FR3166992A1

FR3166992A1 - Qubits tolérants aux erreurs via des résonateurs multimodes

Info

Publication number: FR3166992A1
Application number: FR2509035A
Authority: FR
Inventors: Guilhem Jean Antoine RIBEILL; Gerasimos ANGELATOS
Original assignee: RTX BBN Technologies Corp
Current assignee: RTX BBN Technologies Corp
Priority date: 2024-10-02
Filing date: 2025-08-04
Publication date: 2026-04-03

Abstract

Un système informatique quantique peut inclure un ou plusieurs résonateurs multimodes et un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs, où chacun des un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs est couplé à l’un des un ou plusieurs résonateurs multimodes, et où chacun des un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs inclut un circuit non linéaire supraconducteur. Le système peut également inclure un contrôleur. Le contrôleur peut créer, dans au moins l’un parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes, de multiples qubits de chat associés à de multiples modes acoustiques par couplage paramétrique à au moins l’un parmi les un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs. Le contrôleur peut également mettre en œuvre, dans au moins l’un parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes, un qubit logique sur la base des multiples qubits de chat par correction d’erreurs à l’aide d’interactions pilotées par paramètres avec au moins l’un parmi les un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs. Figure sélectionnée : Fig. 1A

Description

QUBITS TOLÉRANTS AUX ERREURS VIA DES RÉSONATEURS MULTIMODES

La présente divulgation concerne généralement l’informatique quantique et, plus particulièrement, la fourniture de bits logiques avec correction d’erreurs sur la base de multiples qubits de chat dans un résonateur acoustique par couplage paramétrique à un circuit non linéaire supraconducteur.

Contexte de l’invention

Les ordinateurs quantiques consistent en des qubits qui sont contrôlés et couplés via des circuits quantiques. Les ordinateurs quantiques sont sujets à des erreurs qui produisent des changements indésirables de l’état des qubits. Par conséquent, des algorithmes de correction d’erreurs doivent être utilisés pour combiner de multiples qubits physiques en un qubit logique unique, où les erreurs peuvent être détectées et corrigées. Le nombre de ressources nécessaires pour les algorithmes de correction d’erreurs augmente avec le taux d’erreurs. Les améliorations matérielles ont atteint un plateau, les taux d’erreurs physiques étant trop élevés pour être pratiques. Les qubits de chat utilisent un système quantique à variables continues pour coder un qubit et sont capables de supprimer de manière exponentielle l’un des canaux d’erreurs (par exemple, des inversions de bits) en utilisant ce degré de liberté supplémentaire. Cependant, l’état actuel de la technique utilise de grands résonateurs monomodes pour coder chaque qubit de chat, qui ne sont donc pas évolutifs. Par conséquent, il est nécessaire de disposer d’une plateforme physique évolutive pour combler les lacunes ci-dessus.

Résumé

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, incluant un ou plusieurs résonateurs multimodes ; un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs, où chacun des un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs est couplé à l’un des un ou plusieurs résonateurs multimodes, où chacun des un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs inclut un circuit non linéaire supraconducteur ; et un contrôleur incluant un ou plusieurs processeurs configurés pour exécuter des instructions de programme amenant les un ou plusieurs processeurs à créer, dans au moins l’un parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes, de multiples qubits de chat associés à de multiples modes acoustiques par couplage paramétrique à au moins l’un parmi les un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs ; et mettre en œuvre, dans au moins l’un parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes, un qubit logique sur la base des multiples qubits de chat par correction d’erreurs à l’aide d’interactions pilotées par paramètres avec au moins l’un parmi les un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, dans lequel au moins l’un parmi les un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs inclut en outre un résonateur de lecture couplé au circuit non linéaire supraconducteur pour la lecture d’un état d’au moins l’un parmi l’un quelconque des multiples qubits de chat ou l’un quelconque des qubits logiques.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, dans lequel un ou plusieurs résonateurs multimodes et les un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs sont fabriqués sur un substrat commun.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, dans lequel les un ou plusieurs résonateurs multimodes sont des résonateurs à ondes élastiques de volume à harmoniques élevés (HBAR) épitaxiaux.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, où le circuit non linéaire supraconducteur inclut une jonction Josephson.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, où la création d’un qubit de chat particulier parmi les multiples qubits de chat inclut au moins l’une parmi la préparation d’un résonateur multimode particulier parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes dans l’un de deux états de chat ou la stabilisation du résonateur multimode particulier dans une variété engendrée par les deux états de chat.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, dans lequel le qubit logique dans un résonateur multimode particulier parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes est codé à l’aide des multiples qubits de chat dans le résonateur multimode particulier par le biais d’un code de correction d’erreurs non local.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, où le code de correction d’erreurs non local est un code de correction d’erreurs de contrôle de parité de faible densité (LDPC).

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, où la correction d’erreurs est biaisée par le bruit.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, où le contrôleur inclut un ou plusieurs générateurs d’excitation pour fournir des signaux d’excitation à l’un quelconque des circuits non linéaires supraconducteurs pour au moins l’une parmi la création des multiples qubits de chat, la stabilisation des multiples qubits de chat ou la mise en œuvre de la correction d’erreurs.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, où les un ou plusieurs résonateurs multimodes incluent deux résonateurs multimodes ou plus couplés dans une configuration en chaîne unidimensionnelle par un ou plusieurs circuits de couplage supraconducteurs, où un circuit de couplage supraconducteur particulier parmi les un ou plusieurs circuits de couplage supraconducteurs inclut un circuit non linéaire supraconducteur supplémentaire couplé à deux des deux résonateurs multimodes ou plus.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, où les un ou plusieurs processeurs sont en outre configurés pour exécuter des instructions de programme amenant les un ou plusieurs processeurs à mettre en œuvre une correction d’erreurs supplémentaire sur l’un quelconque des qubits logiques dans l’un quelconque des deux résonateurs multimodes ou plus.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, où les un ou plusieurs processeurs sont en outre configurés pour exécuter des instructions de programme amenant les un ou plusieurs processeurs à mettre en œuvre une ou plusieurs opérations de logique quantique sur l’un quelconque des qubits logiques dans l’un quelconque des deux résonateurs multimodes ou plus.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, où le circuit de couplage supraconducteur particulier parmi les un ou plusieurs circuits de couplage supraconducteurs inclut en outre un résonateur de lecture supplémentaire.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, où le contrôleur inclut un ou plusieurs générateurs d’excitation pour fournir des signaux d’excitation à l’un quelconque des circuits non linéaires supraconducteurs pour au moins l’un parmi la création de multiples qubits de chat, la mise en œuvre de la correction d’erreurs ou le contrôle d’interactions entre l’un quelconque des deux résonateurs multimodes ou plus.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, incluant un contrôleur incluant un ou plusieurs processeurs configurés pour exécuter des instructions de programme amenant les un ou plusieurs processeurs à créer, dans au moins l’un parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes, de multiples qubits de chat associés à de multiples modes acoustiques par couplage paramétrique à un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs, où chacun des un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs inclut un circuit non linéaire supraconducteur couplé à l’un des un ou plusieurs résonateurs multimodes ; et mettre en œuvre, dans au moins l’un parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes, un qubit logique sur la base des multiples qubits de chat par correction d’erreurs à l’aide d’interactions pilotées par paramètres avec le circuit de contrôle supraconducteur couplé.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, dans lequel au moins l’un parmi les un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs inclut en outre un résonateur de lecture couplé au circuit non linéaire supraconducteur pour la lecture d’un état d’au moins l’un parmi l’un quelconque des multiples qubits de chat ou le qubit logique.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un système informatique quantique, où les un ou plusieurs résonateurs multimodes incluent deux résonateurs multimodes ou plus couplés dans une configuration en chaîne unidimensionnelle par un ou plusieurs circuits de couplage supraconducteurs, où un circuit de couplage supraconducteur particulier parmi les un ou plusieurs circuits de couplage supraconducteurs inclut un circuit non linéaire supraconducteur supplémentaire couplé à deux des résonateurs multimodes.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un procédé d’informatique quantique, incluant la création, dans au moins l’un parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes, de multiples qubits de chat associés à de multiples modes acoustiques par couplage paramétrique à un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs, où chacun des un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs inclut un circuit non linéaire supraconducteur couplé à l’un des un ou plusieurs résonateurs multimodes ; et la mise en œuvre, dans au moins l’un parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes, d’un qubit logique sur la base des multiples qubits de chat par correction d’erreurs à l’aide d’interactions pilotées par paramètres avec les un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs.

Dans des modes de réalisation, les techniques décrites ici concernent un procédé d’informatique quantique, où les deux résonateurs multimodes ou plus sont couplés dans une configuration en chaîne unidimensionnelle par un ou plusieurs circuits de couplage supraconducteurs, où un circuit de couplage supraconducteur particulier parmi les un ou plusieurs circuits de couplage supraconducteurs inclut un circuit non linéaire supraconducteur supplémentaire couplé à deux des deux résonateurs multimodes ou plus, où le procédé inclut en outre la mise en œuvre d’au moins l’une parmi une correction d’erreurs supplémentaire ou une opération logique quantique sur l’un quelconque des qubits logiques dans l’un quelconque des deux résonateurs multimodes ou plus.

Il est entendu que tant la description générale qui précède que la description détaillée qui suit sont données à titre d’exemples et d’explications uniquement et ne limitent pas la portée de la présente invention. Les dessins en annexe, qui sont incorporés dans le présent mémoire et en constituent une partie, illustrent des modes de réalisation de l’invention et, conjointement avec la description générale, servent à expliquer les principes de l’invention.

Les nombreux avantages de la divulgation peuvent être mieux compris par l’homme du métier en référence aux figures annexées.

LaFIG. 1illustre un schéma fonctionnel d’un système informatique quantique, conformément à un ou plusieurs modes de réalisation de la présente divulgation.

LaFIG. 1illustre un diagramme schématique d’une partie d’un circuit de contrôle supraconducteur et des schémas d’opérations réalisables via des interactions paramétriques, conformément à un ou plusieurs modes de réalisation de la présente divulgation.

LaFIG. 2représente une sphère de Bloch représentant un état d’un qubit de chat, dans un mode de réalisation illustratif.

LaFIG. 3illustre un schéma montrant des détails du résonateur multimode, conformément à un ou plusieurs modes de réalisation de la présente divulgation.

LaFIG. 4est un schéma illustrant un couplage paramétrique entre le circuit non linéaire supraconducteur et le résonateur multimode.

LaFIG. 5est un graphique du spectre de réflexion du résonateur multimode.

LaFIG. 6illustre une chaîne de résonateurs multimodes qui sont contrôlés par des circuits de contrôle supraconducteurs et couplés à des circuits de couplage supraconducteurs, conformément à un ou plusieurs modes de réalisation de la présente divulgation.

LaFIG. 7illustre un procédé d’informatique quantique tolérant aux erreurs, conformément à un ou plusieurs modes de réalisation de la présente divulgation.

Description détaillée

Il va maintenant être fait référence en détail à l’objet divulgué, qui est illustré sur les dessins annexés. La présente divulgation a été particulièrement représentée et décrite en ce qui concerne certains modes de réalisation et leurs caractéristiques spécifiques. Les modes de réalisation exposés ici sont considérés comme illustratifs plutôt que limitatifs. Il devrait être évident pour l’homme du métier que divers changements et modifications de forme et de détails peuvent être apportés sans s’écarter de l’esprit et de la portée de la divulgation.

Des modes de réalisation de la présente divulgation ont pour objet des systèmes et des procédés fournissant une informatique quantique tolérante aux erreurs. Dans des modes de réalisation, un système informatique quantique peut créer et/ou stabiliser de multiples qubits de chat dans un résonateur multimode unique tel qu’un résonateur acoustique sur la base d’interactions paramétriques avec un circuit de contrôle supraconducteur incluant un circuit non linéaire supraconducteur (par exemple, une jonction Josephson, ou similaire). Le système informatique quantique peut en outre mettre en œuvre un qubit logique dans chaque résonateur multimode associé aux multiples qubits de chat associés par le biais d’un code de correction d’erreurs à l’aide d’interactions pilotées par paramètres avec un circuit de contrôle supraconducteur.

Il est envisagé ici que cette configuration puisse fournir une architecture pour une informatique quantique stable et évolutive. Des états de chat sont biaisés par le bruit et peuvent naturellement supprimer des erreurs d’inversion de bit et constituer une voie prometteuse pour une tolérance efficace aux erreurs. En particulier, l’utilisation d’états de chat peut fournir une forme de suppression matérielle des erreurs d’inversion de bit de sorte que les codes de correction d’erreurs puissent se concentrer entièrement ou principalement sur des erreurs d’inversion de phase. En outre, des interactions paramétriques entre le circuit de contrôle supraconducteur et le résonateur multimode peuvent permettre l’utilisation de codes de correction d’erreurs non locaux pour la mise en œuvre efficace d’un qubit logique tolérant aux erreurs dans un résonateur multimode unique sur la base de multiples qubits de chat stabilisés dans le résonateur multimode. En outre, de multiples résonateurs multimodes peuvent être couplés dans une configuration en chaîne unidimensionnelle (1D) par le biais de circuits de couplage supraconducteurs qui incluent également des circuits non linéaires supraconducteurs pour fournir des opérations de correction d’erreurs et/ou de logique quantique supplémentaires sur les qubits logiques tolérants aux erreurs.

En référence maintenant à laFIG. 1-7, les systèmes et procédés fournissant une informatique quantique tolérante aux erreurs sont décrits conformément à un ou plusieurs modes de réalisation de la présente divulgation.

LaFIG. 1illustre un schéma fonctionnel d’un système informatique quantique 100, conformément à un ou plusieurs modes de réalisation de la présente divulgation. Dans des modes de réalisation, un système informatique quantique 100 inclut un ou plusieurs résonateurs multimodes 102 et un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs 104 appropriés pour le couplage paramétrique aux résonateurs multimodes 102.

Un circuit de contrôle supraconducteur 104 peut inclure un circuit non linéaire supraconducteur 106 approprié pour fournir des interactions paramétriques avec des modes dans un résonateur multimode 102. Le circuit non linéaire supraconducteur 106 peut inclure tout élément supraconducteur y compris, mais sans s’y limiter, une jonction Josephson. Le circuit de contrôle supraconducteur 104 peut en outre inclure un résonateur de lecture 108, qui peut être considéré comme faisant partie du circuit non linéaire supraconducteur 106 ou comme un élément distinct.

Le résonateur multimode 102 peut inclure tout type de résonateur adapté pour prendre en charge de multiples modes qui peuvent être manipulés par le biais d’interactions paramétriques avec le circuit non linéaire supraconducteur 106. Par exemple, le résonateur multimode 102 peut inclure, mais sans s’y limiter, un résonateur acoustique. Dans certains modes de réalisation, le résonateur multimode 102 est un résonateur à ondes élastiques de volume à harmoniques élevés (HBAR) épitaxial.

Le système informatique quantique 100 peut en outre inclure un ou plusieurs circuits de couplage supraconducteurs 110 pour connecter des résonateurs multimodes 102 dans une configuration en chaîne. Par exemple, laFIG. 1représente deux résonateurs multimodes 102 couplés par un circuit de couplage supraconducteur 110 unique. Un circuit de couplage supraconducteur 110 peut également inclure un circuit non linéaire supraconducteur supplémentaire 112 et un résonateur de lecture supplémentaire 114. Dans certains cas, les circuits de couplage supraconducteurs 110 présentent la même conception qu’un circuit de contrôle supraconducteur 104, sauf qu’ils sont configurés pour être couplés à deux résonateurs multimodes 102.

Les résonateurs multimodes 102, les circuits de contrôle supraconducteurs 104 et/ou les circuits de couplage supraconducteurs 110 peuvent être fabriqués sur une puce unique (par exemple, sur un substrat commun), ce qui peut réduire le coût et la complexité tout en améliorant les performances.

Le système informatique quantique 100 peut en outre inclure un contrôleur 116 incluant un ou plusieurs processeurs 118 configurés pour exécuter des instructions de programme stockées sur une mémoire 120. De cette manière, le contrôleur 116 (par exemple, via les processeurs 118) peut réaliser toute opération ou étape divulguée ici directement ou par le biais de signaux d’excitation. Par exemple, le contrôleur 116 peut inclure un générateur d’excitation 122 pour générer des signaux d’excitation pour les circuits de contrôle supraconducteurs 104 et/ou les circuits de couplage supraconducteurs 110 pour réaliser des interactions paramétriques dans l’un quelconque des résonateurs multimodes 102.

Les un ou plusieurs processeurs 118 d’un contrôleur 116 peuvent inclure tout élément de traitement connu dans l’art. En ce sens, les un ou plusieurs processeurs 118 peuvent inclure tout dispositif de type microprocesseur configuré pour exécuter des algorithmes et/ou des instructions. Par exemple, les processeurs 118 peuvent inclure un processeur de signal numérique (DSP), un dispositif réseau prédiffusé programmable par l’utilisateur (FPGA), un circuit intégré à application spécifique (ASIC), une unité centrale (CPU) ou une unité de traitement graphique (GPU). La mémoire 120 peut inclure tout support de stockage connu dans l’art adapté au stockage d’instructions de programme exécutables par le ou les processeurs 118 associés. Par exemple, la mémoire 120 peut inclure un support de mémoire non transitoire. À titre d’autre exemple, la mémoire 120 peut inclure, sans s’y limiter, une mémoire en lecture seule, une mémoire vive, un dispositif de mémoire magnétique ou optique (par exemple, un disque), une bande magnétique, un disque à semi-conducteurs et similaires.

Le générateur d’excitation 122 peut inclure tout type de générateur de signaux connu dans l’art adapté à la génération de signaux d’excitation de tout type adapté à l’induction d’interactions paramétriques entre un résonateur multimode 102 et un circuit de contrôle supraconducteur 104 et/ou un circuit de couplage supraconducteur 110. Par exemple, le générateur d’excitation 122 peut être un générateur de signaux électriques qui peut générer des signaux d’excitation électriques à des fréquences sélectionnées pour fournir des interactions paramétriques entre des modes dans ou entre l’un quelconque des résonateurs multimodes 102. En outre, le générateur d’excitation 122 peut être incorporé en tant que composant autonome ou intégré à d’autres composants dans le contrôleur 116 tels que, mais sans s’y limiter, les processeurs 118.

Un circuit de contrôle supraconducteur 104 peut réaliser de multiples fonctions pour atteindre à la fois une efficacité physique et une efficacité de codage. Par exemple, le circuit de contrôle supraconducteur 104 peut utiliser des interactions paramétriques (par exemple, sur la base de signaux d’excitation provenant du générateur d’excitation 122) pour créer et stabiliser de multiples qubits de chat dans un résonateur multimode 102 unique, où un qubit de chat particulier est créé et stabilisé en préparant le résonateur multimode 102 dans l’un des deux états de chat, puis en maintenant une variété engendrée par les deux états de chat. Le circuit de contrôle supraconducteur 104 peut utiliser tout type de technique de stabilisation, y compris, mais sans s’y limiter, une stabilisation dissipative ou une stabilisation non linéaire.

À titre d’autre exemple, le circuit de contrôle supraconducteur 104 peut utiliser des interactions paramétriques pour mesurer (par exemple, lire) un état d’un qubit de chat via le circuit non linéaire supraconducteur 106 et un résonateur de lecture 108. À titre d’autre exemple, le circuit de contrôle supraconducteur 104 peut mettre en œuvre un code de correction d’erreurs pour former un qubit logique dans un résonateur multimode unique 102 sur la base des multiples qubits de chat dans le résonateur multimode 102. Ce code de correction d’erreurs peut être un code non local qui fournit des interactions arbitraires entre des qubits de chat dans le même résonateur multimode 102, ce qui permet la correction de plus d’erreurs par qubit que ce qui est possible avec des codes locaux (par exemple, sur la base d’interactions planaires). Tout type de code non local peut être utilisé, y compris, mais sans s’y limiter, un code de correction d’erreurs de contrôle de parité de faible densité (LDPC). À titre d’autre exemple, le circuit de contrôle supraconducteur 104 peut mesurer (par exemple, lire) un état d’un qubit logique associé à un résonateur multimode 102.

Un circuit de couplage supraconducteur 110 peut également inclure un circuit non linéaire supraconducteur 112 (par exemple, une jonction Josephson ou similaire) et un résonateur de lecture 114, mais peut fournir des interactions paramétriques avec deux résonateurs multimodes 102. De cette manière, les circuits de couplage supraconducteurs 110 peuvent fournir diverses opérations sur les qubits logiques avec correction d’erreurs. Par exemple, les circuits de couplage supraconducteurs 110 peuvent fournir un code de correction d’erreurs supplémentaire sur les qubits logiques. À titre d’autre exemple, les circuits de couplage supraconducteurs 110 peuvent mettre en œuvre des opérations logiques quantiques tolérantes aux erreurs.

LaFIG. 1illustre un diagramme schématique d’une partie d’un circuit de contrôle supraconducteur 104 et des schémas d’opérations réalisables via des interactions paramétriques, conformément à un ou plusieurs modes de réalisation de la présente divulgation.

Un panneau 124 représente un diagramme schématique d’un circuit de contrôle supraconducteur 104 qui inclut un circuit non linéaire supraconducteur 106 et un résonateur multimode 102. Dans certains modes de réalisation, le circuit non linéaire supraconducteur 106 inclut un résonateur de lecture supraconducteur 108 et un élément de jonction Josephson 126 (élément marqué JJ) pour fournir une source de non-linéarité et permettre le couplage paramétrique à un ou plusieurs modes du résonateur multimode 102. Sur la FIG. 1B, les modes acoustiques du résonateur multimode 102 sont représentés par et le circuit non linéaire supraconducteur 106 présente une fréquence radio naturelle de . Les panneaux 130-134 illustrent trois exemples non limitatifs de contrôles paramétriques, où les encarts 136-140 illustrent les différents modes impliqués dans l’interaction effective que le signal de contrôle paramétrique produit, la flèche pleine représentant le taux d’interaction pertinent.

Sur la FIG. 1B, les degrés de liberté quantiques sont représentés sous forme de cercles. Par exemple, la FIG. 1B représente un modeade circuit non linéaire supraconducteur 106 ainsi que des modes de résonateur acoustique ).

Les signaux d’excitation 128 (par exemple, du générateur d’excitation 122) peuvent inclure des tonalités paramétriques (par exemple, des fréquences) qui peuvent être utilisées pour réaliser diverses fonctions telles que, mais sans s’y limiter, créer des qubits de chat, stabiliser des qubits de chat, réaliser des portes sur les qubits de chat et/ou mesurer des états de qubits de chat en induisant un couplage (par exemple, un couplage paramétrique) avec le circuit non linéaire supraconducteur 106. Dans certains modes de réalisation, des signaux d’excitation 128 sont fournis sous forme de flux externe traversant l’élément de jonction Josephson 126 du circuit de contrôle supraconducteur 104.

Le panneau 130 représente une technique de préparation et/ou de stabilisation de qubits de chat. Des qubits de chat peuvent être codés en multiples des modes du résonateur multimode 102 ( _, _, , …). Un qubit de chat peut être créé et/ou stabilisé dans un mode oscillant à en fournissant un signal d’excitation 128 au circuit non linéaire supraconducteur 106 à une fréquence ou une fréquence proche de celle-ci qui représente deux fois la fréquence souhaitée, ce qui est illustré dans l’encadré 136 et la flèche indiquant le couplage entre le mode et . Par exemple, un signal d’excitation adapté à la préparation et/ou à la stabilisation d’un qubit de chat peut présenter une fréquence , où est un désaccord entre les fréquences de mode acoustique et la fréquence de circuit de contrôle.

Le panneau 132 représente une technique pour réaliser des portes sur des qubits de chat. Des signaux d’excitation 128 peuvent être fournis au circuit non linéaire supraconducteur 106 afin de réaliser des portes sur les qubits de chat codés dans le résonateur multimode 102. Dans certains modes de réalisation, le contrôle d’un qubit de chat codé dans un mode à est réalisé en modulant le signal d’excitation de stabilisation 128 (par exemple, un signal électrique) à comme décrit ci-dessus, et en produisant des tonalités supplémentaires à des fréquences proches de . Par exemple, des portes entre une paire de qubits de chat dans des modes avec des fréquences et peuvent être réalisées en fournissant un signal électrique à la fréquence différentielle par le biais d’une paire de tonalités paramétriques proches de et . À titre d’autre exemple, l’encadré 138 illustre une porte Z₁Z₂, qui peut être réalisée par le biais des deux tonalités , où est une fréquence de désaccord. Dans cet exemple, la porte Z₁Z₂implique , , afin de produire une interaction plus un conjugué hermitien.

Le panneau 140 représente une technique pour réaliser une mesure (par exemple, une lecture) de qubits de chat. Dans certains modes de réalisation, le résonateur de lecture 108 peut être utilisé pour mesurer les états quantiques des qubits de chat stockés dans l’oscillateur multimode 102, qui peuvent être utilisés pour diverses opérations, y compris, mais sans s’y limiter, la correction d’erreurs. Dans certains modes de réalisation, la mesure peut être réalisée à l’aide d’un signal d’excitation 128 pour induire un couplage entre le mode résonateur multimode 102 contenant le qubit de chat d’intérêt et le résonateur de lecture 108. À titre d’illustration, on peut considérer un cas dans lequel le résonateur de lecture 108 présente une fréquence radio naturelle de et le qubit de chat interrogé est codé avec une fréquence de . Il peut être produit un couplage efficace qui transfère des informations dans l’état de qubit de chat interrogé au résonateur de lecture 108 via le mode non linéaire en appliquant une paire de tonalités proches des fréquences et . Par exemple, l’encart 140 représente une opération de lecture basée sur des signaux d’excitation 128 avec deux tonalités : , où est une fréquence de désaccord et est un couplage entre et .

En réalisant une série de portes et de mesures comme décrit ci-dessus, le contrôleur 116 peut mettre en œuvre un code de correction d’erreurs quantiques et ainsi coder un ou plusieurs qubits logiques en utilisant l’état de plusieurs qubits de chat dans un seul oscillateur. En raison du biais élevé dû au bruit de qubits de chat, où la suppression d’erreurs matérielles réduit de manière exponentielle le taux d’inversion de bit, une grande partie des ressources de correction d’erreurs peut être consacrée à un seul canal d’erreur, augmentant ainsi son efficacité. Dans divers modes de réalisation, ce code de correction d’erreurs peut être un code de contrôle de parité de faible densité (LDPC) quantique en raison de la possibilité de connectivité de qubit de chat arbitraire dans un seul oscillateur.

LaFIG. 2illustre une sphère de Bloch 200 représentant un état d’un qubit de chat, dans un mode de réalisation illustratif. Un qubit de chat est un qubit codé dans une variété d’états fondamentaux à double dégénérescence d’un système quantique à variables continues. Dans divers modes de réalisation, ce système quantique peut être un mode résonateur acoustique couplé à un circuit non linéaire supraconducteur. Sa paire dégénérée d’états fondamentaux peut être écrite sur la base d’états cohérents :
(1)
qui sont choisis pour être les états de qubit (par exemple, les états propres X comme indiqué sur la sphère de Bloch). Les états de base de calcul sont donc donnés par :
(2)
et
(3)
qui forment les pôles de la sphère de Bloch.

Les qubits de chat permettent de supprimer de manière exponentielle le taux d’erreurs d’inversion de bit au niveau matériel. En augmentant l’amplitude d’état fondamental α, le taux d’inversions de bits induits par l’environnement (entre les états des équations (2) et (3)) diminue de manière exponentielle :
(4)
Il s’agit de l’un des deux canaux d’erreurs possibles qui affectent les qubits. L’autre source d’erreurs provient des inversions de phase, qui excitent des transitions entre les états et indiqués dans l’équation (1). Ces états sont séparés par une seule excitation d’espace de Fock (un photon, ou dans ce cas un phonon), et ainsi le taux d’inversion de bit augmente linéairement avec le nombre d’excitations :
(5)

Dans des approches d’informatique quantique standard, on suppose que des erreurs d’inversion de bit et de phase se produisent avec une probabilité approximativement égale. Cependant, d’après les équations (4) et (5), le qubit de chat réduit à la fois le taux d’erreurs global et produit un bruit biaisé, qui peut être corrigé plus efficacement. Ceci est réalisé en augmentant au niveau matériel du système informatique quantique 100, ce qui peut être fait dans divers modes de réalisation en augmentant l’amplitude de la tonalité de stabilisation ou en réduisant un taux de dissipation théorique. Cela supprime alors le taux d’inversion de bit de calcul, ce qui permet d’utiliser des codes de correction d’erreurs efficaces qui se concentrent sur la suppression du taux d’erreurs d’inversion de phase.

LaFIG. 3illustre un schéma 300 montrant des détails du résonateur multimode 102, conformément à un ou plusieurs modes de réalisation de la présente divulgation. Le schéma 300 illustre une découpe cylindrique d’un substrat plus grand, indiquant où les modes sont pris en charge. Dans divers modes de réalisation, le résonateur multimode 102 est un résonateur à ondes élastiques de volume à harmoniques élevés (HBAR) composite, comprenant un transducteur piézoélectrique 304 sur un substrat à faibles pertes 302. Le substrat, d’épaisseurt _s en dessous du transducteur piézoélectrique 304, forme une cavité Fabry-Perot phononique qui prend en charge des modes acoustiques avec des fréquences :
(6)
oùv _s est la vitesse du son dans le substrat etnest le numéro de mode. Dans divers modes de réalisation, le transducteur peut consister en une structure épitaxiée composite pour maximiser l’adaptation d’impédances acoustiques, incluant un matériau piézoélectrique 306 d’épaisseurt _r qui se couple directement au circuit non linéaire supraconducteur 106. Le matériau piézoélectrique convertit l’énergie électrique en énergie acoustique, générant des phonons dans les modes acoustiques de la cavité.

LaFIG. 4est un schéma 400 illustrant un couplage paramétrique entre le circuit non linéaire supraconducteur 106 et le résonateur multimode 102. Un élément non linéaire Josephson 402 est représenté dans le circuit non linéaire supraconducteur 106, et le couplage entre le circuit non linéaire supraconducteur 106 et le transducteur piézoélectrique 304 est représenté par un condensateur 404. Le résonateur acoustique est constitué de multiples modes 406 à des fréquences qui sont en général éloignées de la résonance du circuit non linéaire supraconducteur 106 mais qu’il est possible de coupler fortement par modulation paramétrique de l’élément non linéaire Josephson 402. La génération des modes acoustiques 406 par couplage piézoélectrique est représentée par la première flèche de couplage 408. La lecture des modes acoustiques 406 est représentée par la deuxième flèche de couplage 410. L’interaction entre le circuit non linéaire supraconducteur 106 et les modes acoustiques est représentée par l’équation (7) :
(7)
où et sont des opérateurs de création et d’annihilation de mode non linéaire de circuit (par exemple, un transmon), avec une fréquence d’excitation , et sont des opérateurs de création et d’annihilation pour le mode phononique avec résonance , est le domaine spectral libre (FSR) et représente un décalage de flux statique. Ici, la somme sur décrit des tonalités appliquées au mode de circuit non linéaire via le résonateur de lecture, et le dernier terme représente l’interaction générée par l’élément non linéaire Josephson 402, où et sont des coefficients d’hybridation. Différents termes non linéaires peuvent ici être contrôlés par les portes 124 (c’est-à-dire un flux appliqué dépendant du temps ) et sont explicitement représentés avec cette dépendance. Le signal électrique appliqué peut généralement être écrit :
(8)
Le terme final dans l’équation (7) décrit l’interaction entre le circuit non linéaire supraconducteur 106 et les modes phononiques fournis par le transducteur piézoélectrique.

La FIG. 5 est un graphique 500 du spectre de réflexion du résonateur multimode 102. La fréquence est indiquée le long de l’abscisse en gigahertz (GHz) et un coefficient de réflexion est indiqué le long de l’axe des ordonnées en décibels. Le spectre de réflexion combine l’enveloppe de transduction avec les modes de cavité acoustique nue de l’équation (6), et représente ainsi la densité phononique des états avec lesquels le circuit non linéaire supraconducteur 106 interagit. Un encadré 502 montre un gros plan du spectre d’environ 9 GHz à environ 9,5 GHz, une région de modes à facteur de qualité particulièrement élevé et donc à faible taux de perte phononique. Il s’agit de modes idéaux pour coder les qubits de chat, car leur taux de perte naturellement faible entraînera des taux d’erreurs d’inversion de phase faibles (équation (5)) même avec une valeur élevée.

LaFIG. 6illustre une chaîne 600 de résonateurs multimodes 102a-102d qui sont contrôlés par des circuits de contrôle supraconducteurs 104a-104d et couplés à des circuits de couplage supraconducteurs 110a-110c, conformément à un ou plusieurs modes de réalisation de la présente divulgation. Cette architecture peut être utilisée comme ordinateur quantique universel tolérant aux erreurs. Chacun des circuits de contrôle supraconducteurs 104a-104d est représenté avec un circuit non linéaire supraconducteur 106a-106d individuel et un résonateur de lecture 108a-108d. De cette manière, chaque circuit de contrôle 104a-104d peut créer, stabiliser, lire et soumettre à une correction d’erreurs des qubits de chat dans le résonateur multimode 102a-d associé et générer en outre des qubits logiques dans les résonateurs multimodes 102a-d associés comme décrit sur les FIG. 1 et 4. De même, les circuits de contrôle 110a-110c sont chacun représentés avec des circuits non linéaires supraconducteurs supplémentaires individuels 112a-112c et un résonateur de lecture supplémentaire 114a-114c. De cette manière, les circuits de couplage supraconducteurs 110a-c peuvent réaliser des interactions intra-résonateur et ainsi fournir des opérations de correction d’erreurs et/ou de logique quantique supplémentaires sur la base des qubits logiques dans les résonateurs multimodes 102a-d. Par exemple, les circuits de couplage supraconducteurs 110a-c (ou la chaîne 600 en général) peuvent mettre en œuvre un code de jauge.

LaFIG. 7illustre un procédé 700 d’informatique quantique tolérant aux erreurs, conformément à un ou plusieurs modes de réalisation de la présente divulgation. Les modes de réalisation et les technologies facilitantes décrits dans le contexte du système informatique quantique de métrologie de superposition 100 peuvent être interprétés comme s’étendant au procédé 700. Par exemple, le procédé 700 peut être mis en œuvre à l’aide du système informatique quantique 100 décrit ici. Cependant, le procédé 700 peut ne pas se limiter à l’architecture spécifique du système informatique quantique 100.

Dans certains modes de réalisation, le procédé 700 inclut une étape 702 consistant à créer, dans au moins l’un parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes, de multiples qubits de chat associés à de multiples modes acoustiques par couplage paramétrique à un ou plusieurs circuits de contrôle. Par exemple, comme décrit par rapport au système informatique quantique 100, l’étape 702 peut inclure l’excitation d’un circuit non linéaire supraconducteur 106 avec des signaux d’excitation qui induisent des interactions paramétriques pour créer et/ou stabiliser de multiples qubits de chat dans un résonateur multimode 102. Dans certains modes de réalisation, le procédé 700 inclut une étape 704 consistant à mettre en œuvre, dans au moins l’un parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes, un qubit logique sur la base des multiples qubits de chat par correction d’erreurs à l’aide d’interactions pilotées par paramètres avec les un ou plusieurs circuits de contrôle. Par exemple, comme décrit par rapport au système informatique quantique 100, l’étape 704 peut inclure la mise en œuvre de codes de correction d’erreurs non locaux (par exemple, via des signaux d’excitation) pour mettre en œuvre un qubit logique dans un résonateur multimode 102 sur la base des multiples qubits de chat dans le résonateur multimode 102. En outre, bien que non explicitement montré sur laFIG. 7, le procédé 700 peut inclure la mise en œuvre d’une opération de correction d’erreurs et/ou de logique quantique supplémentaire sur l’un quelconque des qubits logiques dans l’un quelconque de deux résonateurs multimodes 102 ou plus couplés par des circuits de couplage supraconducteurs 110.

L’un quelconque des procédés décrits ici peut inclure le stockage en mémoire de résultats d’une ou plusieurs étapes des modes de réalisation de procédé. Les résultats peuvent inclure l’un quelconque des résultats décrits ici et peuvent être stockés de toute manière connue dans l’art. La mémoire peut inclure toute mémoire décrite ici ou tout autre support de stockage approprié connu dans l’art. Après que les résultats ont été stockés, les résultats peuvent être consultés dans la mémoire et utilisés par l’un quelconque des modes de réalisation de procédé ou de système décrits ici, mis en forme pour être présentés à un utilisateur, utilisés par un autre module logiciel, procédé ou système et similaires. En outre, les résultats peuvent être stockés « de manière permanente », « de manière semi-permanente », « temporairement » ou pendant une certaine période de temps. Par exemple, la mémoire peut être une mémoire vive (RAM), et les résultats ne persistent pas nécessairement indéfiniment dans la mémoire.

Il est en outre envisagé que chacun des modes de réalisation du procédé décrit ci-dessus puisse inclure toute autre étape de tout autre procédé décrit ici. En outre, chacun des modes de réalisation du procédé décrit ci-dessus peut être réalisé par l’un quelconque des systèmes décrits ici.

L’homme du métier reconnaîtra que les composants, les opérations, les dispositifs et les objets décrits ici, ainsi que la discussion qui les accompagne, sont utilisés à titre d’exemples par souci de clarté conceptuelle et que diverses modifications de configuration sont envisagées. Par conséquent, tels qu’utilisés ici, les exemples spécifiques exposés et la discussion qui les accompagne sont destinés à être représentatifs de leurs classes plus générales. En général, l’utilisation de tout exemple spécifique est destinée à être représentative de sa classe, et la non-inclusion de composants, d’opérations, de dispositifs et d’objets spécifiques ne doit pas être considérée comme limitative.

Tels qu’utilisés ici, les termes directionnels tels que « haut », « bas », « au-dessus », « en dessous », « supérieur(e) », « vers le haut » « inférieur(e) » et « vers le bas » sont destinés à fournir des positions relatives à des fins de description, et ne sont pas destinés à désigner un cadre de référence absolu. Diverses modifications des modes de réalisation décrits seront apparentes à l’homme du métier, et les principes généraux définis ici peuvent être appliqués à d’autres modes de réalisation.

En ce qui concerne l’utilisation de pratiquement tout terme au pluriel et/ou au singulier ici, l’homme du métier peut traduire du pluriel au singulier et/ou du singulier au pluriel selon le contexte et/ou l’application. Les différentes permutations singulier/pluriel ne sont pas expressément exposées ici par souci de clarté.

L’objet décrit ici illustre parfois différents composants contenus dans d’autres composants ou connectés à ceux-ci. Il convient de comprendre que les architectures représentées ne sont que des exemples et qu’il est en fait possible de mettre en œuvre de nombreuses autres architectures qui atteignent la même fonctionnalité. Au sens conceptuel, tout agencement de composants pour atteindre la même fonctionnalité est effectivement « associé » de sorte que la fonctionnalité souhaitée est atteinte. Ainsi, deux composants quelconques ici combinés pour atteindre une fonctionnalité particulière peuvent être considérés comme « associés » l’un à l’autre de sorte que la fonctionnalité souhaitée soit atteinte, indépendamment des architectures ou des composants intermédiaires. De même, deux composants quelconques ainsi associés peuvent également être considérés comme étant « connectés » ou « couplés » l’un à l’autre pour atteindre la fonctionnalité souhaitée, et deux composants quelconques capables d’être ainsi associés peuvent également être considérés comme étant « couplables » l’un à l’autre pour atteindre la fonctionnalité souhaitée. Des exemples spécifiques de composants couplables incluent, mais sans s’y limiter, des composants physiquement appariables et/ou interagissant physiquement et/ou des composants pouvant interagir sans fil et/ou interagissant sans fil et/ou des composants interagissant logiquement et/ou pouvant interagir logiquement.

En outre, il convient de comprendre que l’invention est définie par les revendications annexées. Il sera compris par l’homme du métier qu’en général, les termes utilisés ici, et en particulier dans les revendications annexées (par exemple, les corps des revendications annexées) sont généralement destinés à être des termes « ouverts » (par exemple, le terme « incluant » doit être interprété comme « incluant, mais sans s’y limiter », le terme « ayant » doit être interprété comme « ayant au moins », le terme « inclut » doit être interprété comme « inclut, mais sans s’y limiter » et similaires). Il sera en outre compris par l’homme du métier que si un nombre spécifique d’une énumération de revendication introduite est visé, une telle intention sera explicitement énumérée dans la revendication, et qu’en l’absence d’une telle énumération, aucune intention de ce genre n’est présente. Par exemple, afin de faciliter la compréhension, les revendications annexées suivantes peuvent contenir l’utilisation des phrases introductives « au moins l’un(e) » et « un(e) ou plusieurs » pour introduire des énumérations de revendication. Toutefois, l’utilisation de telles phrases ne doit pas être interprétée comme impliquant que l’introduction d’une énumération de revendication par les articles indéfinis « un » ou « une » limite toute revendication particulière contenant une telle énumération de revendication introduite à des inventions ne contenant qu’une énumération de ce genre, même lorsque la même revendication comprend les phrases introductives « un(e) ou plusieurs » ou « au moins l’un(e) » et les articles indéfinis tels que « un » ou « une » (par exemple, « un » et/ou « une » doivent typiquement être interprétés comme signifiant « au moins l’un(e) » ou « un(e) ou plusieurs ») ; il en va de même pour l’utilisation d’articles définitifs utilisés pour invoquer des énumérations de revendication. En outre, même si un nombre spécifique d’une énumération de revendication introduite est explicitement cité, l’homme du métier reconnaîtra que cette énumération doit typiquement être interprétée comme signifiant au moins le nombre cité (par exemple, la simple énumération de « deux énumérations », sans autres modificateurs, signifie typiquement au moins deux énumérations ou deux énumérations ou plus). En outre, dans les cas où une convention analogue à « au moins l’un parmi A, B et C, et similaires » est utilisée, en général une telle construction est employée au sens où l’homme du métier comprendrait la convention (par exemple, « un système ayant au moins l’un parmi A, B et C » inclurait, mais sans s’y limiter, des systèmes qui ont A seul, B seul, C seul, A et B ensemble, A et C ensemble, B et C ensemble, et/ou A, B, et C ensemble, et similaires). Dans les cas où une convention analogue à « au moins l’un parmi A, B ou C, et similaires » est utilisée, en général une telle construction est employée au sens où l’homme du métier comprendrait la convention (par exemple, « un système ayant au moins l’un parmi A, B ou C » inclurait, mais sans s’y limiter, des systèmes qui ont A seul, B seul, C seul, A et B ensemble, A et C ensemble, B et C ensemble, et/ou A, B, et C ensemble, et similaires). Il sera en outre compris par l’homme du métier que pratiquement tout mot disjonctif et/ou toute phrase disjonctive présentant deux termes alternatifs ou plus, que ce soit dans la description, les revendications ou les dessins, doit être compris comme envisageant les possibilités d’inclure l’un des termes, l’un ou l’autre des termes ou les deux termes. Par exemple, l’expression « A ou B » sera comprise comme incluant les possibilités de « A » ou « B » ou « A et B ».

Il est considéré que la présente divulgation et nombre des avantages associés seront compris par la description précédente, et il sera évident que diverses modifications peuvent être apportées à la forme, à la construction et à l’agencement des composants sans s’écarter de l’objet divulgué ou sans sacrifier tous ses avantages matériels. La forme décrite est purement explicative, et il est prévu que les revendications suivantes englobent et incluent de telles modifications. En outre, il convient de comprendre que l’invention est définie par les revendications annexées.

Claims

Système informatique quantique, comprenant :
un ou plusieurs résonateurs multimodes ;
un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs, dans lequel chacun des un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs est couplé à l’un des un ou plusieurs résonateurs multimodes, dans lequel chacun des un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs inclut un circuit non linéaire supraconducteur ; et
un contrôleur incluant un ou plusieurs processeurs configurés pour exécuter des instructions de programme amenant les un ou plusieurs processeurs à :
créer, dans au moins l’un parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes, de multiples qubits de chat associés à de multiples modes acoustiques par couplage paramétrique à au moins l’un parmi les un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs ; et
mettre en œuvre, dans au moins l’un parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes, un qubit logique sur la base des multiples qubits de chat par correction d’erreurs à l’aide d’interactions pilotées par paramètres avec au moins l’un parmi les un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs.
Système informatique quantique selon la revendication 1, dans lequel au moins l’un parmi les un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs comprend en outre un résonateur de lecture couplé au circuit non linéaire supraconducteur pour la lecture d’un état d’au moins l’un parmi l’un quelconque des multiples qubits de chat ou l’un quelconque des qubits logiques.
Système informatique quantique selon la revendication 1, dans lequel un ou plusieurs résonateurs multimodes et les un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs sont fabriqués sur un substrat commun.
Système informatique quantique selon la revendication 3, dans lequel les un ou plusieurs résonateurs multimodes sont des résonateurs à ondes élastiques de volume à harmoniques élevés (HBAR) épitaxiaux.
Système informatique quantique selon la revendication 1, dans lequel le circuit non linéaire supraconducteur inclut une jonction Josephson.
Système informatique quantique selon la revendication 1, dans lequel la création d’un qubit de chat particulier parmi les multiples qubits de chat comprend :
au moins l’une parmi la préparation d’un résonateur multimode particulier parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes dans l’un de deux états de chat ou la stabilisation du résonateur multimode particulier dans une variété engendrée par les deux états de chat.
Système informatique quantique selon la revendication 1, dans lequel le qubit logique dans un résonateur multimode particulier parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes est codé à l’aide des multiples qubits de chat dans le résonateur multimode particulier par le biais d’un code de correction d’erreurs non local.
Système informatique quantique selon la revendication 7, dans lequel le code de correction d’erreurs non local est un code de correction d’erreurs de contrôle de parité de faible densité (LDPC).
Système informatique quantique selon la revendication 1, dans lequel la correction d’erreurs est biaisée par le bruit.
Système informatique quantique selon la revendication 1, dans lequel le contrôleur inclut un ou plusieurs générateurs d’excitation pour fournir des signaux d’excitation à l’un quelconque des circuits non linéaires supraconducteurs pour au moins l’une parmi la création des multiples qubits de chat, la stabilisation des multiples qubits de chat ou la mise en œuvre de la correction d’erreurs.
Système informatique quantique selon la revendication 1, dans lequel les un ou plusieurs résonateurs multimodes incluent deux résonateurs multimodes ou plus couplés dans une configuration en chaîne unidimensionnelle par un ou plusieurs circuits de couplage supraconducteurs, dans lequel un circuit de couplage supraconducteur particulier parmi les un ou plusieurs circuits de couplage supraconducteurs comprend un circuit non linéaire supraconducteur supplémentaire couplé à deux des deux résonateurs multimodes ou plus.
Système informatique quantique selon la revendication 11, dans lequel les un ou plusieurs processeurs sont en outre configurés pour exécuter des instructions de programme amenant les un ou plusieurs processeurs à mettre en œuvre une correction d’erreurs supplémentaire sur l’un quelconque des qubits logiques dans l’un quelconque des deux résonateurs multimodes ou plus.
Système informatique quantique selon la revendication 11, dans lequel les un ou plusieurs processeurs sont en outre configurés pour exécuter des instructions de programme amenant les un ou plusieurs processeurs à mettre en œuvre une ou plusieurs opérations de logique quantique sur l’un quelconque des qubits logiques dans l’un quelconque des deux résonateurs multimodes ou plus.
Système informatique quantique selon la revendication 11, dans lequel le circuit de couplage supraconducteur particulier parmi les un ou plusieurs circuits de couplage supraconducteurs inclut en outre un résonateur de lecture supplémentaire.
Système informatique quantique selon la revendication 11, dans lequel le contrôleur inclut un ou plusieurs générateurs d’excitation pour fournir des signaux d’excitation à l’un quelconque des circuits non linéaires supraconducteurs pour au moins l’un parmi la création de multiples qubits de chat, la mise en œuvre de la correction d’erreurs ou le contrôle d’interactions entre l’un quelconque des deux résonateurs multimodes ou plus.
Système informatique quantique, comprenant :
un contrôleur incluant un ou plusieurs processeurs configurés pour exécuter des instructions de programme amenant les un ou plusieurs processeurs à :
créer, dans au moins l’un parmi un ou plusieurs résonateurs multimodes, de multiples qubits de chat associés à de multiples modes acoustiques par couplage paramétrique à un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs, dans lequel chacun des un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs inclut un circuit non linéaire supraconducteur couplé à l’un des un ou plusieurs résonateurs multimodes ; et
mettre en œuvre, dans au moins l’un parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes, un qubit logique sur la base des multiples qubits de chat par correction d’erreurs à l’aide d’interactions pilotées par paramètres avec le circuit de contrôle supraconducteur couplé.
Système informatique quantique selon la revendication 16, dans lequel au moins l’un parmi les un ou plusieurs circuits de contrôle superconducteurs comprend en outre un résonateur de lecture couplé au circuit non linéaire superconducteur pour la lecture d’un état d’au moins l’un parmi l’un quelconque des multiples qubits de chat ou le qubit logique.
Système informatique quantique selon la revendication 16, dans lequel les un ou plusieurs résonateurs multimodes incluent deux résonateurs multimodes ou plus couplés dans une configuration en chaîne unidimensionnelle par un ou plusieurs circuits de couplage supraconducteurs, dans lequel un circuit de couplage supraconducteur particulier parmi les un ou plusieurs circuits de couplage supraconducteurs comprend un circuit non linéaire supraconducteur supplémentaire couplé à deux des résonateurs multimodes.
Procédé d’informatique quantique, comprenant :
la création, dans au moins l’un parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes, de multiples qubits de chat associés à de multiples modes acoustiques par couplage paramétrique à un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs, dans lequel chacun des un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs inclut un circuit non linéaire supraconducteur couplé à l’un des un ou plusieurs résonateurs multimodes ; et
la mise en œuvre, dans au moins l’un parmi les un ou plusieurs résonateurs multimodes, d’un qubit logique sur la base des multiples qubits de chat par correction d’erreurs à l’aide d’interactions pilotées par paramètres avec les un ou plusieurs circuits de contrôle supraconducteurs.
Procédé d’informatique quantique selon la revendication 19, dans lequel les deux résonateurs multimodes ou plus sont couplés dans une configuration en chaîne unidimensionnelle par un ou plusieurs circuits de couplage supraconducteurs, dans lequel un circuit de couplage supraconducteur particulier parmi les un ou plusieurs circuits de couplage supraconducteurs comprend un circuit non linéaire supraconducteur supplémentaire couplé à deux des deux résonateurs multimodes ou plus, dans lequel le procédé comprend en outre :
la mise en œuvre d’au moins l’une parmi une correction d’erreurs supplémentaire ou une opération logique quantique sur l’un quelconque des qubits logiques dans l’un quelconque des deux résonateurs multimodes ou plus.