(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子系であって、
光子を操作して量子演算を行うための制御パラメータによって制御される超電導キュービットと、
前記超電導キュービットに接続された量子共振器システムであって、前記量子共振器システムは、ほぼ等しい共振器周波数を有する第１の共振器および第２の共振器を含み、前記量子共振器システムは、前記光子の保存についての前記第１の共振器および第２の共振器の第１の物理的量子状態に基づいて、第１の量子論理状態を示し、前記光子の保存についての前記第１の共振器および第２の共振器の第２の物理的量子状態に基づいて、第２の量子論理状態を示す、量子共振器システムと、を含む、システム。
【請求項２】
前記第１の物理的量子状態は、前記第１の共振器内に前記光子が保存されかつ前記第２の共振器内に光子が保存されていない状態として定義され、前記第２の物理的量子状態は、前記第２の共振器内に前記光子が保存されかつ前記第１の共振器内に光子が保存されていない状態として定義される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の共振器および第２の共振器は、共平面導波路、マイクロストリップ導波路、ストリップ線路導波路またはスロット線路導波路から形成された伝達線路共振器として構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記量子共振器システムは、論理Ｘゲート操作を定期的に行って、前記光子と関連付けられた量子情報の保存を前記第１の共振器と前記第２の共振器との間で交換することで、前記量子共振器システムと関連付けられた位相誤差を実質的に軽減するようにさらに構成され、前記量子共振器システムは、前記光子と関連付けられた量子情報の保存を追跡することにより、前記第１の共振器および第２の共振器前記光子のうちどちらに保存されているかに関係無く、前記第１の量子論理状態および第２の量子論理状態のうち１つの各表示を維持する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記量子共振器システムはクロックを含み、前記クロックは、前記第１の共振器と前記第２の共振器との間の前記光子の保存の定期的交換の周波数を定義するように構成される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の共振器および第２の共振器はそれぞれ、第１の共振器周波数を有し、前記量子共振器システムは、第３の共振器および第４の共振器をさらに含み、前記第３の共振器および第４の共振器はそれぞれ、第２の共振器周波数を有し、前記第２の共振器周波数は、前記第１の共振器周波数に等しくなく、前記量子共振器システムは、第３の共振器および第４の共振器をそれぞれ介して、前記光子と関連付けられた量子情報の保存を前記第１の共振器と前記第２の共振器との間で定期的に交換する、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記量子共振器システムは、
前記第１の共振器および第３の共振器と、前記第２の共振器および第４の共振器とをそれぞれ相互接続させる第１の一対の超電導キュービットであって、前記第１の一対の超電導キュービットは、第１の制御信号によって制御され、前記第１の制御信号により、前記第１の共振器から前記第３の共振器への前記量子情報の伝達前記第２の共振器から前記第４の共振器への前記量子情報の伝達がそれぞれ行われる、第１の一対の超電導キュービットと、
前記第２の共振器および第３の共振器と、前記第４の共振器および第１の共振器とをそれぞれ相互接続させる第２の一対の超電導キュービットであって、前記一対の超電導キュービットは、第２の制御信号によって制御され、前記第２の制御信号により、前記第２の共振器から前記第３の共振器への前記量子情報の移動と、前記第２の共振器から前記第４の共振器への前記量子情報の移動とがそれぞれ行われる、第２の一対の超電導キュービットと、をさらに含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の共振器周波数は前記第２の共振器周波数よりも小さく、前記第１の制御信号は、前記第１の一対の超電導キュービットの共振周波数を前記第１の共振周波数よりも低い第１の周波数から前記第２の共振器周波数よりも高い第２の周波数へと断熱的にスイープして、前記第１の共振器からの前記第３の共振器への前記量子情報の伝達と、前記第２の共振器から前記第４の共振器への前記量子情報の伝達とをそれぞれ実質的に同時に行うように構成され、前記第２の制御信号は、前記第２の一対の超電導キュービットの共振周波数を前記第２の周波数から前記第１の周波数へと断熱的にスイープして、前記第３の共振器から前記第２の共振器への前記量子情報の伝達と、前記第４の共振器から前記第１の共振器へのへの前記量子情報の伝達とをそれぞれ実質的に同時に行うように構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
量子共振器システムにおける位相誤差を低減するための方法であって、
前記量子共振器システムの第１の共振器および第２の共振器のうち１つの中の光子を保存することであって、前記第１の共振器および第２の共振器は、ほぼ等しい共振器周波数を有する、ことと、
前記量子共振器システムの第１の共振器中に保存された光子に基づいて、前記量子共振器システムが第１の量子論理状態を示すことを決定することと、
前記量子共振器システムの第２の共振器中に保存された光子に基づいて、前記量子共振器システムが第２の量子論理状態を示すことを決定することと、を含む、方法。
【請求項１０】
前記第２の共振器内に前記光子を保存することは、
前記第１の共振器内に前記光子を保存することと、
前記第１の共振器と前記第２の共振器との間において量子情報を交換することと、を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の共振器および第２の共振器のうち１つに前記光子を保存することは、前記第１の共振器および第２の共振器のうち１つに対して第１の超電導キュービットおよび第２の超電導キュービットのうち１つを介して物理的Ｘゲート操作を行うことを含み、前記第１の超電導キュービットおよび第２の超電導キュービットは、前記量子共振器システムと関連付けられ、前記第１の共振器および第２の共振器へとそれぞれ接続される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
定期的に論理Ｘゲート操作を行うことにより、前記光子と関連付けられた量子情報の保存を前記第１の共振器と前記第２の共振器との間で交換して、前記量子共振器システムと関連付けられた位相誤差を実質的に軽減することと、
前記光子と関連付けられた量子情報の保存を追跡して、前記第１の共振器および第２の共振器前記光子のうちどれに保存されているかに関係無く、前記第１の量子論理状態および第２の量子論理状態のうち１つの各表示を維持することと、をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の共振器および第２の共振器はそれぞれ第１の共振器周波数を有し、前記論理Ｘゲート操作を定期的に行うことは、
前記第１の共振器と関連付けられた量子情報を第２の共振器周波数を有する第３の共振器へと伝達させることと、
前記第１の共振器の量子情報を前記第３の共振器へと伝達させることと同時に、前記第２の共振器と関連付けられた量子情報を前記第２の共振器周波数を有する第４の共振器へと伝達させることであって、記第３の共振器および第４の共振器はそれぞれ第２の共振器周波数を有し、前記第２の共振器周波数は、前記第１の共振器周波数と等しくない、ことと、
前記第４の共振器と関連付けられた前記量子情報を前記第１の共振器へと伝達させることと、
前記第３の共振器と関連付けられた量子情報を前記第２の共振器へと伝達させることを、前記第４の共振器の量子状態を前記第１の共振器へと伝達させることと実質的に同時に行うことと、を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の共振器および第２の共振器と関連付けられた量子情報を前記第３の共振器および第４の共振器へとそれぞれ伝達させることは、第１の一対の超電導キュービットと関連付けられた第１の制御信号を調節することを含み、前記第１の一対の超電導キュービットは、前記第１の共振器および第３の共振器と、前記第２の共振器および第４の共振器とをそれぞれ相互接続させ、前記第３の共振器および第４の共振器と関連付けられた量子情報を前記第２の共振器および第１の共振器へとそれぞれ伝達させることは、第２の一対の超電導キュービットと関連付けられた第２の制御信号を調節することを含み、前記第２の一対の超電導キュービットは、前記第２の共振器および第３の共振器と、前記第１の共振器および第４の共振器とをそれぞれ相互接続させる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の共振器周波数は前記第２の共振器周波数よりも低く、前記第１の制御信号を調節することは、前記第１の一対の超電導キュービットの共振周波数を前記第１の共振周波数よりも低い第１の周波数から前記第２の共振器周波数よりも高い第２の周波数へと断熱的にスイープすることにより、前記第１の共振器から前記第３の共振器への前記量子情報の伝達および前記第２の共振器から前記第４の共振器への前記量子情報の伝達をそれぞれ実質的に同時に行うことを含み、前記第２の制御信号を調節することは、前記第２の一対の超電導キュービットの共振周波数を前記第２の周波数から前記第１の周波数へと断熱的にスイープすることにより、前記第３の共振器から前記第２の共振器への前記量子情報伝達および前記第４の共振器から前記第１の共振器へのへの前記量子情報伝達をそれぞれ実質的に同時に行うことを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
量子系であって、
光子を操作して量子演算を行うための制御パラメータによって制御される超電導キュービットと、
前記超電導キュービットに接続された量子共振器システムであって、前記量子共振器システムは、ほぼ等しい共振器周波数を有する第１の共振器および第２の共振器を含み、前記量子共振器システムは、前記第１の共振器中への光子の保存に基づいた第１の量子論理状態および前記第２の共振器中への光子の保存に基づいた第２の量子論理状態を表し、前記量子共振器システムは、前記第１の共振器と前記第２の共振器との間の前記光子の保存を定期的に交換することにより、前記量子共振器システムと関連付けられた位相誤差を実質的に軽減するように構成される、量子共振器システムと、を含む、系。
【請求項１７】
前記量子共振器システムは、
前記光子の保存を追跡することにより、前記第１の共振器および第２の共振器前記光子のうちどれに保存されているかに関係無く、前記第１の量子論理状態および第２の量子論理状態のうち１つの各表示を維持するコントローラと、
前記第１の共振器と前記第２の共振器との間の前記光子の保存の定期的交換の周波数を定義するように構成されたクロックと、をさらに含む、請求項１６に記載の系。
【請求項１８】
前記第１の共振器および第２の共振器はそれぞれ、第１の共振器周波数を有し、前記量子共振器システムは、第３の共振器および第４の共振器をさらに含み、前記第３の共振器および第４の共振器はそれぞれ第２の共振器周波数を有し、前記第２の共振器周波数は、前記第１の共振器周波数に等しくなく、前記量子共振器システムは、第３の共振器および第４の共振器それぞれを介して前記第１の共振器と前記第２の共振器との間の前記光子の保存を定期的に交換する、請求項１６に記載の系。
【請求項１９】
前記量子共振器システムは、
前記第１の共振器および第３の共振器と、前記第２の共振器および第４の共振器とをそれぞれ相互接続させる第１の一対の超電導キュービットであって、前記第１の一対の超電導キュービットは、第１の制御信号によって制御され、前記第１の制御信号により、前記第１の共振器から前記第３の共振器への量子情報伝達および前記第２の共振器から前記第４の共振器への量子情報伝達がそれぞれ行われる、第１の一対の超電導キュービットと、
前記第２の共振器および第３の共振器と、前記第４の共振器および第１の共振器とをそれぞれ相互接続させる第２の一対の超電導キュービットであって、前記第２の一対の超電導キュービットは、第２の制御信号によって制御され、前記第２の制御信号により、前記第２の共振器から前記第３の共振器への量子情報伝達および前記第２の共振器から前記第４の共振器への量子情報伝達がそれぞれ行われる、第２の一対の超電導キュービットと、をさらに含む、請求項１８に記載の系。
【請求項２０】
前記第１の共振器周波数は前記第２の共振器周波数よりも低く、前記第１の制御信号は、前記第１の一対の超電導キュービットの共振周波数を前記第１の共振周波数よりも低い第１の周波数から前記第２の共振器周波数よりも高い第２の周波数へと断熱的にスイープすることにより、前記第１の共振器から前記第３の共振器への前記量子情報の伝達と、前記第２の共振器から前記第４の共振器への前記量子情報の伝達とをそれぞれ実質的に同時に行うように構成され、前記第２の制御信号は、前記第２の一対の超電導キュービットの共振周波数を前記第２の周波数から前記第１の周波数へと断熱的にスイープすることにより、前記第３の共振器から前記第２の共振器への前記量子情報の伝達と、前記第４の共振器から前記第１の共振器への前記量子情報の伝達とをそれぞれ実質的に同時に行うように構成される、請求項１９に記載の系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に量子計算システムに関し、詳細には、量子系における位相誤差低減のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導キュービットは発振器の形態をとり得、コンデンサの電界と、インダクタの磁場と、超電導位相差（例えば、ジョセフソン接合からのもの）との間の一定の組み合わせ間のエネルギーを転送し得る。超電導キュービット中においては、位相誤差が発生し得る。一例として、超電導キュービット中にはジョセフソン接合が含まれ得るため、量子｜０＞状態と量子｜１＞状態との間のエネルギー差は、ジョセフソン接合中の電流の関数となり得る。このような電流は、ノイズおよびシステムの結合に応答して、周波数、またさらに位相の変動の原因になり得る。別の例として、量子｜１＞状態のエネルギーが量子｜０＞状態のエネルギーよりも高い場合、位相は常に時間と共に増加する。さらに、超電導キュービット上へのゲート操作を行う際に用いられる制御パルスにおいてタイミングジッターが発生すると、ゲート操作実行時において超電導キュービット位相にあるジッターに変換され得る。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の一実施形態は、量子系を含む。系は、光子を操作して量子演算を行うための制御パラメータによって制御される超電導キュービットを含む。系はまた、超電導キュービットに接続され、ほぼ等しい共振器周波数を有する第１の共振器および第２の共振器を含む量子共振器システムを含む。量子共振器システムは、光子の保存についての第１の共振器および第２の共振器の第１の物理的量子状態に基づいて第１の量子論理状態を表すことができ、光子の保存についての第１の共振器および第２の共振器の第２の物理的量子状態に基づいて第２の量子論理状態を表すことができる。
【０００４】
本発明の別の実施形態は、量子共振器システムにおける位相誤差を低減するための方法を含む。方法は、量子共振器システムの第１の共振器および第２の共振器のうち１つの中の光子を保存することを含む。第１のおよび第２の共振器は、ほぼ等しい共振器周波数を持ち得る。方法はまた、量子共振器システムの第１の共振器中に保存された光子に基づいて、量子共振器システムが第１の量子論理状態を示すことを決定することを含む。第１の共振器および第２の共振器は、ほぼ等しい共振器周波数を持ち得る。方法は、量子共振器システムの第２の共振器中に保存された光子に基づいて、量子共振器システムが第２の量子論理状態を示すことを決定することをさらに含む。
【０００５】
本発明の別の実施形態は、量子系を含む。系は、光子を操作して量子演算を行うための制御パラメータによって制御される超電導キュービットを含む。系はまた、量子共振器システムを含む。量子共振器システムは、超電導キュービットに接続され、ほぼ等しい共振器周波数を有する第１の共振器および第２の共振器を含む。量子共振器システムは、第１の共振器中への光子の保存に基づいた第１の量子論理状態と、第２の共振器中への光子の保存に基づいた第２の量子論理状態とを示し得る。量子共振器システムは、第１の共振器と第２の共振器との間の光子の保存を定期的に交換して、量子共振器システムと関連付けられた位相誤差を実質的に軽減するように、構成され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一態様に係る量子系の一例を示す。
【図２】本発明の一態様に係る量子共振器システムの一例を示す。
【図３】本発明の一態様に係るエネルギー図の一例を示す。
【図４】本発明の一態様に係る、量子共振器システムにおける位相誤差を低減するための方法の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は主に量子計算システムに関し、詳細には、量子系における位相誤差を低減するためのシステムおよび方法に関する。量子系において、超電導キュービットは、量子共振器システムに結合される。超電導キュービットは、量子演算を行うための光子を制御パラメータに応じて操作するように、構成され得る。本明細書中に記載のように、光子は、エネルギー（例を非限定的に挙げると、光）の別個の量子として定義されるが、伝達可能な単位のエネルギーを記述するために用いられ得る。伝達可能な単位のエネルギーは、キュービットおよび／または共振器のエネルギー状態を定義する。量子共振器システムは、ほぼ等しい周波数を有する一対の共振器を含み、これにより、超電導キュービットは光子を共振器のうち特定の１つへと伝達させ、これにより、２つの量子論理状態のうち１つを符号化することができる。よって、２つのそれぞれの共振器のうち光子を保存しているものと、光子を保存していないその他の共振器とに基づいて、２つの量子論理状態を表すことができる。
【０００８】
詳細には、１対の共振器は、第１の共振器および第２の共振器を含み得る。第１の量子論理状態（例えば、｜１＞Ｌ）は、単一の光子についての第１の共振器および第２の共振器の第１の物理的量子状態によって表され得る。一例として、第１の共振器および第２の共振器の第１の物理的量子状態は、光子を保存している第１の共振器と、光子を保存していない第２の共振器（例えば、｜１０＞Ｐ）とに対応し得る。同様に、第２の量子論理状態（例えば、｜０＞Ｌ）は、単一の光子についての第１の共振器および第２の共振器の第２の物理的量子状態によって表され得る。一例として、第１の共振器および第２の共振器の第２の物理的量子状態は、光子を保存している第２の共振器と、光子を保存していない第１の共振器（例えば、｜０１＞Ｐ）とに対応し得る。
【０００９】
本明細書中に記載のように、所与の量子論理状態を示すケット表記において、下付き文字「Ｌ」は、量子論理状態を示す（すなわち、｜１＞または｜０＞）のうち、量子共振器システム中の共振器の組み合わせが共同保存するもの）。また、本明細書中に記載のように、１つの共振器または複数の共振器の物理的量子状態を示すケット表記において、下付き文字「Ｐ」は、量子状態または量子情報を示す。量子状態または量子情報は、光子の存在または不在に基づいて、所与の共振器または１組の共振器内に保存される。従って、上記例において、第１の共振器内に光子が保存され（すなわち、｜１＞Ｐ）かつ第２の共振器が基底状態であるため第２の共振器内に光子が保存されていない（すなわち、｜０＞Ｐ）場合、量子論理状態｜１＞Ｌに対応するケット表記｜１０＞Ｐによって共振器を集合的に表すことができる。同様に、上記例において、第２の共振器内に光子が保存されかつ第１の共振器内に光子が保存されていない場合、共振器は、量子論理状態｜０＞Ｌに対応するケット表記｜０１＞Ｐによって共振器を集合的に表すことができる。
【００１０】
加えて、単一の光子についての第１の共振器および第２の共振器の物理的量子状態は、第１の共振器または第２の共振器のいずれかを厳密に占有している光子によってそれぞれ定義される物理的量子状態｜１０＞Ｐおよび｜０１＞Ｐに限定されず、単一の光子についての第１の共振器および第２の共振器の物理的量子状態の線形重畳を含み得ることが理解されるべきである。すなわち、量子論理状態｜１＞Ｌは、物理的量子状態α｜１０＞Ｐ＋β｜０１＞Ｐを表し得、量子論理状態｜０＞Ｌは、物理的量子状態β｜１０＞Ｐ−α｜０１＞Ｐを示し得る。これらの物理的量子状態は、第１の共振器および第２の共振器中の単一の光子の各線形重畳である。係数「α」および「β」は、線形重畳項の振幅（例えば、１／√２）である。さらに、１対の共振器は、特定の量子論理状態（例えば、｜１＞Ｌまたは｜０＞Ｌ）を持たない代わりに、２つの規定された量子論理状態の線形重畳である量子論理状態を持ち得る。すなわち、１対の共振器は典型的には、物理的量子状態｜Ψ＞＝γ｜１＞Ｌ＋δ｜０＞Ｌ＝（γα＋δβ）｜１０＞Ｐ＋（γβ−δβ）｜０１＞Ｐに対応する量子論理状態｜Ψ＞＝γ｜１＞Ｌ＋δ｜０＞Ｌを占有し得る。よって、本明細書中に記載のように、量子論理状態｜１＞Ｌおよび｜０＞Ｌは、線形重畳量子論理状態α｜１＞Ｌ＋β｜０＞Ｌおよびβ｜１＞Ｌ−α｜０＞Ｌをそれぞれ示し得る。
【００１１】
ほぼ等しい周波数を有する２つの共振器を用いて単一の量子論理状態を符号化した場合、２つの共振器中の量子情報の時間発展を実質的に低減することにより、制御信号中のタイミングジッターを実質的に軽減することができる。すなわち、量子論理状態それぞれに単一の光子が含まれるため、各量子論理状態の位相は、２つの共振器間の周波数差に等しい割合で増加する。しかし、共振器はほぼ等しい周波数を有するため、２つの共振器間の相対位相は経時的に実質的に一定であり、その結果、量子情報の操作に用いられるゲートにタイミング誤差が発生し、位相誤差が実質的にゼロになる。
【００１２】
加えて、量子共振器システムは、１対の共振器間において量子情報を定期的に交換するように構成され得る。一例として、量子共振器システムは、コントローラおよびクロックを含み得る。クロックは、共振器間における量子情報の定期交換を行う周波数を設定するように、構成され得る。よって、コントローラは、１対の共振器間の光子の保存を追跡して、第１の量子論理状態および第２の量子論理状態のうち１つの各表示を維持することができる。すなわち、先ず、コントローラは、ケット表記｜１０＞Ｐが量子論理状態｜１＞Ｌに対応することを特定し得る。しかし、２つの共振器間における量子情報の交換後、コントローラは、ケット表記｜０１＞Ｐが量子論理状態｜１＞Ｌに対応することを特定し得る。よって、２つの共振器間の光子の定期的交換により、量子共振器システム内の２つの共振器間の周波数におけるわずかな不整合に起因する位相誤差を実質的に軽減することができる。
【００１３】
図１は、本発明の一態様に係る量子系１０を示す。量子系１０は、多様な量子計算環境および／または従来の計算環境（例えば、量子プロセッサ内またはその一部において用いられるもの）のうちいずれかにおいて実行することができる。量子系１０は、量子共振器システム１４へと接続される、１つ以上の超電導キュービット１２を含む。一例として、キュービット（単数または複数）１２はそれぞれ、インダクタ、コンデンサおよびジョセフソン接合の配置構成を含み得、流束、位相または電荷キュービットのうちの１つとして構成され得る。
【００１４】
キュービット（単数または複数）１２および量子共振器システム１４は、１つ以上の量子ゲート操作を行うための光子を集合的に操作するように、構成され得る。すなわち、キュービット（単数または複数）１２は、制御パラメータの調節に応じて、キュービット（単数または複数）１２と量子共振器システム１４との間の光子を操作するように構成され得る。図１の例において、量子系１０は、１つ以上の各信号ＣＣＰを生成するパラメータコントローラ１６を含む。一例として、信号（単数または複数）ＣＣＰは、キュービット（単数または複数）１２の周波数を調節し得るパラメータコントローラ１６によって生成される多様な従来の制御パラメータ（例えば、電流）のうち任意のものを制御し得る。そのため、信号（単数または複数）ＣＣＰは、キュービット（単数または複数）１２の周波数を調節して、キュービット（単数または複数）１２と量子共振器システム１４との間の光子を量子ゲート操作を行うための多様な方法で伝達（すなわち、生成および／または破壊）することができる。
【００１５】
量子共振器システム１４は、第１の共振器１８と、第２の共振器２０とを含む。第１の共振器１８および第２の共振器２０は、多様な共振器のうちいずれかとして構成され得る。一例として、第１の共振器１８および第２の共振器２０は、伝達線路共振器、集中素子共振器、分散共振器またはこれらの組み合わせとして構成され得る。別の例として、第１の共振器１８および第２の共振器２０は、各端部における容量ギャップまたは誘導ギャップを含む共平面導波路、ストリップ線路導波路、マイクロストリップ導波路、スロット線路導波路または同軸導波路から形成され得る。第１の共振器１８および第２の共振器２０の周波数は相互にほぼ等しい（例えば、１０ＧＨｚ）。よって、所与のタイミングにおいて、第１の共振器１８および第２の共振器２０のうちいずれかが、光子から提供された量子情報を保存するときと実質的に同じ手段で、キュービット（単数または複数）１２から提供された光子を保存することができる。その結果、第１の共振器１８および第２の共振器２０は、第１の共振器１８および第２の共振器２０のうちどちらに光子が保存されているかに基づいて、２つの量子論理状態のうち１つを集合的に表すことができる。
【００１６】
一例として、第１の量子論理状態｜１＞Ｌは、単一の光子について第１の共振器１８および第２の共振器２０と関連付けられた第１の物理的量子状態を示し得る。例えば、第１の物理的量子状態は、物理的量子状態｜１０＞Ｐであり得る。この物理的量子状態において、第１の共振器１８は光子を保存し、第２の共振器２０は光子を保存していない。同様に、第２の量子論理状態｜０＞Ｌは、単一の光子について第１の共振器１８および第２の共振器２０と関連付けられた第２の物理的量子状態を示し得る。例えば、第２の物理的量子状態は、物理的量子状態｜０１＞Ｐであり得る。この物理的量子状態において、第２の共振器２０は光子を保存し、第１の共振器１８は光子を保存しない。よって、キュービット（単数または複数）１２と単一の共振器との間の量子演算を行う（光子を含み（すなわち、｜１＞Ｐ）かつ光子を含まない（すなわち、｜０＞Ｐ）物理的量子状態がそれぞれ量子論理状態｜１＞Ｌおよび｜０＞Ｌに対応する）代わりに、量子共振器システム１４が常に単一の光子を含むことにより、量子論理状態｜１＞Ｌおよび｜０＞Ｌのうちいずれかを示すことができる。
【００１７】
ほぼ等しい周波数を有する第１の共振器１８および第２の共振器２０双方を単一の光子を有する量子論理状態｜１＞Ｌおよび｜０＞Ｌを符号化するために用いることにより、量子系１０内の位相誤差を実質的に軽減することができる。すなわち、ほぼ等しい周波数である第１の共振器１８および第２の共振器２０と、単一の光子を含む量子論理状態｜１＞Ｌおよび｜０＞Ｌそれぞれとに基づいて、信号（単数または複数）ＣＣＰ中のタイミングジッターが実質的に軽減する。単一の共振器量子系において、量子｜１＞状態のエネルギーが量子｜０＞状態のエネルギーよりも高い場合、位相は経時的に常に増加する。対照的に、量子共振器システム１４において、量子論理状態｜１＞Ｌおよび｜０＞Ｌそれぞれの位相は、第１の共振器１８と第２の共振器２０との間のほぼゼロに等しい周波数差に等しい割合で増加する。よって、第１の共振器１８と第２の共振器２０との間の相対位相は経時的に実質的に一定であるため、信号（単数または複数）ＣＣＰによるキュービット（単数または複数）１２の操作におけるタイミング誤差が無くなり、その結果位相誤差が実質的に無くなる。
【００１８】
一例として、単一の共振器量子系において、伝達線路共振器として構成された１０ＧＨｚ共振器の長さは、およそ１０ミリメートルであり得る。標準的フォトリソグラフィー技術を用いて共振器の長さを約１００ナノメートルに制御することにより、周波数を一部１０５の精度で保持することができる。よって、物理的量子状態｜１＞Ｐの位相、さらにその量子論理状態｜１＞Ｌが量子系に基づいて単一の共振器量子系となり、その結果、物理的量子状態｜０＞Ｐおよびよって量子論理状態｜０＞Ｌの位相に相対しておよそ２π＊１０ＧＨｚの割合で増加する。従って、関連付けられたキュービットを操作する制御信号がおよそ１００ピコ秒のタイミングジッターを有する場合、位相誤差はおよそ２＊πとなる（すなわち、１サイクルまるごととなる）。しかし、量子系１０においては、第１の共振器１８および第２の共振器２０を、１０５（すなわち、１００ｋＨｚ）よりも部分的に周波数整合させることができる。そのため、物理的量子状態｜１０＞Ｐ（すなわち、量子論理状態｜１＞Ｌ）と、物理的量子状態｜０１＞Ｐ（すなわち、量子論理状態｜０＞Ｌ）との間の相対的位相増加は、およそ２π＊１００ｋＨｚ未満となる。従って、信号（単数または複数）ＣＣＰ中のタイミングジッターにより、位相誤差はおよそ２π＊１０−５ラジアンまで大幅に軽減する。
【００１９】
第１の共振器１８および第２の共振器２０は、上記のようにおよそ同一の周波数を有するように製造可能であるが、製造時において第１の共振器１８および第２の共振器２０が高精度に周波数整合することは稀である。そのため、第１の共振器１８と第２の共振器２０との間の周波数不整合に起因する位相誤差を実質的に軽減するために、量子共振器システム１４は、論理Ｘゲート操作を行って第１の共振器１８と第２の共振器２０との間での量子情報交換を定期的に行うように構成され得る。すなわち、論理Ｘゲート操作により、第１の共振器１８と第２の共振器２０との間の光子の保存を交換することにより、第１の共振器１８および第２の共振器２０の物理的量子状態を逆転させることができる（すなわち、｜１０＞Ｐ→｜０１＞Ｐまたは｜０１＞Ｐ→｜１０＞Ｐ）。一例として、例えば量子共振器システム１４内の１つ以上のさらなる超電導キュービットと共に、キュービット（単数または複数）１２を論理Ｘゲート操作において用いることができる。その結果、第１の共振器１８と第２の共振器２０との間の量子情報の交換により、第１の共振器１８と第２の共振器２０との間の周波数不整合に基づいた位相誤差の増加を実質的に逆転させることができる。
【００２０】
一例として、第１の共振器１８および第２の共振器２０はそれぞれ、およそ１０ＧＨｚの周波数を持ち得る。第１の共振器１８と第２の共振器２０との間に周波数不整合がある場合、上述したように、位相誤差がおよそ２π＊１００ｋＨｚの速度で発生し得る。そのため、一例として、量子共振器システム１４は、論理Ｘゲート操作をおよそ５０ＭＨｚの周波数で行い得る。そのため、量子共振器システム１４の位相誤差は、およそ２０ナノ秒〜およそ４π＊１０−３ラジアンの正の速度において発生し、その後論理Ｘゲート操作後において負の速度で逆転してゼロに戻る。その後位相誤差がゼロを超える負の速度に変化した場合、論理Ｘゲート操作を再度行うことにより、位相誤差累積を正の速度で逆転させる。論理Ｘゲート操作に含まれるキュービット（単数または複数）１２の例において、信号（単数または複数）ＣＣＰ中のタイミングジッターが、およそ１００ピコ秒になると、位相誤差は論理Ｘゲート毎に２０π＊１０−６ラジアンとなり、関連付けられたクロック内にノイズ源がある場合でも、最大位相誤差を累計でおよそ２π＊５００Ｈｚとすることができる。
【００２１】
量子共振器システム１４は、第１の共振器１８および第２の共振器２０のうちどちらに光子が保存されているかに関係無く、第１の共振器１８と第２の共振器２０との間の光子の保存を追跡して、所与の量子論理状態を維持するように構成することができる。すなわち、第１の論理Ｘゲート操作が行われると、光子は第１の共振器１８から第２の共振器２０へと交換される（すなわち、｜１０＞Ｐ→｜０１＞Ｐ）。しかし、このような光子交換を行っても、量子共振器システム１４によって符号化された量子論理状態（例えば、｜１＞Ｌ）は変化しない。そのため、論理Ｘゲート操作後、量子共振器システム１４は、量子系１０と関連付けられた後続の量子演算を目的として、物理的量子状態｜０１＞Ｐを量子論理状態｜１＞Ｌに対応するように設定することができる。そのため、量子共振器システム１４は、その後のＸゲート操作全てにおいて第１の共振器１８と第２の共振器２０との間の光子の保存を追跡することができ、これにより、量子共振器システム１４は、第１の共振器１８および第２の共振器２０のうちどちらに光子が保存されているかに関係無く、量子論理状態｜１＞Ｌの符号化を保持することができる。
【００２２】
加えて、キュービット（単数または複数）１２は、多様な方法で量子共振器システム１４へと接続され得る。一例として、キュービット（単数または複数）１２は、第１の共振器１８および第２の共振器２０のうち１つに接続された単一のキュービットであり得、この場合、キュービット１２と、第１の共振器１８および第２の共振器２０のうちの１つとの間での光子伝達が可能となる。一例として、キュービット１２を第１の共振器１８に接続することにより、キュービット１２から第１の共振器１８への光子伝達を可能にして、物理的量子状態｜１０＞Ｐを達成し、よって量子論理状態｜１＞Ｌを符号化することができる。量子論理状態｜０＞Ｌの符号化を行う代わりに、量子共振器システム１４は、第１の共振器１８への光子伝達後、論理Ｘゲート操作を（例えば、さらなるキュービットを介して）行うだけで、第１の共振器１８から第２の共振器２０への光子保存の交換（すなわち、｜１０＞Ｐ→｜０１＞Ｐ）を行うことができる。別の例として、キュービット（単数または複数）１２は２つの別個のキュービットであり得、これらのキュービットはそれぞれ、共振器１８および２０のうち１つに接続され、これにより、別個の各制御信号（例えば、信号（単数または複数）ＣＣＰを含むもの）に応じて、共振器１８および２０のうち１つへの光子伝達を行うことができる。さらに別の例として、キュービット（単数または複数）１２を量子共振器システム１４内の１つ以上の介在する共振器および／またはキュービットへと接続させることができ、これにより、共振器１８と共振器２０との間の光子の操作が可能となる。
【００２３】
図２は、本発明の一態様に係る量子共振器システム５０の例を示す。量子共振器システム５０は、図１の例中の量子共振器システム１４に対応し得る。よって、以下の図２の記載において、図１の例を参照されたい。
【００２４】
量子共振器システム５０は、第１の共振器５２および第２の共振器５４を含む。第１の共振器５２および第２の共振器５４は、破線５６で示すような第１の一対の整合共振器として構成される。量子共振器システム５０はまた、第３の共振器５８および第４の共振器６０を含む。第３の共振器５８および第４の共振器６０は、破線６２で示すような第２の一対の整合共振器として構成される。第１の一対の整合共振器５６は第１の共振器周波数を持ち得、第２の一対の整合共振器６２は第２の共振器周波数を持ち得る。第２の共振器周波数は、第１の共振器周波数に等しくない。一例として、第１の共振器周波数はおよそ１０ＧＨｚであり得、第２の共振器周波数はおよそ１５ＧＨｚであり得る。
【００２５】
第１の共振器５２および第２の共振器５４は、図１の例中の第１の共振器１８および第２の共振器２０に対応し得る。すなわち、量子共振器システム５０は、第１の共振器５２および第２の共振器５４のうち１つの内部に光子を保存して、量子論理状態｜１＞Ｌおよび｜０＞Ｌをそれぞれ符号化するように構成され得る。一例として、第１の量子論理状態｜１＞Ｌは、物理的量子状態｜１０＞Ｐによって表され得る。物理的量子状態｜１０＞Ｐにおいて、第１の共振器５２は光子を保存し、第２の共振器５４は光子を保存しない。同様に、第２の量子論理状態｜０＞Ｌは、物理的量子状態｜０１＞Ｐによって表され得る。物理的量子状態｜０１＞Ｐにおいて、第２の共振器５４は光子を保存し、第１の共振器５２は光子を保存しない。
【００２６】
図２の例において、第１の共振器５２および第３の共振器５８は、第１の超電導キュービット６４によって分離され、第３の共振器５８および第２の共振器５４は、第２の超電導キュービット６６によって分離される。加えて、第２の共振器５４および第４の共振器６０は、第３の超電導キュービット６８によって分離され、第４の共振器６０および第１の共振器５２は、第４の超電導キュービット７０によって分離される。一例として、キュービット６４、６６、６８および７０は全て、実質的に同一に構成され得る。別の例として、キュービット６４、６６、６８および７０は、実質的に一つの整合対として構成され得、これにより、第１のキュービット６４および第３のキュービット６８が実質的に整合し、第２のキュービット６６および第４のキュービット７０が実質的に整合する。キュービット６４、６６、６８および７０と、整合共振器６２の第２の対とを論理Ｘゲートを行うように構成することができ、これにより、第１の共振器５２と第２の共振器５４との間の量子情報交換が可能となる。すなわち、キュービット６４、６６、６８および７０は、第１の共振器５２と第２の共振器５４との間において中間の第３の共振器５８および第４の共振器６０を介して量子情報交換が可能となるように、構成され得る。
【００２７】
図２の例において、量子共振器システム５０は、第１のパラメータコントローラ７２と、第２のパラメータコントローラ７４とを含む。第１のパラメータコントローラ７２は、制御信号ＣＣＰ１を生成する。制御信号ＣＣＰ１は、第１のキュービット６４および第３のキュービット６８へと提供される。第２のパラメータコントローラ７４は、制御信号ＣＣＰ２を生成する。制御信号ＣＣＰ２は、第２のキュービット６６および第４のキュービット７０へと提供される。一例として、制御信号ＣＣＰ１およびＣＣＰ２は、多様な従来の制御パラメータ（例えば、電流、キュービット６４、６６、６８および７０の周波数を調節することが可能なパラメータコントローラ７２および７４それぞれによって生成された電流）のうちいずれかであり得る。よって、信号ＣＣＰ１およびＣＣＰ２によってキュービット６４、６６、６８および７０の周波数を調節することにより、共振器５２、５４、５８および６０間の光子を操作することが可能になる。そのため、キュービット６４、６６、６８および７０は、制御信号ＣＣＰ１およびＣＣＰ２に応じて中間の第３の共振器５８および第４の共振器６０を介して共振器５２と共振器５４との間において光子を回転させることにより、論理Ｘゲート操作を行うように構成される。その結果、量子共振器システム５０は、図１の例において上述したようにＸゲート操作を定期的に行うことにより、位相誤差を実質的に軽減することができる。
【００２８】
すなわち、制御信号ＣＣＰ１はキュービット６４および６８双方に接続されるため、制御信号ＣＣＰ１の調節により、キュービット６４および６８の周波数調節を実質的に同一手段で行うことが可能になる。その結果、第１の共振器５２と第３の共振器５８との間の量子情報伝達が、第２の共振器５４と第４の共振器６０との間の量子情報伝達と実質的に同一手段で同時に行われる。同様に、制御信号ＣＣＰ２はキュービット６６および７０双方に接続されるため、制御信号ＣＣＰ２の調節により、キュービット６６および７０の周波数調節を実質的に同一手段で行うことが可能になる。その結果、第３の共振器５８と第２の共振器５４との間の量子情報伝達は、第４の共振器６０と第１の共振器５２との間の量子情報伝達と実質的に同一手段で同時に行われる。
【００２９】
上記例において、第１の一対の共振器５６の周波数はおよそ１０ＧＨｚであり、第２の一対の共振器６２の周波数はおよそ１５ＧＨｚである。よって、制御信号ＣＣＰ１は、キュービット６４および６８と関連付けられた一定範囲（１０ＧＨｚ未満〜１５ＧＨｚを超える値）の周波数上において断熱的にスイープすることにより、第１の共振器５２および第２の共振器５４から第３の共振器５８および第４の共振器６０それぞれへの量子情報伝達が可能となる。同様に、制御信号ＣＣＰ２は、キュービット６６および７０と関連付けられた一定範囲（１５ＧＨｚを超える値〜１０ＧＨｚ未満）の周波数上において断熱的にスイープすることにより、第３の共振器５８および第４の共振器６０から第２の共振器５４および第１の共振器５２それぞれへの量子情報伝達が可能となる。その結果、制御信号ＣＣＰ１およびＣＣＰ２が協働して、共振器５２、５４、５８および６０の配置構成周囲において光子を回転させて、論理Ｘゲート操作を行うことが可能になる。
【００３０】
図３は、本発明の局面によるエネルギー図１００の例を示す。エネルギー図１００のグラフにおいて、縦軸はエネルギーを示し、横軸は制御パラメータを示す。エネルギー図１００は、第１のキュービット６４ならびに第１の共振器５２および第３の共振器５８のエネルギー状態に対応し得る。すなわち、これらのエネルギー状態を、従来のケット表記を用いて示す。ここで、第１の量子指標は、キュービットの状態に対応する（すなわち、「ｇ」は基底状態に対応し、「ｅ」は励起状態に対応する）。第２の量子指標および第３の量子指標は、第１の共振器５２および第３の共振器５６それぞれの物理的量子状態に対応する（すなわち、本明細書中に記載のように、「１」は光子の存在に対応し、「０」は基底状態に対応する）。
【００３１】
制御信号ＣＣＰ１は、周波数を断熱的にＰ１からＰ２へと充分にゆっくりとした手段で増加させ、第１のキュービット６４のエネルギー状態は、エネルギー図１００に示すエネルギー外形に追随することにより発生する。一例として、Ｐ１は、１０ＧＨｚ未満の周波数に対応し得、Ｐ２は、１５ＧＨｚを超える周波数に対応し得る。そのため、第１の共振器５２が基底状態から開始する場合（すなわち、「０」）、エネルギー図は、Ｐ１〜Ｐ２の曲線１０２に追随し、その結果、第３の共振器５８も同様に基底状態となる。しかし、第１の共振器５２に光子が含まれる場合（すなわち、「１」）、エネルギー図は、Ｐ１〜Ｐ２の曲線１０４に追随し、その結果、第３の共振器５８は、第１の共振器５２からの光子を受領する。エネルギー図１００のより詳細な説明と、第１のキュービット６４と共振器５２および５８との間のエネルギー状態の操作とについて、米国特許第７，４９８，８３２号および米国出願第１２／７４８，９２３号に記載がある。
【００３２】
周波数の断熱的スイープによって、任意に小さい振幅誤差率を得ることが可能になる一方、第１のキュービット６４の位相を以下のように表すことができる。
【数１】
0005486137.tif 000002
ここで、ｘは、制御パラメータＣＣＰ１に対応する。制御パラメータＣＣＰ１は、ｘ（ｔ１）＝Ｐ１からｘ（ｔ２）＝Ｐ２までスイープされる。
【００３３】
第１のキュービット６４の周波数は、第１のキュービット６４の周波数と比較して相対的に低い速度でスイープすることが可能であるため、その結果得られた位相は、周波数のスイープ速度に高く依存し得る。そのため、共通制御信号（すなわち、制御信号ＣＣＰ１およびＣＣＰ２それぞれ）を共有する整合したキュービット（すなわち、第１のキュービット６４および第３のキュービット６８ならびに第２のキュービット６６および第４のキュービット７０）を用いることにより、第１の共振器５２から第３の共振器５８へと伝達された量子情報によって得られた位相は、第２の共振器５４から第４の共振器６０へと伝達された量子情報によって得られた位相にほぼ等しくなる。従って、本明細書中記載される論理符号化スキームにより、量子論理状態｜０＞Ｌの位相に相対して実質的に一定である量子論理状態｜１＞Ｌの位相に基づいて、整合共振器対（すなわち、第１の共振器５２および第２の共振器５４）間の位相誤差が実質的に軽減する。
【００３４】
再度図２の例を参照して、一例として、量子共振器システム５０は物理的量子状態｜１０＞Ｐ（よって量子論理状態｜１＞Ｌ）から開始し、これにより、第１の共振器５２内に光子が保存され、第２の共振器５４内に光子は保存されない。論理Ｘゲート操作を行うために、制御信号ＣＣＰ１を第１のパラメータコントローラ７２によって調節することにより、キュービット６４および６８と関連付けられた一定範囲（１０ＧＨｚ未満〜ｔｏ１５ＧＨｚを超える値）の周波数が断熱的にスイープされ、これにより、第２の共振器５４の基底状態（すなわち、光子無し）から第４の共振器６０へと同時に伝達しつつ、第１の共振器５２からの第３の共振器５８への光子伝達が行われる。その後、制御信号ＣＣＰ２を第２のパラメータコントローラ７４によって調節することにより、キュービット６６および７０と関連付けられた一定範囲（１５ＧＨｚを超える値〜１０ＧＨｚ未満）の周波数を断熱的にスイープし、これにより、第４の共振器６０の基底状態を第１の共振器５２へと同時に伝達しつつ、第３の共振器５８から第２の共振器５４への光子伝達が行われる。その結果、論理Ｘゲート操作の後、量子共振器システム５０の物理的量子状態は｜０１＞Ｐとなる。
【００３５】
図２の例において、量子共振器システム５０は、共振器システムコントローラ７６も含む。共振器システムコントローラ７６は、信号Ｘを提供するように構成される。信号Ｘは、第１のパラメータコントローラ７２および第２のパラメータコントローラ７４に対して制御信号ＣＣＰ１およびＣＣＰ２をそれぞれ調節するように命令する。加えて、共振器システムコントローラ７６は、光子の保存位置を追跡することにより、量子共振器システム５０の意図する量子論理状態を維持するように、構成される。例えば、上記のＸゲート操作の記載において、共振器システムコントローラ７６は、第１の共振器５２から第２の共振器５４へと光子が交換されたことを特定し得る。よって、量子共振器システム５０のＸゲート操作の後物理的量子状態が｜０１＞Ｐであるにも関わらず、共振器システムコントローラ７６は、量子共振器システム５０の量子論理状態｜１＞Ｌを維持し得る。その結果、量子系コントローラ７６は、量子論理状態｜１＞Ｌの対応を物理的量子状態｜１０＞Ｐから物理的量子状態｜０１＞Ｐへと一定的に変化させる。加えて、共振器システムコントローラ７６は、クロック７８を含む。クロック７８は、共振器システムコントローラ７６により、定期的論理Ｘゲート操作の周波数を（例えば、５０ＭＨｚ）へと規定するようにプログラムされ得る。よって、上記した論理Ｘゲート操作の後一定時間が経過した後、量子共振器システム５０は、論理Ｘゲート操作を再度行って、第２の共振器５４から第１の共振器５２への光子伝達を上記したような手段で行う（クロック７８によって示す）。
【００３６】
光子は、多様な手段で量子共振器システム５０中にロードすることができる。一例として、１つ以上の外部超電導キュービット（例えば、図１の例中のキュービット（単数または複数）１２）を、共振器５２、５４、５８および６０のうち１つ以上それぞれに接続することができる。よって、量子共振器システム５０内へ光子を伝達するために、外部キュービットは、物理的Ｘゲート操作を行って、第１の共振器５２および第２の共振器５４のうち１つの内部の光子を生成して、量子物理的状態｜１０＞Ｐまたは｜０１＞Ｐのうち１つの内部の量子共振器システム５０を設定することができる。これら１つ以上の外部キュービットは、第１の共振器５２および第２の共振器５４に接続された単一のキュービットを含み得、これにより、キュービットが物理的Ｘゲート操作を行って、第１の共振器５２および第２の共振器５４のうち１つの内部に構成を生成して１つの物理的量子状態を設定することができ、量子共振器システム５０は、その後の論理Ｘゲートを行って、他方の物理的量子状態を設定することができる。あるいは、１つ以上の外部キュービットは、第１の共振器５２および第２の共振器５４それぞれに接続された別個のキュービットを含み得る。第１の共振器５２および第２の共振器５４は、物理的Ｘゲート操作を別個に行って、各物理的量子状態を設定することができる。
【００３７】
別の例として、量子共振器システム５０を含む関連量子系は、外部超電導キュービットを含まない場合もある。その場合、量子共振器システム５０は、キュービット６４、６６、６８および７０のうち１つ以上に対して物理的Ｘゲートを実行することにより、第１の共振器５２および第２の共振器５４のうち１つの内部に光子をロードすることができる。一例として、量子共振器システム５０を物理的量子状態｜１０＞Ｐに設定するために、第１のキュービット６４および第４のキュービット７０のうち１つは、制御信号（例えば、各制御信号ＣＣＰ１およびＣＣＰ２と別個のもの）に応じて、物理的Ｘゲート操作を行うことができる。同様に、量子共振器システム５０を物理的量子状態｜０１＞Ｐに設定するために、第２キュービット６６のおよび第３のキュービット６８のうち１つが制御信号（例えば、制御信号ＣＣＰ１およびＣＣＰ２と別個のもの）に応じて物理的Ｘゲート操作を行うことができる。さらに別の例として、キュービット６４、６６、６８および７０のうち１つは、第１の共振器５２および第２の共振器５４のうち１つの内部の光子を生成して１つの物理的量子状態を設定するための制御信号に応じて、物理的Ｘゲート操作を行うことができ、量子共振器システム５０は、その後の論理Ｘゲートを行って、他方の物理的量子状態を設定することができる。
【００３８】
量子共振器システム５０は、図２の例に限定されないことが理解されるべきである。一例として、共振器システムコントローラ７６およびクロック７８は、相互に別個に構成することができ、従来のプロセッサおよびクロック回路としてそれぞれ構成することができる。別の例として、上記した論理Ｘゲート操作は、共振器５２、５４、５８および６０の周囲における時計回り回転に限定されず、制御信号ＣＣＰ１およびＣＣＰ２に基づいてキュービット６４、６６、６８および７０の周波数の調節を逆転させることにより、共振器５２、５４、５８および６０周囲において反時計回りに回転させることも可能である。別の例として、量子共振器システム５０は、２つよりも多くの量子論理状態を符号化するように構成することができ、その場合、共振器５２、５４、５８および６０を用いて４つの量子論理状態を符号化することもできるし、あるいは、さらなる共振器および／またはキュービットを含むことにより、より多くの量子論理状態を含むことができる。よって、量子共振器システム５０は、多様な手段で構成することができる。さらに、所与の対の共振器５２、５４、５８および６０に相対する光子位置を、上記したような規定位置に相対する線形重畳物理的量子状態とすることができることが理解されるべきである。
【００３９】
上記の構造的特徴および機能的特徴を鑑みて、本発明の多様な態様による方法が、図４を参照してより深く理解される。説明を簡潔にするために、図４の方法を順次行うものとして図示および記載しているが、本発明は記載の順序に限定されず、いくつかの態様を本発明に従って異なる順序で行いかつ／または本明細書中に図示および記載される他の態様と同時に行うことも可能であることが理解されるべきである。さらに、本発明の態様による方法を実行する際には、例示の特徴のうち全てが必要なわけではない。
【００４０】
図４は、本発明の一態様に係る、量子共振器システムにおける位相誤差を低減するための方法１５０の例を示す。１５２において、光子は、量子共振器システムの第１の共振器および第２の共振器のうち１つの内部に保存され、第１の共振器および第２の共振器は、ほぼ等しい共振器周波数を有する。１５４において、量子共振器システムの第１の共振器中に保存された光子に基づいて、量子共振器システムが第１の量子論理状態を示すことを決定する。第１の量子論理状態において、量子共振器システムの第２の共振器は基底状態であり得る。キュービットと関連付けられた物理的Ｘゲート操作の結果、光子の保存が発生し得る。
【００４１】
１５６において、量子共振器システムの第２の共振器中に保存された光子に基づいて、量子共振器システムが第２の量子論理状態を示すことが決定される。第２の量子論理状態において、量子共振器システムの第１の共振器は、基底状態であり得る。論理Ｘゲート操作を定期的に行うことにより、第１の共振器と第２の共振器との間の光子の保存を交換して、所定のクロック周波数に基づいて、量子共振器システムと関連付けられた位相誤差を実質的に軽減することができる。論理Ｘゲートは、第１の共振器および第２の共振器を含む４つの共振器からなる環と、関連付けられた相互接続キュービットとの周囲において光子を回転することにより、第１の共振器と第２の共振器との間の量子情報交換を可能とすることを含み得る。
【００４２】
上記において、本発明を例示してきた。当然のことながら、本発明の記載目的のために構成要素または方法の想定される組み合わせをそれぞれ記載することは不可能であるため、当業者であれば、本発明の多くのさらなる組み合わせおよび置換が可能であることを認識する。よって、本発明は、添付の特許請求の範囲内に収まるこのような代替例、改変例および変更例を全て包含することを意図する。
【図１】
0005486137.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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