▶ ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-16
(45)【発行日】2022-06-24
(54)【発明の名称】イオントラップのための装置
(51)【国際特許分類】
H01J 49/42 20060101AFI20220617BHJP
【ＦＩ】
H01J49/42 350
H01J49/42 550
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020203581
(22)【出願日】2020-12-08
(65)【公開番号】P2021097043
(43)【公開日】2021-06-24
【審査請求日】2020-12-08
(31)【優先権主張番号】16/717,602
(32)【優先日】2019-12-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】500575824
【氏名又は名称】ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100119781
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 彰吾
(72)【発明者】
【氏名】フィリップ・マコチョン
(72)【発明者】
【氏名】デビット・ヘイズ
(72)【発明者】
【氏名】ラッセル・ストゥッツ
(72)【発明者】
【氏名】パトリシア・リー
(72)【発明者】
【氏名】ジョン・ゲブレー
(72)【発明者】
【氏名】クリストファー・ランガー
【審査官】大門 清
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１６－５１４８９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０６０８８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００７１７１５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３４３５６３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０００４０１１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第１０４１８４４３（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】GUISE,Nicholas D. et al.，Ball-grid architecture for microfabricated ion traps，Journal of Applied Physics，2015年05月07日，117, 174901，p.1-10
【文献】SIVERNS,James D. et al.，Ion trap architectures and new directions，ARXIV.ORG, Cornell University Library，2017年08月15日，p.1-30
【文献】STEVENS,Kelly E. et al.，Automating quantum experiment control，Quantum Information Processing，2017年01月21日，Vol.16,No.3，p.1-20
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ４９／４２
Ｈ０１Ｊ ４９／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
イオントラップ装置であって、実質的に平行な縦軸を伴って、かつ実質的に同一平面上の上面を伴って形成された、２つ以上の無線周波数（ＲＦ）レールと、
２つ以上の列のトラップ及び／又は移送（ＴＴ）電極であって、各列が、前記ＲＦレールの前記実質的に平行な縦軸に実質的に平行に延在するように形成されており、前記２つ以上のＲＦレール及び前記２つ以上の列のＴＴ電極が、イオントラップを画定する、２つ以上の列のトラップ及び／又は移送（ＴＴ）電極と、を備え、前記２つ以上の列のＴＴ電極が、多数のゾーン内に配置されており、各ゾーンが、広い整合されたグループのＴＴ電極と、少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極と、を備え、前記少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極が、前記広い整合されたグループのＴＴ電極の間に配置され、前記広い整合されたグループのＴＴ電極のうちの１つの広いＴＴ電極が、前記２つ以上のＲＦレールの前記実質的に平行な縦軸に実質的に平行な方向において、前記少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極の狭いＴＴ電極よりも広い、イオントラップ装置。
【請求項2】
（ａ）前記多数のゾーンが、少なくとも１つのアクションゾーンと、少なくとも１つの中間ゾーンと、を備え、（ｂ）前記少なくとも１つのアクションゾーンが、前記少なくとも１つのアクションゾーン内の少なくとも１つのイオンに対して実行されるアクションのために構成されており、（ｃ）前記少なくとも１つの中間ゾーンが、前記少なくとも１つのイオンの移送動作中に前記中間ゾーン内の前記少なくとも１つのイオンを安定化させるように構成されており、（ｄ）前記少なくとも１つのアクションが、（ｉ）前記イオントラップ内で少なくとも２つのイオンを相互作用させること、又は（ｉｉ）操作ソースで前記イオントラップ内の少なくとも１つのイオンに作用することと、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のイオントラップ装置。
【請求項3】
前記少なくとも１つのアクションゾーンが、前記少なくとも１つのアクションゾーン内で単一の井戸ポテンシャルから複数の井戸ポテンシャルに調整され得る電気的ポテンシャルを生成するように構成されている、複数の狭い整合されたグループのＴＴ電極を備える、請求項２に記載のイオントラップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
様々な実施形態は、イオントラップのための装置、システム、及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
イオントラップは、ポテンシャル井戸で１つ以上のイオンを捕捉するために、電場及び磁場の組み合わせを使用し得る。イオンは、例えば、質量分析、研究、及び／又は量子状態の制御を含み得る多数の目的のためにトラップされ得る。加えられる努力、工夫、及び革新を通じて、かかる事前イオントラップの多くの欠陥は、本発明の実施形態に従って構造化される解決策を開発することによって解決され、それらの多くの実施例が本明細書で詳細に記載される。
【発明の概要】
【0003】
例示的な実施形態は、イオントラップ装置、イオントラップ装置を備える量子コンピュータ、イオントラップ装置を備える量子コンピュータシステムなどを提供する。
【0004】
例示的な実施形態では、イオントラップ装置が提供される。イオントラップ装置は、実質的に平行な縦軸を伴って、かつ実質的に同一平面上の上面を伴って形成された、２つ以上の無線周波数（Radio Frequency、ＲＦ）レールと、２つ以上の列のトラップ及び／又は移送（Trapping and/or Transport、ＴＴ）電極であって、各列が、２つ以上のＲＦレールの実質的に平行な縦軸に実質的に平行に延在するように形成された、２つ以上の列のトラップ及び／又は移送（ＴＴ）電極と、を備える。２つ以上のＲＦレール及び２つ以上の列のＴＴ電極は、イオントラップを画定する。例示的な実施形態では、イオントラップは、表面平面イオントラップである。２つ以上の列のＴＴ電極は、多数のゾーン内に配置されている。各ゾーンは、広い整合されたグループのＴＴ電極と、少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極と、を備える。広い整合されたグループのＴＴ電極のうちの１つの広いＴＴ電極は、２つ以上のＲＦレールの実質的に平行な縦軸に実質的に平行な方向において、少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極の狭いＴＴ電極よりも長い及び／又は広い。
【0005】
例示的な実施形態では、各ゾーンは、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極を備え、少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極は、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極の間に配設されている。例示的な実施形態では、広い整合されたグループのＴＴ電極の各広いＴＴ電極は、ＲＦレールの実質的に平行な縦軸に実質的に平行な方向において、少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極の狭いＴＴ電極の少なくともおよそ２倍広い。例示的な実施形態では、（ａ）多数のゾーンは、少なくとも１つのアクションゾーンと、少なくとも１つの中間ゾーンと、を備え、（ｂ）少なくとも１つのアクションゾーンは、少なくとも１つのアクションゾーン内の少なくとも１つのイオンに対して実行されるアクションのために構成されており、（ｃ）少なくとも１つの中間ゾーンは、中間ゾーン内の少なくとも１つのイオンを安定化させ、及び／又は中間ゾーンの少なくとも一部を通る少なくとも１つのイオンの移送を可能にするように構成されている。例示的な実施形態では、少なくとも１つのアクションは、（ａ）イオントラップ内で少なくとも２つのイオンを相互作用させること、又は（ｂ）操作ソースでイオントラップ内の少なくとも１つのイオンに作用すること、のうちの少なくとも１つを含む。例示的な実施形態では、操作ソースは、少なくとも１つのレーザビーム又は少なくとも１つのマイクロ波場のうちの１つである。例示的な実施形態では、少なくとも１つのアクションゾーンは、少なくとも１つのアクションゾーン内のイオンに対して実行される量子論理ゲートを有するように構成されている。例示的な実施形態では、少なくとも１つのアクションゾーンは、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極の間に配設された３つの狭い整合されたグループのＴＴ電極を備える。例示的な実施形態では、少なくとも１つのアクションゾーンは、少なくとも１つのアクションゾーン内で単一の井戸ポテンシャルから複数の井戸ポテンシャルに調整され得る電気的ポテンシャルを生成するように構成されている、複数の狭い整合されたグループのＴＴ電極を備える。例示的な実施形態では、少なくとも１つの中間ゾーンは、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極の間に配設された１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極を備える。例示的な実施形態では、少なくとも１つのアクションゾーンは、少なくとも２つのアクションゾーンを備え、少なくとも１つの中間ゾーンは、少なくとも２つのアクションゾーンの間に配設されている。例示的な実施形態では、複数のゾーンは、少なくとも１つのストレージゾーンを備える。例示的な実施形態では、少なくとも１つのストレージゾーンは、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極の間に配設された少なくとも３つの狭い整合されたグループのＴＴ電極を備える。
【0006】
例示的な実施形態では、イオントラップ装置は、イオンをイオントラップ内に装填するように構成された装填ゾーンを更に備える。例示的な実施形態では、（ａ）２つ以上のＲＦレールは、第１の列のＴＴ電極と第３の列のＴＴ電極との間に配設されており、（ｂ）２つ以上のＲＦレールは、少なくとも１つの縦方向間隙を形成しており、（ｃ）第２の列のＴＴ電極は、縦方向間隙内に／縦方向間隙に沿って配設されている。例示的な実施形態では、２つ以上の列のＴＴ電極は、イオントラップ内のイオンを閉じ込め領域の少なくとも一部に沿って移送させるように動作されるように構成されており、閉じ込め領域は、２つ以上のＲＦレールの実質的に平行な縦軸に実質的に平行に延在する。例示的な実施形態では、イオントラップ装置は、複数のＴＴリードを更に備え、各ＴＴリードは、２つ以上の列のＴＴ電極の１つのＴＴ電極のみと電気的に連通している。例示的な実施形態では、イオントラップ装置は、多数のＴＴ電極ドライバを更に備えるか、又は多数のＴＴ電極ドライバと電気的に連通しており、各ＴＴ電極ドライバは、対応するＴＴリードを介して１つのＴＴ電極と電気的に連通している。例示的な実施形態では、２つ以上の列のＴＴ電極の各ＴＴ電極は、独立して動作される。例示的な実施形態では、多数の列のＴＴ電極の各ＴＴ電極は、およそ－２０ボルト～＋２０ボルトの範囲のＴＴ電圧でバイアスされるように構成されている。例示的な実施形態では、イオントラップ装置は、トラップされたイオン量子コンピュータの一部である。
【0007】
例示的な実施形態では、イオントラップ装置が提供される。イオントラップ装置は、実質的に平行な縦軸を伴って形成された２つ以上の無線周波数（ＲＦ）レールと、２つ以上の列のトラップ及び／又は移送（ＴＴ）電極であって、各列が、ＲＦレールの実質的に平行な縦軸に実質的に平行に延在するように形成された、２つ以上の列のトラップ及び／又は移送（ＴＴ）電極と、を備える。２つ以上のＲＦレール及び２つ以上の列のＴＴ電極は、イオントラップを画定する。２つ以上の列のＴＴ電極は、複数のゾーン内に配置されている。複数のゾーンは、少なくとも１つのアクションゾーンと、少なくとも１つの中間ゾーンと、を備える。少なくとも１つのアクションゾーンは、少なくとも１つのアクションゾーン内の少なくとも１つのイオンに対して実行されるアクションのために構成されている。少なくとも１つの中間ゾーンは、中間ゾーン内の少なくとも１つのイオンを安定化させ、中間ゾーンの少なくとも一部を通る少なくとも１つのイオンの移送を可能にすることを含む、複数の機能を実行するように構成されている。
【0008】
例示的な実施形態では、各ゾーンは、２つ以上の広い整合されたグループのＴＴ電極と、少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極と、を備え、整合されたグループのＴＴ電極のうちの１つの広いＴＴ電極は、２つ以上のＲＦレールの実質的に平行な縦軸に実質的に平行な方向において、少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極の狭いＴＴ電極よりも長い及び／又は広い。例示的な実施形態では、各ゾーンは、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極を備え、少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極は、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極の間に配設されている。例示的な実施形態では、広い整合されたグループのＴＴ電極の各広いＴＴ電極は、ＲＦレールの実質的に平行な縦軸に実質的に平行な方向において、少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極の狭いＴＴ電極の少なくともおよそ２倍広い。例示的な実施形態では、少なくとも１つのアクションが、（ａ）イオントラップ内で少なくとも２つのイオンを相互作用させること、又は（ｂ）操作ソースでイオントラップ内の少なくとも１つのイオンに作用すること、のうちの少なくとも１つを含む。例示的な実施形態では、操作ソースは、少なくとも１つのレーザビーム又は少なくとも１つのマイクロ波場のうちの１つである。例示的な実施形態では、少なくとも１つのアクションゾーンは、少なくとも１つのアクションゾーン内のイオンに対して実行される量子論理ゲートを有するように構成されている。例示的な実施形態では、少なくとも１つのアクションゾーンは、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極の間に配設された３つの狭い整合されたグループのＴＴ電極を備える。例示的な実施形態では、少なくとも１つのアクションゾーンが、少なくとも１つのアクションゾーン内で単一の井戸ポテンシャルから複数の井戸ポテンシャルに調整され得る電気的ポテンシャルを生成するように構成された、複数の狭い整合されたグループのＴＴ電極を備える。例示的な実施形態では、少なくとも１つの中間ゾーンは、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極の間に配設された１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極を備える。例示的な実施形態では、少なくとも１つのアクションゾーンは、少なくとも２つのアクションゾーンを備え、少なくとも１つの中間ゾーンは、少なくとも２つのアクションゾーンの間に配設されている。例示的な実施形態では、複数のゾーンは、少なくとも１つのストレージゾーンを備える。例示的な実施形態では、少なくとも１つのストレージゾーンは、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極の間に配設された少なくとも３つの狭い整合されたグループのＴＴ電極を備える。
【0009】
例示的な実施形態では、イオントラップ装置は、イオンをイオントラップ内に装填するように構成された装填ゾーンを更に備える。例示的な実施形態では、（ａ）２つ以上のＲＦレールは、第１の列のＴＴ電極と第３の列のＴＴ電極との間に配設されており、（ｂ）２つ以上のＲＦレールは、少なくとも１つの縦方向間隙を形成しており、（ｃ）第２の列のＴＴ電極は、縦方向間隙内に／縦方向間隙に沿って配設されている。例示的な実施形態では、２つ以上の列のＴＴ電極は、イオントラップ内のイオンを閉じ込め領域の少なくとも一部に沿って移送させるように動作されるように構成されており、閉じ込め領域は、２つ以上のＲＦレールの実質的に平行な縦軸に実質的に平行に延在する。例示的な実施形態では、イオントラップ装置は、複数のＴＴリードを更に備え、各ＴＴリードは、２つ以上の列のＴＴ電極の１つのＴＴ電極のみと電気的に連通している。例示的な実施形態では、イオントラップ装置は、多数のＴＴ電極ドライバを更に備えるか、又は多数のＴＴ電極ドライバと電気的に連通しており、各ＴＴ電極ドライバは、対応するＴＴリードを介して１つのＴＴ電極と電気的に連通している。例示的な実施形態では、２つ以上の列のＴＴ電極の各ＴＴ電極は、独立して動作される。例示的な実施形態では、多数の列のＴＴ電極の各ＴＴ電極は、およそ－２０ボルト～＋２０ボルトの範囲のＴＴ電圧でバイアスされるように構成されている。例示的な実施形態では、イオントラップ装置は、トラップされたイオン量子コンピュータの一部である。
【図面の簡単な説明】
【0010】
このように本発明を一般的な用語で説明してきたが、ここで、必ずしも縮尺どおりに描かれていない添付図面を参照する。
【0011】
【図1】例示的な実施形態による、表面イオントラップ装置及び／又はパッケージの斜視図を提供する。
【0012】
【図2】例示的な実施形態による、イオントラップ装置を備える量子コンピュータの概略ダイアグラムを提供する。
【0013】
【図3】例示的な実施形態による、例示的なアーキテクチャを有するイオントラップの一部の上面図である。
【0014】
【0015】
【図5】例示的な実施形態による、別の例示的なアーキテクチャを有する別のイオントラップの一部の上面図である。
【0016】
【図6】例示的な実施形態による、イオントラップ装置を備える量子コンピュータの例示的なコントローラの概略ダイアグラムを提供する。
【0017】
【図7】例示的な実施形態に従って使用され得る量子コンピュータシステムの例示的な計算エンティティの概略ダイアグラムを提供する。
【発明を実施するための形態】
【0018】
ここで、本発明を、本発明の全てではなくいくつかの実施形態が示される添付図面を参照しながら以下により完全に説明する。実際に、本発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載される実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が適用可能な法的要件を満たすように提供される。「又は」という用語（「／」とも示される）は、別様に示唆されない限り、代替的及び連言的な意味の両方で本明細書にて使用される。「例解的」及び「例示的」という用語は、品質レベルの指示のない例として使用される。「概して」、及び「およそ」という用語は、別様に示唆されない限り、エンジニアリング及び／若しくは製造限度内、並びに／又はユーザ測定能力内のものを指す。同様の数字は、全体を通して同様の要素を指す。
例示的なイオントラップ装置
例示的なイオントラップ装置
【0019】
図１は、イオントラップ装置及び／又はパッケージ１００の例示的な実施形態の斜視図を提供する。様々な実施形態において、イオントラップ装置及び／又はパッケージ１００は、イオントラップチップ１０８を備え、イオントラップチップ１０８は、それによって及び／又はそこで画定されたイオントラップイオントラップ１１０を有する。図３～図５は、いくつかの例示的なイオントラップ１１０の上面図からの少なくとも一部を例解する。様々な実施形態において、イオントラップ１１０は、表面イオントラップである。様々な実施形態において、イオントラップ装置及び／又はパッケージ１００は、イオントラップチップ１０８を備え、イオントラップチップ１０８は、それによって及び／又はそこで、多数の無線周波数（ＲＦ）レール１１２（例えば、１１２Ａ、１１２Ｂ）によって少なくとも部分的に画定されたイオントラップ１１０を有する。様々な実施形態において、イオントラップ装置及び／又はパッケージ１００は、多数の列のＴＴ電極１１４（例えば、１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃ）によって少なくとも部分的に画定されたイオントラップ１１０を備える。例示的な実施形態では、イオントラップ１１０は、対称的なＲＦレールを有する表面ポールトラップである。様々な実施形態において、イオントラップ１１０の上面は、平坦化されたトポロジーを有する。例えば、多数のＲＦレール１１２の各ＲＦレール１１２の上面、及び多数の列のＴＴ電極１１４の各ＴＴ電極１１６（例えば、１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃ）、１１８（例えば、１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃ）の上面は、実質的に同一平面上であり得る。例えば、例示的な実施形態では、ＲＦレール１１２及びＴＴ電極１１６、１１８の（例えば、ｚ方向の）厚さは、およそ等しい。例示的な実施形態では、ＲＦレール１１２及び／又はＴＴ電極１１６、１１８の厚さは、およそ０．１～２０μｍの範囲である。例えば、ＲＦレール１１２及び／又はＴＴ電極１１６、１１８の厚さは、およそ０．１～２０μｍの範囲である。例示的な実施形態では、第１及び第３の列の電極１１４Ａ、１１４Ｃの厚さは、実質的に同じ厚さを有し得るＲＦレール１１２及び第２の列の電極１１４Ｂの厚さよりも大きい。
【0020】
様々な実施形態において、ＲＦレール１１２及び／又はＴＴ電極１１６、１１８の（例えば、ｘ方向の）高さは、およそ４０μｍ～５００μｍの範囲である。例示的な実施形態では、ＲＦレール１１２、並びに第１、第２、及び第３の列の電極１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃの高さは、およそ等しい。例示的な実施形態では、第１の列の電極１１４Ａの高さ及び第３の列の電極１１４Ｃの高さは、およそ等しい。例示的な実施形態では、第２の列の電極１１４Ｂの高さは、電第１及び／又は第３の列の電極１１４Ａ、１１４Ｃの高さよりも小さくてもよい。例示的な実施形態では、ＲＦレール１１２の高さは、およそ等しい。
【0021】
様々な実施形態において、イオントラップ１１０は、多数のＲＦレール１１２によって少なくとも部分的に画定されている。ＲＦレール１１２は、実質的に平行な縦軸１１１（例えば、１１１Ａ、１１１Ｂ）を伴って、かつ実質的に同一平面上の上面を伴って形成されている。例えば、ＲＦレール１１２は、ＲＦレール１１２間の距離がＲＦレール１１２の長さに沿っておよそ一定であるように実質的に平行である（例えば、ＲＦレールの長さは、ＲＦレールの縦軸１１１に沿っている）。例えば、ＲＦレール１１２の上面は、イオントラップ装置及び／又はパッケージ１００の上面と実質的に同一平面であり得る。例示的な実施形態では、多数のＲＦレール１１２は、２つのＲＦレール１１２（例えば、１１２Ａ、１１２Ｂ）を備える。様々な実施形態において、イオントラップ１１０は、複数の数のＲＦレール１１２を備え得る。例えば、イオントラップ１１０は、各数（例えば、ペア及び／又はセット）のＲＦレール１１２が実質的に平行な縦軸１１１を有する、複数の数（例えば、ペア及び／又はセット）のＲＦレール１１２を備える、二次元イオントラップであり得る。例示的な実施形態では、第１の数のＲＦレール１１２は、互いに実質的に平行な縦軸１１１を有し、第２の数のＲＦレール１１２は、互いに実質的に平行な縦軸１１１を有し、第１の数のＲＦレールの縦軸及び第２の数のＲＦレールの縦軸は、実質的に非平行（例えば、横方向）である。図１は、２つのＲＦレール１１２を例解しているが、他の実施形態は、様々な構成で追加のＲＦレールを備え得る。様々な実施形態において、ＲＦレールの高さ（例えば、ｘ方向のＲＦレールの寸法）及び／又はＲＦレールの厚さ（例えば、ｚ方向のＲＦレールの寸法）は、特定の用途に好適であるように変化し得る。図１及び図３～図５に示されるように、本明細書で使用されるとき、ｘ軸は、（例えば、イオントラップの縦方向に垂直／直交であり、表面イオントラップ１１０の平面内の）イオントラップ１１０の横方向に対応し、ｙ軸は、イオントラップ１１０の縦方向に対応し、ｚ軸は、イオントラップの上面に対して垂直方向に対応する。例えば、多数のＲＦレール１１２の縦軸１１１は、ｙ軸に実質的に平行である。
【0022】
図１に例解されるように、様々な実施形態において、多数のＲＦレール１１２は、基板１３０の上面の上に製造され得る。様々な実施形態において、他の材料（例えば、誘電体、絶縁体、シールドなど）は、基板１３０と、基板１３０の上面の上で製造された構成要素（例えば、ＴＴ電極１１４のＲＦレール１１２列）との間で形成され得る。図１に示されるように、ＲＦレール１１２の各々は、（例えば、ｙ軸に実質的に平行である）実質的に平行な縦軸１１１を伴って形成され得る。いくつかの実施形態（例えば、二次元イオントラップ実施形態）に記載されるように、第１のセットのＲＦレール１１２は、（例えば、ｙ軸に実質的に平行である）実質的に平行な軸を伴って形成され得、第２のセットのＲＦレール１１２は、（例えば、ｘ軸に実質的に平行であり、）第１のセットのＲＦレール１１２の各ＲＦレールの縦軸に対して実質的に非平行（例えば、横方向）である、実質的に平行な軸を伴って形成され得る。様々な実施形態において、ＲＦレール１１２の各々は、（例えば、ｘ－ｙ平面に実質的に平行な平面を画定する）実質的に同一平面上の上面を伴って形成されている。
【0023】
様々な実施形態において、２つの隣接するＲＦレール１１２は、縦方向間隙１０５によって互いに分離（例えば、絶縁）され得る。例えば、縦方向間隙は、１つ以上のイオンがトラップ内の様々な場所でトラップされ得るイオントラップ１１０の閉じ込めチャネル又は領域を（１つ又は２つの寸法で）画定し得る。様々な実施形態において、それによって画定された縦方向間隙１０５は、隣接するＲＦレール１１２の縦軸１１１に実質的に平行に延在し得る。例えば、縦方向間隙１０５は、ｙ軸に実質的に平行に延在し得る。例示的な実施形態では、縦方向間隙１０５は、絶縁材料（例えば、誘電材料）で少なくとも部分的に充填され得る。様々な実施形態において、誘電材料は、（例えば、熱酸化を通じて形成された）二酸化ケイ素、並びに／又は他の誘電材料及び／若しくは絶縁材料であり得る。様々な実施形態において、縦方向間隙１０５は、およそ４０μｍ～５００μｍの（例えば、ｘ方向の）高さを有する。様々な実施形態において、１つ以上の列のＴＴ電極１１４（例えば、第２の列のＴＴ電極１１４Ｂ）は、縦方向間隙１０５内に配設及び／又は形成され得る。
【0024】
例示的な実施形態では、横方向間隙は、１つ以上の列の電極１１４の近隣及び／又は隣接の電極１１６と電極１１８との間に存在し得る。例示的な実施形態では、横方向間隙は、近隣及び／又は隣接の電極の間の電気的連通を防止するために、空の空間であり得、及び／又は誘電材料で少なくとも部分的に充填され得る。例示的な実施形態では、近隣及び／又は隣接の電極の間の横方向間隙は、およそ１～１０μｍの範囲であり得る。
【0025】
例示的な実施形態では、縦方向間隙は、ＴＴ電極１１４の列と、近隣及び／又は隣接のＲＦレール１１２との間に存在する。例示的な実施形態では、縦方向間隙は、電極１１４の列のＴＴ電極１１６、１１８とＲＦレール１１２との間の電気的連通を防止するために、誘電材料及び／又は絶縁材料で少なくとも部分的に充填され得る。例示的な実施形態では、近隣及び／又は隣接の電極の間の縦方向間隙は、およそ１～１０μｍの範囲であり得る。
【0026】
様々な実施形態において、ＲＦレール１１２は、導電性材料（例えば、銅、銀、金など）、又は適切な信号の伝導及び／若しくは伝送に好適であるように選択された２つ以上の導電性材料の合金から製造され得る。様々な実施形態において、ＲＦレール１１２は、例えば、およそ１～１０μｍの（ｚ方向の）断面厚さを有する銅から製造され得る。様々な実施形態において、ＲＦレール１１２は、およそ５０μｍ～およそ３５０μｍの範囲の（ｘ方向の）断面高さで製造され得る。例示的な実施形態では、（例えば、ｘｚ平面内の）ＲＦレールの断面積は、ＲＦ周波数（例えば、約３Ｈｚ～０．３ＧＨｚ）で振動する電流（例えば、約０．０１Ａ～約１０．０Ａ）を伝導するのに適切であるように決定される。
【0027】
様々な実施形態において、イオントラップ１１０は、多数の列のＴＴ電極１１４（例えば、第１の列のＴＴ電極１１４Ａ、第２の列の電極１１４Ｂ、第３の列のＴＴ電極１１４Ｃ）によって少なくとも部分的に画定され得る。各列のＴＴ電極１１４は、ＲＦレール１１２の実質的に平行な縦軸１１１に実質的に平行に延在するように形成されている。例えば、多数の列のＴＴ電極１１４は、図１に示されるように、ｙ軸に実質的に平行に延在し得る。様々な実施形態において、多数の列のＴＴ電極１１４は、２つ、３つ、４つ、及び／又は別の数の列のＴＴ電極１１４を備える。例示的な実施形態では、イオントラップ１１０は、複数の数の列のＴＴ電極１１４を備える。例えば、イオントラップ１１０は、各々が対応する数のＲＦレール１１２の実質的に平行な縦軸に実質的に平行に延在する、複数の数の列のＴＴ電極１１４を備える二次元イオントラップであり得る。例示的な実施形態では、第１の数の列のＴＴ電極１１４は、第１の数のＲＦレール１１２の実質的に平行な縦軸１１１に実質的に平行に延在し、第２の数の列のＴＴ電極１１４は、第２の数のＲＦレール１１２の実質的に平行な縦軸１１１に実質的に平行に延在し、第１の数のＲＦレールの縦軸及び第２の数のＲＦレールの縦軸は、実質的に非平行（例えば、横方向）である。いくつかの実施形態では、多数の列のＴＴ電極１１４のＴＴ電極１１６、１１８の各々は、ＲＦレール１１２の上面と実質的に同一平面上にある、実質的に同一平面上の上面を伴って形成され得る。
【0028】
（例えば、図３～図５に例解されるような）例示的な実施形態では、多数の（例えば、ペアの）ＲＦレール１１２は、第１の列のＴＴ電極１１４Ａと、第３の列のＴＴ電極１１４Ｃとの間で、第２の列のＴＴ電極１１４ＢがＲＦレール１１２の間の縦方向チャネル１０５に沿って延在した状態で形成され得る。例えば、各列のＴＴ電極１１４は、（例えば、ｙ方向の）ＲＦレールの縦軸１１１に実質的に平行な方向に延在し得る。様々な実施形態において、ＴＴ電極１１４の列の上面は、ＲＦレール１１２の上面と実質的に同一平面上にある。言い換えると、ＲＦレール１１２及びＴＴ電極１１６、１１８は、（例えば、ｚ方向に）実質的に同じ厚さで形成され得る。例示的な実施形態では、第１及び第２の列の電極１１４Ａ、１１４Ｂは、ＲＦレール１１２及び第３の列の電極１１４Ｃよりも大きい厚さ（ｚ寸法）及び／又は高さ（ｘ寸法）を有し得、それは、実質的に同じ厚さ及び／又は高さを有し得る。
【0029】
様々な実施形態において、多数の列のＴＴ電極１１４は、複数の整合されたＴＴ電極として製造され得る。例えば、図３～図５に示されるように、第１の列のＴＴ電極１１４Ａは、第１のＴＴ電極（例えば、１１６Ａ、１１８Ａ）を含み得、第２の列のＴＴ電極１１４Ｂは、第２のＴＴ電極（例えば、１１６Ｂ、１１８Ｂ）を含み得、第３の列のＴＴ電極１１４Ｃは、第３のＴＴ電極（例えば、１１６Ｃ、１１８Ｃ）を含み得る。第１のＴＴ電極１１６Ａ、１１８Ａ、第２のＴＴ電極１１６Ｂ、１１８Ｂ、及び第３のＴＴ電極１１６Ｃ、１１８Ｃは、整合されたグループのＴＴ電極１４０（例えば、図４に示されるような１４０Ｗ、１４０Ｎ）であり得る。例えば、第１、第２、及び第３のＴＴ電極１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃ又は１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃは、対応するＲＦレール１１２の実質的に平行な縦軸１１１に実質的に垂直な線に沿って同一線上にあり得る。例えば、第１、第２、及び第３のＴＴ電極１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃ又は１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃは、ｘ軸に実質的に平行な線に沿って同一線上にあり得る。例えば、第１、第２、及び第３のＴＴ電極１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃ又は１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃは、（例えば、ｙ方向に）同じ幅を有し得、イオントラップ１１０の縦方向に（例えば、ｙ方向に）位置合わせされ得る（例えば、同じ前方縁部及び／又は後方縁部に位置付けられ得る）。例えば、ＴＴ電極１１４の列は、イオントラップ１１０の縦方向（例えば、ｙ軸）に位置合わせされた複数のＴＴ電極１１６、１１８を備える。整合されたグループのＴＴ電極１４０は、イオントラップ１１０の縦方向に、横方向及び／又は垂直な方向に位置合わせされた複数のＴＴ電極１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃ又は１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃを備える。例えば、整合されたグループのＴＴ電極１４０は、ｘ方向に位置合わせされた複数のＴＴ電極１１６、１１８を備える。
【0030】
様々な実施形態において、イオントラップ１１０は、複数の広いＴＴ電極１１６と、複数の狭いＴＴ電極１１８と、を備える。広いＴＴ電極１１６は、狭いＴＴ電極１１８よりも、イオントラップ１１０の縦方向に実質的に平行な（例えば、ｙ軸に実質的に平行な）寸法で、長い及び／又は広い。例示的な実施形態では、イオントラップ１１０の各広いＴＴ電極１１６は、イオントラップ１１０の縦方向（例えば、ｙ方向）に実質的に平行な方向に、およそ第１の幅Ｗ１を有し、イオントラップ１１０の各狭いＴＴ電極１１８は、イオントラップ１１０の縦方向に実質的に平行な方向に、およそ第２の幅Ｗ２を有し、第１の幅Ｗ１は、第２の幅Ｗ２よりも長い及び／又は広い。様々な実施形態において、第１の幅Ｗ１は、第２の幅Ｗ２のおよそ少なくとも２倍である。例示的な実施形態では、第１の幅Ｗ１は、第２の幅Ｗ２のおよそ２倍～およそ６倍である。例示的な実施形態では、第１の幅Ｗ１は、第２の幅Ｗ２のおよそ３倍～およそ５倍である。様々な実施形態において、イオントラップ１１０は、用途に適切であるように、第１の幅と第２の幅との間で第１の幅よりも長く及び／若しくは広いか、又は第２の幅よりも狭い（ｙ方向とも呼ばれるイオントラップ１１０の縦方向に実質的に平行である方向の）幅を有する、ＴＴ電極を備え得る。例示的な実施形態では、第１の幅Ｗ１は、およそ１００～３００μｍの範囲である。例示的な実施形態では、第２の幅Ｗ２は、およそ２５～１５０μｍの範囲である。
【0031】
様々な実施形態において、ＴＴ電極１１４の列は、広いＴＴ電極１１６及び狭いＴＴ電極１１８の両方を備える。様々な実施形態において、整合されたグループのＴＴ電極は、広いＴＴ電極１１６のみ（例えば、広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗ）、又は狭いＴＴ電極１１８のみ（例えば、狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎ）で構成されている。例えば、例示的な実施形態では、整合されたグループのＴＴ電極１４０は、広いＴＴ電極１１６及び狭いＴＴ電極１１８の両方を含まない。
【0032】
様々な実施形態において、ＴＴ電極１１４の列は、図３及び図４に示されるように、多数のゾーンに配置及び／又は形成されている。例えば、ゾーンは、アクションゾーン、中間ゾーン、ストレージゾーンなどを備え得る。各ゾーンは、ゾーンの周辺での２つの広い整合されたグループＴＴ電極１４０Ｗと、２つの広いＴＴ電極の間に配設された少なくとも１つの狭い整合されたグループＴＴ電極１４０Ｎと、を備え得る。上記のように、広いＴＴ電極１１６は、ＲＦレール１１２の実質的に平行な縦軸１１１に（例えば、ｙ方向に）実質的に平行な方向において、少なくとも１つの狭いＴＴ電極１１８よりも長い及び／又は広い。様々な実施形態において、各ゾーンは、ゾーンで行われる特定の機能及び／又は機能のセットのために最適化され得る。様々な実施形態において、機能は、ゾーンの少なくとも一部を通るイオンの移送、ゾーン内のイオンの安定化及び／若しくは貯蔵、操作ソース（例えば、レーザビーム、マイクロ波場など）を介したイオンの操作、２つ以上のイオンの相互作用、２つのイオンの交換及び／若しくは分離（例えば、同じポテンシャル井戸にあった２つのイオンの、２つの別個の及び／若しくは分離したポテンシャル井戸への分割）、並びに／又はイオントラップ１１０内にトラップされた１つ以上のイオンの量子状態の制御された発展を可能にし得る他の機能を含み得る。様々な実施形態において、イオントラップ１１０は、ゾーンの１つ以上の繰り返しパターンを備え得る。
【0033】
様々な実施形態において、イオントラップ１１０の縦方向に対して横方向（例えば、ｘ方向及びｚ方向）に、イオントラップ１１０内にトラップされたイオンを維持するように作用する電場及び／又は磁場を生成するために、ＲＦ信号が、ＲＦレール１１２に印加され得る。様々な実施形態において、イオントラップ１１０の縦方向（例えば、ｙ方向）に、イオントラップ１１０でトラップされたイオンを維持及び／又は移送させるために、ＴＴ電圧が、ＴＴ電極１１６、１１８に印加され得る。
【0034】
様々な実施形態において、多数の列のＴＴ電極１１４は、ＴＴ電極１１４の列及び／又はＲＦレール１１２の上面のいずれかの少なくとも１つの上でポテンシャル井戸で少なくとも１つのイオンをトラップするために、可変の組み合わされた電場及び／又は磁場に寄与するＴＴ電圧で、組み合わされてバイアスされ得る。例えば、ＴＴ電極１１４の列のＴＴ電極に印加される電圧によって少なくとも部分的に生成される電場及び／又は磁場は、第２の列のＴＴ電極１１４Ｂの上面及び／又は縦方向間隙１０５の上でポテンシャル井戸で少なくとも１つのイオンをトラップし得る。
【0035】
少なくとも１つのイオンは、リード１２２、１２４を介して、１つ以上の接続されたデバイス（例えば、図２などに示されるようなコントローラ３０など）によって制御される電場及び／又は磁場によって、イオントラップ１１０での可変の場所でトラップされ得る。例えば、少なくとも１つのイオン上の正電荷又は負電荷に応じて、ＴＴ電圧は、少なくとも１つのイオンの特定のＴＴ電極への移動を促進し、及び／又は少なくとも１つのイオンの更なる移動に抵抗する電気的ポテンシャル井戸を形成するために、特定のＴＴ電極のいずれかの側でＴＴ電極１１６、１１８に対して上昇又は低下され得る。
【0036】
少なくとも１つのイオン上の電荷、並びに／又は組み合わされた電場及び／若しくは磁場の形状及び／若しくは大きさのような要因に応じて、少なくとも１つのイオンは、イオントラップ１１０の上面（例えば、ＴＴ電極１１４の列及びＲＦレール１１２の同一平面上の上面）の上で、特定の距離（例えば、およそ２０μｍ～およそ２００μｍ）で安定化され得る。可変の場所の間の移動を制御すること、及び／又は特定の場所でトラップされる少なくとも１つのイオンを安定化させることに更に寄与するために、イオントラップ１１０は、様々な実施形態において、１２４ケルビン未満（例えば、１００ケルビン未満、５０ケルビン未満、１０ケルビン未満、５ケルビン未満など）の温度までイオントラップを冷却することができる極低温及び／又は真空チャンバ内で動作され得る。
【0037】
図１に示されるように、イオントラップ装置１００は、（本明細書でＴＴリード１２２と称される）複数のＴＴリード、ワイヤボンド、相互接続などを更に備え得る。例えば、ＴＴリード１２２は、ＴＴ電圧ドライバ及び／又は電圧源と、ＴＴ電極の対応する１つとの間の電気的連通を可能にし得る。例えば、ＴＴ電極は、ＴＴリード１２２の対応する１つを介して、ＴＴ電圧ドライバ及び／又は電圧源によって生成及び／又は提供されるＴＴ電圧でバイアスされ得る。イオントラップ装置１００は、（本明細書でＲＦリード１２４と称される）ＲＦリード、ワイヤボンド、相互接続などを更に備え得る。例えば、ＲＦリード１２４は、ＲＦドライバ及び／又は電圧源と、ＲＦレール１１２との間の電気的連通を可能にし得る。例えば、ＲＦレール１１２は、ＲＦレートで交番し、ＲＦリード１２４を介してＲＦドライバ及び／又は電圧源によって生成及び／又は提供される電圧でバイアスされ得る。
【0038】
様々な実施形態において、イオントラップ１１０は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）の数（例えば、ＴＴリード１２２の数）及びイオントラップ１１０の電極１１６、１１８の数を最小化するように設計及び／又は構成されているが、同時に、意図された用途（例えば、例示的な実施形態では、イオントラップ１１０内のイオンを量子コンピュータの量子ビットとして使用するための動作）に従ってイオン操作を実行するための全ての必要な移送動作を可能にする。様々な実施形態において、電極１１６、１１８の設計は、意図された用途の他の制約を満たしながら、電極１１６、１１８をバイアスすることによって生成される電場及び／又は磁場の高調波四次ポテンシャルエネルギー係数を最大化する。
イオントラップ装置を備える例示的な量子コンピュータ
イオントラップ装置を備える例示的な量子コンピュータ
【0039】
図２は、例示的な実施形態による、イオントラップ装置及び／又はパッケージ１００を備える例示的な量子コンピュータシステム２００の概略ダイアグラムを提供する。様々な実施形態において、量子コンピュータシステム２００は、計算エンティティ１０と、量子コンピュータ２１０と、を備える。様々な実施形態において、量子コンピュータ２１０は、コントローラ３０と、イオントラップ装置及び／又はパッケージ１００を封入するクリオスタット及び／又は真空チャンバ４０と、１つ以上の操作ソース６０と、を備える。例示的な実施形態では、１つ以上の操作ソース６０は、１つ以上のレーザ（例えば、光学レーザ、マイクロ波ソースなど）を備え得る。様々な実施形態において、１つ以上の操作ソース６０は、イオントラップ装置及び／又はパッケージ１００のイオントラップ１１０内の１つ以上のイオンの制御された量子状態発展を操作及び／又は引き起こすように構成されている。例えば、１つ以上の操作ソース６０が１つ以上のレーザを備える例示的な実施形態では、レーザは、１つ以上のレーザビームを、極低温及び／又は真空チャンバ４０内のイオントラップ１１０に提供し得る。様々な実施形態において、量子コンピュータ２１０は、１つ以上の電圧源５０を備える。例えば、電圧源５０は、複数のＴＴ電圧ドライバ及び／若しくは電圧源、並びに／又は少なくとも１つのＲＦドライバ及び／若しくは電圧源を備え得る。電圧源５０は、対応するリード１２２、１２４を介して、イオントラップ装置及び／又はパッケージ１００の対応するＴＴ電極１１６、１１８及び／又はＲＦレール１１２に電気的に連結され得る。
【0040】
様々な実施形態において、計算エンティティ１０は、ユーザが、入力を（例えば、計算エンティティ１０のユーザインターフェースを介して）量子コンピュータ２１０に提供し、量子コンピュータ２１０からの出力を受信すること、視認することなどを可能にするように構成されている。計算エンティティ１０は、１つ以上の有線若しくは無線ネットワーク２０を介して、並びに／又は直接有線及び／若しくは無線通信を介して、量子コンピュータ２１０のコントローラ３０と通信し得る。例示的な実施形態では、計算エンティティ１０は、構成、フォーマットなどの情報／データ、量子計算アルゴリズムなどを、コントローラ３０が理解及び／若しくは実装し得るコンピュータ言語、実行可能な命令、コマンドセットなどに変換することができる。
【0041】
様々な実施形態において、コントローラ３０は、極低温及び／若しくは真空チャンバ４０内の温度及び圧力を制御する電圧源５０、極低温システム並びに／又は真空システム、操作ソース６０、並びに／又は極低温及び／若しくは真空チャンバ４０内の様々な環境条件（例えば、温度、圧力など）を制御する他のシステムを制御するように構成されており、かつ／又はイオントラップ１１０内の１つ以上のイオンの量子状態の制御された発展を操作し、かつ／又は引き起こすように構成されている。様々な実施形態において、イオントラップ１１０内にトラップされたイオンは、量子コンピュータ２１０の量子ビットとして使用される。
例示的なイオントラップアーキテクチャ
例示的なイオントラップアーキテクチャ
【0042】
図３は、イオントラップ１１０の例示的な実施形態の例示的なゾーンアーキテクチャ３００を提供する。図３に示されるように、イオントラップ１１０は、実質的に平行な縦軸１１１（例えば、１１１Ａ、１１１Ｂ）を伴って形成された多数の（例えば、ペアの）ＲＦレール１１２（例えば、１１２Ａ、１１２Ｂ）を備える。ＲＦレール１１２は、実質的に同一平面上の上面を伴って形成されている。図３は、ＲＦレール１１２及びＴＴ電極１１４の列の上面がページの平面内に例解されるように、イオントラップ１１０の上面図を例解する。イオントラップ１１０の例示的なアーキテクチャ３００は、２つのアクションゾーン３３０（例えば、３３０Ａ、３３０Ｂ）と、３つの中間ゾーン３２０（例えば、３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃ）と、を備える。様々な実施形態において、中間ゾーン３２０は、各アクションゾーン３３０に隣接して位置している。例えば、中間ゾーン３２０Ａ及び３２０Ｂは、アクションゾーン３３０Ａに隣接しており、中間ゾーン３２０Ｂ及び３２０Ｃは、アクションゾーン３３０Ｂに隣接している。例えば、各アクションゾーン３３０は、各アクションゾーン３３０が２つの中間ゾーン３２０の近隣であるように、いずれかの側で中間ゾーン３２０に隣接している。言い換えると、イオンがアクションゾーン３３０から移送されると、イオンは、任意の他のアクションゾーン３３０に入る前に中間ゾーン３２０に入る。
【0043】
様々な実施形態において、中間ゾーン３２０は、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗを備える（例えば、整合されたグループのＴＴ電極は、多数の列のＴＴ電極の各列のＴＴ電極からの広いＴＴ電極を備える）。例えば、中間ゾーン３２０は、各列のＴＴ電極（例えば、整合されたグループの広いＴＴ電極１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃからの２つの広いＴＴ電極１１６を備え得る。２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間には、少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎがある（例えば、整合されたグループのＴＴ電極は、多数の列のＴＴ電極の各列のＴＴ電極からの狭いＴＴ電極を備える）。例えば、中間ゾーンは、各列のＴＴ電極からの少なくとも１つの狭いＴＴ電極１１８（例えば、整合されたグループの狭いＴＴ電極１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃ）を備え得る。少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎは、中間ゾーン３２０の２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間に配設されている。例示的な実施形態では、各中間ゾーン３２０は、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗ、並びに２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間に配設及び／又は形成された１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎで構成されている。例示的な実施形態では、広いＴＴ電極１１６は、（例えば、ｙ軸に実質的に平行である寸法で、）狭いＴＴ電極１１８のおよそ少なくとも２倍広い。例えば、広いＴＴ電極１１６は、狭いＴＴ電極１１８よりもおよそ２倍～およそ６倍長い及び／又は広い範囲であり得る。例示的な実施形態では、広いＴＴ電極１１６は、狭いＴＴ電極１１８よりもおよそ３倍～およそ５倍長い及び／又は広い範囲である。様々な実施形態において、中間ゾーン３２０は、内部にイオンを安定化及び／又は貯蔵し、内部に複数のイオンを有するポテンシャル井戸から異なるポテンシャル井戸内に少なくとも１つのイオンを分離するように構成されており、それを通してイオンを移送するように構成されている。様々な実施形態において、中間ゾーン３２０は、様々なイオン移送ステップ中に１つ以上のイオンの貯蔵及び／又は安定化に適応するように構成及び／又は設計されている。
【0044】
様々な実施形態において、アクションゾーン３３０は、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗを備える。例えば、アクションゾーン３３０は、各列のＴＴ電極（例えば、１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃ）からの２つの広いＴＴ電極１１６を備え得る。２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間に、少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎが、配設及び／又は形成されている。例えば、アクションゾーン３３０は、各列のＴＴ電極（例えば、１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃ）からの少なくとも１つの狭いＴＴ電極１１８を備え得る。少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎは、アクションゾーン３３０の２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間に配設されている。例示的な実施形態では、各アクションゾーンは、アクションゾーン３３０の２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間に配設された少なくとも２つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎを備える。例示的な実施形態では、各アクションゾーン３３０は、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗ、及び２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間に配設された３つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎで構成されている。例示的な実施形態では、広いＴＴ電極１１６は、狭いＴＴ電極１１８のおよそ少なくとも２倍広い。例えば、広いＴＴ電極１１６は、（例えば、ｙ軸に実質的に平行である寸法で、）狭いＴＴ電極１１８よりもおよそ２倍～およそ６倍長い及び／又は広い範囲であり得る。例示的な実施形態では、広いＴＴ電極１１６は、狭いＴＴ電極１１８よりもおよそ３倍～およそ５倍長い及び／又は広い範囲である。様々な実施形態において、アクションゾーン３３０は、操作ソースを使用して１つ以上のイオンに作用し、２つ以上のイオンを相互作用させ、内部に複数のイオンを有するポテンシャル井戸から異なるポテンシャル井戸内に少なくとも１つのイオンを分離する（例えば、２つ以上のイオンを交換及び／又は分離する）ように構成されており、それを通してイオンを移送するように構成されている。様々な実施形態において、アクションゾーン３３０は、所定のレーザ及び／又は他の操作ソース相互作用エリアを提供するように構成及び／又は設計されており、ここで、レーザビーム及び／又は他の操作ソースは、イオントラップ１１０内にトラップされる１つ以上のイオンと相互作用され得る。
【0045】
様々な実施形態において、中間ゾーン３２０の狭いＴＴ電極１１８及びアクションゾーン３３０の狭いＴＴ電極１１８は、（例えば、ｙ軸に実質的に平行な寸法で）同じ幅を有する。例示的な実施形態では、中間ゾーン３２０の狭いＴＴ電極１１８の（例えば、ｙ軸に実質的に平行な寸法での）幅及びアクションゾーン３３０の狭いＴＴ電極１１８の幅は、異なる。様々な実施形態において、中間ゾーン３２０の広いＴＴ電極１１６及びアクションゾーン３３０の広いＴＴ電極１１６は、（例えば、ｙ軸に実質的に平行な寸法で）同じ幅を有する。例示的な実施形態では、中間ゾーン３２０の広いＴＴ電極１１６の（例えば、ｙ軸に実質的に平行な寸法での）幅及びアクションゾーン３３０の広いＴＴ電極１１６の幅は、異なる。例えば、例示的な実施形態では、アクションゾーン３３０の広いＴＴ電極の幅は、中間ゾーン３２０の広いＴＴ電極の幅よりも長い及び／又は広い。例示的な実施形態では、アクションゾーン３３０の広いＴＴ電極の幅は、中間ゾーン３２０の広いＴＴ電極の幅よりもおよそ２０～４０μｍ長い及び／又は広い。
別の例示的なイオントラップアーキテクチャ
別の例示的なイオントラップアーキテクチャ
【0046】
図５は、イオントラップ１１０の例示的な実施形態の例示的なゾーンアーキテクチャ５００を提供する。図５に示されるように、イオントラップ１１０は、実質的に平行な縦軸１１１を伴って形成された多数の（例えば、ペアの）ＲＦレール１１２（例えば、１１２Ａ、１１２Ｂ）を備える。ＲＦレール１１２は、実質的に同一平面上の上面を伴って形成されている。図５は、ＲＦレール１１２及びＴＴ電極１１４の列の上面がページの平面内に例解されるように、イオントラップ１１０の上面図を例解する。イオントラップ１１０の例解された例示的なアーキテクチャ４００は、４つのアクションゾーン５３０（例えば、５３０Ａ、５３０Ｂ、５３０Ｃ、５３０Ｄ）と、６つの中間ゾーン５２０（例えば、５２０Ａ、５２０Ｂ、５２０Ｃ、５２０Ｄ、５２０Ｅ、５２０Ｆ）と、２つのストレージゾーン５４０（例えば、５４０Ａ、５４０Ｂ）と、装填ゾーン５５０と、を備える。様々な実施形態は、より多い又はより少ないアクションゾーン５３０と、より多い又はより少ないストレージゾーン５４０と、対応するより大きい又は小さい数の中間ゾーン５２０と、を備え得る。例えば、例示的な実施形態は、５つのアクションゾーン５３０と、２つのストレージゾーン５４０と、８つの中間ゾーン５２０と、１つの装填ゾーン５５０と、を備える。様々な数のアクションゾーン５３０、ストレージゾーン５４０、中間ゾーン５２０、及びその様々な配置は、用途に適切であるように、様々な実施形態で使用され得る。
【0047】
様々な実施形態において、中間ゾーン５２０は、隣接するアクションゾーン５３０の間、アクションゾーン５３０と隣接するストレージゾーン５４０との間、並びに／又は装填ゾーン５５０と隣接するアクションゾーン５３０及び／若しくはストレージゾーン５４０との間に配設されている。例えば、中間ゾーン５２０Ｂは、隣接するアクションゾーン５３０Ａとアクションゾーン５３０Ｂとの間に配設及び／又は形成されている。例えば、中間ゾーン５２０Ａは、ストレージゾーン５４０Ａとアクションゾーン５３０Ａとの間に配設及び／又は形成されている。例えば、中間ゾーン５２０Ｆは、ストレージゾーン５４０Ｂと装填ゾーン５５０との間に配設されている。例えば、中間ゾーン５２０は、各アクションゾーン５３０、ストレージゾーン５４０、及び装填ゾーン５５０に直接隣接し得る。言い換えると、イオンがアクションゾーン５３０、ストレージゾーン５４０、及び／又は装填ゾーン５５０から移送されると、イオンは、任意の他のアクションゾーン５３０及び／又はストレージゾーン５４０に入る前に中間ゾーン５２０に入る。
【0048】
様々な実施形態において、中間ゾーン５２０は、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗを備える（例えば、整合されたグループのＴＴ電極は、多数の列のＴＴ電極の各列のＴＴ電極からの広いＴＴ電極を備える）。例えば、中間ゾーン５２０は、各列のＴＴ電極１１４（例えば、整合されたグループの広いＴＴ電極１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃ）からの２つの広いＴＴ電極１１６を備え得る。２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間には、少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎがある（例えば、整合されたグループのＴＴ電極は、多数の列のＴＴ電極１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃの各列のＴＴ電極１１４からの狭いＴＴ電極を備える）。例えば、中間ゾーン５２０は、各列のＴＴ電極からの少なくとも１つの狭いＴＴ電極１１８（例えば、整合されたグループの狭いＴＴ電極１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃ）を備え得る。少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎは、中間ゾーン５２０の２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間に配設されている。例示的な実施形態では、各中間ゾーン５２０は、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗ、並びに２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間に配設及び／又は形成された１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎで構成されている。例示的な実施形態では、広いＴＴ電極１１６は、（例えば、ｙ軸に実質的に平行である寸法で、）狭いＴＴ電極１１８のおよそ少なくとも２倍広い。例えば、広いＴＴ電極１１６は、狭いＴＴ電極１１８よりもおよそ２倍～およそ６倍長い及び／又は広い範囲であり得る。例示的な実施形態では、広いＴＴ電極１１６は、狭いＴＴ電極１１８よりもおよそ３倍～およそ５倍長い及び／又は広い範囲である。様々な実施形態において、中間ゾーン５２０は、内部にイオンを安定化及び／又は貯蔵し、内部に複数のイオンを有するポテンシャル井戸から異なるポテンシャル井戸内に少なくとも１つのイオンを分離するように構成されており、それを通してイオンを移送するように構成されている。様々な実施形態において、中間ゾーン５２０は、様々なイオン移送ステップ中に１つ以上のイオンの貯蔵及び／又は安定化に適応するように構成及び／又は設計されている。
【0049】
様々な実施形態において、アクションゾーン５３０は、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗを備える。例えば、アクションゾーン５３０は、各列のＴＴ電極（例えば、１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃ）からの２つの広いＴＴ電極１１６を備え得る。２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間に、少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎが、配設及び／又は形成されている。例えば、アクションゾーン３３０は、各列のＴＴ電極（例えば、１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃ）からの少なくとも１つの狭いＴＴ電極１１８を備え得る。少なくとも１つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎは、アクションゾーン５３０の２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間に配設されている。例示的な実施形態では、各アクションゾーン５３０は、アクションゾーン５３０の２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間に配設された少なくとも２つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎを備える。例示的な実施形態では、各アクションゾーン５３０は、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗ、及び２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間に配設された３つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎで構成されている。例示的な実施形態では、広いＴＴ電極１１６は、狭いＴＴ電極１１８のおよそ少なくとも２倍広い。例えば、広いＴＴ電極１１６は、（例えば、ｙ軸に実質的に平行である寸法で、）狭いＴＴ電極１１８よりもおよそ２倍～およそ６倍長い及び／又は広い範囲であり得る。例示的な実施形態では、広いＴＴ電極１１６は、狭いＴＴ電極１１８よりもおよそ３倍～およそ５倍長い及び／又は広い範囲である。様々な実施形態において、アクションゾーン５３０は、操作ソースを使用して１つ以上のイオンに作用し、２つ以上のイオンを相互作用させ、内部に複数のイオンを有するポテンシャル井戸から異なるポテンシャル井戸内に少なくとも１つのイオンを分離する（例えば、２つ以上のイオンを交換及び／又は分離する）ように構成されており、それを通してイオンを移送及び／又はトラップするように構成されている。様々な実施形態において、アクションゾーン５３０は、所定のレーザ及び／又は他の操作ソース相互作用エリアを提供するように構成及び／又は設計されており、ここで、レーザビーム及び／又は他の操作ソースは、イオントラップ１１０内にトラップされる１つ以上のイオンと相互作用され得る。
【0050】
様々な実施形態において、ストレージゾーン５４０は、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗを備える（例えば、整合されたグループのＴＴ電極は、多数の列のＴＴ電極の各列のＴＴ電極からの広いＴＴ電極を備える）。例えば、ストレージゾーン５４０は、各列のＴＴ電極（例えば、整合されたグループの広いＴＴ電極１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃからの２つの広いＴＴ電極１１６を備え得る。２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間には、少なくとも２つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎがある（例えば、整合されたグループのＴＴ電極は、多数の列のＴＴ電極１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃの各列のＴＴ電極１１４からの狭いＴＴ電極を備える）。例えば、ストレージゾーン５４０は、各列のＴＴ電極からの少なくとも２つの狭いＴＴ電極１１８（例えば、整合されたグループの狭いＴＴ電極１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃ）を備え得る。少なくとも２つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎは、ストレージゾーン５４０の２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間に配設されている。例示的な実施形態では、各ストレージゾーン５４０は、２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗ、並びに２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間に配設及び／又は形成された少なくとも３つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎで構成されている。例えば、例解された実施形態では、ストレージゾーン５４０は、ストレージゾーン５４０の２つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗの間に配設及び／又は形成された５つの狭い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｎを備える。例示的な実施形態では、広いＴＴ電極１１６は、（例えば、ｙ軸に実質的に平行である寸法で、）狭いＴＴ電極１１８のおよそ少なくとも２倍広い。例えば、広いＴＴ電極１１６は、短いＴＴ電極１１８よりもおよそ２倍～およそ６倍長い及び／又は広い範囲であり得る。例示的な実施形態では、広いＴＴ電極１１６は、短いＴＴ電極１１８よりもおよそ３倍～およそ５倍長い及び／又は広い範囲である。様々な実施形態において、ストレージゾーン５４０は、内部にイオンを安定化及び／又は貯蔵し、２つのイオンを交換及び／又は分離する（例えば、同じポテンシャル井戸にあった２つのイオンを２つの別個の及び／又は分離したポテンシャル井戸に分割する）ように構成されており、それを通してイオンを少なくとも部分的に移送するように構成されている。様々な実施形態において、ストレージゾーン５４０は、様々なイオン移送ステップ中に１つ以上のイオンの貯蔵及び／又は安定化に適応するように構成及び／又は設計されている。例えば、イオントラップ１１０内にトラップされるイオンは、複数のアクションがイオントラップ１１０内にトラップされる他のイオンに適用されている間に、ストレージゾーン５４０に貯蔵され得る。
【0051】
様々な実施形態において、装填ゾーン５５０は、イオンがイオントラップ１１０内に装填され得るように、イオン源からイオンを受容するように構成されている。例えば、装填ゾーン５５０は、装填孔５５５を備え得る。装填孔は、イオン源からの原子が装填孔５５５を通って装填ゾーン５５０内に移動し得るように、イオン源がイオントラップ装置及び／又はパッケージ１００の下に配設されることを可能にするように、イオントラップ１１０及び基板１３０を通じて延在する貫通孔である。一旦、原子が装填孔５５５を通って装填ゾーン５５０に入ると、原子はイオン化され得、結果として生じるイオンは、多数の列のＴＴ電極１１４及び多数のＲＦレール１１２によって生成される、電場及び／若しくは磁場並びに／又は対応するポテンシャルに起因してトラップされた状態になり得る。例示的な実施形態では、原子は、装填孔５５５を介して装填ゾーン５５０に入り、結果として生じる原子がイオントラップ１１０内でトラップされるように、原子をイオン化する操作ソース（例えば、レーザビーム）によって相互作用され得る。様々な実施形態において、装填ゾーン５５０は、装填孔５５５を通じてイオン（又は原子）を受容し、装填ゾーン５５０内でイオン（例えば、イオン化された原子）を安定化させ、１つ以上の操作ソースを介したイオンの操作（例えば、イオンを初期化し、及び／又はイオンが既知の初期量子状態にあることを確実にすること）を可能にすることなどのために構成され得る。装填ゾーン５５０は、イオンを、装填ゾーン５５０から外に、及び直接隣接する中間ゾーン５２０内に移送するのを助けるように更に構成され得る。
【0052】
例示的な実施形態では、装填ゾーン５５０は、１つ以上の装填ＴＴ電極１５０を備え得る。例えば、装填ゾーン５５０は、多数の列のＴＴ電極の各列のＴＴ電極１１４からの少なくとも１つの装填ＴＴ電極１５０を備え得る。様々な実施形態において、装填ＴＴ電極１５０は、整合されたグループ１４０（例えば、１４０Ｗ及び／又は１４０Ｎ）で広い及び／又は短いＴＴ電極を備え得る。例示的な実施形態では、装填ＴＴ電極１５０は、少なくとも１つの広い整合されたグループのＴＴ電極１４０Ｗを備える。例示的な実施形態では、装填ＴＴ電極１５０の幅は、広い及び／又は狭いＴＴ電極１１６、１１８の幅と異なり得る。例えば、装填ＴＴ電極１５０は、広い及び狭いＴＴ電極１１６、１１８に対応する第１及び／又は第２の幅Ｗ１、Ｗ２と異なる第３の幅Ｗ３のものであり得る。様々な実施形態において、第３の幅Ｗ３は、第１の幅Ｗ１よりも長く及び／若しくは広く、第２の幅Ｗ２よりも狭く、並びに／又は第１の幅Ｗ１と第２の幅Ｗ２との間の範囲であり得る。
【0053】
様々な実施形態において、中間ゾーン５２０の狭いＴＴ電極１１８、並びにアクションゾーン５３０及び／又はストレージゾーン５４０の狭いＴＴ電極１１８は、（例えば、ｙ軸に実質的に平行な寸法で）同じ幅Ｗ２を有する。例示的な実施形態では、中間ゾーン５２０の狭いＴＴ電極１１８の（例えば、ｙ軸に実質的に平行な寸法での）幅、並びにアクションゾーン５３０及び／又はストレージゾーン５２０の狭いＴＴ電極１１８の幅は、異なる。様々な実施形態において、中間ゾーン５２０の広いＴＴ電極１１６、並びにアクションゾーン５３０及び／又はストレージゾーン５４０の広いＴＴ電極１１６は、（例えば、ｙ軸に実質的に平行な寸法で）同じ幅Ｌ１を有する。例示的な実施形態では、中間ゾーン５２０の広いＴＴ電極１１６の（例えば、ｙ軸に実質的に平行な寸法での）幅、並びにアクションゾーン５３０及び／又はストレージゾーン５４０の広いＴＴ電極１１６の幅は、異なる。
技術的利点
技術的利点
【0054】
様々な実施形態は、十分なイオン場所制御を提供し、様々なイオン移送機能（例えば、イオンの移送、１つのポテンシャル井戸内の２つ以上のイオンを異なるポテンシャル井戸に分離すること、２つのイオンを交換及び／又は分離すること（例えば、同じポテンシャル井戸にあった２つのイオンを２つの別個の及び／又は分離したポテンシャル井戸に分割すること）など）を可能にし、操作ソースを介してイオントラップ内のイオンの操作を可能にする、イオントラップ装置を提供する技術的問題に技術的解決策を提供する。異なるサイズの電極を組み込む新規ゾーンアーキテクチャは、所定の操作ソース（例えば、レーザ）、相互作用エリア（例えば、アクションゾーン）、及びイオンストレージエリア（例えば、中間ゾーン、ストレージゾーン）が、イオントラップ装置及び／又はパッケージ１００のＩ／Ｏの数、並びにイオントラップ１１０の電極１１６、１１８の数を最小化しながら、様々なイオン移送ステップ中に貯蔵に適応することを可能にする。
例示的なコントローラ
例示的なコントローラ
【0055】
様々な実施形態において、イオントラップ装置及び／又はパッケージ１００は、量子コンピュータ２１０内に組み込まれている。様々な実施形態において、量子コンピュータ２１０は、量子コンピュータ２１０の様々な要素を制御するように構成されたコントローラ３０を更に備える。例えば、コントローラ３０は、極低温及び／若しくは真空チャンバ４０内の温度及び圧力を制御する電圧源５０、極低温システム及び／若しくは真空システム、操作ソース６０、並びに／若しくは極低温及び／若しくは真空チャンバ４０内の環境条件（例えば、温度、湿度、圧力など）を制御する他のシステムを制御するように構成され得、かつ／又はイオントラップ１１０内の１つ以上のイオンの量子状態の制御された発展を操作し、かつ／若しくは発展を引き起こすように構成され得る。
【0056】
図６に示されるように、様々な実施形態において、コントローラ３０は、処理要素６０５、メモリ６１０、ドライバコントローラ要素６１５、通信インターフェース６２０、アナログ－デジタル変換要素６２５などを含む様々なコントローラ要素を備え得る。例えば、処理要素６０５は、プログラマブル論理デバイス（Programmable Logic Device、ＣＰＬＤ）、マイクロプロセッサ、共処理エンティティ、特定用途向けプロセッサのための命令セット（Application-Specific Instruction-set Processor、ＡＳＩＰ）、集積回路、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit、ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array、ＦＰＧＡ）、プログラマブル論理アレイ（Programmable Logic Array、ＰＬＡ）、ハードウェアアクセラレータ、他の処理デバイス及び／若しくは回路機構など、並びに／又はコントローラを備え得る。回路機構という用語は、ハードウェア全体の実施形態、又はハードウェア及びコンピュータプログラム製品の組み合わせを指し得る。例示的な実施形態では、コントローラ３０の処理要素６０５は、クロックを備え、かつ／又はクロックと通信する。
【0057】
例えば、メモリ６１０は、ハードディスク、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＭＭＣ、ＳＤメモリカード、メモリスティック、ＣＢＲＡＭ、ＰＲＡＭ、ＦｅＲＡＭ、ＲＲＡＭ、ＳＯＮＯＳ、レーストラックメモリ、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＦＰＭ ＤＲＡＭ、ＥＤＯ ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ２ ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ３ ＳＤＲＡＭ、ＲＤＲＡＭ、ＲＩＭＭ、ＤＩＭＭ、ＳＩＭＭ、ＶＲＡＭ、キャッシュメモリ、レジスタメモリなどのうちの１つ以上などの、揮発性及び／又は不揮発性メモリストレージなどの非一時的なメモリを備え得る。様々な実施形態において、メモリ６１０は、（例えば、量子ビット記録データ記憶、量子ビット記録データベース、量子ビット記録テーブルなどの）量子コンピュータの量子ビットに対応する量子ビット記録、較正テーブル、実行可能な待ち行列、（例えば、１つ以上のコンピュータ言語、専門コントローラ言語（複数可）などの）コンピュータプログラムコードなどを記憶し得る。例示的な実施形態では、（例えば、処理要素６０５による）メモリ６１０に記憶されるコンピュータプログラムコードの少なくとも一部の実行は、コントローラ３０に、原子システム内の原子物体の相を追跡し、それによって生成される１つ以上の操作ソース及び／又は信号（複数可）の相の調整を引き起こすための、本明細書で記載される、１つ以上のステップ、動作、プロセス、手順などを実行させる。
【0058】
様々な実施形態において、ドライバコントローラ要素６１５は、各々が１つ以上のドライバを制御するように構成された、１つ以上のドライバ及び／又はコントローラ要素を含み得る。様々な実施形態において、ドライバコントローラ要素６１５は、ドライバ及び／又はドライバコントローラを備え得る。例えば、ドライバコントローラは、コントローラ３０によって（例えば、処理要素６０５によって）スケジューリング及び実行される、実行可能な命令、コマンドなどに従って、１つ以上の対応するドライバを動作させるように構成され得る。様々な実施形態において、ドライバコントローラ要素６１５は、コントローラ３０が操作ソース６０を動作させることを可能にし得る。様々な実施形態において、ドライバは、レーザドライバ、真空構成要素ドライバ、イオントラップ１１０のイオントラップポテンシャルを維持及び／又は制御するために使用される、ＴＴ、ＲＦ、及び／又は他の電極に印加される電流及び／又は電圧の流れを制御するためのドライバ、極低温及び／又は真空システム構成要素ドライバなどであり得る。例えば、ドライバは、リード１２２、１２４を介してＴＴ電極１１６、１１８及び／又はＲＦレール１１２に電圧及び／又は電気信号を提供するＴＴ及び／若しくはＲＦ電圧ドライバ並びに／又は電圧源を制御し得る及び／又は備え得る。様々な実施形態において、コントローラ３０は、カメラ、ＭＥＭカメラ、ＣＣＤカメラ、フォトダイオード、光電子増倍管などのような１つ以上の光学受信機構成要素から信号を通信及び／又は受信するための手段を備える。例えば、コントローラ３０は、１つ以上の光学受信機構成要素、較正センサなどから信号を受信するように構成された１つ以上のアナログ－デジタル変換要素６２５を備え得る。
【0059】
様々な実施形態において、コントローラ３０は、計算エンティティ１０とインターフェース接続及び／又は通信するための通信インターフェース６２０を備え得る。例えば、コントローラ３０は、実行可能な命令、コマンドセットなどを計算エンティティ１０から受信し、量子コンピュータ２１０から（例えば、光学収集システムから）受信した出力及び／又は計算エンティティ１０への出力を処理した結果を提供するための通信インターフェース６２０を備え得る。様々な実施形態において、計算エンティティ１０及びコントローラ３０は、直接有線及び／若しくは無線接続、並びに／又は１つ以上の有線及び／若しくは無線ネットワーク２０を介して通信し得る。
例示的な計算エンティティ
例示的な計算エンティティ
【0060】
図７は、本発明の実施形態と共に使用することができる例示的な計算エンティティ１０の例解的な概略図を提供する。様々な実施形態において、計算エンティティ１０は、ユーザが、入力を（例えば、計算エンティティ１０のユーザインターフェースを介して）量子コンピュータ２１０に提供し、量子コンピュータ２１０からの出力を受信すること、表示すること、分析することなどを可能にするように構成されている。
【0061】
図７に示されるように、計算エンティティ１０は、アンテナ７１２、伝送機７０４（例えば、無線機）、受信機７０６（例えば、無線機）、並びに伝送機７０４及び受信機７０６のそれぞれに信号を提供し、それぞれから信号を受信する処理要素７０８を含み得る。伝送機７０４及び受信機７０６のそれぞれに提供され、それぞれから受信される信号は、コントローラ３０、他の計算エンティティ１０などのような様々なエンティティと通信するための、適用可能な無線システムのエアインターフェース標準に従って、信号情報／データを含み得る。この点に関して、計算エンティティ１０は、１つ以上のエアインターフェース標準、通信プロトコル、変調タイプ、及びアクセスタイプで動作することができる場合がある。例えば、計算エンティティ１０は、ファイバ分散データインターフェース（fiber distributed data interface、ＦＤＤＩ）、デジタル加入者線（digital subscriber line、ＤＳＬ）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、非同期転送モード（asynchronous transfer mode、ＡＴＭ）、フレームリレー、ケーブルによるデータサービスインターフェース仕様（data over cable service interface specification、ＤＯＣＳＩＳ）、又は任意の他の有線伝送プロトコルなどの有線データ伝送プロトコルを使用して通信を受信及び／又は提供するように構成さ得る。同様に、計算エンティティ１０は、汎用パケット無線サービス（general packet radio service、ＧＰＲＳ）、ユニバーサル移動体通信システム（Universal Mobile Telecommunications System、ＵＭＴＳ）、符号分割多元接続２０００（Code Division Multiple Access 2000、ＣＤＭＡ２０００）、ＣＤＭＡ２０００ １Ｘ（１ｘＲＴＴ）、広帯域符号分割多元接続（Wideband Code Division Multiple Access、ＷＣＤＭＡ）、世界移動体通信システム（Global System for Mobile Communication、ＧＳＭ）、ＧＳＭ革新のための強化データレート（Enhanced Data rates for GSM Evolution、ＥＤＧＥ）、時分割－同期符号分割多元接続（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access、ＴＤ－ＳＣＤＭＡ）、ロングタームエボリューション（Long Term Evolution、ＬＴＥ）、進化型ユニバーサル地上無線アクセスネットワーク（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network、E-UTRAN）、エボリューションデータオプティマイズド（Evolution－Data Optimized、ＥＶＤＯ）、高速パケットアクセス（High Speed Packet Access、ＨＳＰＡ）、高速ダウンリンクパケットアクセス（High-Speed Downlink Packet Access、ＨＳＤＰＡ）、ＩＥＥＥ８０２．１１（Ｗｉ－Ｆｉ）、Ｗｉ－Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔ、８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、超広帯域（ultra wideband、ＵＷＢ）、赤外線（infrared、ＩＲ）プロトコル、近距離通信（near field communication、ＮＦＣ）プロトコル、Ｗｉｂｒｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコル、無線ユニバーサルシリアルバス（wireless universal serial bus、ＵＳＢ）プロトコル、及び／又は任意の他の無線プロトコルなどの様々なプロトコルのいずれかを使用して、無線外部通信ネットワークを介して通信するように構成され得る。計算エンティティ１０は、かかるプロトコル及び標準を、ボーダゲートウェイプロトコル（Border Gateway Protocol、ＢＧＰ）、動的ホスト構成プロトコル（Dynamic Host Configuration Protocol、ＤＨＣＰ）、ドメイン名システム（Domain Name System、ＤＮＳ）、ファイル転送プロトコル（File Transfer Protocol、ＦＴＰ）、ハイパーテキスト転送プロトコル（Hypertext Transfer Protocol、ＨＴＴＰ）、ＨＴＴＰオーバーＴＬＳ／ＳＳＬ／Ｓｅｃｕｒｅ、インターネットメッセージアクセスプロトコル（Internet Message Access Protocol、ＩＭＡＰ）、ネットワークタイムプロトコル（Network Time Protocol、ＮＴＰ）、シンプルメール転送プロトコル（Simple Mail Transfer Protocol、ＳＭＴＰ）、Ｔｅｌｎｅｔ、トランスポートレイヤーセキュリティ（Transport Layer Security、ＴＬＳ）、セキュアソケットレイヤー（Secure Sockets Layer、ＳＳＬ）、インターネットプロトコル（Internet Protocol、ＩＰ）、伝送制御プロトコル（Transmission Control Protocol、ＴＣＰ）、ユーザデータグラムプロトコル（User Datagram Protocol、ＵＤＰ）、データグラムコンジェスチョンコントロールプロトコル（Datagram Congestion Control Protocol、ＤＣＣＰ）、ストリーム制御伝送プロトコル（Stream Control Transmission Protocol、ＳＣＴＰ）、ハイパーテキストマークアップ言語（HyperText Markup Language、ＨＴＭＬ）などを使用した通信のために使用することができる。
【0062】
これらの通信標準及びプロトコルを介して、計算エンティティ１０は、非構造付加サービス情報／データ（Unstructured Supplementary Service information/data、ＵＳＳＤ）、ショートメッセージサービス（Short Message Service、ＳＭＳ）、マルチメディアメッセージサービス（Multimedia Messaging Service、ＭＭＳ）、デュアルトーンマルチ周波数信号（Dual-Tone Multi-Frequency Signaling、ＤＴＭＦ）、及び／又は加入者識別モジュールダイヤラ（Subscriber Identity Module Dialer、ＳＩＭダイヤラ）などの概念を使用して、様々な他のエンティティと通信することができる。計算エンティティ１０はまた、例えば、そのファームウェア、ソフトウェア（例えば、実行可能な命令、アプリケーション、プログラムモジュールを含む）、及びオペレーティングシステムに、変更、アドオン、及び更新をダウンロードすることができる。
【0063】
計算エンティティ１０はまた、１つ以上のユーザ入力／出力インターフェース（例えば、処理要素７０８に連結されたディスプレイ７１６及び／又はスピーカ／スピーカドライバ、並びに処理要素７０８に連結されたタッチスクリーン、キーボード、マウス、及び／又はマイクロフォン）を備えるユーザインターフェースデバイスを備え得る。例えば、ユーザ出力インターフェースは、アプリケーション、ブラウザ、ユーザインターフェース、インターフェース、ダッシュボード、スクリーン、ウェブページ、ページ、及び／又は本明細書で互換可能に使用される類似の単語を提供するように構成され、情報／データを表示又は可聴提示させるため、及び１つ以上のユーザ入力インターフェースを介して情報／データと相互作用させるように、計算エンティティ１０上で実行され、かつ／又は計算エンティティ１０を介してアクセス可能であってもよい。ユーザ入力インターフェースは、キーパッド７１８（ハード若しくはソフト）、タッチディスプレイ、音声／発話若しくは運動インターフェース、スキャナ、リーダ、又は他の入力デバイスなど、計算エンティティ１０がデータを受信することを可能にする多数のデバイスのうちのいずれかを備え得る。キーパッド７１８を含む実施形態では、キーパッド７１８は、従来の数字（０～９）及び関連するキー（＃、＊）、並びに計算エンティティ１０を動作させるために使用される他のキーを含む（又はそれらを表示させる）ことができ、英字キーの完全なセット、又は英数字キーの完全なセットを提供するように起動され得るキーのセットを含み得る。入力を提供することに加えて、例えば、ユーザ入力インターフェースを使用して、スクリーンセーバ及び／若しくはスリープモードなどのある特定の機能を起動又は起動解除することができる。かかる入力により、計算エンティティ１０は、情報／データ、ユーザ対話／入力などを収集することができる。
【0064】
計算エンティティ１０はまた、揮発性ストレージ若しくはメモリ７２２、及び／又は不揮発性ストレージ若しくはメモリ７２４を含むことができ、これらは、埋め込まれてもよいし、かつ／又は取り外し可能であってもよい。例えば、不揮発性メモリは、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＭＭＣ、ＳＤメモリカード、メモリスティック、ＣＢＲＡＭ、ＰＲＡＭ、ＦｅＲＡＭ，ＲＲＡＭ、ＳＯＮＯＳ、レーストラックメモリなどであってもよい。揮発性メモリは、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＦＰＭ ＤＲＡＭ、ＥＤＯ ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ２ ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ３ ＳＤＲＡＭ、ＲＤＲＡＭ、ＲＩＭＭ、ＤＩＭＭ、ＳＩＭＭ、ＶＲＡＭ、キャッシュメモリ、レジスタメモリなどであってもよい。揮発性及び不揮発性記憶域又はメモリは、データベース、データベースインスタンス、データベース管理システムエンティティ、データ、アプリケーション、プログラム、プログラムモジュール、スクリプト、ソースコード、オブジェクトコード、バイトコード、コンパイルされたコード、解釈されたコード、マシンコード、実行可能な命令などを記憶して、計算エンティティ１０の機能を実装することができる。
結論：
結論：
【0065】
本明細書に記載される本発明の多くの修正例及び他の実施形態は、前述の説明及び関連付けられた図面に提示される教示の利益を有する、本発明に関係がある当業者に着想されるであろう。したがって、本発明は、開示される特定の実施形態に限定されるものではないこと、並びに修正例及び他の実施形態は、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されることを理解されたい。特定の用語が本明細書で用いられているが、これらは一般的かつ記述的な意味でのみ使用され、限定の目的では使用されない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】