[发明专利]具有可重新配置的量子处理单元的量子计算系统

权利要求书

1.一种量子计算系统，包括：

可重新配置的量子处理单元，所述可重新配置的量子处理单元光学耦合至光子源和光子检测器，所述可重新配置的量子处理单元包括多个马赫曾德尔干涉仪(MZI)；

控制器，所述控制器通信耦合至所述多个MZI，其中所述控制器被配置成生成控制信号以更改所述多个MZI中的至少一个MZI的相位设置，并且所述多个MZI被配置成更改穿过所述多个MZI的一个或多个光子的相位；

量子存储器阵列，所述量子存储器阵列包括光学耦合至所述多个MZI的多个量子存储器，其中每个量子存储器被配置成吸收由所述量子存储器从所述可重新配置的量子处理单元接收的包括量子信息的光子，并将包括所接收的光子的所述量子信息的光子释放到所述可重新配置的量子处理单元中。

2.如权利要求1所述的量子计算系统，其中所述多个MZI布置在MZI晶格中，所述MZI晶格包括：

沿着所述可重新配置的量子处理单元的第一端设置的第一边界MZI列；

沿着所述可重新配置的量子处理单元的第二端设置的第二边界MZI列；以及

定位在所述第一边界MZI列和所述第二边界MZI列之间的一个或多个内部MZI列。

3.如权利要求2所述的量子计算系统，其中所述第一边界MZI列以偏移取向光学耦合至相邻的内部MZI列，并且所述第二边界MZI以偏移取向光学耦合至相邻的内部MZI列。

4.如权利要求3所述的量子计算系统，其中所述一个或多个内部MZI列包括多列内部MZI，并且相邻列的内部MZI以偏移取向彼此光学耦合。

5.如权利要求2所述的量子计算系统，其中每个第一边界MZI光学耦合至所述量子存储器阵列中的至少一个量子存储器，使得从各个第一边界MZI引导的光子被至少一个量子存储器接收。

6.如权利要求1所述的量子计算系统，其中每个MZI包括上链路路径、下链路路径、光学耦合所述上链路路径和所述下链路路径的第一分束器和第二分束器、沿着所述上链路路径或所述下链路路径布置的第一移相器和沿着所述上链路路径或所述下链路路径布置的第二移相器。

7.如权利要求6所述的量子计算系统，其中所述控制器被配置成产生控制信号以更改所述第一移相器、所述第二移相器或所述第一移相器和所述第二移相器两者的相位设置。

8.如权利要求6所述的量子计算系统，其中所述控制器被配置成产生控制信号以更改所述第一分束器、所述第二分束器或所述第一分束器和所述第二分束器两者的耦合比。

9.如权利要求6所述的量子计算系统，其中：

所述上链路路径包括第一上端链路、上中间链路和第二上端链路；

所述下链路路径包括第一下端链路、下中间链路和第二下链路；

所述第一上端链路和所述第一下端链路光学耦合至所述第一分束器；

所述上中间链路和所述下中间链路在所述第一分束器和所述第二分束器之间延伸并且光学耦合至所述第一分束器和所述第二分束器；

所述第二上端链路和所述第二下端链路光学耦合至所述第二分束器；

所述第一移相器被设置在所述上中间链路和所述下中间链路中的一者上；并且

所述第二移相器被设置在所述第二上端链路和所述第二下端链路中的一者上。

10.如权利要求9所述的量子计算系统，其中所述第一上端链路和所述第一下端链路、所述第二上端链路和所述第二下端链路，以及所述上中间链路和所述下中间链路各自都包括光学波导。

11.如权利要求6所述的量子计算系统，其中所述第一分束器和所述第二分束器各自具有50:50的耦合比。