[发明专利]利用非对称错误通道的量子信息处理

权利要求书

1.一种量子信息处理(QIP)系统，包括：

数据量子比特；以及

具有非对称错误通道的辅助量子比特，所述数据量子比特耦合至所述辅助量子比特。

2.根据权利要求1所述的QIP系统，还包括：测量装置，所述测量装置被配置成使用所述辅助量子比特测量所述数据量子比特的性质。

3.根据权利要求2所述的QIP系统，其中，所述测量装置被配置成使用量子非破坏性测量来测量所述数据量子比特的性质。

4.根据权利要求3所述的QIP系统，其中，所述测量装置被配置成通过以下操作来执行所述量子非破坏性测量：

使所述数据量子比特和所述辅助量子比特相互作用，以使得所述辅助量子比特的状态基于所述数据量子比特的性质；以及

测量所述辅助量子比特的状态以确定所述数据量子比特的状态。

5.根据权利要求4所述的QIP系统，其中，所述测量装置被配置成通过重复执行所述量子非破坏性测量来抑制所述辅助量子比特中的第一类型的错误。

6.根据权利要求4所述的QIP系统，其中，所述测量装置包括：

读出腔，耦合至所述辅助量子比特；以及

腔状态检测器，被配置成测量所述读出腔的状态。

7.根据权利要求6所述的QIP系统，其中，所述测量装置被配置成通过以下操作来测量所述辅助量子比特的状态：

使所述辅助量子比特和所述读出腔相互作用，以使得所述读出腔的状态基于所述辅助量子比特的状态；

测量所述读出腔的状态以确定所述辅助量子比特的状态。

8.根据权利要求7所述的QIP系统，其中，所述腔状态检测器包括相敏检测器。

9.根据权利要求8所述的QIP系统，其中，所述腔状态检测器包括零差检测器。

10.根据权利要求2所述的QIP系统，还包括微波场源，所述微波场源被配置成使所述数据量子比特和所述辅助量子比特相互作用，以使得所述辅助量子比特的状态的z分量基于所述数据量子比特的性质。

11.根据权利要求10所述的QIP系统，其中：

所述辅助量子比特是具有谐振频率的辅助超导非线性非对称感应元件(SNAIL)；并且

所述微波场源被配置成以作为所述SNAIL的谐振频率的两倍的泵激频率向所述辅助SNAIL施加泵激微波场。

12.根据权利要求11所述的QIP系统，其中，所述微波场源被配置成：

向所述辅助量子比特施加至少一个初始化微波场，以将所述辅助量子比特初始化为处于沿布洛赫球的x轴的猫态；以及

向所述数据量子比特和所述辅助量子比特中的至少一个施加至少一个驱动微波场，以在所述数据量子比特与所述辅助量子比特之间产生相互作用。

13.根据权利要求12所述的QIP系统，其中，所述微波场源被配置成通过以下操作来向所述辅助量子比特施加所述至少一个初始化微波场：将在真空状态下准备的所述辅助SNAIL的泵激微波场的幅度从0绝热地增大至等于K|α|²的泵激幅度值，其中，K为所述辅助SNAIL的克尔非线性的强度，并且α为与所述猫态相关联的相干态幅度。

14.根据权利要求11所述的QIP系统，其中：

所述数据量子比特是传输子；

所述数据量子比特的性质是所述传输子的α_Z；并且

所述微波场源还被配置成以所述SNAIL的谐振频率并且与所述泵激微波场同相地向所述传输子施加驱动微波场，以使所述数据量子比特和所述辅助量子比特相互作用，以使得所述辅助量子比特的状态的z分量取决于所述数据量子比特的α_Z。