本公開總體上涉及量子計算，并且更具體地涉及經(jīng)由光學控制的量子比特選擇性調諧。

背景技術：

1、量子比特或量子比特是量子計算機中的信息編碼的基本元素。二能級系統(tǒng)或tls是可以耦合到量子比特并引起退相干的虛假量子系統(tǒng)。tls是超導量子電路中的主要退相干源之一。通常，tls由兩組組成：一大組低頻二能級漲落體(fluctuator)(浴)和幾個離散的二能級系統(tǒng)，它們與量子比特躍遷接近共振。如果tls與量子比特強烈地相互作用，則由于頻率偏移和退相干，量子比特變得不可工作。

2、這些tls的性質沒有被完全理解，但是被認為是源自材料中的晶體缺陷、表面缺陷或原子級缺陷，這些缺陷產(chǎn)生與量子比特相互作用(例如，耦合到量子比特的電場)的微觀偶極子(原子或電子陷阱)。tls總是存在的并且隨機分布。

3、二能級系統(tǒng)可以與量子比特是非共振的或在共振的。共振tls比非共振tls有害得多。這些在共振的強耦合tls對處理器中的門控保真度具有顯著的不利影響。對于基于固定頻率量子比特的處理器尤其如此。

技術實現(xiàn)思路

1、本公開的一些實施例提供了用于緩解在量子處理器中的缺陷的影響的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有多個量子比特的量子處理器。該系統(tǒng)包括發(fā)光源陣列。在一些實施例中，這些發(fā)光源被用于打亂該量子處理器中的二能級系統(tǒng)(tls)。每個發(fā)光源與量子處理器上的量子比特對準。該系統(tǒng)包括控制器，該控制器被配置為接收對量子比特的選擇，并且使來自該發(fā)光源陣列的發(fā)光源能夠向該選擇的量子比特發(fā)射光。

2、在一些實施例中，發(fā)光源陣列由不同的光源供給。在一些實施例中，多個發(fā)光源由一個公共光源供給。在一些實施例中，發(fā)光源陣列中的每個發(fā)光源陣列是發(fā)光二極管(led)。在一些實施例中，發(fā)光源中的每個發(fā)光源是激光器。在一些實施例中，發(fā)光源陣列可由連接到多個光纖的安裝的透鏡陣列提供。在可以與先前實施例組合的實施例中，安裝的透鏡陣列中的透鏡可以安裝在照明芯片上，該照明芯片處于與量子處理器的封裝相同的封裝中。該照明芯片可以處于與該量子處理器的制冷單元相同的制冷單元中。在一些實施例中，發(fā)光源陣列由安裝的光纖陣列提供。

3、在一些實施例中，該系統(tǒng)可以包括將光脈沖從光纖分配到透鏡陣列的光學交換矩陣。光學交換矩陣的輸入連接到光纖。光學交換矩陣的輸出連接到供給透鏡陣列的光纖陣列。該系統(tǒng)還可以包括控制器，該控制器被配置為接收對量子比特的選擇，并且使該光學交換矩陣能夠將光脈沖從該光纖傳遞到與所選擇的量子比特對準的該發(fā)光源。

4、在一些實施例中，該系統(tǒng)可以包括發(fā)光源以及定位裝置，該定位裝置被配置成用于相對于該量子處理器物理地移動該發(fā)光源。該系統(tǒng)還可以包括控制器，該控制器被配置為接收對量子比特的選擇，并且控制該定位裝置將該發(fā)光源移動到與所選擇的量子比特相對應的位置。

5、二能級系統(tǒng)是超導量子比特中最基本的問題之一，因為它們是退相干的主要來源。將光聚焦在特定量子比特上的能力可以快速地改進量子比特的相干性，而不是依賴于耗時的過程，如加熱整個量子處理器。

6、前述
技術實現(xiàn)要素：
旨在用作本公開的一些實施例的簡要介紹。這并不意味著是對本文中公開的所有發(fā)明主題的介紹或概述。下面的具體實施方式和在具體實施方式中參考的附圖將進一步描述發(fā)明內容中描述的實施例以及其它實施例。因此，為了理解由本文檔描述的所有實施例，提供了發(fā)明內容、具體實施方式和附圖。此外，所要求保護的主題不受發(fā)明內容、具體實施方式和附圖中的說明性細節(jié)的限制，而是由所附權利要求來限定，因為所要求保護的主題可以在不脫離本主題的精神的情況下以其他特定形式來體現(xiàn)。

技術特征：

1.一種系統(tǒng)，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光源陣列中的每個發(fā)光源是發(fā)光二極管(led)。

3.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光源陣列由被連接到光纖陣列的安裝的透鏡陣列提供。

4.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述安裝的透鏡陣列中的所述透鏡被安裝在照明芯片上，所述照明芯片處于與所述量子處理器的封裝相同的封裝中。

5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述照明芯片處于與所述量子處理器的制冷單元相同的制冷單元中。

6.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光源陣列由安裝的光纖陣列提供。

7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光源陣列由不同的光源供給。

8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光源陣列由一個公共光源供給。

9.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)光源被布置為二維發(fā)光源陣列。

10.一種系統(tǒng)，包括：

11.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述透鏡被布置為二維透鏡陣列。

12.根據(jù)前述權利要求10至11中任一項所述的系統(tǒng)，其中：

13.根據(jù)前述權利要求10至12中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述透鏡陣列中的所述透鏡被安裝在照明芯片上，所述照明芯片處于與所述量子處理器的封裝相同的封裝中。

14.根據(jù)前述權利要求10至13中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述照明芯片處于與所述量子處理器的制冷單元相同的制冷單元中。

15.根據(jù)前述權利要求10至14中任一項所述的系統(tǒng)，還包括控制器，所述控制器被配置為接收對量子比特的選擇，并且使所述光學交換矩陣能夠將光脈沖從所述光纖傳遞到與所選擇的所述量子比特對準的所述發(fā)光源。

16.一種系統(tǒng)，包括：

17.根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述定位裝置被配置為在三維中相對于所述量子處理器移動所述發(fā)光源。

18.一種方法，包括：

19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中所述發(fā)光源陣列中的每個發(fā)光源是發(fā)光二極管(led)。

20.根據(jù)前述權利要求18至19中任一項所述的方法，其中所述發(fā)光源陣列由被連接到光纖陣列的安裝的透鏡陣列提供。

21.根據(jù)權利要求20所述的方法，其中所述安裝的透鏡陣列中的所述透鏡被安裝在照明芯片上，所述照明芯片處于與所述量子處理器的封裝相同的封裝中。

22.根據(jù)權利要求21所述的方法，其中所述照明芯片處于與所述量子處理器的制冷單元相同的制冷單元中。

23.根據(jù)前述權利要求18至22中任一項所述的方法，其中所述發(fā)光源陣列由安裝的光纖陣列提供。

24.根據(jù)前述權利要求18至23中任一項所述的方法，其中所述發(fā)光源陣列由不同的光源供給。

25.根據(jù)前述權利要求18至24中任一項所述的方法，其中所述發(fā)光源陣列由一個公共光源供給。

技術總結
提供了用于緩解在量子處理器中的缺陷的影響的方法和系統(tǒng)。一種緩解系統(tǒng)包括具有多個量子比特的量子處理器。該系統(tǒng)包括發(fā)光源陣列。每個發(fā)光源與量子處理器上的量子比特對準。該系統(tǒng)包括控制器，該控制器被配置為接收對量子比特的選擇并且使來自該發(fā)光源陣列的發(fā)光源能夠向該選擇的量子比特發(fā)射光。該光用于打亂量子處理器中的強耦合二能級系統(tǒng)(TLS)。

技術研發(fā)人員：M·桑德貝格,A·法爾克,K·巴拉克里希南,J·奧爾卡特
受保護的技術使用者：國際商業(yè)機器公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15