(57)【要約】  キュービットと、キュービットに結合するようにキュービットに隣接して配置されたキュービット読出し共振器と、キュービット読出し共振器に結合するようにキュービット読出し共振器に隣接して配置された第1のフィルタであって、キュービット読出し共振器入力駆動信号もキュービット読出し共振器からの測定出力信号も受信するように配置されており、第1のフィルタが、キュービットから発された少なくとも1つの測定光子を妨げるように構成されている、共通ポートを備える、第1のフィルタとを含むシステムが開示される。
2021506045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キュービットと、
前記キュービットに結合するように前記キュービットに隣接して配置されたキュービット読出し共振器と、
前記キュービット読出し共振器に結合するように前記キュービット読出し共振器に隣接して配置された第1のフィルタであって、
キュービット読出し共振器入力駆動信号も前記キュービット読出し共振器からの測定出力信号も受信するように配置されており、前記第1のフィルタが、前記キュービットから発された少なくとも1つの測定光子を妨げるように構成されている、共通ポートを備える、
第1のフィルタと
を備えるシステム。
【請求項２】
前記共通ポートに結合されたサーキュレータを更に備え、
前記サーキュレータが、前記共通ポート上で測定出力信号から入力駆動信号を分離するように構成されている、
請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記共通ポートに結合された方向性結合器を更に備え、
前記方向性結合器が、前記共通ポート上で測定出力信号から入力駆動信号を分離するように構成されている、
請求項1に記載のシステム。
【請求項４】
前記第1のフィルタが帯域通過フィルタを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記帯域通過フィルタがパーセルフィルタである、請求項4に記載のシステム。
【請求項６】
前記キュービット読出しデバイスおよび/または前記フィルタがマイクロ波共振器を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記マイクロ波共振器が、コプレーナ導波路共振器、ストリップ線路共振器またはマイクロストリップ共振器を含む、請求項6に記載のシステム。
【請求項８】
前記キュービット読出しデバイスおよび前記第1のフィルタが超伝導体から形成されている、請求項6に記載のシステム。
【請求項９】
前記キュービットが超伝導キュービットまたはスピンキュービットを含む、請求項1から8のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記キュービットが、300MHzと300GHzとの間である共振周波数を持つキュービットを含む、請求項1から9のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記共通ポートは、前記共通ポートが前記フィルタの第1の部分と前記フィルタの第2の部分との間にスタブフィルタを形成するような位置において前記フィルタを分岐させる、請求項1から10のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記スタブフィルタが、伝送線路フィルタ、集中定数フィルタ、または伝送線路フィルタおよび集中定数フィルタの組合せを含む、請求項11に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第1のフィルタが半波長コプレーナ導波路フィルタであり、
前記スタブフィルタが4分の1波長コプレーナ導波路フィルタである、請求項11に記載のシステム。
【請求項１４】
前記スタブフィルタの阻止帯域が1および20GHz間である、請求項11から13のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
複数のキュービットデバイスであって、前記キュービットデバイスの各々が、
キュービット、
前記キュービットデバイスの前記キュービットに結合するように前記キュービットデバイスの前記キュービットに隣接して配置されたキュービット読出し共振器、および
前記キュービットデバイスの前記キュービット読出し共振器に結合するように前記キュービットデバイスの前記キュービット読出し共振器に隣接して配置されたフィルタを含む、複数のキュービットデバイスと、
前記複数のキュービットデバイスに対する複数のキュービット読出し共振器入力駆動信号を受信するように構成されている共通入力ポートと、
前記複数のキュービットデバイスの少なくとも1つに前記複数のキュービット読出し共振器入力駆動信号の少なくとも1つを提供するように構成されているスイッチと
を更に備える、請求項1に記載のシステム。
【請求項１６】
複数のキュービットデバイスであって、前記キュービットデバイスの各々が、それぞれの共振器周波数を有し、
キュービット、
前記キュービットデバイスの前記キュービットに結合するように前記キュービットデバイスの前記キュービットに隣接して配置されたキュービット読出し共振器、および
前記キュービットデバイスの前記キュービット読出し共振器に結合するように前記キュービットデバイスの前記キュービット読出し共振器に隣接して配置されたフィルタを含む、複数のキュービットデバイスと、
前記複数のキュービットデバイスに対する複数のキュービット読出し共振器入力駆動信号を受信するように構成されており、前記複数のキュービット読出し共振器入力駆動信号の各々がそれぞれの周波数を有する、共通入力ポートと、
前記複数のキュービット読出し共振器入力駆動信号の第1のキュービット読出し共振器入力駆動信号の周波数が前記複数のキュービットデバイスのそれぞれのキュービットデバイスの前記それぞれの共振器周波数に一致されたことに基づいて前記第1のキュービット読出し共振器入力駆動信号を前記キュービットデバイスに提供するように構成されている周波数領域マルチプレクサと
を更に備える、請求項1に記載のシステム。
【請求項１７】
前記共通ポートに結合されており、前記キュービット読出し共振器からの前記測定出力信号を増幅するように構成されている増幅器
を更に備える、請求項1から16のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記増幅器がパラメトリック増幅器または高電子移動度トランジスタ増幅器を含む、請求項17に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、量子計算のためのキュービットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
量子計算は、基礎状態の重ね合わせおよびもつれなどの、量子効果を利用して、古典デジタルコンピュータより効率的に一定の計算を行う計算方法である。デジタルコンピュータが、ビット、例えば、「1」または「0」の形態で情報を記憶および処理するのとは対照的に、量子計算システムは、キュービットを用いて情報を処理できる。キュービットは、多状態の重ね合わせ、例えば、「0」かつ「1」状態のデータを可能にする量子デバイスを、および/または多状態のデータの重ね合わせ自体を指すことができる。従来の用語法に従って、量子系における「0」かつ「1」状態の重ね合わせは、例えば、α|0>+β|1>として表現され得る。デジタルコンピュータの「0」および「1」状態はキュービットのそれぞれ|0>および|1>基礎状態に類似している。値|α|2が、キュービットが|0>状態にある確率を表す一方、値|β|2は、キュービットが|1>基礎状態にある確率を表す。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示は、量子計算のためのキュービットシステムに関する。特に、本キュービットシステムは、キュービット読出し共振器を駆動するためにかつ同ポートに反射された光子を受光するために構成された単一ポートを含む。入力駆動トーンは、サーキュレータまたは方向性結合器などの、回路素子を通じて外向き測定光子から分離され得る。
【０００４】
加えて、本キュービットシステムは、フィルタの1つまたは複数の部分を分岐させることによって多極を有するフィルタを含むことができる。例えば、フィルタの一部分が分岐される場合、分岐によって画定されるフィルタの2つの部分の各々は、フィルタが多極を有するようにスタブフィルタであることができる。単一フィルタが多極を有することができるので、本キュービットシステムは、単極を有するフィルタを使用するキュービットシステムと比較して、有するフィルタを少なくできる。このように、本キュービットシステムはコンパクト設計を有することができる。
【０００５】
概して、本明細書に記載される対象の革新的な態様は、キュービットと、キュービットに結合するようにキュービットに隣接して配置されたキュービット読出し共振器と、キュービット読出し共振器に結合するようにキュービット読出し共振器に隣接して配置された第1のフィルタであって、キュービット読出し共振器入力駆動信号もキュービット読出し共振器からの測定出力信号も受信するように配置されており、第1のフィルタが、キュービットから発された少なくとも1つの測定光子を妨げるように構成されている、共通ポートを備える、第1のフィルタとを含むシステムで実施できる。
【０００６】
上記および他の実装例は各々任意選択で、以下の特徴の1つまたは複数を単独でまたは組み合わせて含むことができる。本システムは、共通ポートに結合されたサーキュレータを更に含み、サーキュレータは、共通ポート上で測定出力信号から入力駆動信号を分離するように構成されている。本システムは、共通ポートに結合された方向性結合器を更に含み、方向性結合器は、共通ポート上で測定出力信号から入力駆動信号を分離するように構成されている。第1のフィルタは帯域通過フィルタを含む。帯域通過フィルタはパーセルフィルタである。キュービット読出しデバイスおよび/またはフィルタはマイクロ波共振器を含む。マイクロ波共振器は、コプレーナ導波路共振器、ストリップ線路共振器またはマイクロストリップ共振器を含む。キュービット読出しデバイスおよび第1のフィルタは超伝導体から形成されている。キュービットは超伝導キュービットまたはスピンキュービットを含む。キュービットは、300MHzと300GHzとの間である共振周波数を持つキュービットを含む。共通ポートは、共通ポートがフィルタの第1の部分とフィルタの第2の部分との間にスタブフィルタを形成するような位置においてフィルタを分岐させる。スタブフィルタは、伝送線路フィルタ、集中定数フィルタ、または伝送線路フィルタおよび集中定数フィルタの組合せを含む。第1のフィルタは半波長コプレーナ導波路フィルタであり、スタブフィルタは4分の1波長コプレーナ導波路フィルタである。スタブフィルタの阻止帯域は1および20GHz間である。本システムは、複数のキュービットデバイスであって、キュービットデバイスの各々が、キュービット、キュービットデバイスのキュービットに結合するようにキュービットデバイスのキュービットに隣接して配置されたキュービット読出し共振器、およびキュービットデバイスのキュービット読出し共振器に結合するようにキュービットデバイスのキュービット読出し共振器に隣接して配置されたフィルタを含む、複数のキュービットデバイスと、複数のキュービットデバイスに対する複数のキュービット読出し共振器入力駆動信号を受信するように構成されている共通入力ポートと、複数のキュービットデバイスの少なくとも1つに複数のキュービット読出し共振器入力駆動信号の少なくとも1つを提供するように構成されているスイッチとを更に含む。本システムは、複数のキュービットデバイスであって、キュービットデバイスの各々が、それぞれの共振器周波数を有し、キュービット、キュービットデバイスのキュービットに結合するようにキュービットデバイスのキュービットに隣接して配置されたキュービット読出し共振器、およびキュービットデバイスのキュービット読出し共振器に結合するようにキュービットデバイスのキュービット読出し共振器に隣接して配置されたフィルタを含む、複数のキュービットデバイスと、複数のキュービットデバイスに対する複数のキュービット読出し共振器入力駆動信号を受信するように構成されており、複数のキュービット読出し共振器入力駆動信号の各々がそれぞれの周波数を有する、共通入力ポートと、複数のキュービット読出し共振器入力駆動信号の第1のキュービット読出し共振器入力駆動信号の周波数が複数のキュービットデバイスのそれぞれのキュービットデバイスのそれぞれの共振器周波数に一致されたことに基づいて第1のキュービット読出し共振器入力駆動信号を同キュービットデバイスに提供するように構成されている周波数領域マルチプレクサとを更に含む。本システムは、共通ポートに結合されており、キュービット読出し共振器からの測定出力信号を増幅するように構成されている増幅器を更に含む。増幅器はパラメトリック増幅器または高電子移動度トランジスタ(HEMT)増幅器を含む。
【発明の効果】
【０００７】
一部の実装例では、本明細書に記載される対象は、以下の利点の1つまたは複数を実現するように実装できる。
【０００８】
一部の実装例では、本キュービットシステムが、キュービット読出し共振器入力および測定光子を受光するための単一ポートを含む場合、本キュービットシステムは、単一ポートに対するフィルタの位置に関係なくキュービットのエネルギー漏れを防止できる。
【０００９】
一部の実装例では、本キュービットシステムが、キュービット読出し共振器入力および測定光子を受光するための単一ポートを含む場合、本キュービットシステムは、1つまたは複数のキュービットから受光された測定光子を単一ポートを通して増幅器に提供できる。しかしながら、別々の入力および出力ポートを含むキュービットシステムが出力ポートを通して増幅器に測定光子を提供する場合、キュービットシステムは、入力ポートを通る測定光子の一部、例えば、光子の測定量の10%を失い得る。このように、単一ポートを含む本キュービットシステムは、別々の入力および出力ポートを含むキュービットシステムより失う測定光子が少なく、量子効率を改善する。
【００１０】
その上、単一ポートアーキテクチャが、入力ポートも出力ポートも含むキュービットシステムと比較して、入力信号および出力信号を転送するために使用されるポート数を削減するので、キュービット読出し共振器入力および測定光子を受光するための単一ポートを含む本キュービットシステムは、キュービットシステムを実装するチップのレイアウトを設計する自由を多く与える。
【００１１】
加えて、本キュービットシステムは、多極を有するフィルタを含むことができる。多極フィルタ設計は、単極フィルタ設計より良好にキュービットのエネルギー漏れを防止して、本キュービットシステムのエネルギー効率を改善する。また、単一フィルタが多極を有するので、本キュービットシステムに使用されるフィルタを少なくできる。このように、本キュービットシステムはコンパクト設計を有することができる。
【００１２】
更には、複数キュービットデバイスを含む本キュービットシステムは、単一入力ポートを用いて複数キュービットデバイスに対する測定動作を行うことができる。本キュービットシステムは、複数入力ポートを含むキュービットシステムに対して、使用するポート数を少なくできる。このように、本キュービットシステムは、複数入力ポートを含むキュービットシステムに対して、少ない体積を有するとして実装できる。特に、本キュービットシステムが冷蔵庫において動作される場合、本キュービットシステムの体積を低減させることによって、本キュービットシステムを維持するエネルギーが節約できる。
【００１３】
加えて、FDMを含む本キュービットシステムは、様々な周波数を有するプローブ信号に対する測定動作を行うことができる。このように、本キュービットシステムは、様々な周波数を有する様々な種類のキュービットおよびフィルタを含むことができる。
【００１４】
本明細書の対象の1つまたは複数の実装例の詳細が添付図面および以下の説明に明らかにされる。対象の他の特徴、態様および利点は同説明、同図面および特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】入力ポートおよび出力ポートを含むキュービットシステム例を例示する図である。
【図１Ｂ】図1Aにおけるキュービットに対する読出し測定動作例を例示する図である。
【図１Ｃ】図1Aにおけるキュービットに対する読出し測定動作例を例示する図である。
【図１Ｄ】図1Aにおけるキュービットに対する読出し測定動作例を例示する図である。
【図２Ａ】単一キュービットおよび共通ポートを含むキュービットシステム例を例示する図である。
【図２Ｂ】図2Aにおけるキュービットに対する読出し測定動作例を例示する図である。
【図３】図1A〜図2Bにおける様々な実装例に対するキュービットの品質係数とキュービットの周波数との間の関係例を示すグラフである。
【図４】単一入力ポートを含むキュービットシステム例を例示する図である。
【図５Ａ】FDMを含むキュービットシステム例を例示する図である。
【図５Ｂ】FDMを含む別のキュービットシステム例を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
様々な図面における同様の参照番号および記号は同様の要素を示す。
【００１７】
キュービットシステムは様々な入出力アーキテクチャを含むことができる。一部の場合には、キュービットシステムは別々の入力および出力ポートを含むことができる。キュービットシステムは、入力ポートを通して入力信号、例えば、キュービット読出し共振器駆動トーンを受信し、そして出力ポートを通して出力信号、例えば、キュービットの状態を示す測定光子を提供する。一部の実装例では、これらの構成はキュービットからの光子の漏れに至り、結果として非効率的なシステム動作になる。エネルギー漏れを防止するために、キュービットシステムは単一ポートアーキテクチャを含むことができる。すなわち、キュービットシステムは、入力信号を受信して出力信号を提供する共通ポートを含む。キュービットシステムのこの単一ポートアーキテクチャは、一部の実装例では、共通ポートに対するキュービットシステムのフィルタの位置に関係なく、フィルタがキュービットから発された光子の伝搬を妨げるのを可能にし得る。このように、エネルギー漏れが防止でき、キュービットシステムの効率が改善できる。
【００１８】
図1Aは、入力ポートおよび別個の出力ポートを含むキュービットシステム例100を例示する。キュービットシステム100は1つまたは複数のキュービットに対する読出し測定動作を行う。キュービットシステム100は、キュービット-読出し共振器対、フィルタ、入力ポート、出力ポート、波形発生器および増幅器を含む。
【００１９】
キュービットシステム100はキュービット-読出し共振器対を含む。キュービット-読出し共振器の各々は、キュービットおよびキュービットに結合されているキュービット読出し共振器を含む。例えば、キュービットシステム100のキュービット-読出し共振器対は、それぞれキュービット102、104、106を含む。キュービット102、104、106は様々なキュービットで実装できる。例えば、キュービット102、104、106は、トランズモンキュービットまたはフラックスモン(flux-mon)キュービットなどの超伝導キュービットであることができる。別の例として、キュービット102、104、106はスピンキュービットであることができる。別の例として、キュービット102、104、106は、マイクロ波の周波数範囲内(例えば、300MHzと300GHzとの間)であるそれぞれの共振周波数を有する任意の適切なキュービットであることができる。図1Aにはキュービットシステム100が3つのキュービットを含むことを例示するが、キュービットの数は特定の数に限定されない。
【００２０】
キュービットシステム100のキュービット-読出し共振器対は、それぞれキュービット読出し共振器142、144、146も含む。キュービット読出し共振器142、144、146は、それぞれ結合器122、124、126を通じてキュービット102、104、106に間接的に結合されてよい。一部の実装例では、結合器122、124、126は、キュービット102、104、106をそれぞれの共振器142、144、146に結合するのに適切な静電容量を有する容量結合器であることができる。代替的に、一部の他の実装例では、結合器122、124、126は、キュービット102、104、106をそれぞれの共振器142、144、146に結合するのに適切なインダクタンスを有する誘導結合器であることができる。一部の実装例では、結合器122、124および126は必要でなく、キュービット読出し共振器142、144、146は、それぞれキュービット102、104、106に直接電磁的に結合されている(例えば、誘導的または容量的に)。
【００２１】
一部の実装例では、キュービット読出し共振器142、144、146がキュービット102、104、106に結合されているので、キュービット読出し共振器に結合されたキュービットの状態に基づいてキュービット読出し共振器の周波数が決定される。例えば、キュービット読出し共振器142の周波数はキュービット102の状態に基づいて決定され、キュービット読出し共振器144の周波数はキュービット104の状態に基づいて決定され、キュービット読出し共振器146の周波数はキュービット106の状態に基づいて決定される。キュービットの状態が第1の状態から第2の状態に変化される場合、キュービットに結合されたキュービット読出し共振器の周波数がそれに応じて偏移され、その結果、周波数はキュービット状態を示している。キュービット読出し共振器の周波数を測定することによって、キュービットシステム100は、キュービット読出し共振器に結合されたキュービットに対する読出し測定動作を行うことができる。キュービット読出し共振器142、144、146は、他の種類の共振器構造体の中で、例えば、コプレーナ導波路共振器、ストリップ線路共振器またはマイクロストリップ共振器として構成されてよい。キュービット読出し共振器142、144、146は、アルミニウム、ニオブおよび/または窒化チタンなどの、超伝導材料から形成されてよい。
【００２２】
キュービットシステム100はフィルタ162、164、166を含む。図1Aにはキュービットシステム100が3つのフィルタを含むことを例示するが、フィルタの数は特定の数に限定されない。キュービットシステム100は任意の適数のフィルタを含むことができる。一部の実装例では、キュービットシステム100はキュービットと同数のフィルタを含むことができる。一部の他の実装例では、キュービットシステム100はキュービットより多数または少数のフィルタを含むことができる。フィルタ162、164、166は、コプレーナ導波路共振器、ストリップ線路共振器またはマイクロストリップ共振器などの、共振器構造体から形成されてよい。フィルタ構造体は、アルミニウム、ニオブおよび/または窒化チタンなどの、超伝導体材料から形成されてよい。
【００２３】
フィルタ162、164、166は、それぞれインダクタL1、L2、L3を通じてキュービット読出し共振器142、144、146に結合されている。一部の実装例では、インダクタL1、L2、L3はキュービット読出し共振器の一部分に相当する。この例では、各インダクタはアースに結合されている。図1AにはインダクタL1、L2、L3を使用したフィルタ162、164、166とキュービット読出し共振器142、144、146との間の誘導結合を例示するが、様々な実装例で任意の適切な結合技術が使用できる。例えば、フィルタ162、164、166は、容量結合技術を用いてキュービット読出し共振器142、144、146に結合できる。
【００２４】
一部の実装例では、フィルタ162、164、166はパーセルフィルタであることができる。パーセルフィルタは、キュービット周波数、例えば、7GHzでキュービットから発された光子の伝搬を妨げる。このように、フィルタ162、164、166は、キュービット102、104、106がそれぞれのキュービット周波数で動作するときにキュービット102、104、106のエネルギー漏れを防止する。加えて、パーセルフィルタは、共振器周波数、例えば、4.5GHzでの信号、例えば、マイクロ波信号の伝搬を許容する。このように、フィルタ162、164、166は、それぞれの共振器142、144、146を駆動するための信号がフィルタ162、164、166を通過するのを許容する。
【００２５】
一部の実装例では、フィルタ162、164、166は帯域通過フィルタであることができる。例えば、帯域通過フィルタは4分の1波長(λ/4)または半波長(λ/2)コプレーナ導波路フィルタとして実装できる。一部の他の実装例では、フィルタ162、164、166は、低域通過フィルタ、高域通過フィルタまたはステップインピーダンスフィルタを含むが、これに限定されない、任意の適切なフィルタであることができる。
【００２６】
キュービットシステム100は入力ポート130および出力ポート150を含む。この実装例では、入力ポート130は出力ポート150から分離されている。入力ポート130は入力ノードN1に結合されている。入力ノードN1は、波形発生器170に結合されて波形発生器170から1つまたは複数のプローブ信号を受信する。例えば、波形発生器170は、キュービット読出し共振器を駆動するための駆動トーンを提供してよい。入力ポート130は2つ以上のフィルタ、例えば、フィルタ162、164間に結合されてよい。
【００２７】
出力ポート150は出力ノードN2に結合されている。出力ノードN2は、増幅器190に結合されて1つまたは複数の共振器からの1つまたは複数の出力信号を提供する。例えば、出力ポート150は読出し共振器142、144および/または146からの測定光子を受光してよく、測定光子はキュービット102、104および/または106の状態を示している。増幅器190は、出力ノードN2を通して受信された1つまたは複数の出力信号を増幅し、そして増幅出力信号をノードN3に提供する。出力ポート150は2つ以上のフィルタ、例えば、フィルタ162、166間に結合されてよい。この実装例では、波形発生器170および増幅器190はアースに結合されている。
【００２８】
一部の実装例では、ノードN3にアナログ-デジタル変換器(ADC)が結合できる。一部の他の実装例では、ノードN3に1つまたは複数のサーキュレータが結合されて、出力ポートを逆に通過する増幅器雑音からキュービット102、104、106を保護できる。
【００２９】
キュービットを駆動するおよび読み取るための別々の入力および出力ポートを有する、図1Aのキュービットシステムの動作をより良く理解するために、ここでフィルタに関する各キュービット-読出し共振器対の、その他のキュービット-読出し共振器対から独立した、動作に向けられた説明が提供される。図1Bは、図1Aにおけるキュービット102に対する読出し測定動作例を例示する。図1Bにおけるキュービットシステム100は、図1Aに例示されたキュービットシステム100である。便宜上、キュービット104、106、結合器124、126、キュービット読出し共振器144、146、インダクタL2、L3、フィルタ164、166は図1Bにおいて省略されている。
【００３０】
この例では、フィルタ162は入力ポート130と出力ポート150との間に結合されており、そして読出し共振器142およびキュービット102を含むキュービット-読出し共振器対はフィルタ162の一部分、例えば、結合部分に結合されている。キュービット-読出し共振器対がフィルタ162の結合部分に結合される場合、フィルタ162の結合部分はインダクタL4として定義でき、結合部分と入力ポート130との間に存在するフィルタ162の第1の部分が第1のフィルタスタブS1として定義でき、そして結合部分と出力ポート150との間に存在するフィルタ162の第2の部分が第2のフィルタスタブS2として定義できる。このように、フィルタ162の電気的等価素子は、第1のフィルタスタブS1、インダクタL4および第2のフィルタスタブS2を含む。一部の実装例では、結合部分はフィルタ162の中央であることができる。フィルタ162が半波長コプレーナ導波路フィルタである場合、フィルタスタブS1、S2は4分の1波長コプレーナ導波路フィルタであることができる。しかしながら、結合部分は、様々な実装例に対してフィルタ162の任意の部分であることができ、フィルタ162の中央に限定されない。
【００３１】
キュービット102に対する読出し測定動作を行うため、波形発生器170は、プローブ信号を発生し、そして入力ポート130を通してフィルタ162にプローブ信号を提供する。プローブ信号はフィルタ162の周波数範囲内の周波数を有することができる。例えば、フィルタ162が4から5GHzの周波数範囲を有する帯域通過フィルタである場合、プローブ信号は、プローブ信号がフィルタ162を通過できるように周波数範囲内の周波数を有することができる。一旦プローブ信号が第1のフィルタスタブS1を通過すると、プローブ信号はインダクタL4、L1を通じてキュービット読出し共振器142に転送される。一部の実装例では、プローブ信号は、容量結合技術を用いてフィルタ162からキュービット読出し共振器142に転送できる。一部の実装例では、プローブ信号は、誘導および容量結合技術の組合せを用いてフィルタ162からキュービット読出し共振器142に転送できる。
【００３２】
キュービット読出し共振器142は結合器122を通じてキュービット102に結合されている。この実装例では、結合器122は、コンデンサC1を含む容量結合器である。一部の他の実装例では、結合器122は、インダクタを含む誘導結合器であることができる。代替的に、本明細書に記載されるように、結合器122はキュービット読出し共振器の一部であることができる。本明細書に記載されるように、キュービット読出し共振器142がキュービット102に結合される場合、キュービット読出し共振器142の周波数はキュービット102の状態に基づいて決定される。このように、キュービット読出し共振器142の周波数を測定することによって、キュービットシステム100はキュービット102の状態を測定できる。
【００３３】
キュービット読出し共振器142の周波数を測定するため、本明細書に記載されるようにキュービット読出し共振器142にプローブ信号が提供される。プローブ信号に応じて、キュービット読出し共振器142は、特定の周波数を有する出力信号を発生する。例えば、出力信号はキュービット読出し共振器142の共振周波数を有することができる。出力信号の周波数に基づいて、キュービット読出し共振器142の周波数が測定できる。
【００３４】
一部の実装例では、出力信号の周波数はフィルタ162の周波数範囲内であることができる。このように、インダクタL1、L4を通じて第2のフィルタスタブS2に転送される出力信号は第2のフィルタスタブS2を通過できる。出力信号は出力ポート150を通して増幅器190に転送される。出力信号がキュービット読出し共振器142から増幅器190に転送される間に出力信号が減衰され得るので、増幅器190は出力信号を増幅する。増幅出力信号はノードN3に提供される。
【００３５】
図1Bの実装例では、プローブ信号の経路は、波形発生器170から入力ポート130、第1のフィルタスタブS1およびインダクタL4、L1を通じてキュービット読出し共振器142までである。このように、プローブ信号が波形発生器170からキュービット読出し共振器142に転送される間、たとえキュービット102から光子が発されても、フィルタスタブS1、S2が、キュービット周波数でキュービット102から発された光子の伝搬を妨げるが、共振器周波数でのプローブ信号の伝搬を許容するので、光子の伝搬は第1のフィルタスタブS1または第2のフィルタスタブS2によって妨げられる。このことは、キュービット102のエネルギー漏れを防止し、その結果キュービットシステム100の効率が改善される。
【００３６】
図1Cは、図1Aにおけるキュービット104に対する読出し測定動作例を例示する。図1Cにおけるキュービットシステム100は、図1Aに例示されたキュービットシステム100である。便宜上、キュービット102、106、結合器122、126、キュービット読出し共振器142、146、インダクタL1、L3およびフィルタ166は図1Cにおいて省略されている。
【００３７】
この例では、フィルタ164は入力ポート130および出力ポート150から片側、例えば、左側に設けられている。読出し共振器144およびキュービット104を含むキュービット-読出し共振器対はフィルタ164の一部分、例えば、結合部分に結合されている。キュービット-読出し共振器対がフィルタ164の結合部分に結合される場合、フィルタ164の結合部分はインダクタL5として定義でき、そして結合部分からフィルタ164の左端まで存在するフィルタ164の部分が第3のフィルタスタブS3として定義できる。しかしながら、フィルタ164が入力ポート130および出力ポート150の片側に設けられる場合、フィルタ164は入力ポート130に強結合され、その結果インダクタL5と入力ポート130との間にフィルタスタブは存在しない。このように、フィルタ164の電気的等価素子は第3のフィルタスタブS3およびインダクタL5を含む。
【００３８】
波形発生器170によって提供されたプローブ信号がキュービット読出し共振器144に提供される場合、プローブ信号は、いかなるフィルタスタブも通過することなく入力ポート130およびインダクタL5、L2を通過する。結果として、プローブ信号が波形発生器170からキュービット読出し共振器144に転送される間、キュービット104から光子が発されれば、フィルタ164がプローブ信号の経路にいかなるフィルタスタブも含まないので、光子の伝搬はフィルタ164によって妨げることができない。このことは、キュービット104のエネルギー漏れをもたらし得る。
【００３９】
図1Cにはキュービット読出し共振器144にフィルタ164を結合するために誘導結合技術が使用されることを例示するが、キュービット読出し共振器144にフィルタ164を結合するために任意の適切な結合技術が使用できる。例えば、プローブ信号は、容量結合技術を用いてフィルタ164からキュービット読出し共振器144に転送できる。
【００４０】
キュービット読出し共振器144は結合器124を通じてキュービット104に結合されている。この実装例では、結合器124は、コンデンサC2を含む容量結合器である。一部の他の実装例では、結合器124は、インダクタを含む誘導結合器であることができる。上記されたように、キュービット読出し共振器144がキュービット104に結合される場合、キュービット読出し共振器144の周波数はキュービット104の状態に基づいて決定される。このように、キュービット読出し共振器144の周波数を測定することによって、キュービットシステム100はキュービット104の状態を測定できる。キュービット読出し共振器144の周波数を測定するため、上記されたようにキュービット読出し共振器144にプローブ信号が提供される。プローブ信号に応じて、キュービット読出し共振器144は、特定の周波数を有する出力信号を発生する。例えば、出力信号はキュービット読出し共振器144の共振周波数を有することができる。出力信号の周波数に基づいて、キュービット読出し共振器144の周波数が測定できる。
【００４１】
一部の実装例では、出力信号の周波数はフィルタ162の周波数範囲内であることができる。このように、インダクタL2、L5を通じてフィルタ162に転送される出力信号はフィルタ162を通過できる。出力信号は出力ポート150を通して増幅器190に転送される。出力信号がキュービット読出し共振器144から増幅器190に転送される間に出力信号が減衰され得るので、増幅器190は出力信号を増幅する。増幅出力信号はノードN3に提供される。
【００４２】
図1Dは、図1Aにおけるキュービット106に対する読出し測定動作例を例示する。図1Dにおけるキュービットシステム100は、図1Aに例示されたキュービットシステム100である。便宜上、キュービット102、104、結合器122、124、キュービット読出し共振器142、144、インダクタL1、L2およびフィルタ164は図1Dにおいて省略されている。
【００４３】
この例では、フィルタ166は入力ポート130および出力ポート150から片側、例えば、右側に設けられている。読出し共振器146およびキュービット106を含むキュービット-読出し共振器対はフィルタ166の一部分、すなわち、結合部分に結合されている。キュービット-読出し共振器対がフィルタ166の結合部分に結合される場合、フィルタ166の結合部分はインダクタL6として定義でき、そして結合部分からフィルタ166の右端まで存在するフィルタ166の部分が第4のフィルタスタブS4として定義できる。しかしながら、フィルタ166が入力ポート130および出力ポート150の片側に設けられる場合、フィルタ166は出力ポート150に強結合され、その結果インダクタL6と出力ポート150との間にフィルタスタブは存在しない。このように、フィルタ166の電気的等価素子は第4のフィルタスタブS4およびインダクタL6を含む。
【００４４】
キュービット106に対する読出し測定動作を行うため、波形発生器170は、プローブ信号を発生し、そして入力ポート130を通してフィルタ162にプローブ信号を提供する。プローブ信号はフィルタ162の周波数範囲内の周波数を有することができる。例えば、フィルタ162が4から5GHzの周波数範囲を有する帯域通過フィルタである場合、プローブ信号は、プローブ信号がフィルタ162を通過できるように周波数範囲内の周波数を有することができる。一旦プローブ信号がフィルタ162を通過すると、プローブ信号はインダクタL6、L3を通じてキュービット読出し共振器146に転送される。図1Dにはキュービット読出し共振器146にフィルタ166を結合するために誘導結合技術が使用されることを例示するが、キュービット読出し共振器146にフィルタ166を結合するために任意の適切な結合技術が使用できる。例えば、プローブ信号は、容量結合技術を用いてフィルタ166からキュービット読出し共振器146に転送できる。
【００４５】
キュービット読出し共振器146は結合器126を通じてキュービット106に結合されている。この実装例では、結合器126は、コンデンサC3を含む容量結合器である。一部の他の実装例では、結合器126は、インダクタを含む誘導結合器であることができる。上記されたように、キュービット読出し共振器146がキュービット106に結合される場合、キュービット読出し共振器146の周波数はキュービット106の状態に基づいて決定される。このように、キュービット読出し共振器146の周波数を測定することによって、キュービットシステム100はキュービット106の状態を測定できる。
【００４６】
キュービット読出し共振器146の周波数を測定するため、上記されたようにキュービット読出し共振器146にプローブ信号が提供される。プローブ信号に応じて、キュービット読出し共振器146は出力信号を発生する。上記されたように、インダクタL6と出力ポート150との間にフィルタスタブは存在しない。このように、出力信号は、いかなるフィルタスタブも通過することなくインダクタL3、L6を通じて出力ポート150に提供される。結果として、プローブ信号がキュービット読出し共振器146から増幅器190に転送される間、キュービット106から光子が発されれば、フィルタ166が出力信号の経路にいかなるフィルタスタブも含まないので、光子の伝搬はフィルタ166によって妨げることができない。このことは、キュービット106のエネルギー漏れをもたらし得る。
【００４７】
出力信号は出力ポート150から増幅器190に提供される。出力信号がキュービット読出し共振器146から増幅器190に転送される間に出力信号が減衰され得るので、増幅器190は出力信号を増幅する。増幅出力信号はノードN3に提供される。
【００４８】
図1Cおよび図1Dを参照して上記されたように、キュービットシステム100が入力ポート130および別個の出力ポート150を含む場合、キュービットシステム100は、フィルタが入力ポート130と出力ポート150との間に設けられなければエネルギー漏れを有し得る。
【００４９】
図2Aは、入力駆動トーンを提供するためのかつキュービット読出し共振器からの出力を受信するための共通ポート230を含み、共通ポート構成が、一部の実装例では、測定光子の漏れを低減または防止できる、キュービットシステム例200を例示する。キュービットシステム200は1つまたは複数のキュービットに対する読出し測定動作を行う。キュービットシステム200は、キュービット-読出し共振器対、フィルタ、共通ポート、波形発生器および増幅器を含む。
【００５０】
キュービットシステム200はキュービット-読出し共振器対を含む。キュービット-読出し共振器は、キュービットおよびキュービットに結合されているキュービット読出し共振器を含む。例えば、キュービットシステム200のキュービット-読出し共振器対はキュービット202を含む。キュービット202は様々なキュービットで実装できる。例えば、キュービット202は、トランズモンキュービット、エックスモン(x-mon)キュービットまたはフラックスモンキュービットなどの超伝導キュービットであることができる。図2Aにはキュービットシステム200が1つのキュービットを含むことを例示するが、キュービットの数は特定の数に限定されない。
【００５１】
キュービットシステム200のキュービット-読出し共振器対はキュービット読出し共振器242を含む。キュービット読出し共振器242は結合器222を通じてキュービット202に間接的に結合されている。一部の実装例では、結合器222は、キュービット読出し共振器242にキュービット202を結合するのに適切な静電容量を有する容量結合器であることができる。代替的に、一部の他の実装例では、結合器222は、キュービット読出し共振器242にキュービット202を結合するのに適切なインダクタンスを有する誘導結合器であることができる。一部の実装例では、結合器222は必要でなく、キュービット読出し共振器242はキュービット202に直接かつ電磁的に結合されている(例えば、誘導的または容量的に)。
【００５２】
キュービット読出し共振器242がキュービット202に結合されているので、キュービット202の状態に基づいてキュービット読出し共振器242の周波数が決定される。キュービット202の状態が第1の状態から第2の状態に変化される場合、キュービット202に結合されたキュービット読出し共振器242の周波数がそれに応じて偏移され、その結果、周波数はキュービット状態を示している。キュービット読出し共振器242の周波数を測定することによって、キュービットシステム200は、キュービット読出し共振器242に結合されたキュービット202に対する読出し測定動作を行うことができる。キュービット読出し共振器242は、他の種類の共振器構造体の中で、例えば、コプレーナ導波路共振器、ストリップ線路共振器またはマイクロストリップ共振器として構成されてよい。キュービット読出し共振器242は、アルミニウム、ニオブおよび/または窒化チタンなどの、超伝導材料から形成されてよい。
【００５３】
キュービットシステム200はフィルタ262を含む。図2Aにはキュービットシステム200が1つのフィルタを含むことを例示するが、フィルタの数は特定の数に限定されない。キュービットシステム200は任意の適数のフィルタを含むことができる。一部の実装例では、キュービットシステム200はキュービットと同数のフィルタを含むことができる。一部の他の実装例では、キュービットシステム200はキュービットより多数または少数のフィルタを含むことができる。フィルタ262は、コプレーナ導波路共振器、ストリップ線路共振器またはマイクロストリップ共振器などの、共振器構造体から形成されてよい。フィルタ構造体は、アルミニウム、ニオブおよび/または窒化チタンなどの、超伝導体材料から形成されてよい。
【００５４】
フィルタ262は、インダクタL7を通じてキュービット読出し共振器242に結合されている。一部の実装例では、インダクタL7はキュービット読出し共振器242の一部分に相当する。図2AにはインダクタL7を使用したフィルタ262とキュービット読出し共振器242との間の誘導結合を例示するが、様々な実装例で任意の適切な結合技術が使用できる。例えば、フィルタ262は、容量結合技術を用いてキュービット読出し共振器242に結合できる。
【００５５】
一部の実装例では、フィルタ262はパーセルフィルタであることができる。パーセルフィルタは、キュービット周波数、例えば、7GHzでキュービットから発された光子の伝搬を妨げる。このように、フィルタ262は、キュービット202がキュービット周波数で動作するときにキュービット202のエネルギー漏れを防止する。加えて、パーセルフィルタは、共振器周波数、例えば、4.5GHzでの信号、例えば、マイクロ波信号の伝搬を許容する。このように、フィルタ262は、キュービット読出し共振器242を駆動するための信号、例えば、プローブ信号がフィルタ262を通過するのを許容する。
【００５６】
一部の実装例では、フィルタ262は帯域通過フィルタであることができる。例えば、帯域通過フィルタは4分の1波長(λ/4)または半波長(λ/2)コプレーナ導波路フィルタとして実装できる。一部の他の実装例では、フィルタ262は、低域通過フィルタ、高域通過フィルタまたはステップインピーダンスフィルタを含むが、これに限定されない、任意の適切なフィルタであることができる。
【００５７】
一部の実装例では、キュービット周波数は第1の周波数範囲を持つことができ、共振器周波数は第2の周波数範囲内であることができる。第1の周波数範囲および第2の周波数範囲は共通の周波数範囲を有しない。一部の実装例では、パーセルフィルタの阻止帯域および第1の周波数範囲は共通の周波数範囲を有しない。一部の実装例では、パーセルフィルタの阻止帯域および第2の周波数範囲は共通の周波数範囲を有する。
【００５８】
キュービットシステム200は、入力信号(例えば、キュービット読出し共振器駆動トーン)および出力信号(例えば、キュービット読出し共振器からの測定光子)を受信するための単一ポート230を含む。この実装例では、入力信号または出力信号は同じポート、すなわち、共通入出力ポート230を通して転送される。単一ポートアーキテクチャが、入力ポートおよび別個の出力ポートを含むキュービットシステムに対して、入力信号および出力信号を転送するために使用されるポート数を削減するので、この単一ポートアーキテクチャは、キュービットシステム200を実装するチップのレイアウトを設計する自由を多く与える。単一ポート230は、出力ノードとしても入力ノードとしても使用できるノードN4に結合されている。ノードN4は、波形発生器270に結合されて波形発生器270からプローブ信号、すなわち、入力信号を受信する。例えば、波形発生器270は、キュービット読出し共振器を駆動するための駆動トーンを提供してよい。加えて、ノードN4は、増幅器290に結合されてキュービット読出し共振器242からの出力信号を提供する。増幅器290は、ノードN4を通して受信された出力信号を増幅し、そして増幅出力信号をノードN5に提供する。この実装例では、波形発生器270および増幅器290はアースに結合されている。
【００５９】
一部の実装例では、ノードN5にADCが結合できる。一部の実装例では、ノードN5に1つまたは複数のサーキュレータが結合されて、出力ポートを逆に通過する雑音から増幅器290を保護できる。一部の実装例では、ノードN5に1つまたは複数のサーキュレータが結合されて、増幅器290からの逆伝搬雑音からキュービット読出し共振器242を保護できる。例えば、キュービットとパラメトリック増幅器との間にまたはパラメトリック増幅器とHEMT増幅器との間に1つまたは複数のサーキュレータが結合できる。
【００６０】
キュービットを駆動するおよび読み取るための単一ポートを有する、図2Aのキュービットシステムの動作をより良く理解するために、ここでフィルタに関するキュービット-読出し共振器対の動作に向けられた説明が提供される。図2Bは、図2Aにおけるキュービット202に対する読出し測定動作例を例示する。図2Bにおけるキュービットシステム200は、図2Aに例示されたキュービットシステム200である。この例では、フィルタ262は共通ポート230に結合されており、そして読出し共振器242およびキュービット202を含むキュービット-読出し共振器対はフィルタ262の一部分、すなわち、結合部分に結合されている。キュービット-読出し共振器対がフィルタ262の結合部分に結合される場合、フィルタ262の結合部分はインダクタL8として定義でき、結合部分と共通ポート230との間に存在するフィルタ262の第5の部分が第5のフィルタスタブS5として定義でき、そして結合部分からフィルタ262の左端まで存在するフィルタ262の第6の部分が第6のフィルタスタブS6として定義できる。このように、フィルタ262の電気的等価素子は、第5のフィルタスタブS5、インダクタL8および第6のフィルタスタブS6を含む。フィルタスタブS5、S6は、伝送線路フィルタ、集中定数フィルタ、または伝送線路フィルタおよび集中定数フィルタの組合せを含むが、これに限定されない、任意の適切な種類のフィルタを含んでよい。一部の実装例では、結合部分はフィルタ262の中央であることができる。フィルタ262が半波長コプレーナ導波路フィルタである場合、フィルタスタブS5、S6は4分の1波長コプレーナ導波路フィルタであることができる。しかしながら、結合部分は、様々な実装例に対してフィルタ262の任意の部分であることができ、フィルタ262の中央に限定されない。
【００６１】
キュービット202に対する読出し測定動作を行うため、波形発生器270は、プローブ信号を発生し、そして共通ポート230を通してフィルタ262にプローブ信号を提供する。プローブ信号は第5のフィルタスタブS5の周波数範囲内の周波数を有することができる。例えば、第5のフィルタスタブS5が4から5GHzの周波数範囲を有する帯域通過フィルタである場合、プローブ信号は、プローブ信号が第5のフィルタスタブS5を通過できるように周波数範囲内の周波数を有することができる。一旦プローブ信号が第5のフィルタスタブS5を通過すると、プローブ信号はインダクタL8、L7を通じてキュービット読出し共振器242に転送される。一部の実装例では、プローブ信号は、容量結合技術を用いてフィルタ262からキュービット読出し共振器242に転送できる。
【００６２】
キュービット読出し共振器242は結合器222を通じてキュービット202に結合されている。この実装例では、結合器222は、コンデンサC4を含む容量結合器である。一部の他の実装例では、結合器222は、インダクタを含む誘導結合器であることができる。代替的に、本明細書に記載されるように、結合器222はキュービット読出し共振器の一部であることができる。本明細書に記載されるように、キュービット読出し共振器242がキュービット202に結合される場合、キュービット読出し共振器242の周波数はキュービット202の状態に基づいて決定される。このように、キュービット読出し共振器242の周波数を測定することによって、キュービットシステム200はキュービット202の状態を測定できる。キュービット読出し共振器242の周波数を測定するため、本明細書に記載されるようにキュービット読出し共振器242にプローブ信号が提供される。プローブ信号に応じて、キュービット読出し共振器242は、特定の周波数を有する出力信号を発生する。例えば、出力信号は、キュービット読出し共振器242の共振周波数と一致する周波数を有することができる。出力信号の周波数に基づいて、キュービット読出し共振器242の周波数が測定できる。
【００６３】
一部の実装例では、出力信号の周波数は第5のフィルタスタブS5の周波数範囲内であることができる。このように、インダクタL7、L8を通じて第5のフィルタスタブS5に転送される出力信号は第5のフィルタスタブS5を通過できる。出力信号は共通ポート230を通して増幅器290に転送される。出力信号がキュービット読出し共振器242から増幅器290に転送される間に出力信号が減衰され得るので、増幅器290は出力信号を増幅する。増幅出力信号はノードN5に提供される。
【００６４】
図2Bの実装例では、プローブ信号の経路は、波形発生器270から共通ポート230、第5のフィルタスタブS5およびインダクタL8、L7を通じてキュービット読出し共振器242までである。このように、プローブ信号が波形発生器270からキュービット読出し共振器242に転送される間、たとえキュービット202から光子が発されても、フィルタスタブS5、S6が、キュービット周波数でキュービット202から発された光子の伝搬を妨げるが、共振器周波数でのプローブ信号の伝搬を許容するので、光子の伝搬は第5のフィルタスタブS5または第6のフィルタスタブS6によって妨げられる。このことは、キュービット202のエネルギー漏れを防止し、その結果キュービットシステム200の効率が改善される。
【００６５】
一部の実装例では、キュービットシステム200は、多極を有するフィルタを含むことができる。多極フィルタ設計は、単極フィルタ設計より良好にキュービットのエネルギー漏れを防止して、キュービットシステムのエネルギー効率を改善する。また、単一フィルタが多極を有するので、キュービットシステムに使用されるフィルタを少なくできる。このように、キュービットシステムはコンパクト設計を有することができる。
【００６６】
図3は、図1A〜図2Bにおける様々な実装例に対するキュービットの品質係数とキュービットの周波数との間の関係例を示すグラフである。図3におけるグラフでは、x軸はキュービットのキュービット周波数を表し、そしてy軸はキュービットに対する品質係数、例えば、Q値を表す。
【００６７】
一部の実装例では、第1の周波数f1は共振器周波数、例えば、4.5GHzを表す。波形発生器、例えば、図2Aにおける波形発生器270から受信されたプローブ信号は共振器周波数を有することができる。第2の周波数f2はキュービット周波数、例えば、7GHzを表す。1つまたは複数のキュービットから受光された測定光子はキュービット周波数を有することができる。上記されたように、パーセルフィルタは、共振器周波数での信号の伝搬を許容するが、キュービット周波数でキュービットから発された光子の伝搬を妨げる。このように、パーセルフィルタは、第1の周波数f1を有する信号の伝搬を許容するが、第2の周波数f2でキュービットから発された光子の伝搬を妨げる。
【００６８】
線310は、図2Bを参照して記載されたキュービットシステムに対するキュービットの品質係数とキュービットの周波数との間の関係例を示す。しかしながら、線310は第1の周波数f1、例えば、共振器周波数でまたは付近でピークを有する。このことは、キュービットシステム200が第1の周波数f1、例えば、共振器周波数で良好なキュービット品質係数を有することを表している。線310は、プローブ信号が転送される間、キュービットシステム200のフィルタが光子の伝搬を効果的に妨げ、その結果エネルギー漏れが低減または排除されることを示している。
【００６９】
線320は、図1Cおよび図1Dを参照して記載されたキュービットシステムに対するキュービットの品質係数とキュービットの周波数との間の関係例を示す。線320は、第1の周波数f1、例えば、共振器周波数でまたは付近でピークを有しない。このことは、キュービットシステム100が第1の周波数f1、例えば、共振器周波数で不十分なキュービット品質係数を有することを表している。線320は、プローブ信号が転送される間、キュービットシステム100のフィルタが光子の伝搬を効果的に妨げず、その結果エネルギー漏れが発生することを示している。
【００７０】
図4は、単一入力ポートを含むキュービットシステム例400を例示する。キュービットシステム400は、複数デバイス412、414、416を含む。デバイス412、414、416は、それぞれ1つまたは複数のキュービットを含むことができる。例えば、デバイス412、414、416の各々は、図2Aおよび図2Bを参照して記載されたようにキュービット、キュービット読出し共振器およびフィルタを含むことができる。
【００７１】
キュービットシステム400は、デバイス412、414、416における1つまたは複数のキュービットに対する読出し測定動作を行う。この実装例では、複数デバイス412、414、416に対する読出し測定動作は、単一入力ポート430を用いて行うことができる。
【００７２】
デバイス412、414、416における1つまたは複数のキュービットに対する読出し測定動作を行うために、波形発生器470がプローブ信号を発生する。例えば、波形発生器470は、キュービット読出し共振器を駆動するための駆動トーンを提供してよい。入力ノードN6が波形発生器470に結合されて波形発生器470から1つまたは複数のプローブ信号を受信する。1つまたは複数のプローブ信号は入力ポート430を通してスイッチ420に提供される。
【００７３】
スイッチ420は、プローブ信号がどのデバイスに送信されるべきかを決定する。一部の実装例では、スイッチ420はプローブ信号をデバイス412、414、416の1つに提供できる。一部の実装例では、スイッチ420はプローブ信号をデバイス412、414、416の複数デバイスに提供できる。
【００７４】
デバイス412、414、416におけるキュービットに対する測定動作は、図2Bを参照して記載されたキュービット202に対する測定動作と同様であることができる。一旦測定動作が行われて、デバイス412、414、416の少なくとも1つにおけるキュービットから測定光子が受光されると、スイッチ420は、ノードN7に結合されている出力ポート450に測定光子を提供する。ノードN7に結合されているいかなるデバイスも測定光子を受光できる。ノードN7に結合できるデバイスの例としては、1つまたは複数のアイソレータ、1つまたは複数のサーキュレータ、1つまたは複数の増幅器(例えば、パラメトリック増幅器または高電子移動度トランジスタ増幅器)、およびその組合せを含むが、これらに限定されない。ノードN7に結合された1つまたは複数のデバイスは室温のADCに至る。一部の実装例では、入力ポート430および出力ポート450は共通ポートとして実装できる。
【００７５】
この実装例では、複数デバイス412、414、416に対する測定動作が単一入力ポート430を用いて行うことができるので、キュービットシステム400は、複数入力ポートを含むキュービットシステムに対して、使用するポート数を少なくできる。このように、キュービットシステム400は、複数入力ポートを含むキュービットシステムに対して、少ない体積を有するとして実装できる。特に、キュービットシステム400は冷蔵庫において動作できる。このように、キュービットシステム400の体積を低減させることによって、キュービットシステム400を維持するエネルギーが削減できる。
【００７６】
一部の実装例では、入力ポート430および出力ポート450はノードN10において接合できる。プローブ信号は入力ポート430からノードN10を通してスイッチ420に転送できる。測定光子はデバイス412、414、416の少なくとも1つからノードN10を通して出力ポート450に転送できる。一部の実装例では、ノードN10に1つまたは複数のサーキュレータが結合されて、出力ポート450を通過する雑音からノードN7に結合されている増幅器を保護できる。一部の実装例では、ノードN7に1つまたは複数のサーキュレータが結合されて、ノードN7に結合されている増幅器からの逆伝搬雑音からデバイス412、414、416における1つまたは複数のキュービット読出し共振器を保護できる。
【００７７】
図5Aは、FDMを含むキュービットシステム例500を例示する。キュービットシステム500は、複数デバイス512、514、516を含む。デバイス512、514、516は、それぞれ1つまたは複数のキュービットを含むことができる。例えば、デバイス512、514、516の各々は、図2Aおよび図2Bを参照して記載されたようにキュービット、キュービット読出し共振器およびフィルタを含むことができる。
【００７８】
キュービットシステム500は、デバイス512、514、516における1つまたは複数のキュービットに対する読出し測定動作を行う。この実装例では、複数デバイス512、514、516に対する読出し測定動作は、FDM540を用いて行うことができる。
【００７９】
デバイス512、514、516における1つまたは複数のキュービットに対する読出し測定動作を行うために、波形発生器570がプローブ信号を発生する。例えば、波形発生器570は、キュービット読出し共振器を駆動するための駆動トーンを提供してよい。波形発生器570は、それぞれの周波数を有する複数プローブ信号を発生できる。例えば、波形発生器570は、第1の周波数、例えば、4GHzを有する第1のプローブ信号、第2の周波数、例えば、5GHzを有する第2のプローブ信号、および第3の周波数、例えば、6GHzを有する第3のプローブ信号を発生できる。入力ノードN8が波形発生器570に結合されて波形発生器570から1つまたは複数のプローブ信号を受信する。1つまたは複数のプローブ信号は入力ポート530を通してFDM540に提供される。
【００８０】
プローブ信号の周波数に基づいて、FDM540はプローブ信号をデバイス512、514、516の1つに提供する。例えば、デバイス512の共振器周波数が第1の周波数である場合、FDM540は、第1の周波数を有する第1のプローブ信号をデバイス512に提供する。別の例として、デバイス514の共振器周波数が第2の周波数である場合、FDM540は、第2の周波数を有する第2のプローブ信号をデバイス514に提供する。別の例として、デバイス516の共振器周波数が第3の周波数である場合、FDM540は、第3の周波数を有する第3のプローブ信号をデバイス516に提供する。
【００８１】
デバイス512、514、516におけるキュービットに対する測定動作は、図2Bを参照して記載されたキュービット202に対する測定動作と同様であることができる。一旦測定動作が行われて、デバイス512、514、516の少なくとも1つにおけるキュービットから測定光子が受光されると、FDM540は出力ポート550に測定光子を提供する。一部の実装例では、FDM540にパラメトリック増幅器が結合できる。パラメトリック増幅器は測定光子を増幅して信号対雑音比を増加できる。出力ポート550はノードN9に結合されている。ノードN9に結合されているいかなるデバイスも測定光子を受光できる。ノードN9に結合できるデバイスの例としては、1つまたは複数のアイソレータ、1つまたは複数のサーキュレータ、1つまたは複数の増幅器(例えば、パラメトリック増幅器または高電子移動度トランジスタ増幅器)、およびその組合せを含むが、これらに限定されない。ノードN9に結合された1つまたは複数のデバイスは室温のADCに至る。一部の実装例では、入力ポート530および出力ポート550は共通ポートとして実装できる。
【００８２】
この実装例では、測定動作が様々な周波数を有するプローブ信号に対して行うことができるので、キュービットシステム500は様々な種類のキュービットおよびフィルタを含むことができる。
【００８３】
図5Bは、FDMを含む別のキュービットシステム例501を例示する。この例では、キュービットシステム501は、図5Aを参照して記載されたデバイス512、514、516、波形発生器570、入力ポート530および出力ポート550を含むことができる。キュービットシステム501は、FDM541を含む。FDMは複数サーキュレータ542、544、546を含む。サーキュレータ542、544、546の各々はデバイス512、514、516のそれぞれのデバイスに結合されている。一部の実装例では、波形発生器570がそれぞれの周波数を有する複数プローブ信号を発生する場合、サーキュレータ542、544、546の各々は、特定のプローブ信号のそれぞれの周波数に基づいて特定のプローブ信号を特定のデバイスに提供できる。例えば、サーキュレータ542は、第1の周波数、例えば、デバイス512の共振器周波数を有するプローブ信号をデバイス512に提供でき、サーキュレータ544は、第2の周波数、例えば、デバイス514の共振器周波数を有するプローブ信号をデバイス514に提供でき、そしてサーキュレータ546は、第3の周波数、例えば、デバイス516の共振器周波数を有するプローブ信号をデバイス516に提供できる。これらの複数サーキュレータ542、544、546は、デバイス512、514、516から発された光子を失うのを防止し、その結果量子効率および測定忠実度を改善する。
【００８４】
本明細書に記載されるデジタルおよび/または量子対象ならびにデジタル機能演算および量子演算の実装例が、デジタル電子回路網、適切な量子回路網もしくは、より一般に、量子計算システムで、有形に実装されたデジタルおよび/もしくは量子コンピュータソフトウェアもしくはファームウェアで、本明細書に開示される構造体およびそれらの構造均等物を含め、デジタルおよび/もしくは量子コンピュータハードウェアで、またはそれらの1つもしくは複数の組合せで実装できる。用語「量子計算システム」は、量子コンピュータ、量子情報処理システム、量子暗号システムまたは量子シミュレータを含んでよいが、これに限定されない。
【００８５】
本明細書に記載されるデジタルおよび/または量子対象の実装例が、1つまたは複数のデジタルおよび/または量子コンピュータプログラム、すなわち、データ処理装置による実行のために、またはその動作を制御するために有形の非一時的記憶媒体に符号化されたデジタルおよび/または量子コンピュータプログラム命令の1つまたは複数のモジュールとして実装できる。デジタルおよび/または量子コンピュータ記憶媒体は、機械可読記憶デバイス、機械可読記憶基板、ランダムもしくはシリアルアクセスメモリデバイス、1つもしくは複数のキュービット、またはそれらの1つもしくは複数の組合せであることができる。代替的にまたは加えて、プログラム命令は、データ処理装置による実行のために適切な受信器装置に伝送するためのデジタルおよび/または量子情報を符号化するために発生される、デジタルおよび/または量子情報を符号化することが可能である人工発生伝搬信号、例えば、機械発生電気、光または電磁信号に符号化できる。
【００８６】
用語、量子情報および量子データは、最小の重要な系がキュービット、すなわち、量子情報の単位を定義する系である、量子系によって伝達、保持または記憶される情報またはデータを指す。用語「キュービット」が対応文脈で二準位系として適切に近似され得る全ての量子系を包含することが理解される。そのような量子系としては、例えば、二準位以上の多準位系を含んでよい。例として、そのような系は、原子、電子、光子、イオンまたは超伝導キュービットを含むことができる。多くの実装例では、計算基礎状態は基底および第1励起状態と識別されるが、しかしながら計算状態が高次励起状態と識別される他の構成が可能であることが理解される。
【００８７】
用語「データ処理装置」は、デジタルおよび/または量子データ処理ハードウェアを指し、例としてプログラマブルデジタルプロセッサ、プログラマブル量子プロセッサ、デジタルコンピュータ、量子コンピュータまたは複数デジタルおよび量子プロセッサもしくはコンピュータ、ならびにその組合せを含め、デジタルおよび/または量子データを処理するための全ての種類の装置、デバイスおよび機械を包含する。同装置は、専用論理回路網、例えば、FPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)もしくはASIC(特定用途向け集積回路)、または量子シミュレータ、すなわち、特定の量子系についての情報をシミュレートもしくは生成するように設計されている量子データ処理装置でもある、またはそれを更に含むことができる。特に、量子シミュレータは、汎用量子計算を行う能力を有しない専用量子コンピュータである。同装置は任意選択で、ハードウェアに加えて、デジタルおよび/または量子コンピュータプログラムのための実行環境を作成するコード、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、またはそれらの1つもしくは複数の組合せを構成するコードを含むことができる。
【００８８】
デジタルコンピュータプログラムは、プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、モジュール、ソフトウェアモジュール、スクリプトまたはコードとも称しまたは記載し得るが、コンパイラ型もしくはインタープリタ型言語、または宣言型もしくは手続き型言語を含め、任意の形式のプログラミング言語で書くことができ、そしてそれは、スタンドアロンプログラムとして、またはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、もしくはデジタル計算環境での使用に適する他のユニットとしてを含め、任意の形式に展開できる。量子コンピュータプログラムは、プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、モジュール、ソフトウェアモジュール、スクリプトまたはコードとも称しまたは記載し得るが、コンパイラ型もしくはインタープリタ型言語、または宣言型もしくは手続き型言語を含め、任意の形式のプログラミング言語で書くこと、および適切な量子プログラミング言語へ変換することができ、あるいは量子プログラミング言語、例えば、QCLまたはQuipperで書くことができる。
【００８９】
デジタルおよび/または量子コンピュータプログラムはファイルシステムにおけるファイルに相当し得るが、しなくてもよい。プログラムは、他のプログラムもしくはデータ、例えば、マークアップ言語文書に記憶された1つもしくは複数のスクリプトを保持するファイルの一部分に、当該プログラムに専用の単一ファイルに、または複数連係ファイル、例えば、1つもしくは複数のモジュール、サブプログラムもしくはコードの一部分を記憶するファイルに記憶できる。デジタルおよび/または量子コンピュータプログラムは、1つのデジタルまたは1つの量子コンピュータ上に、あるいは1つのサイトに設けられているまたは複数サイトにわたって分散されてデジタルおよび/もしくは量子データ通信ネットワークによって相互接続されている複数デジタルならびに/または量子コンピュータ上に展開されて実行できる。量子データ通信ネットワークは、量子系、例えばキュービットを用いて量子データを伝送し得るネットワークであると理解される。一般に、デジタルデータ通信ネットワークは量子データを伝送できないが、しかしながら量子データ通信ネットワークは量子データもデジタルデータも伝送し得る。
【００９０】
本明細書に記載されるプロセスおよび論理フローは、適宜、1つまたは複数のデジタルおよび/または量子プロセッサを動作させて、1つまたは複数のデジタルおよび/または量子コンピュータプログラムを実行して、入力データおよび量子データを演算して出力を生成することによって機能を行う1つまたは複数のプログラマブルデジタルおよび/または量子コンピュータによって行うことができる。同プロセスおよび論理フローは、専用論理回路網、例えば、FPGAもしくはASIC、または量子シミュレータによって、あるいは専用論理回路網または量子シミュレータならびに1つまたは複数のプログラムされたデジタルおよび/または量子コンピュータの組合せによって行うこともでき、かつ装置もそれとして実装できる。
【００９１】
1つまたは複数のデジタルおよび/または量子コンピュータのシステムが特定の動作または作用を行う「ように構成され」ることは、システムが自らに、動作に際してシステムに同動作または作用を行わせるソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの組合せをインストールしたことを意味する。1つまたは複数のデジタルおよび/または量子コンピュータプログラムが特定の動作または作用を行うように構成されることは、1つまたは複数のプログラムが、デジタルおよび/または量子データ処理装置によって実行されると、同装置に同動作または作用を行わせる命令を含むことを意味する。量子コンピュータは、量子計算装置によって実行されると、同装置に動作または作用を行わせるデジタルコンピュータからの命令を受信してよい。
【００９２】
デジタルおよび/または量子コンピュータプログラムの実行に適するデジタルおよび/または量子コンピュータは、汎用もしくは専用デジタルおよび/もしくは量子マイクロプロセッサもしくは両方、または任意の他の種類の中央デジタルおよび/もしくは量子処理ユニットに基づくことができる。一般に、中央デジタルおよび/または量子処理ユニットは、リードオンリメモリ、もしくはランダムアクセスメモリ、または量子データ、例えば光子を伝送するのに適する量子系、またはその両方の組合せから命令ならびにデジタルおよび/または量子データを受信することになる。
【００９３】
デジタルおよび/または量子コンピュータの必須要素は、命令を行うまたは実行するための中央処理ユニット、ならびに命令およびデジタルおよび/または量子データを記憶するための1つまたは複数のメモリデバイスである。中央処理ユニットおよびメモリは専用論理回路網または量子シミュレータによって補足、またはそれに統合できる。一般に、デジタルおよび/または量子コンピュータは、デジタルおよび/もしくは量子データを記憶するための1つもしくは複数の大容量記憶デバイス、例えば、磁気、光磁気ディスクもしくは光ディスク、または量子情報を記憶するのに適する量子系も含むか、あるいは動作的に結合されて、デジタルおよび/もしくは量子データを受信する、またはデジタルおよび/もしくは量子データを転送する、または両方行うことになる。しかしながら、デジタルおよび/または量子コンピュータはそのようなデバイスを有する必要はない。
【００９４】
デジタルおよび/または量子コンピュータプログラム命令ならびにデジタルおよび/または量子データを記憶するのに適するデジタルおよび/または量子コンピュータ可読媒体としては、例として半導体メモリデバイス、例えば、EPROM、EEPROMおよびフラッシュメモリデバイス;磁気ディスク、例えば、内蔵ハードディスクまたはリムーバブルディスク;光磁気ディスク;ならびにCD-ROMおよびDVD-ROMディスク;ならびに量子系、例えば、捕獲原子または電子を含め、全ての形態の不揮発性デジタルおよび/または量子メモリ、媒体およびメモリデバイスを含む。量子メモリが、高忠実度および効率で長時間の間、量子データを記憶できるデバイス、例えば、伝送のために光が使用され、そして重ね合わせまたは量子コヒーレンスなどの量子データの量子特徴を記憶および保持するために物質が使用される光-物質インタフェースであることが理解される。
【００９５】
本明細書に記載される様々なシステムまたはそれらの一部分の制御は、1つまたは複数の非一時的機械可読記憶媒体に記憶されており、かつ1つまたは複数のデジタルおよび/または量子処理デバイス上で実行可能である命令を含むデジタルおよび/または量子コンピュータプログラム製品で実装できる。本明細書に記載されるシステムまたはそれらの一部分は各々、1つまたは複数のデジタルおよび/または量子処理デバイスならびに実行可能命令を記憶するメモリを含んで、本明細書に記載される動作を行い得る装置、方法または電子システムとして実装できる。
【００９６】
本明細書が多くの具体的な実施詳細を含むが、これらは、特許請求されるものの範囲への限定としてでなく、むしろ特定の実装例に固有であり得る特徴の記述として解釈されるべきである。別々の実装例の文脈で本明細書に記載される或る特徴が、組み合わせて単一の実装例でも実装できる。反対に、単一の実装例の状況で記載される様々な特徴が、別々に複数の実装例でも、または任意の適切な下位組合せでも実装できる。その上、特徴が或る組合せで作用すると上記され、しかもそのように最初に特許請求され得るが、特許請求された組合せからの1つまたは複数の特徴が、一部の場合には同組合せから削除でき、そして特許請求された組合せは、下位組合せまたは下位組合せの変形とされ得る。
【００９７】
同様に、動作が特定の順に図面に描かれるが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が図示された特定の順にもしくは順番に行われること、または全ての例示された動作が行われることを必要とすると理解されるべきでない。或る状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記した実装例における様々なシステムモジュールおよび部品の分離は、全ての実装例においてそのような分離を必要とすると理解されるべきでなく、記載されたプログラム部品およびシステムが一般に単一のソフトウェア製品に共に統合できるまたは複数のソフトウェア製品へ実装できることが理解されるべきである。
【００９８】
本対象の特定の実装例が記載された。他の実装例は以下の特許請求の範囲内である。例えば、特許請求の範囲に列挙される作用は異なる順に行え、それでも望ましい結果を達成できる。一例として、添付図に描かれたプロセスは、望ましい結果を達成するために、必ずしも図示された特定の順または順番を必要とするわけではない。一部の場合には、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。
【符号の説明】
【００９９】
100  キュービットシステム
102  キュービット
104  キュービット
106  キュービット
122  結合器
124  結合器
126  結合器
130  入力ポート
142  キュービット読出し共振器
144  キュービット読出し共振器
146  キュービット読出し共振器
150  出力ポート
162  フィルタ
164  フィルタ
166  フィルタ
170  波形発生器
190  増幅器
200  キュービットシステム
202  キュービット
222  結合器
230  共通ポート
242  キュービット読出し共振器
262  フィルタ
270  波形発生器
290  増幅器
400  キュービットシステム
412  デバイス
414  デバイス
416  デバイス
420  スイッチ
430  単一入力ポート
450  出力ポート
470  波形発生器
500  キュービットシステム
501  キュービットシステム
512、514、516  デバイス
530  入力ポート
540  周波数領域マルチプレクサ
541  周波数領域マルチプレクサ
542  サーキュレータ
544  サーキュレータ
546  サーキュレータ
550  出力ポート
570  波形発生器
C1  コンデンサ
C2  コンデンサ
C3  コンデンサ
C4  コンデンサ
f1  第1の周波数
f2  第2の周波数
L1  インダクタ
L2  インダクタ
L3  インダクタ
L4  インダクタ
L5  インダクタ
L6  インダクタ
L7  インダクタ
L8  インダクタ
N1  入力ノード
N6  入力ノード
N8  入力ノード
N2  出力ノード
N3  ノード
N4  ノード
N5  ノード
N7  ノード
N9  ノード
N10  ノード
S1  第1のフィルタスタブ
S2  第2のフィルタスタブ
S3  第3のフィルタスタブ
S4  第4のフィルタスタブ
S5  第5のフィルタスタブ
S6  第6のフィルタスタブ
【図１Ａ】
2021506045.tif 000003
【図１Ｂ】
2021506045.tif 000004
【図１Ｃ】
2021506045.tif 000005
【図１Ｄ】
2021506045.tif 000006
【図２Ａ】
2021506045.tif 000007
【図２Ｂ】
2021506045.tif 000008
【図３】
2021506045.tif 000009
【図４】
2021506045.tif 000010
【図５Ａ】
2021506045.tif 000011
【図５Ｂ】
2021506045.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月10日(2020.6.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キュービットと、
前記キュービットに結合するように前記キュービットに隣接して配置されたキュービット読出し共振器と、
前記キュービット読出し共振器に結合するように前記キュービット読出し共振器に隣接して配置された第1のフィルタであって、
キュービット読出し共振器入力駆動信号も前記キュービット読出し共振器からの測定出力信号も受信するように配置されており、前記第1のフィルタが、前記キュービットから発された少なくとも1つの測定光子を妨げるように構成されている、共通ポートを備える、第1のフィルタと
を備え、
前記第1のフィルタが、第1のフィルタスタブ、結合部分および第2のフィルタスタブを備え、
前記第1のフィルタスタブが前記共通ポートと前記結合部分の第1の側との間に設けられ、前記第2のフィルタスタブが前記結合部分の第2の側に設けられ、
前記キュービット読出し共振器が前記結合部分に結合されている、
システム。
【請求項２】
前記共通ポートに結合されたサーキュレータを更に備え、
前記サーキュレータが、前記共通ポート上で測定出力信号から入力駆動信号を分離するように構成されている、
請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記共通ポートに結合された方向性結合器を更に備え、
前記方向性結合器が、前記共通ポート上で測定出力信号から入力駆動信号を分離するように構成されている、
請求項1または2に記載のシステム。
【請求項４】
前記第1のフィルタが帯域通過フィルタを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記帯域通過フィルタがパーセルフィルタである、請求項4に記載のシステム。
【請求項６】
前記キュービット読出し共振器および/または前記第1のフィルタがマイクロ波共振器を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記マイクロ波共振器が、コプレーナ導波路共振器、ストリップ線路共振器またはマイクロストリップ共振器を含む、請求項6に記載のシステム。
【請求項８】
前記キュービット読出しデバイスおよび前記第1のフィルタが超伝導体から形成されている、請求項6に記載のシステム。
【請求項９】
前記キュービットが超伝導キュービットまたはスピンキュービットを含む、請求項1から8のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記キュービットが、300MHzと300GHzとの間である共振周波数を持つキュービットを含む、請求項1から9のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記共通ポートは、前記共通ポートが前記第1のフィルタの第1の部分と前記第1のフィルタの第2の部分との間にスタブフィルタを形成するような位置において前記第1のフィルタを分岐させる、請求項1から10のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記スタブフィルタが、伝送線路フィルタ、集中定数フィルタ、または伝送線路フィルタおよび集中定数フィルタの組合せを含む、請求項11に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第1のフィルタが半波長コプレーナ導波路フィルタであり、
前記スタブフィルタが4分の1波長コプレーナ導波路フィルタである、請求項11に記載のシステム。
【請求項１４】
前記スタブフィルタの阻止帯域が1および20GHz間である、請求項11から13のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
複数のキュービットデバイスであって、前記キュービットデバイスの各々が、
キュービット、
前記キュービットデバイスの前記キュービットに結合するように前記キュービットデバイスの前記キュービットに隣接して配置されたキュービット読出し共振器、および
前記キュービットデバイスの前記キュービット読出し共振器に結合するように前記キュービットデバイスの前記キュービット読出し共振器に隣接して配置されたフィルタを含む、複数のキュービットデバイスと、
前記複数のキュービットデバイスに対する複数のキュービット読出し共振器入力駆動信号を受信するように構成されている共通入力ポートと、
前記複数のキュービットデバイスの少なくとも1つに前記複数のキュービット読出し共振器入力駆動信号の少なくとも1つを提供するように構成されているスイッチと
を更に備える、請求項1に記載のシステム。
【請求項１６】
複数のキュービットデバイスであって、前記キュービットデバイスの各々が、それぞれの共振器周波数を有し、
キュービット、
前記キュービットデバイスの前記キュービットに結合するように前記キュービットデバイスの前記キュービットに隣接して配置されたキュービット読出し共振器、および
前記キュービットデバイスの前記キュービット読出し共振器に結合するように前記キュービットデバイスの前記キュービット読出し共振器に隣接して配置されたフィルタを含む、複数のキュービットデバイスと、
前記複数のキュービットデバイスに対する複数のキュービット読出し共振器入力駆動信号を受信するように構成されており、前記複数のキュービット読出し共振器入力駆動信号の各々がそれぞれの周波数を有する、共通入力ポートと、
前記複数のキュービット読出し共振器入力駆動信号の第1のキュービット読出し共振器入力駆動信号の周波数が前記複数のキュービットデバイスのそれぞれのキュービットデバイスの前記それぞれの共振器周波数に一致されたことに基づいて前記第1のキュービット読出し共振器入力駆動信号を前記キュービットデバイスに提供するように構成されている周波数領域マルチプレクサと
を更に備える、請求項1に記載のシステム。
【請求項１７】
前記共通ポートに結合されており、前記キュービット読出し共振器からの前記測定出力信号を増幅するように構成されている増幅器
を更に備える、請求項1から16のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記増幅器がパラメトリック増幅器または高電子移動度トランジスタ増幅器を含む、請求項17に記載のシステム。
【請求項１９】
複数のキュービットデバイスであって、前記キュービットデバイスの各々が、
キュービットと、
前記キュービットデバイスの前記キュービットに結合するように前記キュービットデバイスの前記キュービットに隣接して配置されたキュービット読出し共振器とを含む、複数のキュービットデバイスを更に備え、
前記第1のフィルタが、前記複数のキュービットデバイスの各々の前記キュービット読出し共振器に結合するように配置されている、
請求項1に記載のシステム。
【国際調査報告】
2021506045.tif 000013
2021506045.tif 000014
2021506045.tif 000015