CN119452375A 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 （爱奥尼克量子加拿大公司）

2024.12.20PCT/IB2023/0565222023.06.23WO2023/248200EN2023.12.28用于远程纠缠多核架构的原子量子计算机本公开的各方面总体上涉及用于量子信息更具体涉及用于接收与囚禁离子的阵列的第一所述阵列的第二量子位与外部阵列的外部量子至少一个交换机将来自所述寻址单元的所述寻所述至少一个交换机将所述互连光束导向与所2接收与囚禁离子的阵列的第一量子位的状态相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经由至少一个交换机将来自所述寻址单元的所述寻址光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接收与所述囚禁离子的阵列的第一量子位的状态相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从所述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所述将来自所述寻址单元的所述寻址光束导向所所述光电探测器配置为捕获从所述读出光束发射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一3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所述至少一个交换机包括第二交换机，所述第二交换机配置为接收所所述第二交换机包括配置为多路复用所述读出光束和所述互连光束的第所述至少一个交换机包括第二交换机，所述第二交换机配置为接收所所述第二交换机包括可移动反射镜和透镜，所述第二交换机配置为经所述至少一个交换机包括第二交换机，所述第二交换机配置为接收所所述第二交换机包括可旋转反射镜和透镜，所述第二交换机配置为经20.根据权利要求7所述的互连系统，其中所述互连4[0003]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5[0024]图14A图14B示出了根据本公开的各方面的作为纠缠生成的一部分的干涉仪和/[0026]下面结合附图给出的详细描述旨在作为对各种配置或实施方式的描述并且不旨6[0030]本公开的示例性方面包括配置为实现原子QC的多QPU方法的光学硬件。原子QC的多QPU方法中的三个基本操作可以利用对原子的高数值孔径光接入(opticalaccess)，包[0033]下面所示的图1示出了使用阱(阱可以在如图2所示的真空室内)将多个原子离子[0034]在图1所示的示例中，阱包括用于将多个原子离子囚禁或约束到链110中的电制操作的指令可以存储在通用控制器205中的存储器(未示出)中，并且可以通过通信接口7由量子算法或量子操作的实现所产生的信息，并且可以处理该信息和/或将该信息传送到QIP系统200的另一部件或传送到另一设备以括生成控制阱270的信号，并控制提供与阱中的原子或离子相互作用的光束的激光器和光[0039]QIP系统200可以包括成像系统230。成像系统230可以包括高分辨率成像器(例如原子离子可能需要与光学和阱控制器220[0040]除了上述部件之外，QIP系统200还可以包括向具有阱270的室250提供原子种类典计算机数据处理操作或两者的组合来处理信息法)的结果与另一组操作(例如经典计算机数据处理)拟的QIP系统的计算机设备300的通用示例是例如图2中所示的QIP系统以包括用于执行更具体功能(例如，包括控制计算机设备300操作的功能)的附加处理器8[0044]计算机设备300可以包括存储器320，用于存储可由处理器310执行以执行操作的的通用存储器，其还可以包括用于存储用于更具体功能的指令和/或数据的附加存储器件之间的通信，以及计算机设备300与外部设备(如位于通信网络上的设备和/或串行或本地连接到计算机设备300的设备)之间的通信。例如，通信部件330可以包括一个或多个总组合，其提供与计算机设备300的操作和/或本文所述的任何方法或过程结合使用的信息、[0048]计算机设备300还可以包括用户接口部件350，该用户接口部件350配置为接收来自计算机设备300的用户的输入，并进一步配置为生成输出以呈现给用户或提供给不同的案的一部分时，用户接口部件350可以用于允许基于云的基础设施解决方案的用户与计算[0050]图4示出了根据本公开的各方面的QPU网络400的示例。被约束在真空室内的单维或多维阵列中的各个原子可以为QC提供一个有前景的平台，该平台也适用于互连的QPU网9一真空室402。QPU网络400可以包括具有第三处理器QPU3的第二真空室404和具有第四处台的光收集设备(LCA)，该设备能够通过真空系统的同一视口为互连操作进行高效的光收于高数值孔径光接入的多QPU原子量子计算机的三个功能。本公开的各方面在利用朝向原[0053]图6A_图6C示出了根据本公开的一些方面的QPU(例如如上所述的QPU1_4)中囚禁空间分辨率的高效成像系统可能需要具有对原子的高数值孔径接入的光学500)，其配置为在保持真空室(未示出)中的压置为将来自光学部件810和一个或多个原子阵列802的读出光束和互连光束导向第二交换连光束。第二交换机830可以将互连光束导向互连单元840，并将读出光束导向读出单元850。互连单元840可以耦合到与一个或多个QPU相关联的一个或多个波导阵列。读出单元850可以与配置为捕获读出光束的一个或多个光电探测器[0063]图9示出了根据本公开的各方面的互连系统800的功能图。在本公开的一些方面了分别寻址量子位，物镜在整个FOV内的PSF必须指示比d更好的分辨率(即FOV中任何位置可以通过分色镜与读出光束和互连光束分离。用于寻址量子位的光的波长λadd可以在近IR[0067]在本公开的某些方面，第二交换机830可以配置为使用适于实现纠缠的一个或多成像放大率(Mi)设置为使原子图像与波导的模场直径(Pi)之间的重叠最大化。这反过来设Mr能够以量δMr进行调节。[0070]在一些方面，一个或多个光电探测器860可以配置为捕获与一个或多个原子阵列节放大率允许针对量子位之间的不同距离d[0072]图10A图10C示出了根据本公开的各方面的用于多路复用波束的示例方案。参照[0073]图10B示出了根据本公开的各方面的空分多路复用的示例。读出光束和互连光束[0074]图10C示出了根据本公开的各方面的时分多路复用的示例。读出光束和互连光束[0075]图13示出了根据本公开的各方面的第二交换机830路由互连光束的操作示例。参照图8图10，第二交换机830可以使通过互连系统800的互连单元840收集的荧光光子能够发送到通过在50/50分束器上使光子对发生干涉来实现远程纠缠的单元，从而擦除路径信以接收配置为使一个或多个原子阵列802的量子位与另一个QPU中的量子位纠缠的互连光向光电探测器、以及通过至少一个交换机将互连光束导向与外部阵列光学耦合的互连单经由第一交换机接收与囚禁离子的阵列的第一量子位的经由所述第一交换机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经由所述第一交换机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经由所述第一交换机多路复用所述寻址光束与所述读出光束和经由所述第一交换机将来自所述寻址单元的所述寻址光束导所述第一交换机配置为将所述读出光束和所述互连光束的组合导向不同于所述第一交换经由所述第二交换机将从所述第一交换机接收到的所述读出光束和所述互连光束的经由所述第二交换机将所述互连光束导向与所述外部阵列接收与所述囚禁离子的阵列的第一量子位的状态相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从所述寻址单元分离出配置为控制所述阵列的第三量子位的状态的所述将来自所述寻址单元的所述寻址光束导向所将所述互连光束从所述第一交换机导向互连