用于远程纠缠多核架构的原子量子计算机的多用途光收集方法和设备与流程

本公开的各方面总体上涉及用于实现和/或操作量子信息处理(qip)系统的系统和方法，更具体地说，涉及多个qip系统的操作。

背景技术：

1、囚禁原子是量子信息处理或量子计算的主要实施方式之一。基于原子的量子位可以用作量子存储器、量子计算机和模拟器中的量子门，也可以作为量子通信网络的节点。基于囚禁原子离子的量子位具有罕见的属性组合。例如，基于囚禁原子离子的量子位具有非常好的相干特性，可以以接近100％的效率制备和测量，并且通过用合适的外部控制场(如光场或微波场)调节它们的库仑相互作用，很容易相互纠缠。这些属性使基于原子的量子位对扩展量子操作(如量子计算或量子模拟)具有吸引力。

2、因此，开发新技术来改进用作量子计算机或量子模拟器的不同qip系统的设计、制造、实施和/或控制非常重要，特别是对于那些处理基于原子量子位的操作的qip系统。

技术实现思路

1、以下给出了一个或多个方面的简化概述，以提供对这些方面的基本理解。本概述不是对所有预期方面的广泛概述，既不旨在识别所有方面的关键或重要元素，也不旨在描述任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一个或多个方面的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的前序。

2、在本公开的一些方面，交换机/互连可用于实现量子位的远程纠缠。用于纠缠远程量子位的互连光束可以穿过与读出光束和/或寻址光束基本相同的路径。交换机/互连可用于分离读出光束、互连光束和/或寻址光束，并将它们导向不同的光学部件。读出光束可以被导向读出装置。互连光束可以被导向远程量子位。

3、本公开的各方面包括系统和方法，用于接收与囚禁离子的阵列的第一量子位的状态相关联的读出光束；接收配置为使所述阵列的第二量子位与外部阵列的外部量子位纠缠的互连光束；从寻址单元接收配置为控制所述阵列的第三量子位的状态的寻址光束；经由至少一个交换机将所述寻址光束从所述寻址单元导向所述第三量子位；经由所述至少一个交换机将所述读出光束导向光电探测器；和经由所述至少一个交换机将所述互连光束导向与所述外部阵列光学耦合的互连单元。

4、为了实现上述和相关目的，所述一个或多个方面包括在下文中充分描述并且在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了所述一个或多个方面的某些说明性特征。然而，这些特征仅指示可以采用各方面的原理的多种方式中的一些方式，并且本描述旨在包括所有这些方面及其等价物。

技术特征：

1.一种用于远程纠缠量子处理单元(qpu)的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，还包括经由视口接收所述读出光束和所述互连光束。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括经由频分多路复用来多路复用所述寻址光束与所述读出光束和所述互连光束的组合。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括经由频分多路复用来多路复用所述读出光束和所述互连光束。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括经由时分多路复用来多路复用所述读出光束和所述互连光束。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括经由空分多路复用来多路复用所述读出光束和所述互连光束。

7.一种用于远程纠缠量子处理单元(qpu)的互连系统，包括：

8.根据权利要求7所述的互连系统，还包括真空室，其中所述囚禁离子的阵列设置在所述真空室内。

9.根据权利要求8所述的互连系统，还包括设置在所述囚禁离子的阵列和所述至少一个交换机之间的视口。

10.根据权利要求9所述的互连系统，还包括设置在所述视口和所述至少一个交换机之间的光学部件。

11.根据权利要求10所述的互连系统，其中所述光学部件包括显微镜物镜。

12.根据权利要求7所述的互连系统，其中所述寻址单元包括可变放大率望远镜。

13.根据权利要求7所述的互连系统，还包括设置在所述至少一个交换机和所述光电探测器之间的读出单元。

14.根据权利要求13所述的互连系统，其中所述读出单元包括可变放大率望远镜。

15.根据权利要求7所述的互连系统，其中所述光电探测器包括电荷耦合器件或雪崩光电二极管。

16.根据权利要求7所述的互连系统，其中所述至少一个交换机包括第一交换机，所述第一交换机配置为经由第一反射镜来多路复用所述寻址光束与所述读出光束和所述互连光束的组合。

17.根据权利要求16所述的互连系统，其中：

18.根据权利要求16所述的互连系统，其中：

19.根据权利要求16所述的互连系统，其中：

20.根据权利要求7所述的互连系统，其中所述互连单元包括波导、光纤耦合透镜或光纤中的一个或多个。

技术总结
本公开的各方面总体上涉及用于量子信息处理(QIP)系统的实现和/或操作的系统和方法，更具体涉及用于接收与囚禁离子的阵列的第一量子位的状态相关联的读出光束、接收配置为使所述阵列的第二量子位与外部阵列的外部量子位纠缠的互连光束、从寻址单元接收配置为控制所述阵列的第三量子位的状态的寻址光束、经由至少一个交换机将来自所述寻址单元的所述寻址光束导向所述第三量子位、经由所述至少一个交换机将所述读出光束导向光电探测器、和经由所述至少一个交换机将所述互连光束导向与所述外部阵列光学耦合的互连单元的系统和方法。

技术研发人员：D·斯皮林斯,I·凯特,A·布罗杜奇
受保护的技术使用者：爱奥尼克量子加拿大公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/17