降級的經(jīng)量子冗余譯碼狀態(tài)的校正子的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請案奪叉參考
[0002] 本申請案主張2013年1月15日提出申請的第61/752, 646號美國臨時(shí)專利申請 案的權(quán)益。
[0003] 依照情報(bào)高級研宄計(jì)劃署（IARPA)授予的第D11PC20165號合同的條款，美國政府 在本發(fā)明中具有完全支付許可及在有限的情形下根據(jù)合理?xiàng)l款要求專利所有人許可他人 的權(quán)利。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004] 本發(fā)明涉及測量可能已經(jīng)歷物理降級的經(jīng)量子冗余譯碼狀態(tài)的校正子。
【背景技術(shù)】
[0005] 本章節(jié)介紹可有助于促進(jìn)對本發(fā)明的更好理解的方面。因此，本章節(jié)的陳述應(yīng)從 這個(gè)角度來閱讀而不應(yīng)理解為關(guān)于什么在現(xiàn)有技術(shù)中或什么不在現(xiàn)有技術(shù)中的承認(rèn)。
[0006] 由于載運(yùn)糾纏的量子狀態(tài)的信息易于在一些類型的物理處理期間發(fā)生錯(cuò)誤，因此 其中此類糾纏的量子狀態(tài)載運(yùn)信息的量子計(jì)算機(jī)將可能使用錯(cuò)誤校正。在此類量子計(jì)算 機(jī)中，錯(cuò)誤校正可涉及基于量子穩(wěn)定子群組對載運(yùn)糾纏的量子狀態(tài)的信息進(jìn)行量子冗余譯 碼。
[0007] 量子冗余譯碼涉及相干地混合個(gè)別初始量子狀態(tài)（即，信息載運(yùn)狀態(tài)）與預(yù)設(shè)置 量子狀態(tài)，借此產(chǎn)生對應(yīng)經(jīng)量子冗余譯碼狀態(tài)。相干混合通常使每一初始量子狀態(tài)與具有 多個(gè)量子位（qubit)的預(yù)設(shè)置量子狀態(tài)糾纏。在量子冗余譯碼之后，物理處理可在經(jīng)量子 冗余譯碼狀態(tài)中產(chǎn)生錯(cuò)誤。物理處理可包含（例如）經(jīng)由物理通信通道傳輸經(jīng)量子冗余譯 碼狀態(tài)及/或存儲經(jīng)量子冗余譯碼狀態(tài)。
[0008] 在物理處理之后，物理處理處理過的經(jīng)量子冗余譯碼可經(jīng)受錯(cuò)誤校正處理。錯(cuò)誤 校正過程通常涉及測量物理處理過的經(jīng)量子冗余譯碼狀態(tài)的校正子的值。校正子的所測量 值指示物理處理是否在對應(yīng)經(jīng)量子冗余譯碼狀態(tài)中產(chǎn)生錯(cuò)誤。通常，使用所測量值來識別 物理處理最可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤。如果校正子的所測量值指示存在錯(cuò)誤，那么錯(cuò)誤校正過程可 涉及對物理處理過的經(jīng)冗余譯碼量子狀態(tài)應(yīng)用量子操作以反轉(zhuǎn)所述物理處理最可能產(chǎn)生 的錯(cuò)誤。所應(yīng)用量子操作的形式是依據(jù)物理處理過的經(jīng)量子冗余譯碼狀態(tài)的校正子確定。 通常，可通過此錯(cuò)誤校正處理校正的錯(cuò)誤的集合為物理處理可能產(chǎn)生的所有錯(cuò)誤的集合的 真子集。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 一些實(shí)施例提供其對物理處理過的（例如，降級的）經(jīng)量子冗余譯碼狀態(tài)的校正 子的確定對抗?jié)撛阱e(cuò)誤更穩(wěn)健的設(shè)備或方法。
[0010] 在一些實(shí)施例中，第一設(shè)備包含具有η個(gè)輸入端口及η個(gè)輸出端口的裝置。所述η 個(gè)輸入端口經(jīng)配置以接收物理處理過的經(jīng)量子冗余譯碼狀態(tài)的η個(gè)對應(yīng)物理對象。所述η 個(gè)輸出端口經(jīng)配置以輸出所述物理處理過的經(jīng)量子冗余譯碼狀態(tài)中的所述η個(gè)物理對象。 所述裝置經(jīng)配置以通過使所述η個(gè)物理對象通過所述裝置而測量所述物理處理過的經(jīng)量 子冗余譯碼狀態(tài)的校正子的位。所述裝置經(jīng)配置以通過所述使所述η個(gè)物理對象通過所述 裝置而測量所述校正子的所述所測量位中的一些所測量位的奇偶校驗(yàn)位。
[0011] 在所述第一設(shè)備的一些實(shí)施例中，所述裝置可包含串聯(lián)連接的測量裝置的序列。 所述測量裝置中的每一者經(jīng)配置以接收及傳輸所述η個(gè)物理對象且經(jīng)配置以測量所述校 正子的所述位中的一者或所述校正子的所述所測量位中的一些所測量位的所述奇偶校驗(yàn) 位。在一些此類實(shí)施例中，所述測量裝置中的至少一者經(jīng)配置以測量所述奇偶校驗(yàn)位。在 此段落的任何實(shí)施例中，所述測量裝置中的每一者可包含量子門的量子電路。在此段落的 任何實(shí)施例中，所述測量裝置的真子集可經(jīng)配置以測量所述校正子的所述位，使得所述校 正子的每一位由所述真子集的所述測量裝置中的不同一者測量。
[0012] 所述第一設(shè)備的以上實(shí)施例中的任一者可進(jìn)一步包含經(jīng)連接以接收所述校正子 的所述所測量位及所述所測量奇偶校驗(yàn)位的電子控制器。所述電子控制器經(jīng)配置以基于所 述所測量奇偶校驗(yàn)位及所述校正子的所述所測量位而確定所述校正子的經(jīng)錯(cuò)誤校正值。在 一些此類實(shí)施例中，所述控制器可經(jīng)配置以根據(jù)線性塊碼對由所述測量裝置的所述真子集 測量的所述校正子進(jìn)行錯(cuò)誤校正。在一些此類實(shí)施例中，所述第一設(shè)備可包含經(jīng)配置以基 于所述校正子的由所述電子控制器產(chǎn)生的經(jīng)錯(cuò)誤校正值而對所述物理處理過的經(jīng)量子冗 余譯碼狀態(tài)進(jìn)行錯(cuò)誤校正的錯(cuò)誤校正模塊。
[0013] 在其它實(shí)施例中，第二設(shè)備包含經(jīng)連接以接收并存儲η個(gè)量子位的物理狀態(tài)的輸 入寄存器、多個(gè)輔助寄存器、量子電路及多個(gè)檢測器。所述多個(gè)輔助寄存器中的每一輔助寄 存器經(jīng)配置以傳輸一或多個(gè)量子位的預(yù)設(shè)置狀態(tài)。所述量子電路經(jīng)構(gòu)造以基于從所述輸入 寄存器接收的所述物理狀態(tài)而變換所述預(yù)設(shè)置狀態(tài)且將所述物理狀態(tài)輸出到輸出寄存器。 所述多個(gè)檢測器中的每一檢測器經(jīng)連接以從所述量子電路接收所述經(jīng)變換預(yù)設(shè)置狀態(tài)中 的對應(yīng)一者且經(jīng)配置以通過測量所述經(jīng)變換預(yù)設(shè)置狀態(tài)中的對應(yīng)所述所接收一者的一或 多個(gè)量子位而產(chǎn)生一值。所述量子電路經(jīng)配置以形成所述經(jīng)變換狀態(tài)，使得所述所產(chǎn)生值 測量所述物理狀態(tài)的所述校正子的位，且使得所述所產(chǎn)生值中的至少一者測量所述校正子 的所述所測量位的奇偶校驗(yàn)位。
[0014] 所述第二設(shè)備的一些實(shí)施例可進(jìn)一步包含經(jīng)配置以從所述檢測器接收所述值的 控制器。所述控制器還可經(jīng)配置以基于測量奇偶校驗(yàn)位的所述值而對所述所產(chǎn)生值中的測 量所述校正子的位的一者進(jìn)行錯(cuò)誤校正。一些此類實(shí)施例可進(jìn)一步包含錯(cuò)誤校正模塊，所 述錯(cuò)誤校正模塊經(jīng)配置以從所述輸出寄存器接收所述物理狀態(tài)且基于所述校正子的由所 述電子控制器產(chǎn)生的經(jīng)錯(cuò)誤校正值而對所述所接收所述物理狀態(tài)進(jìn)行錯(cuò)誤校正。
[0015] 在所述第二設(shè)備的一些實(shí)施例中，所述量子電路經(jīng)配置以串行產(chǎn)生所述經(jīng)變換量 子狀態(tài)。
[0016] 在所述第二設(shè)備的一些實(shí)施例中，所述量子電路經(jīng)配置以并行變換所述預(yù)設(shè)置量 子狀態(tài)中的至少兩者。
[0017] 在另一實(shí)施例中，一種方法包含傳輸經(jīng)冗余編碼多量子位狀態(tài)通過第一硬件裝置 以測量所述經(jīng)冗余編碼多量子位狀態(tài)的校正子。所述方法還包含傳輸所述經(jīng)冗余編碼多量 子位狀態(tài)通過第二硬件裝置以測量所述校正子的測量的一或多個(gè)奇偶校驗(yàn)位。
[0018] 在所述方法的一些實(shí)施例中，所述傳輸經(jīng)冗余編碼多量子位狀態(tài)通過所述第一硬 件裝置的動作可包含傳輸所述經(jīng)冗余編碼多量子位狀態(tài)通過量子門電路的序列。在一些此 類實(shí)施例中，所述傳輸經(jīng)冗余編碼多量子位狀態(tài)通過所述第二硬件裝置的動作可包含傳輸 所述經(jīng)冗余編碼多量子位狀態(tài)通過量子門電路的序列，其中所述第一與第二序列不連結(jié)。
[0019] 方法的以上實(shí)施例中的任一者可進(jìn)一步包含通過基于所述一或多個(gè)奇偶校驗(yàn)位 的所述所測量值校正所述校正子的多個(gè)所測量位中的至少一者而對所述所測量校正子進(jìn) 行錯(cuò)誤校正。一些此類實(shí)施例可進(jìn)一步包含基于所述經(jīng)錯(cuò)誤校正所測量校正子而對量子電 路中的所述經(jīng)冗余編碼多量子位狀態(tài)進(jìn)行錯(cuò)誤校正。
[0020] 其它實(shí)施例可涵蓋操作
【發(fā)明內(nèi)容】
、圖式及/或【具體實(shí)施方式】中所描述的設(shè)備的其 它設(shè)備或方法。
【附圖說明】
[0021] 圖1是經(jīng)配置以測量已經(jīng)歷能夠在其中產(chǎn)生錯(cuò)誤的物理處理的經(jīng)量子冗余譯碼 狀態(tài)的校正子的設(shè)備的框圖；
[0022] 圖2是（例如）可形成圖1的硬件測量裝置中的一者的量子電路的框圖；
[0023] 圖3、4、5及6是量子電路的針對穩(wěn)定子群組G的基礎(chǔ)元素的實(shí)例的框圖，并且是 圖1的用于直接測量一種量子冗余譯碼方案的校正子的位的硬件測量裝置的實(shí)施例；且
[0024] 圖7及8是量子電路的針對相同穩(wěn)定子群組G的非基礎(chǔ)元素的實(shí)例的框圖，并且 是圖1的用于直接測量相同量子冗余譯碼方案中的所測量校正子的校驗(yàn)位的硬件測量裝 置的實(shí)施例；
[0025] 圖9是圖解說明使用量子電路及預(yù)設(shè)置量子狀態(tài)集合來提供所接收經(jīng)量子冗余 譯碼狀態(tài)的所測量校正子的錯(cuò)誤校正的設(shè)備的框圖；且
[0026] 圖10是圖解說明（例如）在圖1及9的設(shè)備中處置物理處理過的經(jīng)冗余編碼多 量子位狀態(tài)的方法的流程圖。
[0027] 在各圖及文本中，相似參考編號指代功能上及/或結(jié)構(gòu)上類似的元件。
[0028] 在各圖中，可能放大一些特征的相對尺寸以更清楚地圖解說明其中的設(shè)備。
[0029] 在本文中，通過圖式及【具體實(shí)施方式】更全面地描述各種實(shí)施例。不過，本發(fā)明可以 各種形式來體現(xiàn)且并不限于各圖及【具體實(shí)施方式】中所描述的特定實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 弗蘭克蓋坦（Frank Gaitan)(泰勒與弗蘭西斯（Taylor&Francis)，2〇〇8年）的 書量子錯(cuò)誤校正與容錯(cuò)量子計(jì)算及壽可A.尼爾森（Micahel A. Nielson)和艾薩克L.莊 (Isaac L. Chuang)(劍橋200)的書量子計(jì)筧與量子信息以全f引用方式并入本f中。
[0031] 2013年1月15日提出申請的第61/752, 646號美國臨時(shí)專利申請案以全文引用方 式并入本文中。