全微波ZZ控制的制作方法

全微波zz控制


背景技术：

1.本主题公开涉及量子计算，并且更具体地涉及促进针对量子计算器件的zz相互作用的动态控制的技术。


技术实现要素：

2.以下呈现了用以提供本发明的一个或多个实施例的基本理解的发明内容。本发明内容不旨在标识关键或重要元素，或者描绘特定实施例的任何范围或权利要求的任何范围。其唯一目的是以简化形式呈现概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。在本文中所述的一个或多个实施例中，描述了促进量子计算器件的zz相互作用的动态控制的系统、设备、计算机实现的方法、和/或计算机程序产品。
3.根据一个实施例，一种量子耦合器件可以包括偏置组件，该偏置组件经由第一驱动线和第二驱动线操作地耦合到相应的第一量子比特和第二量子比特。该偏置组件可以使用经由第一驱动线和第二驱动线施加的相应的非谐振微波信号来促进第一量子比特和第二量子比特之间的zz相互作用的动态控制。
4.根据另一实施例，一种计算机实现的方法可以包括由操作地耦合到处理器的系统，将偏置组件经由第一驱动线和第二驱动线操作地耦合到相应的第一量子比特和第二量子比特。该计算机实现的方法还可以包括由该系统使用偏置组件利用经由第一驱动线和第二驱动线施加的对应的非谐振微波信号动态地控制第一量子比特与第二量子比特之间的zz相互作用。
5.根据另一实施例，一种计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有随其体现的程序指令。这些程序指令由处理器可执行以使处理器执行操作。这些操作可以包括由处理器经由第一驱动线和第二驱动线将一个偏置组件操作地耦合到相应的第一量子比特和第二量子比特。这些操作还可以包括由处理器使用偏置组件利用经由第一驱动线和第二驱动线施加的对应的非谐振微波信号来促进第一量子比特与第二量子比特之间的zz相互作用的动态控制。
附图说明
6.图1示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的可以促进量子计算器件的zz相互作用的动态控制的示例非限制性器件的框图。
7.图2示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的描绘zz耦合与非谐振微波信号和拉比(rabi)率之间的相对相位差的关系的示例非限制性对数标度的曲线图。
8.图3示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的描绘非谐振微波信号之间的相对相位差作为时间的函数的示例非限制性曲线图。
9.图4示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的描绘量子比特频移与驱动相位和拉比率的关系的示例非限制性曲线图。
10.图5示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的描绘量子比特频移与驱动相位
和拉比率的关系的另一示例非限制性曲线图。
11.图6示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的具有回波π脉冲的示例非限制性非谐振微波信号。
12.图7示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的具有帧变化脉冲的示例非限制性非谐振微波信号。
13.图8示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的可以促进量子计算器件的zz相互作用的动态控制的示例非限制性量子耦合器件的框图。
14.图9示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的描绘非谐振微波信号之间的相对相位差作为时间的函数的示例非限制性曲线图。
15.图10示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的描绘zz耦合与非谐振微波信号频率和非谐振微波信号幅度的关系的示例非限制性对数标度的曲线图。
16.图11示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的描绘非谐振微波信号幅度作为时间的函数的示例非限制性曲线图。
17.图12示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的具有回波π脉冲的示例非限制性非谐振微波信号。
18.图13示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的具有帧变化脉冲的示例非限制非谐振微波信号。
19.图14示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的描绘非谐振微波信号幅度作为时间的函数的示例非限制性曲线图。
20.图15示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的描绘zz耦合作为附加非谐振微波信号幅度的函数的示例非限制性曲线图。
21.图16示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的促进针对量子计算器件的zz相互作用的动态控制的示例非限制性计算机实现的方法的流程图。
22.图17示出了其中可促进本文中所述的一个或多个实施例的示例非限制性操作环境的框图。
具体实施方式
23.以下具体实施方式仅是说明性的，并且不旨在限制实施例和/或实施例的应用或使用。此外，并无意于受前面的背景技术或发明内容部分或具体实施方式部分中呈现的任何明示或暗示的信息的约束。
24.现在参考附图描述一个或多个实施例，其中相同的附图标记始终用于表示相同的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对一个或多个实施例的更透彻理解。然而，在各种情况下，显然可以在没有这些特定细节的情况下实践一个或一个以上实施例。
25.经典的计算机对二进制数字(或者，比特)进行操作，该二进制数字将信息存储或表示为二进制状态以执行计算和信息处理功能。相反，量子计算器件对量子比特(或者，量子位)进行操作，量子比特将信息存储或表示为二进制状态和二进制状态的叠加两者。为此，量子计算器件利用量子力学现象，诸如纠缠和干扰。
26.量子计算使用量子比特作为其基本单元，而不是经典的计算比特。量子比特(例
如，量子二进制数字)是经典比特的量子力学模拟。而经典比特只能处于两个基本状态(例如，0或1)之一，量子比特可以处于这些基本状态的叠加(例如，α|0》+β|1》，其中α和β是复数标量，使得|α|2+|β|2＝1)。尽管许多量子比特可以同时处于指数形式的大量状态，但是当测量量子比特的状态时，结果是0或1。在量子计算机的操作期间，通过称为门的操作来变换量子比特的状态。在那些操作期间，在状态(即，α和β)之前可能存在系数的相长和/或相消干涉。这种叠加和干涉的双重特性允许量子计算机(例如，采用量子比特而不是仅经典比特的计算机)在理论上比经典计算机更快地解决某些问题。一般的量子程序需要计算的量子和经典部分的协调。
27.除非另外特别指出，否则在本公开中使用以下定义。“量子比特”表示两级量子系统。“cr”表示交叉谐振栅极。“非谐波”(α)表示第二激发态能级和第一激发态能级与量子比特跃迁(例如，最低的两个能级)之间的差。“谐振”是指驱动场与量子系统中的跃迁频率处于相同频率时。“哈密尔顿函数(hamiltonian)”表示以量子运算符表示的量子系统的能量。“斯塔克(stark)移位”表示由于非谐振驱动场的量子系统的能级的移位。“斯塔克驱动”表示引起ac斯塔克移位的非谐振驱动。“zz”表示当两个量子比特被激发时，状态能量的移位。“门”表示量子系统上的变换量子态的操作。“单量子比特门”表示变换单量子比特的状态的门(例如，典型地利用微波驱动器)。“双量子比特门”表示变换两个量子比特的联合状态的门，其涉及两个量子比特之间的某种形式的相互作用。
28.在量子计算器件中实现的一种常见类型的量子电路包括具有固定耦合的固定频率传输量子比特。这样的量子电路的每个量子比特可以具有微波驱动线，该微波驱动线将量子比特操作地耦合到偏置组件。在实施例中，可以使用由式1定义的哈密尔顿函数来近似这样的量子电路的哈密尔顿函数：
[0029][0030]
根据以上式1，ωi表示传输i的量子比特频率(例如，最低两个级别之间的能量分裂)，αi表示传输i的非谐波(例如，第一能级和第二能级之间的能量分裂与ωi之间的差)，表示传输i的数运算符，ω
d，i
表示传输i上的微波驱动强度，φ
d，i
表示量子比特i上的驱动相位，表示传输i的创建运算符，表示量子比特i的湮灭运算符，ω
d，i
表示传输i上的微波驱动频率，j是量子比特之间的交换耦合，并且t表示时间。在实施例中，式1可以是杜芬(duffing)振荡器近似。由式1定义的哈密尔顿函数包括量子比特频率项、非谐波项、驱动项、以及与量子比特之间的耦合有关的耦合项。在式1中，量子比特频率项对应于非谐波项对应于驱动项对应于ω
d，i
cos(ω
d，i
t+φ
d，i
)，而耦合项对应于
[0031]
在一些情况下，n个“谐振”驱动信号(例如，ω
d，i
＝ωi)的应用可以促进单量子比特门。也就是说，施加“谐振”驱动信号可以促进操纵特定量子比特的状态。例如，特定量子比特可以在|0》基态和|1》激发态之间调制。在一些情况下，可以通过施加与相邻量子比特
谐振的驱动信号来执行交叉谐振。例如，如果ω
d，0
＝ω1，则可以执行交叉谐振，反之亦然。执行这样的交叉谐振可以促进用于执行双量子比特门的全微波方法。
[0032]
在一些情况下，“远离非谐振驱动”(例如，|ω
d，i-ωi|＞＞ωd)的应用可以引起“斯塔克移位”。也就是说，应用远离非谐振的驱动可以引起量子比特的能量移位。在实施例中，由远非谐振驱动的引用引起的量子比特的能量移位可以使用由方程2定义的关系来近似：
[0033][0034]
根据上面的式2，ω
i，stark
表示在应用非谐振驱动之后量子比特的能量，δ表示非谐振驱动从量子比特频率的解谐，并且ω表示非谐振驱动的强度。由式1定义的固定耦合哈密尔顿函数的形式的一个方面是在“修整帧”(例如，在对角化哈密尔顿函数以考虑耦合项之后的帧)中，可能存在剩余的不想要的zz耦合。在实施例中，可以使用由式3定义的表达式来近似剩余的不想要的zz耦合：
[0035][0036]
量子比特之间的zz耦合可以通过应用单个斯塔克驱动来调整，并且在某些情况下，斯塔克驱动可以用于消除这样的zz相互作用。此外，可以通过使用双斯塔克驱动以相同频率同时驱动两个量子比特来实现斯塔克感应zz耦合。在一个实施例中，zz耦合可以使用由等
[0037]
式4定义的表达式在高功率限制下来近似：
[0038][0039]
等式4示出了通过驱动功率与失谐的比率可以有效地设置通过斯塔克的zz激活。等式4还示出了斯塔克可以是驱动音调之间的相对相位的函数，并且还可以与耦合成比例。值得注意的是，这不是较高传输级别的谐振效应。
[0040]
非平凡量子计算器件的一个元件是被称为双量子比特门的耦合元件，其促进相邻量子比特之间的信息交换。在一些情况下，交叉谐振方法已经被用于实现这样的双量子比特门。然而，实现交叉谐振门的量子计算器件可能遇到关于制造约束和门保真度两者的各种挑战。
[0041]
作为示例，可行的交叉谐振门通常涉及频率相对接近(例如，在非谐波内)但实际上不重叠的相邻量子比特。如果满足任何谐振条件(例如，相邻量子比特具有相同的谐振频率)，则发生频率冲突，并且量子电路通常是不可操作的。这代表了对耦合到给定交叉谐振门的每个量子比特的频率的特别严格的要求。作为另一个例子，在式3中讨论的zz耦合-总是开启的zz相互作用-可以引起不期望的双量子比特耦合，其可以降低电路性能。
[0042]
图1示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的可以促进针对量子计算器件的
zz相互作用的动态控制的示例非限制性量子耦合器件100的框图。如图1中描绘的示例实施例所示出的，器件100包括偏置组件110、第一量子比特120、以及第二量子比特130。第一量子比特120和第二量子比特130分别经由第一驱动线125和第二驱动线135操作地耦合到偏置组件110。适合于实现第一量子比特120和/或第二量子比特130的量子比特的示例包括但不限于：固定频率量子比特、可调谐量子比特、传输量子比特、固定频率传输量子比特、可调谐传输量子比特，等等。在一个实施例中，第一量子比特120和/或第二量子比特130可以是固定频率的、不可调谐的量子比特。如以下更详细地描述的，偏置组件110可以使用经由对应的驱动线(例如，第一驱动线125和/或第二驱动线135)施加的多个非谐振微波信号来促进量子比特(例如，第一量子比特120和/或第二量子比特130)之间的zz相互作用的动态控制。通过修改这种非谐振微波信号的多个方面，偏置组件110的多个实施例可以在第一量子比特120与第二量子比特130之间提供可调谐耦合140。
[0043]
图2-3示出了其中偏置组件110可以通过动态地调节这些非谐振微波信号之间的相对相位差来促进第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz相互作用的动态控制的实施例。在图2-3示出的实施例中，偏置组件110可以将这些非谐振微波信号以一个恒定功率值施加到第一量子比特120和第二量子比特130上。在这个实施例中，第一量子比特120和第二量子比特130可以分别具有4900兆赫(mhz)和5300mhz的谐振频率。在这个实施例中，第一量子比特120和第二量子比特130具有3mhz的交换耦连强度j。这些非谐振微波信号可以包括经由第一驱动线125施加到第一量子比特120的第一非谐振微波信号以及经由第二驱动线135施加到第二量子比特130的第二非谐振微波信号。在实施例中，第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号可以具有由第一量子比特120和第二量子比特130的相应的谐振频率定义的频率值。例如，在图2-3中，第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号的频率值是5100mhz。在实施例中，第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号可以具有相等的幅度值。例如，在图2-3中，第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号的各自幅度值相等。在一个实施例中，公共源可以生成第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号。例如，偏置组件110可以包括生成第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号的微波源。
[0044]
曲线图200的y轴(例如，曲线图200的垂直轴)表示偏置组件110应用于第一量子比特120和第二量子比特130的非谐振微波信号之间的相对相位差。如曲线图200所示出的，在第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz耦合可以基于与式4一致的非谐振微波信号之间的相对相位差而变化，例如，曲线图200包括一个低的zz耦合点210，在该点上在第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz耦合可以基本上是零。曲线图200示出了在低zz耦合点210处的非谐振微波信号之间的相对相位差大约为1.7弧度。曲线图200还包括一个高zz耦合点220，在该点上第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz耦合是近似1.5兆赫(mhz)。曲线图200示出了在高zz耦合点220处的非谐振微波信号之间的相对相位差大约为3.0弧度。
[0045]
图3示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的描绘非谐振微波信号之间的相对相位差作为时间的函数的示例非限制性曲线图300。如曲线图300所示出的，偏置组件110可以通过动态地调整(或者，控制)该相对相位差来促进第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz耦合140的动态控制。例如，偏置组件110可以以大约1.7弧度的相对相位差以恒定功率值将这些非谐振微波信号施加到第一量子比特120和第二量子比特130上，以便在
第一周期310过程中消除第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz相互作用。在这个示例中，为了引起第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz相互作用，偏置组件110可以在第二周期320期间将非谐振微波信号之间的相对相位差从大约1.7弧度动态地调整到大约3.0弧度。在第三周期330中，在第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz耦合140可能是不希望的。如此，在第三周期330期间，偏置组件110可以动态地将非谐振微波信号之间的相对相位差从大约3.0弧度调整到大约1.7弧度。
[0046]
图4-5示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的描述量子比特频移(例如，斯塔克频移)与非谐振微波信号之间的相对相位差以及这两个信号的拉比率的关系的示例非限制性曲线图。特别地，示例非限制性图形400描绘了第一量子比特120的量子比特频移，并且示例非限制性图形500描绘了第二量子比特130的量子比特频移。如曲线图400和500所示出的，第一量子比特120和第二量子比特130的相应的量子比特频率中的任何移位都可以是最小的，因为偏置组件110动态地调整这些非谐振微波信号之间的相对相位差。
[0047]
在实施例中，如图6-7所示，通过将回波π脉冲或帧变化脉冲引入到对应于非谐振微波信号的脉冲序列中，可以校正由相对相位差的动态调整所产生的任何单量子比特z误差。图6-7分别示出了具有回波π脉冲和帧变化脉冲的示例非限制性脉冲序列。特别地，图6示出了第一脉冲序列600和第二脉冲序列650。第一脉冲序列600对应于偏置组件110可以经由第一驱动线125施加到第一量子比特120的第一非谐振微波信号。第二脉冲序列650对应于偏置组件110可以经由第二驱动线135施加到第二量子比特130的第二非谐振微波信号。
[0048]
参考图3，脉冲602和652对应于非谐振微波信号，偏置组件110可以在第一周期310期间施加该非谐振微波信号以消除第一量子比特120和第二量子比特130之间的zz相互作用。脉冲610和660对应于这些非谐振微波信号，偏置组件110可以在第三周期330中施加这些非谐振微波信号以消除第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz相互作用。脉冲604和608共同地对应于第一非谐振微波信号，偏置组件110可以在第二周期320期间将第一非谐振微波信号施加到第一量子比特120上以便引起第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz相互作用。同样，脉冲654和658共同地对应于偏置组件110可以在第二周期320期间施加到第二量子比特130的第二非谐振微波信号。
[0049]
为了校正由相对相位差的动态调整引起的任何单个量子比特z误差(例如，zi相互作用、iz相互作用和/或量子比特斯塔克移位)，偏置组件110可以将回波π脉冲引入非谐振微波脉冲中。例如，偏置组件110可以将脉冲604和608分成两个单独的脉冲，如图6所示，偏置组件110还可以将回波π-脉冲606引入第一非谐振微波信号中，使得回波π-脉冲606介于脉冲604和脉冲608之间。作为另一个例子，偏置组件110可以将脉冲654和658分成两个单独的脉冲，如图6所示，偏置组件110还可以将回波π-脉冲656引入到第二非谐振微波信号中，使得回波π-脉冲656介于脉冲654和脉冲658之间。
[0050]
图7示出了第一脉冲序列700和第二脉冲序列750。第一脉冲序列700对应于偏置组件110可以经由第一驱动线125施加到第一量子比特120的第一非谐振微波信号。第二脉冲序列750对应于偏置组件110可以经由第二驱动线135施加到第二量子比特130的第二非谐振微波信号。
[0051]
参考图3，脉冲702和752对应于非谐振微波信号，偏置组件110可以在第一周期310期间施加该非谐振微波信号，以抵消第一量子比特120和第二量子比特130之间的zz相互作
用。脉冲708和758对应于这些非谐振微波信号，偏置组件110可以在第三周期330中施加这些非谐振微波信号以消除第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz相互作用。脉冲704和754分别对应于第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号，偏置组件110可以在第二周期320期间施加第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号，以引起第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz相互作用。
[0052]
为了校正由相对相位差的动态调整引起的任何单量位z误差(例如，zi相互作用、iz相互作用和/或量子比特斯塔克移位)，偏置组件110可以将帧变化脉冲引入非谐振微波脉冲。例如，偏置组件110可以将帧变化脉冲706引入到第一非谐振微波信号中，使得帧变化脉冲706介于脉冲704和脉冲708之间。作为另一个示例，偏置组件110可以将帧变化脉冲756引入到第二非谐振微波信号中，使得帧变化脉冲756介于脉冲754和脉冲758之间。
[0053]
图8示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的可以促进量子计算器件的zz相互作用的动态控制的示例非限制性量子耦合器件800的框图。如图8中描绘的示例实施例所示，器件800包括偏置组件110，其操作地耦合到量子比特的晶格。在图8中，量子比特的晶格包括：第一量子比特120、第二量子比特130、第三量子比特850、以及第四量子比特870。第一量子比特120、第二量子比特130、第三量子比特850、以及第四量子比特870分别经由第一驱动线125、第二驱动线135、第三驱动线855、以及第四驱动线875操作地耦合到偏置组件110。适合于用于实现第一量子比特120、第二量子比特130、第三量子比特850、和/或第四量子比特870的量子比特的示例包括但不限于：固定频率量子比特、可调谐量子比特、传输量子比特、固定频率传输量子比特、可调谐传输量子比特，等等。在一个实施例中，第一量子比特120、第二量子比特130、第三量子比特850、和/或第四量子比特870可以是固定频率的、不可调谐的量子比特。如下面更详细地描述的，偏置组件110可以使用经由相应的驱动线施加的非谐振微波信号来促进晶格内的量子比特之间的zz相互作用的动态控制。特别地，偏置组件110可以使用经由相应的驱动线施加的非谐振微波信号来促进晶格内的选择量子比特对之间的成对zz相互作用的动态控制。
[0054]
在实施例中，其中第一量子比特110和第二量子比特120包括一个量子比特的晶格，该量子比特的晶格包括第三量子比特(例如，第三量子比特850)，使用偏置组件110来促进对该第一量子比特与第二量子比特之间的zz相互作用的动态控制包括在该晶格内的多个选择量子比特对之间顺序地应用成对zz相互作用来执行量子算法。在实施例中，其中第一量子比特110和第二量子比特120包括量子比特的晶格，该量子比特的晶格包括第三量子比特(例如，第三量子比特850)，使用偏置组件110来促进第一量子比特与第二量子比特之间的zz相互作用的动态控制包括在该晶格内的多个选择量子比特对之间施加成对zz相互作用以执行绝热量子计算。
[0055]
图9示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的描绘非谐振微波信号之间的相对相位差作为时间的函数的示例非限制性曲线图900。曲线图900示出了偏置组件110可以通过动态调整(或者，控制)非谐振微波信号的相对相位差，来促进动态控制图8中所描绘的量子比特晶格中的选择量子比特对之间的成对zz相互作用。在图9所示的例子中，偏置组件110可以在第一周期910期间抵消晶格内每对量子比特之间的zz相互作用。
[0056]
为此，偏置组件可以经由每个相应的驱动线以相应的相位差施加非谐振微波信号，每个相位差对应于低zz耦合点(例如，图2的低zz耦合点210)。在实施例中，非谐振微波
信号包括恒定功率值。如曲线图900所示，在第一周期910期间施加的每个非谐振微波信号之间存在相位差。例如，在经由第一驱动线125施加到第一量子比特120的第一非谐振微波信号902与经由第三驱动线855施加到第三量子比特850的第三非谐振微波信号904之间存在相位差。作为另一示例，在经由第二驱动线135施加到第二量子比特130的第二非谐振微波信号906与经由第四驱动线875施加到第四量子比特870的第四非谐振微波信号908之间存在一个相位差。
[0057]
在第二周期920期间，第一量子比特120与第三量子比特850之间的zz耦合860可能是期望的。如此，偏置组件110可以在第二周期920期间动态地调整第一非谐振微波信号902与第三非谐振微波信号904之间的相对相位差，以引起第一量子比特120与第三量子比特850之间的zz相互作用。偏置组件110可以通过保持其他相应的相位差，使得在第二周期920期间仅第一非谐振微波信号902和第三非谐振微波信号904之间的相对相位差发生变化，来抑制晶格内的其他量子比特之间的zz相互作用。例如，偏置组件110可以通过维持第一非谐振微波信号902与第二非谐振微波信号906之间的相对相位差来抑制在第二周期920期间第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz相互作用。
[0058]
在第三周期930中，第一量子比特120与第四量子比特870之间的zz耦合880可能是令人希望的。如此，偏置组件110可以在第三周期930期间动态地调整第一非谐振微波信号902和第四非谐振微波信号908之间的相对相位差，以引起第一量子比特120和第四量子比特870之间的zz相互作用。偏置组件110可以通过保持其他相应的相位差，使得在第三周期930期间仅第一非谐振微波信号902和第四非谐振微波信号908之间的相对相位差发生变化，来抑制晶格内的其他量子比特之间的zz相互作用。例如，偏置组件110可以通过返回在第一周期910期间存在的第一非谐振微波信号902与第三非谐振微波信号904之间的相对相位差来抑制在第三周期930期间第一量子比特120与第三量子比特850之间的zz相互作用。
[0059]
在第四周期940期间，晶格的任何量子比特之间的zz耦合可能是不期望的。因此，偏置组件110可以在第四周期期间动态地调整非谐振微波信号的相对相位差，使得存在于第一周期910期间的每个非谐振微波信号之间的相对相位差返回。
[0060]
在实施例中，以上关于图9所讨论的示例中的量子耦合器件800的哈密尔顿函数可以使用由式5定义的哈密尔顿函数来近似：
[0061][0062]
根据上面的等式5，ξ
ij
表示量子比特i和j之间的时间相关的zz耦合强度，表示量子比特i的pauli-z算子，以及表示针对量子比特j的pauli-z算子。这个哈密尔顿函数可以是zz耦合如何随时间对由偏置组件110控制的量子比特的晶格变化的表达式。
[0063]
图10-11示出了其中图1的偏置组件110可以通过动态地调整非谐振微波信号中的至少一个非谐振微波信号的幅度(或者，驱动功率)来促进第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz相互作用的动态控制的实施例。在该实施例中，第一量子比特120和第二量子比特130可以分别具有4900mhz和5300mhz的谐振频率。在该实施例中，第一量子比特120
和第二量子比特130具有3mhz的交换耦连强度j。这些非谐振微波信号可以包括经由第一驱动线125施加到第一量子比特120的第一非谐振微波信号以及经由第二驱动线135施加到第二量子比特130上的第二非谐振微波信号。在实施例中，第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号可以具有由第一量子比特120和第二量子比特130的相应的谐振频率定义的频率值。例如，在图10-11中，第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号的频率值是5100mhz。在实施例中，第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号可以具有相等的幅度值。例如，在图10-11中，第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号的相应的幅度值相等。在实施例中，第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号之间的相位差可以是固定的。例如，在图10-11中，第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号之间的相位差固定在π弧度。在实施例中，公共源可以生成第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号。例如，偏置组件110可以包括生成第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号的微波源。
[0064]
曲线图1000的一个x轴(例如，曲线图1000的水平轴)与偏置组件110应用于第一量子比特120和第二量子比特130的非谐振微波信号的一个幅度(或者，驱动功率)相对应。如曲线图1000所示出的，第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz耦合可以基于非谐振微波信号的幅度而变化。例如，曲线图1000包括一个低的zz耦合点1010，在该点上第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz耦合可以基本上是零。曲线图1000示出了在低zz耦合点1010处的非谐振微波信号的幅度大约为25mhz。曲线图1000还包括一个高zz耦合点1020，在该点第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz耦合大约为1.5mhz。曲线图200示出了在高zz耦合点1020处的非谐振微波信号的幅度大约为95mhz。
[0065]
图11示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的描绘非谐振微波信号的幅度作为时间的函数的示例非限制性曲线图1100。如曲线图1100所示，偏置组件110可以通过动态地调整(或者，控制)非谐振微波信号的幅度来促进第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz耦合140的动态控制。例如，偏置组件110可以将非谐振微波信号以大约25mhz的幅度施加到第一量子比特120和第二量子比特130，以便在第一周期1110期间消除第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz相互作用。在该示例中，为了引起第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz相互作用，偏置组件110可以在第二周期1120期间动态地将非谐振微波信号的幅度从大约25mhz调整到大约95mhz。在第三周期1130期间，第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz耦合140可能是不希望的。如此，在第三周期1130期间，偏置组件110可以将非谐振微波信号的幅度从大约95mhz动态地调整到大约25mhz。
[0066]
在实施例中，如图12-13所示，通过将回波π脉冲或帧变化脉冲引入到对应于非谐振微波信号的脉冲序列中，可以校正由非谐振微波信号的幅度的动态调整所产生的任何单量子比特z误差。图12-13分别示出了具有回波π脉冲和帧变化脉冲的非限制性脉冲序列的示例。特别地，图12示出了第一脉冲序列1200和第二脉冲序列1250。第一脉冲序列1200对应于偏置组件110可以经由第一驱动线125施加到第一量子比特120的第一非谐振微波信号。第二脉冲序列1250对应于偏置组件110可以经由第二驱动线135施加到第二量子比特130的第二非谐振微波信号。
[0067]
参考图11，脉冲1202和1206共同地对应于第一非谐振微波信号，偏置组件110可以在第二周期1120期间将该第一非谐振微波信号施加到第一量子比特120，以引起第一量子比特120和第二量子比特130之间的zz相互作用。同样，脉冲1252和1256共同地对应于偏置
组件110可以在第二周期1120期间施加到第二量子比特130的第二非谐振微波信号。
[0068]
为了校正由非谐振微波信号的幅度的动态调整引起的任何单量子比特z误差(例如，zi相互作用、iz相互作用和/或量子比特斯塔克偏移)，偏置组件110可以将回波π脉冲引入非谐振微波脉冲中。例如，偏置组件110可以将脉冲1202和1206分成两个单独的脉冲，如图12所示，偏置组件110还可以将回波π-脉冲1204引入第一非谐振微波信号中，使得回波π-脉冲1204介于脉冲1202和1206之间。作为另一例子，偏置组件110可以将脉冲1252和1256分成两个单独的脉冲，如图12所示，偏置组件110还可以将回波π-脉冲1254引入第二非谐振微波信号，使得回波π-脉冲1254介于脉冲1252和脉冲1256之间。
[0069]
图13示出了第一脉冲序列1300和第二脉冲序列1350。第一脉冲序列1300对应于偏置组件110可以经由第一驱动线125施加到第一量子比特120的第一非谐振微波信号。第二脉冲序列1350对应于偏置组件110可以经由第二驱动线135施加到第二量子比特130的第二非谐振微波信号。参考图11，脉冲1302和1352分别对应于第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号，偏置组件110可以在第二周期1120期间施加第一非谐振微波信号和第二非谐振微波信号，以引起第一量子比特120和第二量子比特130之间的zz相互作用。
[0070]
为了校正导致非谐振微波信号的幅度的动态调整的任何单量子比特z误差(例如，zi相互作用、iz相互作用和/或量子比特斯塔克移位)，偏置组件110可以将帧变化脉冲引入非谐振微波脉冲。例如，偏置组件110可以将帧变化脉冲1304引入到第一非谐振微波信号中，使得帧变化脉冲1304跟随第一脉冲序列1300中的脉冲1302。作为另一示例，偏置组件110可以将帧变化脉冲1354引入第二非谐振微波信号中，使得帧变化脉冲1354跟随第二脉冲序列1350中的脉冲1352。
[0071]
图14示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的描绘非谐振微波信号的幅度(或者，驱动功率值)作为时间的函数的示例非限制性曲线图1400。曲线图1400示出，偏置组件110可以通过动态调整(或者，控制)至少一个非谐振微波信号的幅度，促进动态控制图8所示的量子比特晶格中的选择量子比特对之间的成对zz耦合。在图14所示的示例中，每个成对zz耦合涉及具有不同频率的非谐振微波信号。如此，图14的非谐振微波信号包括：(i)具有第一频率的第一非谐振微波信号1402，该第一非谐振微波信号可以经由相应的驱动线被施加到第一量子比特120和第二量子比特130；(ii)具有第二频率的第二非谐振微波信号1404，该第二非谐振微波信号可以经由相应的驱动线被施加到第一量子比特120和第三量子比特850；以及(iii)具有第三频率的第三非谐振微波信号1406，该第三非谐振微波信号可以经由相应的驱动线被施加到第一量子比特120和第四量子比特870。
[0072]
在第一周期1410期间，晶格的任何量子比特之间的zz耦合都是不期望的。如此，偏置组件110通过以对应于低zz耦合点(例如，图10的低zz耦合点1010)的相应幅度施加每个非谐振微波信号，在第一周期1410期间抵消晶格内每对量子比特之间的zz相互作用。
[0073]
在第二周期1420期间，第一量子比特120与第二量子比特130之间的zz耦合140可能是期望的。如此，偏置组件110可以动态地将第一非谐振微波信号1402的幅度从存在于第一周期1410期间的幅度调整(或者，脉动)到对应于第二周期1420期间的高zz耦合点(例如，图10的高zz耦合点1020)的幅度，以引起第一量子比特120和第二量子比特130之间的zz相互作用。偏置组件110可以通过将其它非谐振微波信号保持在第一周期1410期间存在的相应幅度来抑制晶格内其它量子比特之间的zz相互作用。例如，偏置组件110可以通过将第二
非谐振微波信号1404保持在第一周期1410期间存在的幅度上来抑制第二周期1420期间第一量子比特120和第三量子比特850之间的zz相互作用。
[0074]
在第三周期1430期间，在第一量子比特120与第三量子比特850之间的zz耦合860可能是期望的。如此，偏置组件110可以动态地将第二非谐振微波信号1404的幅度从存在于第一周期1410和第二周期1420期间的幅度调整(或者，脉动)到对应于第三周期1430期间的高zz耦合点的幅度，以引起第一量子比特120和第三量子比特850之间的zz相互作用。偏置组件110可以通过施加在第一周期1410期间存在的相应的幅度的其它非谐振微波信号来抑制晶格内其它量子比特之间的zz相互作用。例如，偏置组件110可以通过将第一非谐振微波信号1402从存在于第二周期1420期间的幅度动态地调整到存在于第一周期1410期间的幅度，来抑制第一量子比特120和第二量子比特130之间在第三周期1430期间的zz相互作用。
[0075]
在第四周期1440期间，第一量子比特120与第四量子比特870之间的zz耦合880可能是期望的。如此，偏置组件110可以将第三非谐振微波信号1406的幅度从第一周期1410至第三周期1430存在的幅度动态地调整(或者，脉动)到对应于在第四周期1440期间的一个高zz耦合点的幅度，以引起第一量子比特120与第四量子比特870之间的zz相互作用。偏置组件110可以通过施加在第一周期1410期间存在的相应的幅度的其它非谐振微波信号来抑制晶格内其它量子比特之间的zz相互作用。例如，偏置组件110可以通过将第二非谐振微波信号1404从存在于第三周期1430期间的幅度动态地调整到存在于第一周期1410和第二周期1420期间的幅度，来抑制第一量子比特120和第三量子比特850之间在第四周期1440期间的zz相互作用。
[0076]
在第五周期1450期间，晶格的任何量子比特之间的zz耦合都是不期望的。如此，通过在对应于低zz耦合点的相应的幅度处施加每个非谐振微波信号，偏置组件110可以在第五周期1450期间抵消晶格内每对量子比特之间的zz相互作用。
[0077]
图15示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的示例非限制性曲线图1500，其描绘了作为附加非谐振微波信号幅度的函数的zz耦合。在图15的示例中，第一量子比特120和第二量子比特130可以分别具有4900mhz和5300mhz的谐振频率。在图15的示例中，第一量子比特120和第二量子比特130具有3mhz的交换耦连强度j。为了获得示例曲线图1500，偏置组件110将具有5100mhz频率的共用非谐振微波信号施加到第一量子比特120和第二量子比特130上。偏置组件110还将具有5250mhz频率的附加非谐振微波信号施加到第一量子比特120上。曲线图1500的x轴(例如，曲线图1500的水平轴)对应于附加非谐振微波信号的幅度(或者，驱动功率)。
[0078]
图16示出了根据本文中所述的一个或多个实施例的促进对量子计算器件的zz相互作用的动态控制的示例、非限制性计算机实现方法1600的流程图。为了简洁，省略了在本文中所述的其它实施例中采用的类似元件的重复描述。
[0079]
在1610，计算机实现的方法1600可以包括由操作地耦合到处理器上的系统，经由第一驱动线和第二驱动线(例如，第一驱动线125和第二驱动线135)将一个偏置组件(例如，图1的偏置组件110)操作地耦合到相应的第一量子比特和第二量子比特(例如，第一量子比特120和第二量子比特130)。
[0080]
在1620，该计算机实现的方法1600可以包括由该系统使用偏置组件利用经由第一驱动线和第二驱动线施加的相应的非谐振微波信号动态地控制第一量子比特第二量子比
特之间的zz相互作用。在实施例中，使用偏置组件动态地控制第一量子比特与第二量子比特之间的zz相互作用可以包括由系统动态地调整非谐振微波信号之间的相对相位差。在实施例中，公共源可以生成非谐振微波信号。在实施例中，非谐振微波信号可以包括由第一量子比特和该第二量子比特的相应的谐振频率定义的频率值。在实施例中，非谐振微波信号可以包括恒定功率值。
[0081]
在实施例中，使用偏置组件动态地控制第一量子比特与第二量子比特之间的zz相互作用可以包括动态地调整非谐振微波信号中的至少一个非谐振微波信号的幅度。在实施例中，第一量子比特和第二量子比特包括量子比特的晶格，该量子比特的晶格包括第三量子比特(例如，图8的第三量子比特850)。在实施例中，使用偏置组件来促进第一量子比特和第二量子比特之间的zz相互作用的动态控制可以包括在晶格内的选择量子比特对之间顺序地应用成对zz相互作用来执行量子算法。在实施例中，使用偏置组件来促进第一量子比特和第二量子比特之间的zz相互作用进行动态控制可以包括在该晶格内的多个选择量子比特对之间施加成对zz相互作用来执行绝热量子计算。
[0082]
在实施例中，该计算机实现的方法1600还可以包括由该系统经由第三驱动线(例如，第三驱动线855)将第三量子比特(例如，图8的第三量子比特850)操作地耦合到偏置组件上。在实施例中，该计算机实现的方法1600还可以包括由该系统通过调整经由对应的第一驱动线和第三驱动线施加的非谐振微波信号之间的相对相位差，利用偏置组件引起第一量子比特和第三量子比特之间的zz相互作用。
[0083]
在实施例中，该计算机实现的方法1600还可以包括经由第三驱动线(例如，第三驱动线855)将第三量子比特(例如，图8的第三量子比特850)操作地耦连到偏置组件。在实施例中，该计算机实现的方法1600还可以包括通过维持经由对应的第三驱动线和第一驱动线施加的非谐振微波信号之间的相位差来抑制第三量子比特和第一量子比特与偏置组件之间的zz相互作用。
[0084]
为了提供所公开的主题的各个方面的上下文，图17以及以下讨论旨在提供对其中可实现所公开的主题的各个方面的合适环境的一般描述。图17示出了用于实现本公开的各方面的合适的操作环境1700，其还可包括计算机1712。计算机1712还可包括处理单元1714、系统存储器1716和系统总线1718。系统总线1718将包括但不限于系统存储器1716的系统组件耦合到处理单元1714。处理单元1714可以是各种可用处理器中的任一种。双微处理器和其它多处理器体系结构也可用作处理单元1714。系统总线1718可以是若干种总线结构中的任一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线、和/或使用各类可用总线体系结构中的任一种的局部总线，这些总线体系结构包括但不限于工业标准体系结构(isa)、微通道体系结构(msa)、扩展isa(eisa)、智能驱动电子设备(ide)、vesa局部总线(vlb)、外围部件互连(pci)、卡总线、通用串行总线(usb)、高级图形端口(agp)、火线(ieee 1094)、以及小型计算机系统接口(scsi)。系统存储器1716还可包括易失性存储器1720和非易失性存储器1722。基本输入/输出系统(bios)包含诸如在启动时在计算机1712内的元件之间传输信息的基本例程，它储存在非易失性存储器1722中。作为说明而非限制，非易失性存储器1722可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)、闪存或非易失性随机存取存储器(ram)(例如，铁电ram(feram)，易失性存储器1720还可包括用作外部高速缓存的随机存取存储器(ram)，作为说明而非限制，ram
可以许多形式获得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddr sdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路dram(sldram)、直接存储器总线ram(drram)、直接存储器总线动态ram(drdrdrram)、以及存储器总线动态ram。
[0085]
计算机1712还可包括可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。例如，图17示出盘存储装置1724。盘存储装置1724还可包括但不限于，诸如磁盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、jaz驱动器、zip驱动器、ls-100驱动器、闪存卡、或记忆棒等设备。盘存储装置1724还可包括单独的或与其它存储介质组合的存储介质，其它存储介质包括但不限于，诸如紧致盘rom设备(cd-rom)、cd可记录驱动器(cd-r驱动器)、cd可重写驱动器(cd-rw驱动器)或数字多功能盘rom驱动器(dvd-rom)等光盘驱动器。为了便于盘存储装置1724连接到系统总线1718，通常使用可移动或不可移动接口，诸如接口1726。图17还描绘了充当用户和在合适的操作环境1700中描述的基本计算机资源之间的中介的软件。这样的软件还可以包括例如操作系统1728。操作系统1728可储存在盘存储装置1724中，它用于控制和分配计算机1712的资源。系统应用程序1730利用操作系统1728通过程序模块1732和程序数据1734对资源的管理，例如，存储在系统存储器1716或盘存储装置1724上。应当理解，本公开可以用各种操作系统或操作系统的组合来实现。用户通过输入设备1736向计算机1712输入命令或信息。输入设备1736包括但不限于，诸如鼠标、跟踪球、指示笔、触摸垫等定点设备、键盘、话筒、操纵杆、游戏垫、圆盘式卫星天线、扫描仪、tv调谐卡、数码相机、数码摄像机、web相机等等。这些和其它输入设备通过系统总线1718经由(多个)接口端口1738连接到处理单元1714。(多个)接口端口1738包括例如串行端口、并行端口、游戏端口和通用串行总线(usb)。(多个)输出设备1740使用与(多个)输入设备1736相同类型的端口中的一些。因此，例如，usb端口可用于向计算机1712提供输入，并从计算机1712向输出设备1740输出信息。提供输出适配器1742以说明在其它输出设备1740中存在一些需要特殊适配器的输出设备1740，如监测器、扬声器和打印机。输出适配器1742包括，作为说明而非限制，提供输出设备1740和系统总线1718之间的连接手段的显卡和声卡。可以注意到，其它设备和/或设备的系统提供输入和输出能力，诸如(多个)远程计算机1744。
[0086]
计算机1712可以使用到一个或多个远程计算机，诸如(多个)远程计算机1744的逻辑连接在网络化环境中操作。远程计算机1744可以是计算机、服务器、路由器、网络pc、工作站、基于微处理器的电器、对等设备或其它常见的网络节点等，并且通常还可包括许多或相对于计算机1712所描述的元件。为了简洁起见，仅存储器存储装置1746与(一个或多个)远程计算机1744一起示出。远程计算机1744通过网络接口1748逻辑地连接到计算机1712，然后通过通信连接1750物理地连接。网络接口1748包含有线和/或无线通信网络，例如局域网(lan)、广域网(wan)、蜂窝网络等。lan技术包括光纤分布式数据接口(fddi)、铜线分布式数据接口(cddi)、以太网、令牌环等。wan技术包括，但不限于，点对点链路、像综合业务数字网(isdn)及其变体那样的电路交换网络、分组交换网络、以及数字用户线(dsl)。(多个)通信连接1750指用于将网络接口1748连接到系统总线1718的硬件/软件。虽然为了说明清楚，通信连接1750被示为在计算机1712内部，但是它也可以在计算机1712外部。仅出于示例目的，用于连接到网络接口1748的硬件/软件还可包括内部和外部技术，诸如包括常规电话级调制解调器、电缆调制解调器和dsl调制解调器的调制解调器、isdn适配器和以太网卡。
[0087]
本发明可以是任何可能的技术细节集成水平的系统、方法、装置和/或计算机程序
产品。计算机程序产品可以包括其上具有计算机可读程序指令的计算机可读存储介质(或者，多个介质)，所述计算机可读程序指令用于使处理器执行本发明的各方面。计算机可读存储介质可以是能够保留和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例的非穷举列表还可以包括以下：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存)、静态随机存取存储器(sram)、便携式光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能盘(dvd)、记忆棒、软盘、诸如上面记录有指令的打孔卡或凹槽中的凸起结构的机械编码装置，以及上述的任何适当组合。如本文所使用的计算机可读存储介质不应被解释为暂时性信号本身，诸如无线电波或其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输介质传播的电磁波(例如，通过光纤线缆的光脉冲)、或通过导线传输的电信号。
[0088]
本文中所述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到相应的计算/处理设备，或者经由网络，例如因特网、局域网、广域网和/或无线网络，下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光传输光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发计算机可读程序指令以存储在相应计算/处理设备内的计算机可读存储介质中。用于执行本发明的操作的计算机可读程序指令可以是汇编指令、指令集架构(isa)指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、集成电路的配置数据，或者以一种或多种编程语言(包括面向对象的编程语言，例如smalltalk、c++等)和过程编程语言(例如，“c”编程语言或类似的编程语言)的任何组合编写的源代码或目标代码。计算机可读程序指令可以完全在用户的计算机上执行，部分在用户的计算机上执行，作为独立的软件包执行，部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上执行，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机，包括局域网(lan)或广域网(wan)，或者可以连接到外部计算机(例如，使用因特网服务提供商通过因特网)。在一些实施例中，为了执行本发明的各方面，包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(fpga)或可编程逻辑阵列(pla)的电子电路可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息来执行计算机可读程序指令以使电子电路个性化。
[0089]
本文汇总参考根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明的各方面。将理解，流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以由计算机可读程序指令来实现。这些计算机可读程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的装置。这些计算机可读程序指令还可以存储在计算机可读存储介质中，其可以引导计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，使得其中存储有指令的计算机可读存储介质包括制品，该制品包括实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的各方面的指令。计算机可读程序指令还可以被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以使得在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作动作，以产生计算机实现的过程，使得在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行的指令实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作。
[0090]
附图中的流程图和框图示出了根据本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个框可以表示指令的模块、段或部分，其包括用于实现(多个)指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些备选实施例中，框中所注明的功能可不按图中所注明的次序发生。例如，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者这些框有时可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。还将注意，框图和/或流程图图示的每个框以及框图和/或流程图图示中的框的组合可以由执行指定功能或动作或执行专用硬件和计算机指令的组合的专用的基于硬件的系统来实现。
[0091]
尽管以上在运行在一个和/或多个计算机上的计算机程序产品的计算机可执行指令的一般上下文中描述了本主题，但是本领域的技术人员将认识到，本公开也可以结合其它程序模块来实现或可以结合其它程序模块来实现。通常，程序模块包括执行特定任务和/或实现特定抽象数据类型的例程、程序、组件、数据结构等。此外，本领域的技术人员可以理解，本发明的计算机实现的方法可以用其它计算机系统配置来实施，包括单处理器或多处理器计算机系统、小型计算设备、大型计算机、以及计算机、手持式计算设备(例如，pda、电话)、基于微处理器的或可编程的消费或工业电子产品等。所示的各方面也可以在其中任务由通过通信网络链接的远程处理设备执行的分布式计算环境中实践。然而，本公开的一些方面，如果不是所有方面，可以在独立计算机上实践。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储设备中。例如，在一个或多个实施例中，计算机可执行组件可以从存储器执行，该存储器可以包括一个或多个分布式存储器单元或由一个或多个分布式存储器单元组成。如本文所用，术语“存储器”和“存储器单元”可以互换。此外，本文描述的一个或多个实施例可以以分布式方式执行计算机可执行组件的代码，例如，多个处理器组合或协同工作以执行来自一个或多个分布式存储器单元的代码。如本文所使用的，术语“存储器”可以包含在一个位置处的单个存储器或存储器单元或者在一个或多个位置处的多个存储器或存储器单元。
[0092]
如本技术中所使用的，术语“组件”、“系统”、“平台”、“接口”等可以指代和/或可以包括计算机相关的实体或与具有一个或多个特定功能的操作机器相关的实体。这里公开的实体可以是硬件、硬件和软件的组合、软件、或执行中的软件。例如，组件可以是，但不限于，在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机。作为说明，在服务器上运行的应用程序和服务器都可以是组件。一个或多个组件可以驻留在进程和/或执行的线程内，并且组件可以位于一个计算机上和/或分布在两个或更多计算机之间。在另一示例中，相应组件可从其上存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。这些组件可以经由本地和/或远程进程进行通信，例如根据具有一个或多个数据分组的信号(例如，来自一个组件的数据，该组件经由该信号与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或通过诸如因特网之类的网络与其它系统进行交互)。作为另一个示例，组件可以是具有由电气或电子电路操作的机械部件提供的特定功能的装置，该电气或电子电路由处理器执行的软件或固件应用程序操作。在这种情况下，处理器可以在装置的内部或外部，并且可以执行软件或固件应用的至少一部分。作为又一示例，组件可以是通过电子组件而不是机械部件来提供特定功能的装置，其中电子组件可以包括处理器或其他装置以执行至少部分地赋予电子组件的功能的软件或固件。在一方面，组件可经由虚拟机来仿真电子
组件，例如在云计算系统内。
[0093]
此外，术语“或”旨在表示包含性的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非另外指定，或者从上下文中清楚，否则“x采用a或b”旨在表示任何自然的包含性排列。也就是说，如果x使用a；x采用b；或者x采用a和b两者，则在任何前述示例下都满足“x采用a或b”。此外，除非另外指定或从上下文中清楚是指单数形式，否则如在本说明书和附图中使用的冠词“一”和“一个”一般应被解释为表示“一个或多个”。如本文所使用的，术语“示例”和/或“示例的”用于表示用作示例、示例或说明。为了避免疑惑，本文公开的主题不受这些示例限制。此外，本文中描述为“示例”和/或“示例”的任何方面或设计不一定被解释为比其它方面或设计优选或有利，也不意味着排除本领域普通技术人员已知的等效示例结构和技术。
[0094]
如在本说明书中所采用的，术语“处理器”可以指基本上任何计算处理单元或设备，包括但不限于单核处理器；具有软件多线程执行能力的单处理器；多核处理器；具有软件多线程执行能力的多核处理器；具有硬件多线程技术的多核处理器；平行平台；以及具有分布式共享存储器的并行平台。另外，处理器可以指被设计为执行本文描述的功能的集成电路、专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、可编程逻辑控制器(plc)、复杂可编程逻辑器件(cpld)、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件或其任意组合。此外，处理器可以采用纳米级架构，例如但不限于基于分子和量子点的晶体管、开关和门，以便优化空间使用或增强用户设备的性能。处理器也可以实现为计算处理单元的组合。在本公开中，诸如“存储”、“数据库”以及与组件的操作和功能相关的基本上任何其他信息存储组件之类的术语被用来指代“存储器组件”、“在”存储器“中体现的实体”或包括存储器的组件。应了解，本文所描述的存储器和/或存储器组件可为易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。作为说明而非限制，非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除rom(eeprom)、闪存或非易失性随机存取存储器(ram)(例如，铁电ram(feram)，易失性存储器可包括ram，ram可用作外部高速缓存存储器，例如作为说明而非限制，ram可以许多形式获得，诸如同步ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双倍数据率(ddr sdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路dram(sldram)、直接rambus ram(drram)、直接rambus动态ram(drdram)和rambus动态ram(rdram)。
[0095]
以上描述的内容仅包括系统和计算机实现的方法的示例。当然，不可能为了描述本公开而描述组件或计算机实现的方法的每个可想到的组合，但是本领域的普通技术人员可以认识到，本公开的许多进一步的组合和置换是可能的。此外，对于在具体实施方式、权利要求书、附录和附图中使用术语“包括”、“具有”、“拥有”等来说，这些术语旨在以与术语“包含”在权利要求书中用作过渡词时所解释的类似的方式为包含性的。
[0096]
已经出于说明的目的呈现了对各种实施例的描述，但是不旨在是穷举的或限于所公开的实施例。在不背离所描述的实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。选择本文中所使用的术语以最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场上存在的技术改进，或者使本领域的其他普通技术人员能够理解本文中所公开的实施例。

技术特征：
1.一种量子耦合器件，包括：偏置组件，所述偏置组件经由第一驱动线和第二驱动线被操作地耦合到相应的第一量子比特和第二量子比特，其中所述偏置组件使用经由所述第一驱动线和所述第二驱动线被施加的相应的非谐振微波信号来促进所述第一量子比特与所述第二量子比特之间的zz相互作用的动态控制。2.根据权利要求1所述的量子耦合器件，其中所述偏置组件通过动态地调整所述非谐振微波信号之间的相对相位差来促进所述第一量子比特与所述第二量子比特之间的zz相互作用的动态控制。3.根据前述权利要求中任一项所述的量子耦合器件，其中公共源产生所述非谐振微波信号。4.根据前述权利要求中任一项所述的量子耦合器件，其中所述非谐振微波信号包括由所述第一量子比特和所述第二量子比特的相应的谐振频率定义的频率值。5.根据前述权利要求中任一项所述的量子耦合器件，其中所述非谐振微波信号包括恒定功率值。6.根据前述权利要求中任一项所述的量子耦合器件，其中单量子比特z误差通过回波或帧变化被校正。7.根据前述权利要求中任一项所述的量子耦合器件，还包括经由第三驱动线被操作地耦合到所述偏置组件的第三量子比特，其中所述偏置组件通过调整经由所述第一驱动线和所述第三驱动线被施加的相应的所述非谐振微波信号之间的相对相位差来引起所述第一量子比特与所述第三量子比特之间的zz相互作用。8.根据前述权利要求中任一项所述的量子耦合器件，还包括经由第三驱动线被操作地耦合到所述偏置组件的第三量子比特，其中所述偏置组件通过维持经由所述第三驱动线和所述第一驱动线被施加的相应的所述非谐振微波信号之间的相位差来抑制所述第三量子比特与所述第一量子比特之间的zz相互作用。9.根据前述权利要求中任一项所述的量子耦合器件，其中所述偏置组件通过动态地调整所述非谐振微波信号中的至少一个非谐振微波信号的幅度来控制所述第一量子比特与所述第二量子比特之间的zz相互作用。10.根据前述权利要求中任一项所述的量子耦合器件，其中量子比特斯塔克移位通过针对zz门操作的回波或帧变化而被消除。11.一种计算机实现的方法，包括：由被操作地耦合到处理器的系统，经由第一驱动线和第二驱动线将偏置组件操作地耦合到相应的第一量子比特和第二量子比特；由所述系统使用所述偏置组件利用经由所述第一驱动线和所述第二驱动线施加的相应的非谐振微波信号动态地控制所述第一量子比特与所述第二量子比特之间的zz相互作用。12.根据权利要求11所述的计算机实现的方法，其中使用所述偏置组件动态地控制所述第一量子比特与所述第二量子比特之间的zz相互作用包括：由所述系统动态地调整所述非谐振微波信号之间的相对相位差。13.根据权利要求11至12中任一项所述的计算机实现的方法，其中公共源生成所述非
谐振微波信号。14.根据权利要求11至13中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述非谐振微波信号包括由所述第一量子比特和所述第二量子比特的相应的谐振频率定义的频率值。15.根据权利要求11至14中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述非谐振微波信号包括恒定功率值。16.根据权利要求11至15中任一项所述的计算机实现的方法，还包括：由所述系统经由第三驱动线将第三量子比特操作地耦合到所述偏置组件；以及由所述系统通过调整经由所述第一驱动线和所述第三驱动线被施加的相应的所述非谐振微波信号之间的相对相位差，利用所述偏置组件引起所述第一量子比特与所述第三量子比特之间的zz相互作用。17.根据权利要求11至16中任一项所述的计算机实现的方法，还包括：由所述系统经由第三驱动线将第三量子比特操作地耦合到所述偏置组件；以及由所述系统通过维持经由所述第三驱动线和所述第一驱动线被施加的相应的所述非谐振微波信号之间的相位差，利用偏置组件抑制所述第三量子比特与所述第一量子比特之间的zz相互作用。18.根据权利要求11至17中任一项所述的计算机实现的方法，其中使用所述偏置组件来促进所述第一量子比特与所述第二量子比特之间的zz相互作用的动态控制包括：由所述系统动态地调整所述非谐振微波信号中的至少一个非谐振微波信号的幅度。19.根据权利要求11至18中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述第一量子比特和所述第二量子比特包括量子比特的晶格，所述量子比特的晶格包括第三量子比特，并且其中使用所述偏置组件来促进所述第一量子比特与所述第二量子比特之间的zz相互作用的动态控制包括：在所述晶格内的选择量子比特对之间顺序地施加成对zz相互作用以执行量子算法。20.根据权利要求11至19中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述第一量子比特和所述第二量子比特包括量子比特的晶格，所述量子比特的晶格包括第三量子比特，并且其中使用所述偏置组件来促进所述第一量子比特与所述第二量子比特之间的zz相互作用的动态控制包括：在所述晶格内的选择量子比特对之间施加成对zz相互作用以执行绝热量子计算。21.根据权利要求11至20中任一项所述的计算机实现的方法，还包括：由所述系统经由第三驱动线将第三量子比特操作地耦合到所述偏置组件；将经由所述第一驱动线和第三驱动线被施加的第一非谐振微波信号动态地调整到与高zz耦合点相对应的第一幅度；以及以与低zz耦合点相对应的第二幅度施加经由所述第一驱动线和所述第二驱动线被施加的第二非谐振微波信号，其中所述非谐振微波信号包括所述第一非谐振微波信号和所述第二非谐振微波信号，并且其中所述第一非谐振微波信号包括第一频率，并且所述第二非谐振微波信号包括与所述第一频率不同的第二频率。22.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质具有随其被体现的程序指令，所述程序指令由处理器可执行以使所述处理器：
经由第一驱动线和第二驱动线将偏置组件操作地耦合到相应的第一量子比特和第二量子比特；以及使用所述偏置组件利用经由所述第一驱动线和所述第二驱动线被施加的相应的非谐振微波信号来促进所述第一量子比特与所述第二量子比特之间的zz相互作用的动态控制。23.根据权利要求22所述的计算机程序产品，其中所述程序指令进一步由所述处理器可执行以使所述处理器：使用所述偏置组件，以通过动态地调整所述非谐振微波信号之间的相对相位差或者通过调整所述非谐振微波信号中的至少一个非谐振微波信号的幅度来促进所述第一量子比特与所述第二量子比特之间的zz相互作用的动态控制。24.根据权利要求22至23中任一项所述的计算机程序产品，其中所述程序指令进一步由所述处理器可执行以使所述处理器：使用所述偏置组件，以通过动态地调整所述非谐振微波信号中的至少一个非谐振微波信号的幅度来促进所述第一量子比特与所述第二量子比特之间的zz相互作用的动态控制。

技术总结
一种促进针对量子计算器件的ZZ相互作用的动态控制的技术。在一个示例中，量子耦合器件可以包括偏置组件，该偏置组件经由第一驱动线和第二驱动线被操作地耦合到相应的第一量子比特和第二量子比特。该偏置组件可以使用经由第一驱动线和第二驱动线施加的相应的非谐振微波信号来促进第一量子比特与第二量子比特之间的ZZ相互作用的动态控制。特之间的ZZ相互作用的动态控制。特之间的ZZ相互作用的动态控制。


技术研发人员：D
受保护的技术使用者：国际商业机器公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2023/8/14