種實施例中，驅動器可為：雷射驅動器；真空組件驅動器；用於控制施加於TT電極、RF軌及/或用於維持及/或控制原子物件侷限裝置之截留電位及/或引起一或多個原子物件傳輸之其他電極之電流及/或電壓之流動之驅動器；低溫及/或真空系統組件驅動器；及/或其類似者。例如，驅動器可控制及/或包括將電壓及/或電信號(例如週期性電壓信號及/或控制電壓信號)提供至TT電極235及/或RF軌230之TT及/或RF電壓驅動器及/或電壓源50。在各種實施例中，控制器30包括用於傳送及/或接收來自一或多個光學接收器組件之信號之構件，諸如攝影機、MEM攝影機、CCD攝影機、光電二極體、光電倍增管及/或光學收集系統之類似者，其經組態以捕捉、偵測、量測及/或其類似者由原子物件侷限裝置200截留及/或侷限之原子物件產生之光學信號。例如，控制器30可包括經組態以接收來自一或多個光學接收器組件、校準感測器及/或其類似者之信號之一或多個類比數位轉換器元件625。

在各種實施例中，控制器30可包括用於與一運算實體130介接及/或通信之一通信介面620。例如，控制器30可包括用於自運算實體130接收可執行指令、命令集及/或其類似者且將自量子電腦110 (例如一光學收集系統)接收之輸出及/或處理輸出之結果提供至運算實體130之一通信介面620。在各種實施例中，運算實體130及控制器30可經由一直接有線及/或無線連接及/或一或多個有線及/或無線網路120通信。例示性 運算實體

圖7提供表示可結合本發明之實施例使用之一實例運算實體130之一繪示示意圖。在各種實施例中，一運算實體130經組態以允許一使用者將輸入提供至量子電腦110 (例如經由運算實體130之一使用者介面)且接收、顯示、分析及/或其類似者來自量子電腦110之輸出。

如圖7中所展示，一運算實體130可包含一天線712、一傳輸器704 (例如無線電)、一接收器706 (例如無線電)及分別將信號提供至傳輸器704及自接收器706接收信號之一處理元件708。分別提供至傳輸器704及自接收器706接收之信號可包含根據適用無線系統之一空中介面標準與各種實體(諸如一控制器30、其他運算實體130及/或其類似者)通信之信令資訊/資料。據此而言，運算實體130能夠根據一或多個空中介面標準、通信協定、調製類型及存取類型進行操作。例如，運算實體130可經組態以使用一有線資料傳輸協定(例如光纖分佈式資料介面(FDDI)、數位用戶線(DSL)、乙太網路、非同步傳輸模式(ATM)、訊框中繼、纜線資料服務介面規範(DOCSIS)或任何其他有線傳輸協定)來接收及/或提供通信。類似地，運算實體130可經組態以使用各種協定之任何者經由無線外部通信網路進行通信，諸如通用封包無線電服務(GPRS)、通用行動電信系統(UMTS)、分碼多重存取2000 (CDMA2000)、CDMA2000 1X (1xRTT)、寬頻分碼多重存取(WCDMA)、全球行動通信系統(GSM)、GSM演進增強資料速率(EDGE)、分時同步分碼多重存取(TD-SCDMA)、長期演進(LTE)、演進通用陸地無線電存取網路(E-UTRAN)、演進資料最佳化(EVDO)、高速封包存取(HSPA)、高速下行鏈路封包存取(HSDPA)、IEEE 802.11 (Wi-Fi)、Wi-Fi直連、802.16 (WiMAX)、超寬頻(UWB)、紅外(IR)協定、近場通信(NFC)協定、Wibree、藍牙協定、無線通用串列匯流排(USB)協定及/或任何其他無線協定。運算實體130可使用此等協定及標準來使用以下進行通信：邊界閘道協定(BGP)、動態主機組態協定(DHCP)、網域名稱系統(DNS)、檔案傳輸協定(FTP)、超文字傳輸協定(HTTP)、經由TLS/SSL/安全之HTTP、網際網路訊息存取協定(IMAP)、網路時間協定(NTP)、簡單郵件傳輸協定(SMTP)、遠端登入、傳送層保全(TLS)、安全套接層(SSL)、網際網路協定(IP)、傳輸控制協定(TCP)、使用者資料報協定(UDP)、資料報壅塞控制協定(DCCP)、串流控制傳輸協定(SCTP)、超文字標記語言(HTML)及/或其類似者。

經由此等通信標準及協定，運算實體130可使用諸如以下之概念與各種其他實體通信：非結構化補充服務資訊/資料(USSD)、短訊息服務(SMS)、多媒體訊息服務(MMS)、雙音多頻信令(DTMF)及/或用戶身份模組撥號器(SIM撥號器)。運算實體130亦可下載(例如)其韌體、軟體(例如包含可執行指令、應用程式、程式模組)及作業系統之改變、加裝及更新。該運算實體可進一步包括一網路介面720。

運算實體130亦可包括一使用者介面器件，其包括一或多個使用者輸入/輸出介面(例如耦合至一處理元件708之一顯示器716及/或揚聲器/揚聲器驅動器及耦合至一處理元件708之一觸控螢幕、鍵盤、滑鼠及/或麥克風)。例如，使用者輸出介面可經組態以提供一應用程式、瀏覽器、使用者介面、介面、儀表盤、螢幕、網頁、頁面及/或本文中可互換使用之類似用語，其在運算實體130上執行及/或經由運算實體130存取以引起資訊/資料顯示或可聽呈現且用於經由一或多個使用者輸入介面與其互動。使用者輸入介面可包括允許運算實體130接收資料之若干器件之任何者，諸如一鍵盤718 (硬或軟)、一觸控顯示器、聲音/語音或運動介面、掃描器、閱讀器或其他輸入器件。在包含一鍵盤718之實施例中，鍵盤718可包含(或引起顯示)習知數字(0至9)及相關鍵(#、*)及用於操作運算實體130之其他鍵且可包含可經啟動以提供一全組文數鍵之一全組字母鍵或鍵組。除提供輸入之外，使用者輸入介面可用於(例如)啟動或停用某些功能，諸如螢幕保護器及/或睡眠模式。透過此等輸入，運算實體130可收集資訊/資料、使用者互動/輸入及/或其類似者。

運算實體130亦可包含可嵌入及/或可移除之揮發性儲存器或記憶體722及/或非揮發性儲存器或記憶體724。例如，非揮發性記憶體可為ROM、PROM、EPROM、EEPROM、快閃記憶體、MMC、SD記憶卡、記憶棒、CBRAM、PRAM、FeRAM、RRAM、SONOS、賽道記憶體及/或其類似者。揮發性記憶體可為RAM、DRAM、SRAM、FPM DRAM、EDO DRAM、SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM、RDRAM、RIMM、DIMM、SIMM、VRAM、快取記憶體、暫存器記憶體及/或其類似者。揮發性及非揮發性儲存器或記憶體可儲存資料庫、資料庫例項、資料庫管理系統實體、資料、應用程式、程式、程式模組、指令碼、原始碼、目標碼、位元組碼、編譯碼、解譯碼、機器碼、可執行指令及/或其類似者以實施運算實體130之功能。結論

本發明所屬技術之熟習者將在受益於前述描述及相關聯圖式中呈現之教示之後想到本發明之諸多修改及其他實施例。因此，應瞭解，本發明不受限於所揭示之特定實施例且修改及其他實施例意欲包含於隨附申請專利範圍之範疇內。儘管本文採用特定術語，但其僅在一般及描述意義上使用而非為了限制。

2:接面 5:習知筆直支腳陣列 6:位置 8:支腳 10:位置 12:位置 14:位置 20:光束線/光束路徑 30:控制器 40:真空室 50:電壓源 60:操縱源 100:量子電腦系統 110:量子電腦 115:量子處理器 120:有線或無線網路 130:運算實體 150A:線 150B:線 150C:線 150D:線 150E:線 200:原子物件侷限裝置 202:接面 202A:第一接面 202B:第二接面 205:陣列 205A:第一陣列 205B:第二陣列 205C:第三陣列 205D:第四陣列 205E:第五陣列 205F:第六陣列 205G:第七陣列 205H:第八陣列 205I:第九陣列 205J:第十陣列 205K:第十一陣列 208:支腳 208A:支腳 208B:支腳 208C:支腳 208D:支腳 209A:第一端 209B:第二端 210:位置 212:位置 214:開放點 220:光束路徑 220A:光束路徑 230:射頻(RF)軌 231:縱向間隙 235:截留及/或傳輸(TT)電極 236:TT電極序列 236.1:TT電極序列 236.2:TT電極序列 236.3:TT電極序列 250A:位置 250B:位置 290A:列 290B:列 290C:列 292A:行 292B:行 292C:行 605:處理元件及/或器件 610:記憶體 615:驅動器控制器元件 620:通信介面 625:類比數位轉換器元件 704:傳輸器 706:接收器 708:處理元件 712:天線 716:顯示器 718:鍵盤 722:揮發性儲存器或記憶體 724:非揮發性儲存器或記憶體 ℓ:陣列距離

因此，在概述本發明之後，現將參考附圖，附圖未必按比例繪製，且其中：

圖1繪示根據一實例實施例之一原子物件侷限裝置之一實例陣列佈局；

圖2繪示根據各種實例實施例之複數個週期性及準週期性陣列佈局；

圖3A係繪示根據一實例實施例之一量子處理器之一原子物件侷限裝置及一些實例光束路徑之一實例佈局的一示意圖；

圖3B係繪示一習知筆直支腳原子物件侷限裝置的一示意圖；

圖4係根據一實例實施例之一原子物件侷限裝置之一部分之一示意圖；

圖5係繪示根據各種實施例之包括一多維原子物件侷限裝置且經組態以透過多維原子物件侷限裝置之至少一個接面傳輸多原子物件晶體之一實例量子運算系統的一示意圖；

圖6提供根據各種實施例之經組態以執行一或多個確定性重塑及/或重排功能之一量子電腦之一實例控制器之一示意圖；及

圖7提供可根據一實例實施例使用之一量子電腦系統之一實例運算實體之一示意圖。

200:原子物件侷限裝置

202A:第一接面

208A:支腳

208B:支腳

208C:支腳

208D:支腳

209A:第一端

209B:第二端

230:射頻(RF)軌

231:縱向間隙

235:截留及/或傳輸(TT)電極

236.1:TT電極序列

236.2:TT電極序列

236.3:TT電極序列

Claims

一種侷限(confinement)裝置，其包括：複數個支腳，該複數個支腳之各支腳界定一個一維截留段(trap segment)；及複數個接面(junctions)，該複數個接面之各接面連接該複數個支腳之至少兩個支腳，其中該複數個支腳及該複數個接面配置(arranged)成經連接之一維截留段之一二維陣列，其中經連接之一維截留段之該二維陣列界定以複數個列(row)及複數個行(column)配置之原子物件位置之一二維陣列，及_ 其中該複數個支腳相對於原子物件位置之該二維陣列旋轉。
如請求項1之侷限裝置，其中該複數個接面之各接面經安置(disposed)使得該接面與該複數個列之各者與該複數個行之各者不共線(non-colinear)。
如請求項1之侷限裝置，其中原子物件位置之該二維陣列界定，至少部份地，橫跨經連接之一維截留段之該二維陣列的一維度之一或多個光束路徑(beam paths)，且該複數個接面之各接面與該一或多個光束路徑不對準。
如請求項1之侷限裝置，其中該複數個支腳係相對於原子物件位置之該二維陣列旋轉45度。
如請求項1之侷限裝置，其中經連接之一維截留段之該二維陣列係由複數個最小陣列元件所形成，且該複數個最小陣列元件之各者相對於原子物件位置之該二維陣列旋轉。
如請求項1之侷限裝置，其中經連接之一維截留段之該二維陣列為一週期性或準週期性陣列。
如請求項1之侷限裝置，其中原子物件位置之該二維陣列為一週期性或準週期性陣列。
如請求項1之侷限裝置，其中該複數個支腳包括一或多個彎曲支腳。
如請求項8之侷限裝置，其中該至少一個彎曲支腳具有安置於一第一接面處之一第一端及安置於一第二接面處之一第二端且該至少一個彎曲支腳之一長度比該第一接面與該第二接面之間的一直線距離長。
如請求項1之侷限裝置，其中相對於原子物件位置之該二維陣列，該複數個支腳圍繞該侷限裝置之一表面的一法線旋轉。