[发明专利]基于超导电子学的多量子比特控制装置和方法

权利要求书

1.一种基于超导电子学的多量子比特控制装置，其特征在于，所述多量子比特控制装置包括：直流/单磁通量子转换器，第一分路模块，与门模块，模计数模块和耦合模块；

所述直流/单磁通量子转换器为基于约瑟夫森结的器件，接收一定周期的微波源，输出与所述微波源周期相等的单磁通量子脉冲信号；

所述第一分路模块与所述直流/单磁通量子转换器连接，基于单磁通量子脉冲信号，将单磁通量子脉冲信号复制为N路与单磁通量子脉冲信号相同的单磁通量子子脉冲信号；

所述与门模块包括N个与门单元，各与门单元与第一分路模块的N个输出端一一对应连接，所述与门单元基于约瑟夫森传输线实现与门功能，第一输入信号为单磁通量子子脉冲信号，第二输入信号为偏置电流；基于所述偏置电流的有无来控制是否将所述单磁通量子子脉冲信号输出至对应的耦合单元；

所述模计数模块包括N个不同的模计数单元：模M₁计数单元，模M₂计数单元…模M_i计数单元…模M_N计数单元；各个模计数单元分别与各与门单元的输出端一一对应连接，各个模计数单元分别基于所述单磁通量子子脉冲信号进行周期变换，输出N路单磁通量子输出脉冲信号：第一单磁通量子输出脉冲信号，第二单磁通量子输出脉冲信号…第i单磁通量子输出脉冲信号…第N单磁通量子输出脉冲信号，各路单磁通量子输出脉冲信号的周期分别为所述单磁通量子脉冲信号周期的M₁，M₂…M_i…M_N倍，其中M₁，M₂…M_i…M_N为不相等且大于1的自然数，1≤i≤N；

所述耦合模块包括N个耦合单元，分别将N路单磁通量子输出脉冲信号耦合至转变频率与之匹配的量子比特，从而实现对N个量子比特的控制；

其中，N为大于1的自然数。

2.根据权利要求1所述的基于超导电子学的多量子比特控制装置，其特征在于：所述多量子比特控制装置还包括译码器，所述译码器和各与门单元连接，接收第一控制信号，输出N路偏置电流控制信号，分别用来控制N路偏置电流的有无。

3.根据权利要求1所述的基于超导电子学的多量子比特控制装置，其特征在于：所述耦合单元为电容。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的基于超导电子学的多量子比特控制装置，其特征在于：当M_i＝2^k时，所述模M_i计数单元由k个T触发器串联组成，k为自然数。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的基于超导电子学的多量子比特控制装置，其特征在于：当M_i≠2^k时，k为自然数，所述模M_i计数单元由合路器，模M_i+1计数单元和第二分路模块组成：

所述合路器第一输入端与所述与门单元输出端连接，第二输入端与所述第二分路模块第一输出端连接，用于将所述单磁通量子子脉冲信号和单磁通量子分路脉冲信号合并到同一路，输出单磁通量子合并脉冲信号；

所述模M_i+1计数单元和所述合路器输出端连接，基于所述单磁通量子合并脉冲信号，输出单磁通量子变换脉冲信号，所述单磁通量子变换脉冲信号的周期为所述单磁通量子合并脉冲信号的周期的M_i+1倍；

所述第二分路模块和所述模M_i+1计数单元输出端连接，基于所述单磁通量子变换脉冲信号输出与之相同的两路信号，一路输出到所述合路器的第二输入端，另一路作为单磁通量子输出脉冲信号输出。