[发明专利]通用量子计算装置

说明书

本申请提供一种通用量子计算装置，本申请的通用量子计算装置包括：包括：离子阱模块、光探测模块、光束整形模块和光激发模块，离子阱模块包括绝缘基底，绝缘基底具有凹面，凹面上设有多个反射电极，多个反射电极相互之间留有用于透光的间隙；光探测模块设于绝缘基底的一侧；光束整形模块设于绝缘基底和光探测模块之间，用于将凹面内收集的光传输至光探测模块；光激发模块用于发光，且光激发模块所发射的光依据预设设置相应地通过间隙或者光束整形模块射入凹面内。本申请通过离子阱模块、光探测模块、光束整形模块和光激发模块实现标准的量子计算和量子网络，实现一个具有完整功能的量子计算网络节点。

技术领域

本申请涉及量子计算的技术领域，具体而言，涉及一种通用量子计算装置。

背景技术

量子信息领域近年来发展十分迅速，目前已经成为各国科技竞争的主要“战场”。作为未来最具潜力、提升国家综合科技实力必不可少的发展方向，世界各国都提出自己的战略和资助计划，以促量子科技的发展与突破。

通用量子计算机是遵循量子力学规律可以直接对量子态进行存储、运算与读取的物理系统。通用量子计算是量子信息领域中非常重要的关键发展方向，其所具有的并行处理和强大计算能力在军事、金融、医疗、数据等关键领域都有重要的应用价值。

但是现有技术中成功研制的通用量子计算机为小规模通用量子计算原型机，性能较差，如何研制一款高性能的量子计算机为量子计算方向研究中最核心、最重要的待解决问题。

实现具有高量子比特数的量子计算机的一种可行方式是利用光子作为信息交换媒介，将多个小规模量子计算体系制备成一个大的纠缠态，形成被称为分布式量子计算网络的具有高比特数目和具有全量子态信息传输能力的量子计算网络。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种通用量子计算装置，用以实现标准的量子计算和量子网络节点装置。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请提供一种通用量子计算装置，包括：离子阱模块、光探测模块、光束整形模块和光激发模块，离子阱模块包括绝缘基底，所述绝缘基底具有凹面，所述凹面上设有多个反射电极，多个反射电极相互之间留有用于透光的间隙；光探测模块设于所述绝缘基底的一侧；光束整形模块设于所述绝缘基底和所述光探测模块之间，用于将所述凹面内收集的光传输至所述光探测模块；光激发模块用于发光，且所述光激发模块所发射的光依据预设设置相应地通过所述间隙或者所述光束整形模块射入所述凹面内。

于一实施例中，所述光束整形模块包括：第一光通道组件和第二光通道组件；所述光激发模块包括：第一组激光源和第二组激光源；其中，所述第一组激光源所发射的光均通过所述间隙射入所述凹面内，所述第二组激光源所发射的光依次通过所述第二光通道组件与所述第一光通道组件射入所述凹面内。

于一实施例中，所述凹面为轴对称结构，具有目标轴线以及与所述目标轴线垂直的焦平面。

于一实施例中，所述第一组激光源包括：至少一个第一冷却激光源和至少一个第二冷却激光源，每个第一冷却激光源所发射的光均在所述焦平面上传播；每个第二冷却激光源所发射的光线方向相对于所述目标轴线和所述焦平面均为倾斜设置。

于一实施例中，所述第一组激光源还包括：轴向拉曼激光源和多个非轴向拉曼激光源，轴向拉曼激光源所发射的光线方向沿所述目标轴线设置，其中，所述第二组激光源射入所述凹面内的光线方向沿所述目标轴线设置，且与所述轴向拉曼激光源相对设置，每个非轴向拉曼激光源所发射的光沿相对于所述目标轴线倾斜或者垂直的方向进行传输。