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特許7608671原子オブジェクト閉じ込め装置接合部を通る多原子オブジェクト結晶輸送
(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】2024-12-20
(45)【発行日】2025-01-06
(54)【発明の名称】原子オブジェクト閉じ込め装置接合部を通る多原子オブジェクト結晶輸送
(51)【国際特許分類】
G06N 10/40 20220101AFI20241223BHJP
G21K 1/00 20060101ALI20241223BHJP
【ＦＩ】
G06N10/40
G21K1/00 Z
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2024500376
(86)(22)【出願日】2022-07-06
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-30
(86)【国際出願番号】 US2022036212
(87)【国際公開番号】W WO2023283236
(87)【国際公開日】2023-01-12
【審査請求日】2024-03-01
(31)【優先権主張番号】63/203,029
(32)【優先日】2021-07-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/664,096
(32)【優先日】2022-05-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】522047446
【氏名又は名称】クオンティニュアム エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】ウィリアム・コーディ・バートン
(72)【発明者】
【氏名】ブライアン・エステイ
(72)【発明者】
【氏名】イアン・ホフマン
(72)【発明者】
【氏名】カーティス・ヴォリン
【審査官】宮司 卓佳
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－２８２５９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１６５３３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】A.Mokhberi他，Optimised surface-electrode ion-trap junctions for experiments with cold molecular ions，New Journal of Physics [online]，2017年04月19日，No.19，p.1-p.13，https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/aa6918/pdf
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｎ １０／４０
Ｇ２１Ｋ １／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
原子オブジェクト閉じ込め装置を制御して、前記原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通る多原子オブジェクト結晶の輸送を引き起こすための方法であって、前記接合部は前記原子オブジェクト閉じ込め装置の２つ以上の脚部によって形成され、前記２つ以上の脚部のうちの少なくとも２つは互いに横断する、前記接合部に少なくとも近い、方向を定め、前記原子オブジェクト閉じ込め装置は複数の電極を備え、前記方法は、少なくとも前記複数の電極の一部に制御電圧信号を印加することによって時間依存ポテンシャルの発生を引き起こすように１つまたは複数の電圧源を制御するステップであって、前記時間依存ポテンシャルは前記２つ以上の脚部のうちの第１の脚部から前記２つ以上の脚部のうちの第２の脚部へ前記接合部を通って伝わり、前記多原子オブジェクト結晶が前記第１の脚部から前記第２の脚部へ前記接合部を通る輸送経路を横断することを引き起こすポテンシャル井戸を生成するように構成され、前記輸送経路は、少なくとも（ａ）前記多原子オブジェクト結晶の代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路と、（ｂ）前記多原子オブジェクト結晶の前記代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路との組合せに少なくとも一部は基づき決定され、前記組合せは、特定の可変経路比に基づき決定される、ステップを含む、方法。
【請求項2】
前記多原子オブジェクトは、第１の質量を有する第１の種の第１の原子オブジェクトおよび第２の質量を有する第２の種の第２の原子オブジェクトを含み、前記第１の質量は前記第２の質量よりも大きく、前記多原子オブジェクト結晶内の原子オブジェクトの順序は、前記多原子オブジェクト結晶が前記輸送経路を横断する際に変更される、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記原子オブジェクト閉じ込め装置の１つまたは複数のそれぞれの電極と電気的に連通する１つまたは複数の電圧源を制御して、前記原子オブジェクト閉じ込め装置が前記２つ以上の脚部の前記第１の脚部内に少なくとも１つの前記多原子オブジェクト結晶を閉じ込めることを引き起こすステップと、前記１つまたは複数の電圧源を制御して、前記接合部の近くの前記第１の脚部に沿った前記多原子オブジェクト結晶の輸送を引き起こすステップであって、前記ポテンシャル井戸は、特定の可変軸方向周波数によって特徴付けられる、ステップと
マニピュレーションソースを制御して、前記マニピュレーションソースが共同冷却ビームを、前記多原子オブジェクト結晶が前記接合部を横断する間に前記共同冷却ビームが前記多原子オブジェクト結晶に入射するように、生成し、提供することを引き起こすステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、内容全体が参照により本明細書に組み込まれている２０２１年７月６日に出願した米国出願第６３／２０３，０２９号の優先権の利益を主張するものである。
本出願は、内容全体が参照により本明細書に組み込まれている２０２１年７月６日に出願した米国出願第６３／２０３，０２９号の優先権の利益を主張するものである。
【0002】
様々な実施形態は、少なくとも１つの接合部（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を含む２次元または３次元原子オブジェクト閉じ込め装置（ａｔｏｍｉｃ ｏｂｊｅｃｔ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ａｐｐａｒａｔｕｓ）内の原子オブジェクト（ａｔｏｍｉｃ ｏｂｊｅｃｔ）を制御することに関係する装置、システム、および方法に関する。たとえば、いくつかの例示的な実施形態は、原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通る多原子オブジェクト結晶（ｍｕｌｔｉ－ａｔｏｍｉｃ ｏｂｊｅｃｔ ｃｒｙｓｔａｌ）の輸送に関する。
【背景技術】
【0003】
イオントラップは、電場と磁場との組合せを使用して、ポテンシャル井戸内に複数のイオンを捕捉することができる。イオンは、たとえば、質量分析、研究、および／またはトラップされたイオンの量子状態を制御することを含み得る、いくつかの目的のためにトラップされ得る。様々なシナリオにおいて、多次元（たとえば、２次元）イオントラップは、複数のイオンをトラップするために使用され得る。一般に、多次元イオントラップは、少なくとも１つの接合部を介して互いに接続される複数の１次元トラップ部分を含む。しかしながら、従来の多次元イオントラップおよび／または多次元イオントラップを動作させるための従来の技術は、多次元イオントラップの接合部を通して多イオン結晶を確実に輸送することができない。したがって、注がれた労力、創意工夫、および革新を通して、そのような以前のイオントラップおよび動作方法の多くの欠陥が、本発明の実施形態に従って構造化された解決策を開発することによって解決されており、その多くの例は、本明細書において詳細に説明される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
例示的な実施形態は、多次元原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通して多原子オブジェクト結晶を輸送するための方法、システム、装置、コンピュータプログラム製品、および／または同様のものを提供する。様々な実施形態において、多原子オブジェクト結晶は、２種以上の原子オブジェクトを含む。様々な実施形態において、原子オブジェクトは、イオン原子、イオン分子、および／または同様のものであり、多原子オブジェクト結晶は、互いに物理的に会合したイオン原子、イオン分子、および／または同様のもののグループである。様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置は、複数の原子オブジェクトを閉じ込めるように構成されたイオントラップまたは他の閉じ込め装置である。
【0005】
第１の態様によれば、原子オブジェクト閉じ込め装置を制御して、原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通る多原子オブジェクト結晶の輸送を引き起こす方法が提供される。接合部は、原子オブジェクト閉じ込め装置の２つ以上の脚部によって形成され、２つ以上の脚部のうちの少なくとも２つは互いに横断する（たとえば、平行ではない）、接合部に少なくとも近い、方向を定める。原子オブジェクト閉じ込め装置は、複数の電極を備える。例示的な実施形態において、方法は、複数の電極の少なくとも一部に制御電圧信号を印加することによって時間依存ポテンシャルの発生を引き起こすように１つまたは複数の電圧源を制御することを含む。時間依存ポテンシャルは、原子オブジェクト閉じ込め装置の２つ以上の脚部のうちの第１の脚部から第２の脚部まで接合部を通って移動するポテンシャル井戸を生成して、多原子オブジェクト結晶が原子オブジェクト閉じ込め装置の２つ以上の脚部のうちの第１の脚部から第２の脚部まで接合部を通って輸送経路を横断することを引き起こすように構成される。輸送経路は、少なくとも（ａ）多原子オブジェクト結晶の代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路と、（ｂ）多原子オブジェクト結晶の代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路との組合せに少なくとも一部は基づき決定される。一定の完全閉じ込めの経路と高周波最小の経路との組合せは、特定の可変経路比に基づき決定される。
【0006】
例示的な実施形態では、一定の完全閉じ込めの経路は、特定の原子オブジェクトについて、経路に沿った各点における完全閉じ込めがおおよそ同じ（たとえば、一定）である接合部を通る経路である。
【0007】
例示的な実施形態では、一定の全閉じ込めの経路および高周波最小の経路は、原子オブジェクト閉じ込め装置の幾何学的形状に対応する。例示的な一実施形態において、特定の可変経路比は、原子オブジェクト閉じ込め装置の高周波レールに印加される周期的電圧信号の周波数と特定の軸方向周波数の両方に依存する。
【0008】
例示的な一実施形態において、多原子オブジェクトは、第１の質量を有する第１の種の第１の原子オブジェクトおよび第２の質量を有する第２の種の第２の原子オブジェクトを含み、第１の質量は第２の質量よりも大きい。例示的な一実施形態において、代表的な原子オブジェクトは、（ａ）第１の原子オブジェクト、（ｂ）第２の原子オブジェクト、（ｃ）多原子オブジェクト結晶の２つ以上の原子オブジェクトの縮小物理的特性に基づき決定された物理的特性を有する縮小原子オブジェクト、または（ｄ）２つ以上の原子オブジェクトの平均物理的特性に基づき決定された物理的特性を有する平均原子オブジェクトのうちの１つである。
【0009】
例示的な一実施形態において、方法は、マニピュレーションソース（ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅ）を制御して、多原子オブジェクト結晶が接合部を横断する間に多原子オブジェクト結晶に共同冷却ビーム（ｓｙｍｐａｔｈｅｔｉｃ ｃｏｏｌｉｎｇ ｂｅａｍ）が入射するようにマニピュレーションソースが共同冷却ビームを生成し、提供することを引き起こすことをさらに含む。
【0010】
例示的な一実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置は、量子プロセッサの一部であり、多原子オブジェクト結晶は、量子プロセッサの量子ビット原子オブジェクトとして使用される第１の原子オブジェクトを含み、多原子オブジェクト結晶は、共同冷却原子オブジェクトとして使用される第２の原子オブジェクトを含む。例示的な一実施形態において、多原子オブジェクト結晶内の原子オブジェクトの順序は、多原子オブジェクト結晶が輸送経路を横断する際に変更され得る。
【0011】
例示的な一実施形態において、２つ以上の脚部の各脚部は原子オブジェクト閉じ込め装置の一次元部分を画成し、原子オブジェクト閉じ込め装置は多次元原子オブジェクト閉じ込め装置である。
【0012】
例示的な一実施形態では、制御電圧信号は、少なくとも（ａ）代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路と、（ｂ）代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路との組合せに基づき決定される波形系列に基づき、（ａ）特定の可変経路比または（ｂ）特定の可変軸方向周波数の少なくとも一方に基づき生成され、（ａ）特定の可変経路比または（ｂ）特定の可変軸方向周波数の少なくとも一方は、輸送経路を横断した結果として多原子オブジェクトの少なくとも非断熱励起を最小化するように構成される。
【0013】
例示的な一実施形態において、方法は、多原子オブジェクト結晶が接合部を通って第１の脚部から第２の脚部へ輸送されるとの決定に応答して、メモリから波形系列にアクセスすることをさらに含み、波形系列は特定の可変軸方向周波数を定義している。
【0014】
例示的な一実施形態において、波形系列は、代表的な原子オブジェクトが少なくとも（ａ）代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路と（ｂ）代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路との組合せである経路を横断することを引き起こすように構成される。
【0015】
例示的な一実施形態において、この組合せは、（ａ）代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路、（ｂ）代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路、（ｃ）多原子オブジェクト結晶の第１の原子オブジェクトに対する最小の運動励起の経路、および（ｄ）多原子オブジェクト結晶の第２の原子オブジェクトに対する最小の運動励起の経路の一次結合である。
【0016】
例示的な一実施形態において、ａ）特定の可変経路比、（ｂ）ポテンシャル井戸を特徴付ける特定の可変軸周波数、または（ｃ）時間依存ポテンシャルの少なくとも１つの主軸、のうちの少なくとも１つは、輸送経路に沿った第１の点と、輸送経路に沿った第２の点とでは、異なる。
【0017】
例示的な一実施形態において、特定の可変経路比は、少なくとも第１の脚部上に配置された開始点と第２の脚部上に配置された終了点とを含む、０から１までの範囲内にある。
【0018】
例示的な一実施形態において、方法は、原子オブジェクト閉じ込め装置の１つまたは複数のそれぞれの電極と電気的に連通している１つまたは複数の電圧源を制御して原子オブジェクト閉じ込め装置が２つ以上の脚部のうちの第１の脚部に少なくとも１つの多原子オブジェクト結晶を閉じ込めることを引き起こすことと、１つまたは複数の電圧源を制御して、接合部に近づく第１の脚部に沿った多原子オブジェクト結晶の輸送を引き起こすこととを含む。
【0019】
例示的な一実施形態において、ポテンシャル井戸は、特定の可変軸方向周波数によって特徴付けられる。
【0020】
別の態様によれば、原子オブジェクト閉じ込め装置の動作を制御して、原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通る多原子オブジェクト結晶の輸送を引き起こすように構成されたコントローラが提供される。例示的な一実施形態において、コントローラは、少なくとも１つの処理デバイスと、実行可能命令を記憶するメモリと、１つまたは複数のドライバコントローラ要素とを備える。原子オブジェクト閉じ込め装置は、原子オブジェクト閉じ込め装置の第１の脚部を原子オブジェクト閉じ込め装置の少なくとも第２の脚部に接続する接合部を備える。実行可能命令は、処理装置によって実行されたときに、少なくとも、１つまたは複数のドライバコントローラ要素が１つまたは複数の電圧源を制御して複数の電極の少なくとも一部に制御電圧信号を印加することによって時間依存ポテンシャルの発生を引き起こすことを、コントローラに行わせるように構成される。時間依存ポテンシャルは、第１の脚部から第２の脚部へ接合部を通って伝わり、多原子オブジェクト結晶が原子オブジェクト閉じ込め装置の２つ以上の脚部のうち第１の脚部から第２の脚部へ接合部を通る輸送経路を横断することを引き起こす。輸送経路は、少なくとも（ａ）多原子オブジェクト結晶の代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路と、（ｂ）多原子オブジェクト結晶の代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路との組合せに少なくとも一部は基づき決定される。一定の完全閉じ込めの経路と高周波最小の経路との組合せは、特定の可変経路比に基づき決定される。
【0021】
例示的な一実施形態において、実行可能命令は、処理デバイスによって実行されたときに、少なくとも、１つまたは複数のドライバコントローラ要素が原子オブジェクト閉じ込め装置の１つまたは複数のそれぞれの電極と電気的に連通する１つまたは複数の電圧源を制御して原子オブジェクト閉じ込め装置が原子オブジェクト閉じ込め装置の第１の脚部内に少なくとも１つの多原子オブジェクト結晶を閉じ込めることを引き起こすことを、コントローラに行わせるようにさらに構成される。例示的な一実施形態において、実行可能命令は、処理デバイスによって実行されたときに、少なくとも、１つまたは複数のドライバコントローラ要素が１つまたは複数の電圧源を制御して接合部に近づく第１の脚部に沿った多原子オブジェクト結晶の輸送を引き起こすことを、コントローラに行わせるようにさらに構成される。
【0022】
例示的な一実施形態において、時間依存ポテンシャルは、特定の可変軸方向周波数によって特徴付けられたポテンシャル井戸を発生するように構成される。
【0023】
例示的な実施形態では、一定の完全閉じ込めの経路および高周波最小の経路は、原子オブジェクト閉じ込め装置の幾何学的形状に対応する。例示的な一実施形態において、特定の可変経路比は、原子オブジェクト閉じ込め装置の高周波レールに印加される周期的電圧信号の周波数と特定の軸方向周波数の両方に依存する。
【0024】
例示的な一実施形態において、多原子オブジェクトは、第１の質量を有する第１の種の第１の原子オブジェクトおよび第２の質量を有する第２の種の第２の原子オブジェクトを含み、第１の質量は第２の質量よりも大きい。
【0025】
例示的な一実施形態において、代表的な原子オブジェクトは、（ａ）第１の原子オブジェクト、（ｂ）第２の原子オブジェクト、（ｃ）多原子オブジェクト結晶の２つ以上の原子オブジェクトの縮小物理的特性に基づき決定された物理的特性を有する縮小原子オブジェクト、または（ｄ）２つ以上の原子オブジェクトの平均物理的特性に基づき決定された物理的特性を有する平均原子オブジェクト、のうちの１つである。
【0026】
例示的な一実施形態において、実行可能命令は、処理デバイスによって実行されたときに、少なくとも、マニピュレーションソースの動作を制御して多原子オブジェクト結晶が接合部を横断する間に多原子オブジェクト結晶に共同冷却ビームが入射するようにマニピュレーションソースが共同冷却ビームを生成し、提供することを引き起こすことを、コントローラに行わせるようにさらに構成される。
【0027】
例示的な一実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置は、量子プロセッサの一部であり、多原子オブジェクト結晶は、量子プロセッサの量子ビット原子オブジェクトとして使用される第１の原子オブジェクトを含み、多原子オブジェクト結晶は、共同冷却原子オブジェクトとして使用される第２の原子オブジェクトを含む。
【0028】
例示的な一実施形態において、多原子オブジェクト結晶内の原子オブジェクトの順序は、多原子オブジェクト結晶が輸送経路を横断する際に変更される。例示的な一実施形態において、２つ以上の脚部の各脚部は原子オブジェクト閉じ込め装置の一次元部分を画成し、原子オブジェクト閉じ込め装置は多次元原子オブジェクト閉じ込め装置である。
【0029】
例示的な一実施形態では、制御電圧信号は、少なくとも（ａ）代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路と、（ｂ）代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路との組合せに基づき決定される波形系列に基づき、（ａ）特定の可変経路比または（ｂ）特定の軸方向周波数の少なくとも一方に基づき生成され、（ａ）特定の可変経路比または（ｂ）特定の軸方向周波数の少なくとも一方は、輸送経路を横断した結果として多原子オブジェクトの少なくとも非断熱励起を最小化するように構成される。
【0030】
例示的な一実施形態において、波形系列はメモリに記憶され、実行可能命令は、処理デバイスによって実行されたときに、少なくとも、多原子オブジェクト結晶が接合部を通って第１の脚部から第２の脚部へ輸送されるとの決定に応答して、メモリから波形系列にアクセスすることを、コントローラに行わせるようにさらに構成され、波形系列は特定の可変軸方向周波数を定義する。
【0031】
例示的な一実施形態において、波形系列は、代表的な原子オブジェクトが少なくとも（ａ）代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路と（ｂ）代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路との組合せである経路を横断することを引き起こすように構成される。
【0032】
例示的な一実施形態において、この組合せは、（ａ）代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路、（ｂ）代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路、（ｃ）多原子オブジェクト結晶の第１の原子オブジェクトに対する最小の非断熱励起の経路、および（ｄ）多原子オブジェクト結晶の第２の原子オブジェクトに対する最小の非断熱励起の経路の一次結合である。
【0033】
例示的な一実施形態において、（ａ）特定の可変経路比、（ｂ）特定の可変軸方向周波数、または（ｃ）閉じ込めポテンシャルの少なくとも１つの主軸、のうちの少なくとも１つは、輸送経路に沿った第１の点と、輸送経路に沿った第２の点とで異なる。
【0034】
例示的な一実施形態において、特定の可変経路比は、少なくとも第１の脚部上に配置された開始点と第２の脚部上に配置された終了点とを含む、０から１までの範囲内にある。
【0035】
さらに別の態様によれば、量子コンピュータが提供される。量子コンピュータは、原子オブジェクト閉じ込め装置、１つまたは複数の電圧源、およびコントローラを備える。コントローラは、原子オブジェクト閉じ込め装置の動作を制御して、少なくとも、原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通る多原子オブジェクト結晶の輸送を引き起こすように構成される。例示的な一実施形態において、コントローラは、少なくとも１つの処理デバイスと、実行可能命令を記憶するメモリと、１つまたは複数のドライバコントローラ要素とを備える。原子オブジェクト閉じ込め装置は、原子オブジェクト閉じ込め装置の第１の脚部を原子オブジェクト閉じ込め装置の少なくとも第２の脚部に接続する接合部を備える。コントローラは、１つまたは複数のドライバ制御要素が１つまたは複数の電圧源を制御することを引き起こし、１つまたは複数のドライバコントローラ要素が１つまたは複数の電圧源を制御することを引き起こし、複数の電極の少なくとも一部に制御電圧信号を印加することによって時間依存ポテンシャルの発生を引き起こす、ように構成される。時間依存ポテンシャルは、原子オブジェクト閉じ込め装置の２つ以上の脚部のうちの第１の脚部から第２の脚部まで接合部を通って移動するポテンシャル井戸を生成して、多原子オブジェクト結晶が原子オブジェクト閉じ込め装置の２つ以上の脚部のうちの第１の脚部から第２の脚部まで接合部を通って輸送経路を横断することを引き起こすように構成される。輸送経路は、少なくとも（ａ）多原子オブジェクト結晶の代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路と、（ｂ）多原子オブジェクト結晶の代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路との組合せに少なくとも一部は基づき決定される。一定の完全閉じ込めの経路と高周波最小の経路との組合せは、特定の可変経路比に基づき決定される。
【0036】
例示的な一実施形態において、コントローラは、１つまたは複数のドライバコントローラ要素が原子オブジェクト閉じ込め装置の１つまたは複数のそれぞれの電極と電気的に連通する１つまたは複数の電圧源を制御して原子オブジェクト閉じ込め装置が原子オブジェクト閉じ込め装置の第１の脚部内に少なくとも１つの多原子オブジェクト結晶を閉じ込めることを引き起こすことを、行わせるようにさらに構成される。コントローラは、１つまたは複数のドライバコントローラ要素が１つまたは複数の電圧源を制御して接合部に近づく第１の脚部に沿った多原子オブジェクト結晶の輸送を引き起こすことを、行わせるようにさらに構成される。
【0037】
例示的な一実施形態において、時間依存ポテンシャルは、特定の可変軸方向周波数によって特徴付けられたポテンシャル井戸を発生するように構成される。
【0038】
例示的な実施形態では、一定の完全閉じ込めの経路および高周波最小の経路は、原子オブジェクト閉じ込め装置の幾何学的形状に対応する。例示的な一実施形態において、特定の可変経路比は、原子オブジェクト閉じ込め装置の高周波レールに印加される周期的電圧信号の周波数と特定の軸方向周波数の両方に依存する。
【0039】
例示的な一実施形態において、多原子オブジェクトは、第１の質量を有する第１の種の第１の原子オブジェクトおよび第２の質量を有する第２の種の第２の原子オブジェクトを含み、第１の質量は第２の質量よりも大きい。
【0040】
例示的な一実施形態において、代表的な原子オブジェクトは、（ａ）第１の原子オブジェクト、（ｂ）第２の原子オブジェクト、（ｃ）多原子オブジェクト結晶の２つ以上の原子オブジェクトの縮小物理的特性に基づき決定された物理的特性を有する縮小原子オブジェクト、または（ｄ）２つ以上の原子オブジェクトの平均物理的特性に基づき決定された物理的特性を有する平均原子オブジェクトのうちの１つである。
【0041】
例示的な一実施形態において、量子コンピュータは、マニピュレーションソースであり、コントローラは、マニピュレーションソースの動作を制御して、多原子オブジェクト結晶が接合部を横断する間に多原子オブジェクト結晶に共同冷却ビームが入射するようにマニピュレーションソースが共同冷却ビームを生成し、提供することを引き起こすようにさらに構成される。
【0042】
例示的な一実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置は、量子プロセッサの一部であり、多原子オブジェクト結晶は、量子プロセッサの量子ビット原子オブジェクトとして使用される第１の原子オブジェクトを含み、多原子オブジェクト結晶は、共同冷却原子オブジェクトとして使用される第２の原子オブジェクトを含む。
【0043】
例示的な一実施形態において、多原子オブジェクト結晶内の原子オブジェクトの順序は、多原子オブジェクト結晶が輸送経路を横断する際に変更される。
【0044】
例示的な一実施形態において、２つ以上の脚部の各脚部は原子オブジェクト閉じ込め装置の一次元部分を画成し、原子オブジェクト閉じ込め装置は多次元原子オブジェクト閉じ込め装置である。
【0045】
例示的な一実施形態では、制御電圧信号は、少なくとも（ａ）代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路と、（ｂ）代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路との組合せに基づき決定される波形系列に基づき、（ａ）特定の可変経路比または（ｂ）特定の可変軸方向周波数の少なくとも一方に基づき生成され、（ａ）特定の可変経路比または（ｂ）特定の可変軸方向周波数の少なくとも一方は、輸送経路を横断した結果として多原子オブジェクトの少なくとも非断熱励起を最小化するように構成される。
【0046】
例示的な一実施形態において、波形系列は、特定の可変軸方向周波数を定め、コントローラのメモリに記憶され、コントローラは、多原子オブジェクト結晶が接合部を通って第１の脚部から第２の脚部へ輸送されるとの決定に応答して、メモリから波形系列にアクセスするようにさらに構成される。
【0047】
例示的な一実施形態において、波形系列は、代表的な原子オブジェクトが少なくとも（ａ）代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路と（ｂ）代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路との組合せである経路を横断することを引き起こすように構成される。
【0048】
例示的な一実施形態において、この組合せは、（ａ）代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路、（ｂ）代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路、（ｃ）多原子オブジェクト結晶の第１の原子オブジェクトに対する最小の非断熱励起の経路、および（ｄ）多原子オブジェクト結晶の第２の原子オブジェクトに対する最小の非断熱励起の経路、の一次結合である。
【0049】
さらに別の態様によれば、コンピュータプログラム製品が提供される。例示的な一実施形態において、コンピュータプログラム製品は、コントローラの処理デバイスで実行されたときに、１つまたは複数のドライバコントローラ要素が１つまたは複数の電圧源を制御して複数の電極の少なくとも一部に制御電圧信号を印加することによって時間依存ポテンシャルの発生を引き起こすことを行わせる実行可能命令を記憶する非一時的機械可読記憶媒体を備える。原子オブジェクト閉じ込め装置は、原子オブジェクト閉じ込め装置の第１の脚部を原子オブジェクト閉じ込め装置の少なくとも第２の脚部に接続する接合部を備える。時間依存ポテンシャルは、原子オブジェクト閉じ込め装置の２つ以上の脚部のうちの第１の脚部から第２の脚部まで接合部を通って移動するポテンシャル井戸を生成して、多原子オブジェクト結晶が原子オブジェクト閉じ込め装置の２つ以上の脚部のうちの第１の脚部から第２の脚部まで接合部を通って輸送経路を横断することを引き起こすように構成される。輸送経路は、少なくとも（ａ）多原子オブジェクト結晶の代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路と、（ｂ）多原子オブジェクト結晶の代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路との組合せに少なくとも一部は基づき決定される。一定の完全閉じ込めの経路と高周波最小の経路との組合せは、特定の可変経路比に基づき決定される。
【0050】
例示的な一実施形態において、実行可能命令は、コントローラの処理デバイスで実行されたときに、少なくともコントローラがコントローラの１つまたは複数のドライバコントローラ要素が原子オブジェクト閉じ込め装置の１つまたは複数のそれぞれの電極と電気的に連通する１つまたは複数の電圧源を制御して原子オブジェクト閉じ込め装置が原子オブジェクト閉じ込め装置の第１の脚部内に少なくとも１つの多原子オブジェクト結晶を閉じ込めることを引き起こすことをコントローラに行わせることを引き起こし、１つまたは複数のドライバコントローラ要素が１つまたは複数の電圧源を制御して接合部に近づく第１の脚部に沿った多原子オブジェクト結晶の輸送を引き起こすことを、行わせるようにさらに構成される。
【0051】
例示的な一実施形態において、時間依存ポテンシャルは、特定の可変軸方向周波数によって特徴付けられたポテンシャル井戸を発生するように構成される。
【0052】
例示的な実施形態では、一定の完全閉じ込めの経路および高周波最小の経路は、原子オブジェクト閉じ込め装置の幾何学的形状に対応する。例示的な一実施形態において、特定の可変経路比は、原子オブジェクト閉じ込め装置の高周波レールに印加される周期的電圧信号の周波数と特定の軸方向周波数の両方に依存する。
【0053】
例示的な一実施形態において、多原子オブジェクトは、第１の質量を有する第１の種の第１の原子オブジェクトおよび第２の質量を有する第２の種の第２の原子オブジェクトを含み、第１の質量は第２の質量よりも大きい。
【0054】
例示的な一実施形態において、代表的な原子オブジェクトは、（ａ）第１の原子オブジェクト、（ｂ）第２の原子オブジェクト、（ｃ）多原子オブジェクト結晶の２つ以上の原子オブジェクトの縮小物理的特性に基づき決定された物理的特性を有する縮小原子オブジェクト、または（ｄ）２つ以上の原子オブジェクトの平均物理的特性に基づき決定された物理的特性を有する平均原子オブジェクト、のうちの１つである。
【0055】
例示的な一実施形態において、実行可能命令は、コントローラの処理デバイスで実行されたときに、マニピュレーションソースの動作を制御して多原子オブジェクト結晶が接合部を横断する間に多原子オブジェクト結晶に共同冷却ビームが入射するようにマニピュレーションソースが共同冷却ビームを生成し、提供することを引き起こすことを、コントローラに行わせるようにさらに構成される。
【0056】
例示的な一実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置は、量子プロセッサの一部であり、多原子オブジェクト結晶は、量子プロセッサの量子ビット原子オブジェクトとして使用される第１の原子オブジェクトを含み、多原子オブジェクト結晶は、共同冷却原子オブジェクトとして使用される第２の原子オブジェクトを含む。
【0057】
例示的な一実施形態において、多原子オブジェクト結晶内の原子オブジェクトの順序は、多原子オブジェクト結晶が輸送経路を横断する際に変更される。
【0058】
例示的な一実施形態において、２つ以上の脚部の各脚部は原子オブジェクト閉じ込め装置の一次元部分を画成し、原子オブジェクト閉じ込め装置は多次元原子オブジェクト閉じ込め装置である。
【0059】
例示的な一実施形態では、制御電圧信号は、少なくとも（ａ）代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路と、（ｂ）代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路との組合せに基づき決定される波形系列に基づき、（ａ）特定の可変経路比または（ｂ）特定の可変軸方向周波数の少なくとも一方に基づき生成され、（ａ）特定の可変経路比または（ｂ）特定の可変軸方向周波数の少なくとも一方は、輸送経路を横断した結果として多原子オブジェクトの非断熱励起を最小化するように構成される。
【0060】
例示的な一実施形態において、波形系列は、特定の可変軸方向周波数を定め、コントローラの処理デバイスからアクセス可能なメモリに記憶され、実行可能命令は、コントローラの処理デバイスで実行されたときに、多原子オブジェクト結晶が接合部を通って第１の脚部から第２の脚部へ輸送されるとの決定に応答して、メモリから波形系列にアクセスすることを、コントローラに行わせるようにさらに構成される。
【0061】
例示的な一実施形態において、波形系列は、代表的な原子オブジェクトが少なくとも（ａ）代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路と（ｂ）代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路との組合せである経路を横断することを引き起こすように構成される。
【0062】
例示的な一実施形態において、この組合せは、（ａ）代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路、（ｂ）代表的な原子オブジェクトに対する高周波最小の経路、（ｃ）多原子オブジェクト結晶の第１の原子オブジェクトに対する最小の非断熱励起の経路、および（ｄ）多原子オブジェクト結晶の第２の原子オブジェクトに対する最小の非断熱励起の経路、の一次結合である。
【0063】
本発明を一般的な用語で説明しており、添付図面を参照するが、必ずしも縮尺通りでない。
【図面の簡単な説明】
【0064】
【図1A】例示的な一実施形態において使用され得る例示的な原子オブジェクト閉じ込め装置の一部を示す上面図である。
【図2】例示的な一実施形態による、一定の完全閉じ込めの経路、高周波（ＲＦ）最小の経路、および本開示の例示的な結晶輸送経路を示すプロットである。
【図3】例示的な一実施形態による、結晶輸送波形系列を決定するために、たとえば、原子オブジェクト閉じ込め装置のコンピューティングエンティティまたはコントローラによって実行され得る様々なプロセス、手順、および／または動作のフローチャートである。
【図4】例示的な一実施形態による、原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通して多原子オブジェクトを輸送するために、たとえば原子オブジェクト閉じ込め装置のコントローラによって実行され得る様々なプロセス、手順、および／または動作のフローチャートである。
【図5】例示的な一実施形態による、接合部を通る例示的な多原子オブジェクト結晶軌跡のセットを例示する概略図である。
【図6】様々な実施形態による、多次元原子オブジェクト閉じ込め装置を含み、多次元原子オブジェクト閉じ込め装置の少なくとも１つの接合部を通して多原子オブジェクト結晶を輸送するように構成された例示的な量子コンピューティングシステムを例示する概略図である。
【図7】様々な実施形態による、１つまたは複数の決定論的再整形（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ ｒｅｓｈａｐｉｎｇ）および／または順序変更（ｒｅｏｒｄｅｒｉｎｇ）機能を実行するように構成されている量子コンピュータの例示的なコントローラの概略図である。
【図8】例示的な一実施形態により使用され得る量子コンピュータシステムの例示的なコンピューティングエンティティの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0065】
次に、本発明は、本発明の実施形態のすべてではなくそのうちのいくつかの実施形態が図示されている、添付図面を参照しつつ、さらに詳しく以下で説明される。実際、本発明は、多くの異なる形態で具現化されてよく、本明細書において述べられている実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、この開示が適用可能な法的要件を満たすように提供される。「または」（「／」とも表記）という言い回しは、断りのない限り、本明細書において代替的な意味および接続的な意味の両方で使用される。「例示する」および「例示的な」という言い回しは、品質レベルを示さない例として使用される。「一般的に」、および「約」という言い回しは、断りのない限り、工学および／または製造限界の範囲内および／または使用者測定能力の範囲内を指す。全体を通して、類似の番号は、類似の要素を指す。
【0066】
様々な実施形態において、多次元原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通して多原子オブジェクト結晶を輸送するための方法、装置、システム、コンピュータプログラム製品、および／または同様のものが提供される。様々な実施形態において、多原子オブジェクト結晶は、互いに物理的に会合した２つ以上の原子オブジェクトを含む。様々な実施形態において、２つ以上の原子オブジェクトは、２つ以上の種の原子オブジェクトである。たとえば、例示的な一実施形態において、多原子オブジェクト結晶は、一価電離イッテルビウム原子および一価電離バリウム原子を含む。例示的な一実施形態において、多原子オブジェクト結晶は、量子プロセッサのデータ量子ビットとして使用するように構成された量子ビットイオンおよび量子ビットイオンの共同冷却を実行する際に使用するように構成された共同冷却原子オブジェクトを含む。例示的な一実施形態において、多原子オブジェクト結晶は、２つのイオン性分子（たとえば、非ゼロの正味電荷を有する分子）を含む。様々な実施形態において、多原子オブジェクト結晶は、３つ以上の原子オブジェクトを含む。様々な実施形態において、原子オブジェクトは、イオン性原子、陰性荷電分子、ならびに／またはトラップ可能なおよび／もしくは荷電粒子である。
【0067】
様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置は、複数の原子オブジェクトを閉じ込めるように構成され、そのうちの少なくともいくつかは多原子オブジェクト結晶に編成される。様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置は、イオントラップである。様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置は、２次元または３次元原子オブジェクト閉じ込め装置である。たとえば、例示的な一実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置は、２次元表面イオントラップまたは２次元ポールトラップである。様々な実施形態において、原子オブジェクトは、たとえば、質量分析、研究、および／またはトラップされたイオンの量子状態の制御（たとえば、量子コンピュータの量子ビットとして）を含み得る、様々な目的のために原子オブジェクト閉じ込め装置によってトラップされおよび／または閉じ込められる。
【0068】
様々な実施形態において、多次元原子オブジェクト閉じ込め装置は、少なくとも１つの接合部を介して互いに接続される少なくとも３つの脚部を備える。たとえば、例示的な一実施形態において、多次元原子オブジェクト閉じ込め装置の３つまたは４つの脚部の端部は、接合部を介して接続される。様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置の脚部は、原子オブジェクト閉じ込め装置の１次元部分である。特に、原子オブジェクトの脚部は、原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶が閉じ込められ得る実質的に一次元の閉じ込め領域を画成する。
【0069】
様々な実施形態において、接合部によって接合される少なくとも２つの脚部は、少なくとも接合部の近くにあり、互いに横断方向にある１次元閉じ込め領域を画成する。たとえば、第１の接合部に当接するおよび／または接合する第１の脚部の端部に近い第１の脚部の一部は、一般的に第１の方向にあり、第１の接合部に当接するおよび／または接合する第２の脚部の端部に近い第２の脚部の一部は、一般的に第２の方向にある。第１および第２の方向は、互いに横断する（たとえば、互いに平行でないかまたは逆平行）。例示的な一実施形態において、第１の接合部に当接するおよび／または接合する第３の脚部の端部に近い第３の脚部の一部は、一般的に第３方向にある。例示的な一実施形態において、第３の方向は、第１の方向を横断する。例示的な一実施形態において、第３の方向は、第１の方向に平行である。
【0070】
様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置は、本明細書においてＲＦレールと称される１つまたは複数の高周波（ＲＦ）電極を備える。周期的電圧信号（たとえば、高周波周期性を有する）がＲＦレールに印加され、閉じ込めまたはトラップ擬ポテンシャルを生成する。様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置は、複数のトラッピングおよび／または輸送（ＴＴ）電極をさらに備える。様々な実施形態において、複数のＴＴ電極は、一般的に１つまたは複数のＲＦレールに沿っておよび／または実質的に平行に延在するＴＴ電極のシーケンスに編成される。制御電圧信号は、ＴＴ電極に印加され、原子オブジェクト閉じ込め装置内に閉じ込められおよび／またはトラップされた原子オブジェクトを正確に位置決めしおよび／または輸送するように構成された電気ポテンシャルを生成する。たとえば、ＴＴ電極に印加される制御電圧信号は、原子オブジェクト閉じ込め装置内の特定の配置に原子オブジェクトを位置決めし、および／または原子オブジェクト閉じ込め装置内の第１の位置から原子オブジェクト閉じ込め装置内の第２の位置へ原子オブジェクトを輸送するために使用され得る１次元ポテンシャル井戸を生成する。ＴＴ電極に印加される制御電圧信号は、実質的に、ＲＦレールに印加される周期的電圧信号の変化速度よりも実質的に遅い（たとえば、少なくとも１桁遅い）速度で変化し得る直流（ＤＣ）電圧である。
【0071】
様々な実施形態において、それによって閉じ込められた原子オブジェクトが受ける擬ポテンシャルは質量依存である。しかしながら、原子オブジェクト閉じ込め装置の脚部内では、擬ポテンシャルは、行儀良く振舞う線形特性を有し、擬ポテンシャルは、それぞれの脚部によって画成されるそれぞれの実質的に一次元の閉じ込め領域に沿って延在する擬ポテンシャルヌルを含む。特に、脚部の擬ポテンシャルヌルは、その脚部に沿った原子オブジェクトの輸送経路を定義する。たとえば、ＲＦレールへの周期電圧信号の印加によって発生する時間ｔの依存電場は、
【0072】
【数1】
【0073】
の形式であり、ここで、
【0074】
【数2】
【0075】
は位置ベクトルであり、
【0076】
【数3】
【0077】
は電場の振幅を位置
【0078】
【数4】
【0079】
の関数として記述したものであり、Ωは周期的電圧信号の周波数である。擬ポテンシャルヌルに沿った任意の位置
【0080】
【数5】
【0081】
では、
【0082】
【数6】
【0083】
である。
【0084】
本明細書において使用されているように、擬ポテンシャルは、脚部内で接合部から遠く離れて、２本の無限大の平行なＲＦレールから生じるであろう擬ポテンシャルに類似しているように見えるときに行儀良く振舞う線形特性を有する。特に、脚部の中心部分における擬ポテンシャルは、線形擬ポテンシャルヌル（たとえば、ＲＦ最小の線）を定め、擬ポテンシャルからの閉じ込めは、脚部の中心部分における線形擬ポテンシャルヌルに関して放射対称である。この擬ポテンシャル構成（たとえば、擬ポテンシャルは脚部のそれぞれの中心部分において行儀良く振舞う線形特性を有する）は、論理ゲートの実行、冷却、および多原子オブジェクト結晶の分割／組合せを含む様々な輸送動作などの、量子プロセッサの一部として原子オブジェクト閉じ込め装置を使用する際に有用な動作の実行を可能にする。
【0085】
ＴＴ電極への制御電圧信号の印加によって発生するポテンシャル寄与分は、質量依存性を含む。たとえば、第１の種の第１の原子オブジェクトは、第１の質量および第１の電荷を有し、第２の種の第２の原子オブジェクトは、第１の質量より大きい第２の質量および第１の電荷に等しい第２の電荷を有する。第１の原子オブジェクトは、第２の原子オブジェクトに比べて擬ポテンシャルの影響を強く受ける。しかしながら、第１の原子オブジェクトおよび第２の原子オブジェクトは、同じ強度で制御電圧信号をＴＴ電極に印加することによって発生する電気ポテンシャルの影響を受ける。
【0086】
原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部の近くおよび／または接合部内において、擬ポテンシャルの行儀良く振舞う線形特性は、乱される。たとえば、接合部内では、擬ポテンシャルは、原子オブジェクト閉じ込め装置の閉じ込めおよび／またはトラッピング領域内にある擬ポテンシャルヌルを有しない。言い換えれば、閉じ込められおよび／またはトラップされた原子オブジェクトが輸送され得る際に沿う接合部を通る擬ポテンシャルヌルは存在しない。したがって、原子オブジェクトが接合部を通って輸送されるときに、原子オブジェクトは、非ゼロの質量依存擬ポテンシャルの作用を受ける。単一の原子オブジェクトが接合部を通って一度に輸送されるときに、非ゼロの擬ポテンシャルは、適切な制御電圧信号をＴＴ電極に印加することを通して補償され得る。しかしながら、多原子オブジェクト結晶（たとえば、場合によっては２つ以上の種の原子オブジェクトを含む、２つ以上の原子オブジェクト）が接合部を通って輸送されるときに、多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトの間の質量差があることで、非ゼロ擬ポテンシャルを補償する際に著しい技術的問題が生じる。
【0087】
接合部を通って輸送される原子オブジェクトが受ける非ゼロの擬ポテンシャルの作用に起因して、原子オブジェクトが受ける擬ポテンシャルの影響を最小化するために、本明細書においてＲＦ最小と称される、擬ポテンシャルの極小値に沿って原子オブジェクトを輸送することが望ましい場合がある。しかしながら、完全閉じ込め（たとえば、ＲＦレールへの周期的電圧信号の印加およびＴＴ電極への制御電圧信号の印加によって発生する電場の総和によってもたらされる閉じ込め）は、接合部を通るＲＦ最小の経路に沿った接合部の中心の近くではきわめて低い。言い換えれば、ＲＦレールによって発生する周期的電場およびＴＴ電極によって発生する、よりゆっくりと発展する電場の両方によって形成されるポテンシャル井戸は、接合部を通るＲＦ最小の経路に沿って接合部の中心の近くできわめて浅い。したがって、ＲＦ最小の経路に沿って接合部を通して原子オブジェクトを輸送する結果、原子オブジェクトが小さな浮遊電場（たとえば、システム内の電子ノイズによって発生する）によって強く励起されることになり、原子オブジェクトの損失を引き起こし得る。
【0088】
接合部を通るＲＦ最小の経路に沿った様々な点におけるポテンシャル井戸深さが低い結果、接合部を通る単一の原子オブジェクト輸送は、接合部を通る一定の完全閉じ込めの経路に沿って単一の原子オブジェクトを輸送することによってときには実行される。一定の完全閉じ込めの経路は、特定の原子オブジェクトについて、経路に沿った各点における完全閉じ込めがおおよそ同じ（たとえば、一定）である接合部を通る経路である。完全閉じ込め値は、ＲＦヌルがある脚部の一部内の位置で完全閉じ込め値から取られる。したがって、ＲＦ最小の経路および一定の完全閉じ込めの経路は、両方とも、第１の脚部のＲＦヌルに沿って開始し、第２の脚部のＲＦヌルで終了する。単一の原子オブジェクトについては、接合部を通る一定の完全閉じ込めの経路は、電場の分析結果および単一の原子オブジェクトに対するトラップポテンシャルの生成から容易に得られる。典型的には、一定の完全閉じ込めの経路は、接合部中心の近くのより低い原子オブジェクトの高さの（原子オブジェクト閉じ込め装置の表面に近い）ところにある（たとえば、ＲＦ最小の経路と比較して）。しかしながら、一定の完全閉じ込めの経路がほぼ一定の高さのところにあるように原子オブジェクト閉じ込め装置を設計することが可能である。
【0089】
上述のように、原子オブジェクト閉じ込め装置内に閉じ込められた原子オブジェクトが受ける擬ポテンシャルは、それぞれの原子オブジェクトの質量の逆数に比例する。異なる質量の原子オブジェクト（たとえば、異なる種の原子オブジェクト）を含む多原子オブジェクト結晶を輸送するときに、ＲＦ最小の経路および／または一定の完全閉じ込めの経路に適用される制約条件を満たす接合部を通る多原子オブジェクト結晶に対する経路は存在しない。その結果、接合部を通る多原子オブジェクト結晶の輸送の試みの結果、一般的に、原子オブジェクトが喪失する（たとえば、原子オブジェクトの少なくとも１つが原子オブジェクト閉じ込め装置によってトラップされるかまたは閉じ込められることがもはやない）。したがって、接合部を通る多原子オブジェクト結晶の輸送に対する著しい技術的困難が、特に多原子オブジェクト結晶が複数の種（たとえば、２種以上）の原子オブジェクトを含むときに存在する。
【0090】
本発明の実施形態は、原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通して多原子オブジェクト結晶を輸送することの技術的問題の技術的解決法を提供する。たとえば、様々な実施形態は、波形系列に基づき生成された制御電圧信号が接合部に近いＴＴ電極に印加されたときに、多原子オブジェクト結晶が接合部を通して輸送されることを引き起こす波形系列を決定するための技術を提供する。様々な実施形態は、原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通して多原子オブジェクト結晶を輸送するためにそのような波形系列を適用する技術を提供する。様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通して輸送される多原子オブジェクト結晶は、多種の多原子オブジェクト結晶である。たとえば、例示的な一実施形態において、多原子オブジェクト結晶は、（ａ）第１の種の、第１の質量を有する、第１の原子オブジェクト、および（ｂ）第２の種の、第２の質量を有する、第２の原子オブジェクトを含み、および／またはそれらからなる。第１の質量と第２の質量とは異なる。
【0091】
例示的な一実施形態において、多原子オブジェクト結晶および多原子オブジェクト結晶を閉じ込める原子オブジェクト閉じ込め装置は、量子コンピュータの量子プロセッサの一部である。例示的な一実施形態において、多原子オブジェクト結晶の第１の原子オブジェクトは、量子プロセッサのデータ量子ビットとして使用するように構成された量子ビット原子オブジェクトであり、多原子オブジェクト結晶の第２の原子オブジェクトは、量子ビット原子オブジェクトの共同冷却を実行する際に使用するように構成された共同冷却原子オブジェクトである。
【0092】
例示的な原子オブジェクト閉じ込め装置
図１Ａは、例示的な原子オブジェクト閉じ込め装置１００の一部の上面概略図である。例示的な一実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置１００は、多次元（たとえば、２次元または３次元）表面イオントラップ、表面ポールトラップ、および／または中に複数のイオンをトラップするように構成された同様のものである。原子オブジェクト閉じ込め装置１００は、複数の脚部１１０と複数の接合部１２０とを備える。原子オブジェクト閉じ込め装置１００の各脚部１１０は、２つのそれぞれの端部の間のそれぞれの長さだけ延在する。一般に（たとえば、場合によっては原子オブジェクト閉じ込め装置の端部以外）、各脚部１１０の各端部は、接合部１２０によって少なくとも１つの他の脚部１１０に接続される。図１Ｂは、４つの脚部１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄの交差点によって形成される、および／または脚部１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄの各々をそのそれぞれの端部を介して互いに接続する、原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部１２０の一例を拡大して示す。特に、図１Ｂは、接合部１２０で接合しおよび／または交わるそれぞれの脚部１１０の端部に近い脚部１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄの部分を例示している。一般に、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の脚部１１０は、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の１次元部分である。特に、原子オブジェクトの脚部１１０は、原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶が閉じ込められ得る実質的に一次元の閉じ込め領域を画成する。一般に、接合部１２０は、２つ以上の脚部１１０が交わり、接合し、および／または当接することによって形成される。２つ以上の脚部１１０のうちの少なくとも２つの脚部１１０は、少なくとも接合部に近く、互いに横断する１次元閉じ込め領域を画成する。たとえば、脚部１１０Ａは、少なくとも接合部１２０の近くで、脚部１１０Ｂおよび１１０Ｄに対して横断する。
図１Ａは、例示的な原子オブジェクト閉じ込め装置１００の一部の上面概略図である。例示的な一実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置１００は、多次元（たとえば、２次元または３次元）表面イオントラップ、表面ポールトラップ、および／または中に複数のイオンをトラップするように構成された同様のものである。原子オブジェクト閉じ込め装置１００は、複数の脚部１１０と複数の接合部１２０とを備える。原子オブジェクト閉じ込め装置１００の各脚部１１０は、２つのそれぞれの端部の間のそれぞれの長さだけ延在する。一般に（たとえば、場合によっては原子オブジェクト閉じ込め装置の端部以外）、各脚部１１０の各端部は、接合部１２０によって少なくとも１つの他の脚部１１０に接続される。図１Ｂは、４つの脚部１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄの交差点によって形成される、および／または脚部１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄの各々をそのそれぞれの端部を介して互いに接続する、原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部１２０の一例を拡大して示す。特に、図１Ｂは、接合部１２０で接合しおよび／または交わるそれぞれの脚部１１０の端部に近い脚部１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄの部分を例示している。一般に、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の脚部１１０は、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の１次元部分である。特に、原子オブジェクトの脚部１１０は、原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶が閉じ込められ得る実質的に一次元の閉じ込め領域を画成する。一般に、接合部１２０は、２つ以上の脚部１１０が交わり、接合し、および／または当接することによって形成される。２つ以上の脚部１１０のうちの少なくとも２つの脚部１１０は、少なくとも接合部に近く、互いに横断する１次元閉じ込め領域を画成する。たとえば、脚部１１０Ａは、少なくとも接合部１２０の近くで、脚部１１０Ｂおよび１１０Ｄに対して横断する。
【0093】
例示的な一実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置１００は、イオントラップチップの一部ならびに／またはイオントラップ装置および／もしくはパッケージの一部として作製される。例示的な一実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置１００は、いくつかの高周波（ＲＦ）レール１３０によって少なくとも部分的に画成される。様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置１００は、トラッピングおよび／または輸送（ＴＴ）電極１３５のいくつかの列によって少なくとも部分的に画成される。様々な実施形態において、様々なＴＴ電極の幾何学的形状、配列、レイアウト、および／または同様のものが使用され得る。様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の上側表面は、平面化されたトポロジーを有する。たとえば、いくつかのＲＦレールの各ＲＦレール１３０の上側表面およびＴＴ電極のいくつかの列の各ＴＴ電極１３５の上側表面は、実質的に同一平面であってもよい。例示的な一実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の表面は平面ではなく、平面は、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の「表面」より上の原子オブジェクトの高さが測定されるものとして定義される。
【0094】
様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の脚部１１０は、いくつかのＲＦレール１３０を含み、および／またはそれによって少なくとも部分的に画成される。例示的な一実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の脚部１１０は、実質的に平行な長手方向軸１３２により形成される。たとえば、脚部１１０Ｃは、実質的に平行な長手方向軸１３２Ｘを有する２つのＲＦレール１３０Ｃによって少なくとも部分的に画成される。たとえば、脚部１１０Ｃを画成するＲＦレール１３０Ｃは、脚部１１０Ｃを画成するＲＦレール１３０Ｃの間の距離がＲＦレール１３０Ｃの長さに沿っておおよそ一定となるように実質的に平行である。同様に、脚部１１０Ｂは、実質的に平行な長手方向軸１３２Ｙ．１、１３２Ｙ．２を有する２つのＲＦレール１３０Ｂ．１、１３０Ｂ．２によって少なくとも部分的に画成される。たとえば、脚部１１０Ｂを画成するＲＦレール１３０Ｂ．１、１３０Ｂ．２は、脚部１１０Ｂを画成するＲＦレール１３０Ｂ．１と１３０Ｂ．２との間の距離がＲＦレール１３０Ｂ．１、１３０Ｂ．２の長さに沿っておおよそ一定となるように実質的に平行である。脚部１１０Ｂを少なくとも部分的に画成するＲＦレール１３０Ｂ．１、１３０Ｂ．２の実質的に平行な長手方向軸１３２Ｙ．１、１３２Ｙ．２は、脚部１１０Ｃを少なくとも部分的に画成するＲＦレール１３０Ｃ．１、１３０Ｃ．２の実質的に平行な長手方向軸１３２Ｘ．１、１３２Ｘ．２に対して横断する。たとえば、脚部１１０Ｂを少なくとも部分的に画成するＲＦレール１３０Ｂ．１、１３０Ｂ．２の長手方向軸１３２Ｙ．１、１３２Ｙ．２と、脚部１１０Ｃを少なくとも部分的に画成するＲＦレール１３０Ｃ．１、１３０Ｃ．２の長手方向軸１３２Ｘ．１、１３２Ｘ．２との間の角度は、０度より大きく１８０度より小さい（たとえば、１５度から１６５度、２５度から１５５度、および／または同様の角度、４５度から１３５度、６０度から１２０度、および／または同様の角度の範囲内）。たとえば、例示されている一実施形態において、脚部１１０Ｂを少なくとも部分的に画成するＲＦレール１３０Ｂ．１、１３０Ｂ．２の長手方向軸１３２Ｙ．１、１３２Ｙ．２と、脚部１１０Ｃを少なくとも部分的に画成するＲＦレール１３０Ｃ．１、１３０Ｃ．２の長手方向軸１３２Ｘ．１、１３２Ｘ．２との間の角度は、約９０度である。例示的な一実施形態では、ＲＦレール１３０の上側表面は、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の上側表面と実質的に同一平面であってもよい。図１Ｂは、実質的に平行なＲＦレール１３０の対（たとえば２つ）によって少なくとも部分的に画成された各脚部１１０を備える原子オブジェクト閉じ込め装置１００を例示している。他の実施形態では、１つまたは複数のＲＦレール１３０の様々な構成が、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の脚部１１０を画成するために使用され得る。例示的な一実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の１つまたは複数の脚部の第１のセットは、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の１つまたは複数の脚部の第２のセットとは異なる構成のＲＦレール１３５によって少なくとも部分的に画成される。
【0095】
様々な実施形態において、２つの隣接するＲＦレール１３０（たとえば、脚部１１０Ｃを少なくとも部分的に画成する２つのＲＦレール１３０Ｃ．１、１３０Ｃ．２、または１１０Ｂを少なくとも部分的に画成する２つのＲＦレール１３０Ｂ．１、１３０Ｂ．２）は、長手方向ギャップ１０２によって互いに分離（たとえば、絶縁）され得る。たとえば、長手方向ギャップは、１つまたは複数の原子オブジェクトが原子オブジェクト閉じ込め装置内の様々な配置で閉じ込められおよび／またはトラップされ得る、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の閉じ込めチャネルまたは領域を（１次元または２次元で）画成し得る。様々な実施形態において、それによって画成される長手方向ギャップ１０２は、隣接するＲＦレール１３０の長手方向軸（たとえば、１３２Ｘ．１、１３２Ｘ．２、１３２Ｙ．１、１３２Ｙ．２）に対して実質的に平行に延在し得る。例示的な一実施形態において、長手方向ギャップ１０２は、絶縁材料（たとえば、誘電体材料）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、誘電体材料は、二酸化ケイ素（たとえば、熱酸化を通して形成される）および／または他の誘電体材料および／または絶縁体材料であってよい。様々な実施形態において、長手方向ギャップ１０２は、約４０μｍから５００μｍの高さ（たとえば、図１Ｂに例示されているようなｚ方向の）を有する。様々な実施形態において、ＴＴ電極１３５の１つまたは複数の列は、長手方向ギャップ１０２内に配設されおよび／または形成される。
【0096】
様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置１００（および／またはその脚部１１０および／または接合部１２０）は、ＴＴ電極１３５のいくつかの列によって少なくとも部分的に画成され得る。脚部１１０に関連付けられおよび／または脚部１１０を少なくとも部分的に画成するＴＴ電極１３５の各列は、それぞれの脚部１１０を少なくとも部分的に画成する１つまたは複数のＲＦレール１３０に対して実質的に平行に延在するように形成される。たとえば、ＴＴ電極１３６Ａ．１、１３６Ａ．２、１３６Ａ．３の３つの列は、図１Ｂに例示されている脚部１１０Ａの部分を少なくとも部分的に画成する。ＴＴ電極１３６Ａ．１、１３６Ａ．２、および１３６Ａ．３の３つの列の各々は、複数のＴＴ電極１３５を含む。例示されている実施形態において、ＴＴ電極１３６Ａ．１、１３６Ａ．２、１３６Ａ．３のいくつかの列は、脚部１１０Ａを少なくとも部分的に画成するＲＦレール１３０の長手方向軸に実質的に平行である図１Ｂに示されているｘ軸に実質的に平行に延在する。様々な実施形態において、各脚部１１０を少なくとも部分的に画成するＴＴ電極１３６（たとえば、１３６Ａ．１、１３６Ａ．２、１３６Ａ．３）のいくつかの列は、ＴＴ電極の２、３、４、および／または別の数の列を含む。例示的な一実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置１００は、ＴＴ電極１３６の複数の列を備え、ＴＴ電極の各数の列は原子オブジェクト閉じ込め装置１００の脚部１１０を少なくとも部分的に画成する。いくつかの実施形態において、ＴＴ電極１３５の各々は、ＲＦレール１３０の上側表面と実質的に同一平面上にある実質的同一平面上側表面により形成される。
【0097】
例示的な一実施形態において、横断方向ギャップが、近接するおよび／または隣接するＴＴ電極１３５の間に存在し得る。例示的な一実施形態において、横断方向ギャップは、近接するおよび／または隣接する電極１３５の間の電気的な連通を妨げるために空の空間であり、および／または誘電体材料で少なくとも部分的に充填され得る。例示的な一実施形態において、近接するおよび／または隣接する電極１３５間の横断方向ギャップは、約１～１０μｍの範囲内であってよい。
【0098】
例示的な一実施形態において、長手方向ギャップが、ＴＴ電極１３６の列と、近接するおよび／または隣接するＲＦレール１３０との間に存在する。例示的な一実施形態において、長手方向ギャップは、電極１３６の列のＴＴ電極１３５とＲＦレール１３０との間の電気的な連通を妨げるために誘電体および／または絶縁体材料を少なくとも部分的に充填され得る。例示的な一実施形態において、近接するおよび／または隣接する電極間の長手方向ギャップは、約１～１０μｍの範囲内であってよい。
【0099】
例示的な一実施形態では、いくつかのＲＦレール１３０（たとえば、対）が、ＴＴ電極１３６Ａ．１の第１の列とＴＴ電極１３６Ａ．３の第３の列との間に形成されるものとしてよく、ＴＴ電極１３６Ａ．２の第２の列はＲＦレール１３０の間の長手方向チャネル１０２に沿って延在する。たとえば、特定の脚部１１０のＴＴ電極１３６の各列は、特定の脚部１１０のＲＦレール１３０の長手方向軸１３２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１３５の上側表面は、ＲＦレール１３０の上側表面と実質的に同一平面である。
【0100】
様々な実施形態において、周期的電圧信号（たとえば、高周波周期性を有する電圧信号）が、ＲＦレール１３０に印加され、原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶を原子オブジェクト閉じ込め装置１００内に閉じ込められおよび／またはトラップされた状態に保つように働く電場および／または磁場を発生させ得る。たとえば、少なくとも一部は特定の脚部を画成するＲＦレール１３０は、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の対応する一次元部分に対して横断する方向で特定の脚部内に原子オブジェクトを閉じ込めおよび／またはトラップする電気的な擬ポテンシャルを発生する。たとえば、ＲＦレール１３０Ｃ．１、１３０Ｃ．２は、周期的電圧信号が印加されたときに、図１Ｂに例示されているように、脚軸１０５Ｃを横断する方向である、ｙ方向およびｚ方向で原子オブジェクトを閉じ込めおよび／またはトラップする擬ポテンシャルを発生するように構成される。たとえば、脚部１１０Ｃに沿ったＲＦヌル１０８Ｃは、原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶が脚部１１０Ｃに沿って輸送され得る脚部１１０Ｃに沿った輸送経路を画成する。ＲＦヌル１０８Ｃは、例示されている実施形態において、脚軸１０５Ｃに実質的に平行である。同様に、それぞれの脚部１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０ＤのＲＦヌル１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｄは、それぞれの脚軸１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｄに実質的に平行である。様々な実施形態において、ＴＴ電極１３５は、ＴＴ電極１３５が原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶を脚部１１０Ｃに対する輸送経路（たとえば、ＲＦヌル１０８Ｃに実質的に平行な）に沿って生じさせる時間依存電気ポテンシャル場を発生するように制御電圧信号がそれに印加されるように構成される。たとえば、ＴＴ電極１１４の列の特定の脚部１１０のＴＴ電極１３５に印加される制御電圧信号によって少なくとも一部は生成される電場および／または磁場は、ＴＴ電極の第２の列（たとえば、脚部１１０Ａに対して１３６Ａ．２）および／またはそれぞれの脚部１１０の長手方向ギャップ１０２の上側表面より上でポテンシャル井戸において少なくとも１つの原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶をトラップし得る。それに加えて、電極１３５に印加される制御電圧信号は、ＴＴ電極の第２の列の上側表面および／または長手方向ギャップ１０２より上でポテンシャル井戸内に閉じ込められたおよび／またはトラップされた原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶が、原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶が脚部内に配置されるときに対応する脚部１１０に対するＲＦヌル１０８に実質的に追従するおよび／またはそれに沿った軌跡を横断することを引き起こし得る。
【0101】
様々な実施形態において、ＴＴ電極１３５は、また、接合部内に配設される。様々な実施形態において、接合部１２０の近くに配設されたＴＴ電極１３５は、制御電圧信号が接合部１２０に近いＴＴ電極１３５に印加されたときに、ＴＴ電極１３５が、原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶（２つ以上の原子オブジェクト種を含む多原子オブジェクト結晶を含む）が接合部１２０を通る輸送経路に沿って輸送されることを引き起こすように構成された電場および／または磁場を発生するように構成される。様々な実施形態において、多原子オブジェクト結晶によって横断される接合部を通る輸送経路は、多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトの１つおよび／または組合せに対するＲＦ最小の経路および／または一定の完全閉じ込めの経路の加重平均および／または一次結合である。
【0102】
様々な実施形態において、ＴＴ電極１３５に印加される制御電圧信号およびＲＦレール１３０に印加される周期的電圧信号は、リードを介して１つまたは複数の接続されたデバイス（たとえば、図７に示されているコントローラ３０および／または同様のもの）によって制御される。たとえば、少なくとも１つの原子オブジェクト上の正または負の電荷に応じて、制御電圧信号の振幅は、特定の原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶の付近のＴＴ電極１３５に対して上げられるかまたは下げられるかして、特定のイオンが所望の軌跡を横断することを引き起こし得る。たとえば、コントローラ３０は、電圧源５０および／または他の電圧ドライバを制御して、電圧源５０および／またはドライバがＴＴ電極１３５に制御電圧信号を印加して原子オブジェクト閉じ込め装置１００内の原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶を所定の輸送経路に沿って輸送させる時間依存電気ポテンシャル（たとえば、時間とともにする変化する電気ポテンシャル）を発生させることを引き起こし得る。
【0103】
多原子オブジェクト結晶の少なくとも１つの原子オブジェクトおよび／もしくは複数の原子オブジェクト上の電荷、ならびに／または組み合わされた電場および／または磁場の形状および／または大きさ（たとえば、ＲＦレール１３０への周期的電圧信号およびＴＴ電極１３５への制御電圧信号の印加を介して生成される）などの要因に応じて、原子オブジェクトは、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の上側表面（たとえば、ＴＴ電極１３５およびＲＦレール１３０の同一平面である上側表面）より上の特定の距離（たとえば、約２０μｍから約２００μｍ）のところで安定化され得る。所望の軌道に沿った原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶の通過の制御にさらに寄与するために、原子オブジェクト閉じ込め装置１００は、様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置を１２４ケルビン未満（たとえば、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、および／または同様の温度未満）の温度に冷却することができる極低温および／または真空チャンバー内で動作させられ得る。
【0104】
理解されるとおり、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の一部が図１Ｂに示されている。様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置１００は、各々が原子オブジェクト閉じ込め装置１００の少なくとも３つの脚部を接続する複数の接合部１２０を備える。たとえば、例示的な一実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置１００は、脚部１１０および／または接合部１２０の周期的配列である。理解されるとおり、様々な実施形態の接合部１２０は、様々なトポロジーを有し、様々な数の脚部（たとえば、３つ以上の脚部、互いに横断する方向を定める少なくとも２つの脚部、および／または同様のもの）を接続し得る。
【0105】
接合部を通して多原子オブジェクト結晶を輸送するための波形系列を決定するための例示的な方法
様々な実施形態において、コンピューティングエンティティ１０および／またはコントローラ３０（たとえば、図７を参照）は、輸送経路に沿って接合部を通して多原子オブジェクト結晶を輸送する際に使用する波形系列を決定し得る。様々な実施形態において、波形系列は、多原子オブジェクト結晶が第１の脚部１１０から第２の脚部１１０まで接合部１２０を横断することを引き起こすために１つまたは複数のＴＴ電極１３５に印加されるべき一連の電圧である。たとえば、波形系列は、多原子オブジェクト結晶が開始時の第１の脚部１１０上に配設された（接合部に近い）開始位置から終了時の第２の脚部１１０上に配設された（接合部に近い）終了位置まで接合部を通って輸送経路を横断することを引き起こす。様々なシナリオにおいて、第１の脚部１１０および第２の脚部１１０は、少なくとも接合部１２０の近くの、実質的に平行である、脚軸１０５を有する。たとえば、多原子オブジェクト結晶は、脚部１１０Ａから脚部１１０Ｃ、またはその逆、および／または脚部１１０Ｂから脚部１１０Ｄ、またはその逆へ輸送され得る。様々なシナリオにおいて、第１の脚部１１０および第２の脚部１１０は、少なくとも接合部１２０の近くの、横断する、脚軸を有する。たとえば、多原子オブジェクト結晶は、脚部１１０Ａから脚部１１０Ｂもしくは１１０Ｄ、もしくはその逆、および／または脚部１１０Ｃから脚部１１０Ｂもしくは１１０Ｄ、もしくはその逆へ輸送され得る。
様々な実施形態において、コンピューティングエンティティ１０および／またはコントローラ３０（たとえば、図７を参照）は、輸送経路に沿って接合部を通して多原子オブジェクト結晶を輸送する際に使用する波形系列を決定し得る。様々な実施形態において、波形系列は、多原子オブジェクト結晶が第１の脚部１１０から第２の脚部１１０まで接合部１２０を横断することを引き起こすために１つまたは複数のＴＴ電極１３５に印加されるべき一連の電圧である。たとえば、波形系列は、多原子オブジェクト結晶が開始時の第１の脚部１１０上に配設された（接合部に近い）開始位置から終了時の第２の脚部１１０上に配設された（接合部に近い）終了位置まで接合部を通って輸送経路を横断することを引き起こす。様々なシナリオにおいて、第１の脚部１１０および第２の脚部１１０は、少なくとも接合部１２０の近くの、実質的に平行である、脚軸１０５を有する。たとえば、多原子オブジェクト結晶は、脚部１１０Ａから脚部１１０Ｃ、またはその逆、および／または脚部１１０Ｂから脚部１１０Ｄ、またはその逆へ輸送され得る。様々なシナリオにおいて、第１の脚部１１０および第２の脚部１１０は、少なくとも接合部１２０の近くの、横断する、脚軸を有する。たとえば、多原子オブジェクト結晶は、脚部１１０Ａから脚部１１０Ｂもしくは１１０Ｄ、もしくはその逆、および／または脚部１１０Ｃから脚部１１０Ｂもしくは１１０Ｄ、もしくはその逆へ輸送され得る。
【0106】
様々な実施形態において、接合部１２０を通る輸送経路は、第１の脚部１１０のＲＦヌル１０８に沿った位置から第２の脚部１１０のＲＦヌル１０８に沿った位置までのＲＦ最小の経路および／または一定の完全閉じ込めの経路の加重平均および／または一次結合である。たとえば、多原子オブジェクト結晶が接合部１２０を通って脚部１１０Ａから脚部１１０Ｂ（脚部１１０Ｃ）へ輸送されるときに、接合部１２０を通る輸送経路は、脚部１１０ＡのＲＦヌル１０８Ａに沿った点から脚部１１０Ｂ（１１０Ｃ）のＲＦヌル１０８Ｂ（１０８Ｃ）に沿った点までのＲＦ最小の経路および／または一定の完全閉じ込めの経路の加重平均および／または一次結合である。
【0107】
たとえば、図２は、接合部１２０を通る経路に沿った位置の関数として原子オブジェクト閉じ込め装置１００の表面より上の高さを例示するプロット２００を示している。ＲＦ最小の経路２０２、一定の完全閉じ込めの経路２０４、および例示的な輸送経路２０６が例示されている。プロット２００を見ると分かるように、ＲＦ最小の経路２０２は、一定の完全閉じ込めの経路２０４に比べて原子オブジェクト閉じ込め装置１００の表面から一般的により離れている。ＲＦ最小の経路２０２と一定の完全閉じ込めの経路２０４の加重平均および／または一次結合である輸送経路２０６は、ＲＦ最小の経路２０２と一定の完全閉じ込めの経路２０４との間にある。
【0108】
図３は、多原子オブジェクト結晶（たとえば、少なくとも２つの原子オブジェクト種の原子オブジェクトを含む多原子オブジェクト結晶）を対応する輸送経路上の接合部１２０を通して輸送する際に使用するための波形系列を決定するためのプロセス、手順、動作、および／または同様のものを例示するフローチャートを示している。様々な実施形態において、波形系列は、原子オブジェクト閉じ込め装置（たとえば、コントローラ３０）と電気的および／または光学的に連通する１つまたは複数のハードウェアコンポーネントを介して、コンピューティングエンティティ１０上で動作するプログラムまたはアプリケーション、および／または同様のものによって決定される。
【0109】
ステップ／動作３０２から開始して、初期軸方向周波数および初期経路比が選択されおよび／または決定される。例示的な一実施形態において、コンピューティングエンティティ１０および／またはコントローラ３０が、初期軸方向周波数および初期経路比を選択しおよび／または決定する。たとえば、コンピューティングエンティティ１０は、初期軸方向周波数および初期経路比を選択しおよび／または決定するための、処理デバイス８０８、メモリ８２２、８２４、キーパッド８１８、および／または同様のものなどの手段（図８参照）を備え得る。たとえば、コントローラ３０は、初期軸方向周波数および初期経路比を選択しおよび／または決定するための、処理デバイス７０５、メモリ７１０、通信インターフェース７２０、および／または同様のものなどの手段（図７参照）を備え得る。例示的な一実施形態において、初期経路比は、０から１までの範囲から選択される。
【0110】
様々な実施形態において、軸方向周波数ωは、原子オブジェクト閉じ込め装置の脚部の長さに沿ったポテンシャル井戸内の単一の原子オブジェクトの振動の周波数を記述する。全電気ポテンシャル（たとえば、ＴＴ電極への制御電圧信号およびＲＦレールへの周期的電圧信号の印加によって発生する）は、ポテンシャル井戸または極小を含む。原子オブジェクトがこれらのポテンシャル井戸の１つの中心付近に配置されているときに、原子オブジェクトは、３次元調和振動子のように作用する。ポテンシャル井戸の配置におけるＲＦレールに実質的に平行な方向の振動の周波数は、本明細書において軸方向周波数と称される。様々な実施形態において、ＴＴ電極に印加される制御電圧信号は、ポテンシャル井戸内の原子オブジェクトが特定のおよび／または制御された軸方向周波数で振動するように発生したポテンシャル井戸の曲率（たとえば、軸方向の２次空間微分）を制御するように構成される。様々な実施形態において、軸方向周波数の許容可能範囲または許容範囲は、原子オブジェクト閉じ込め装置１００および／またはその脚部の幾何学的形状、ならびに原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶を原子オブジェクト閉じ込め装置内に閉じ込められおよび／またはトラップされた状態に保つことに関する制約条件に基づき定義される。
【0111】
様々な実施形態において、選択された軸方向周波数は、ＴＴ電極への制御電圧信号の印加を通じて生成されるポテンシャル井戸の様々な態様を制御することによって実装される。たとえば、選択された軸方向周波数を実装するために制御されるポテンシャル井戸のいくつかの例示的な態様は、ポテンシャル井戸の深さ、軸方向ポテンシャル井戸の幅、軸方向のポテンシャル井戸の曲率、および／または同様のものを含む。
【0112】
様々な実施形態において、経路比は、ＲＦ最小の経路と、輸送経路を生成するために使用される一定の完全閉じ込めの経路の加重平均および／または一次結合を記述するものである。たとえば、経路比は、α／βと記述されてよく、輸送経路２０６は、ＲＦ最小の経路２０２のα倍、および一定の完全閉じ込めの経路２０４のβ倍に等しい（α＋βで除算される）。様々な実施形態において、αおよびβは両方ともゼロより大きい。例示的な一実施形態において、初期経路比は、１．０となるように選択される。
【0113】
ステップ／動作３０４において、固定されたＲＦレール幾何学的形状および擬ポテンシャル強度に対する１つの原子オブジェクトの一定の完全閉じ込めの経路が決定される。たとえば、コンピューティングエンティティ１０および／またはコントローラ３０は、単一の原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路を決定する。たとえば、コンピューティングエンティティ１０は、１つの原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路を決定するための、処理デバイス８０８、メモリ８２２、８２４、および／または同様のものなどの、手段を備え得る。たとえば、コントローラ３０は、１つの原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路を決定するための、処理デバイス７０５、メモリ７１０、通信インターフェース７２０、および／または同様のものなどの、手段を備え得る。様々な実施形態において、一定の完全閉じ込めの経路は、原子オブジェクト閉じ込め装置および／または特定の接合部１２０の所与の幾何学的形状に基づき決定される。たとえば、一定の完全閉じ込めの経路は、固定されたＲＦレール幾何学的形状、および周期的電圧信号をＲＦレールに印加することによって生成される擬ポテンシャル強度に基づき決定される。
【0114】
様々な実施形態において、一定の完全閉じ込めの経路は、多原子オブジェクト結晶の代表的な原子オブジェクトについて決定される。例示的な一実施形態において、代表的な原子オブジェクトは、最大の質量を有する多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクト（たとえば、多原子オブジェクト結晶の最も重い原子オブジェクト）である。例示的な一実施形態において、代表的な原子オブジェクトは、最小の質量を有する多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトである。例示的な一実施形態において、代表的な原子オブジェクトは、多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトの平均（たとえば、平均、中央値および／または最頻値）特性（たとえば、平均質量、平均電荷、および／または同様のもの）に基づき決定される特性を有する平均的な原子オブジェクトである。例示的な一実施形態において、代表的な原子オブジェクトは、多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトの縮小特性（たとえば、縮小質量、縮小電荷、および／または同様のもの）に基づき決定される特性を有する低減された原子オブジェクトである。様々な実施形態において、多原子オブジェクト結晶の１つまたは複数の原子オブジェクトの対応する物理的特性に基づき物理的特性を割り当てられている様々な他の（仮想的なおよび／またはシミュレートされた）原子オブジェクトが、代表的な原子オブジェクトとして使用されてもよい。理解されるとおり、質量ｍｉを有する多原子オブジェクト結晶の第ｉの原子オブジェクトを有する多原子オブジェクト結晶の縮小質量は、
【0115】
【数7】
【0116】
によって決定される。
【0117】
ステップ／動作３０６において、固定されたＲＦレール幾何学的形状および擬ポテンシャル強度に対する１つの原子オブジェクトのＲＦ最小の経路が決定される。たとえば、コンピューティングエンティティ１０および／またはコントローラ３０は、代表的な原子オブジェクトに対するＲＦ最小の経路を決定する。たとえば、コンピューティングエンティティ１０は、代表的な原子オブジェクトに対するＲＦ最小の経路を決定するための、処理デバイス８０８、メモリ８２２、８２４、および／または同様のものなどの、手段を備え得る。たとえば、コントローラ３０は、代表的な原子オブジェクトに対するＲＦ最小の経路を決定するための、処理デバイス７０５、メモリ７１０、通信インターフェース７２０、および／または同様のものなどの、手段を備え得る。様々な実施形態において、ＲＦ最小の経路は、原子オブジェクト閉じ込め装置および／または特定の接合部１２０の所与の幾何学的形状に基づき決定される。たとえば、ＲＦ最小の経路は、固定されたＲＦレール幾何学的形状、および周期的電圧信号をＲＦレールに印加することによって生成される擬ポテンシャル強度に基づき決定される。様々な実施形態において、ＲＦ最小の経路は、一定の完全閉じ込めの経路を決定するために使用されるのと同じ、多原子オブジェクト結晶の代表的な原子オブジェクトについて決定される。
【0118】
ステップ／動作３０８において、一次結合経路が生成されおよび／または形成される。様々な実施形態において、一次結合経路は、１つの原子オブジェクトに対するＲＦ最小の経路と、１つの原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路の加重平均および／または一次結合を決定することによって生成されおよび／または形成され、経路比に基づいて生成されおよび／または形成される。たとえば、コンピューティングエンティティ１０および／またはコントローラ３０は、ＲＦ最小の経路、一定の完全閉じ込めの経路、および経路比に基づき一次結合経路を決定する。たとえば、コンピューティングエンティティ１０は、ＲＦ最小の経路、一定の完全閉じ込めの経路、および経路比に基づき一次結合経路を決定するための、処理デバイス８０８、メモリ８２２、８２４、および／または同様のものなどの手段を備え得る。たとえば、コントローラ３０は、ＲＦ最小の経路、一定の完全閉じ込めの経路、および経路比に基づき一次結合経路を決定するための、処理デバイス７０５、メモリ７１０、通信インターフェース７２０、および／または同様のものなどの手段を備え得る。たとえば、例示的な一実施形態において、ＲＦ最小の経路は、位置
【0119】
【数8】
【0120】
の列によって記述され、変数ｔは位置の列をインデックス付けする。同様に、一定の完全閉じ込めの経路は、位置
【0121】
【数9】
【0122】
の列によって記述され、これは同じ変数ｔによってインデックス付けされる。一次結合経路は、位置
【0123】
【数10】
【0124】
の列によって記述され、これもまた
【0125】
【数11】
【0126】
となるように変数ｔによってインデックス付けされる。
【0127】
ステップ／動作３１０において、井戸が選択および／または決定された軸方向トラップ周波数を与えるのに必要な曲率を有している間に代表的な原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶からの選択された原子オブジェクトが接合部１２０を通って一次結合経路を横断することを引き起こすように構成される波形系列が決定される。たとえば、コンピューティングエンティティ１０および／またはコントローラ３０は、代表的な原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶からの選択された原子オブジェクトが接合部１２０を通って一次結合経路を横断することを引き起こすように構成された波形系列を決定する。たとえば、コンピューティングエンティティ１０は、代表的な原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶からの選択された原子オブジェクトが接合部１２０を通って一次結合経路を横断することを引き起こすように構成された波形系列を決定するための、処理デバイス８０８、メモリ８２２、８２４、および／または同様のものなどの、手段を備え得る。たとえば、コントローラ３０は、代表的な原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶からの選択された原子オブジェクトが接合部１２０を通って一次結合経路を横断することを引き起こすように構成された波形系列を決定するための、処理デバイス７０５、メモリ７１０、通信インターフェース７２０、および／または同様のものなどの、手段を備え得る。さらに、波形系列は、ＴＴ電極への波形系列の印加（ＲＦレールへの周期的電圧信号の印加と組み合わせた）がトラップの軸方向（たとえば、ポテンシャル井戸最小の配置でＲＦレールに実質的に平行である）の井戸深さ、井戸幅、および／または選択されおよび／または決定された軸方向トラップ周波数に対応する軸方向の井戸の曲率を有するポテンシャル井戸の生成を引き起こすように決定される。
【0128】
注意すべきは、ＲＦ最小の経路、一定の完全閉じ込めの経路、および波形系列は、各々、それぞれの単一の原子オブジェクトに基づき決定されることである。様々な実施形態において、単一の原子オブジェクトは、代表的な原子オブジェクトである（たとえば、多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトは、最大質量、最小質量、中間質量および／または中央値質量、多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトの平均および／または縮小物理的特性に基づき物理的特性を割り当てられたシミュレートされたおよび／または仮想的な原子オブジェクト、および／または同様のものを有する）。様々な実施形態において、同じ代表的な原子オブジェクトは、ＲＦ最小の経路、一定の完全閉じ込めの経路、および波形系列の決定において使用される。たとえば、例示的な一実施形態において、波形系列は、波形系列が最大質量を有する多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトが接合部１２０を通って一次結合経路を横断することを引き起こすように構成されるように決定される。例示的な一実施形態において、波形系列は、波形系列が最小質量を有する多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトが接合部１２０を通って一次結合経路を横断することを引き起こすように構成されるように決定される。例示的な一実施形態において、波形系列は、波形系列が多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトの平均的な特性（たとえば、質量、電荷、および／または同様のもの）を有する平均的な原子オブジェクトが接合部１２０を通って一次結合経路を横断することを引き起こすように構成されるように決定される。例示的な一実施形態において、波形系列は、波形系列が多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトの縮小特性（たとえば、縮小質量、縮小電荷、および／または同様のもの）を有する縮小原子オブジェクトが接合部１２０を通って一次結合経路を横断することを引き起こすように構成されるように決定される。
【0129】
一般に、波形系列は複数の電圧を含み、各電圧はそれぞれのＴＴ電極１３５およびインデックス付き変数ｔのそれぞれの値に関連付けられている。たとえば、波形系列は、接合部１２０を通って多原子オブジェクト結晶を輸送するプロセスの各時間ステップに対してそれぞれのＴＴ電極１３５に印加されるべき制御電圧信号の電圧を含む。言い換えると、２つのＴＴ電極のみが接合部の近くに配置され、接合部を通して多原子オブジェクト結晶を輸送するプロセスは３つの時間ステップを含む高度に単純化された事例では、波形系列は、Ｖ１（ｔ１）、Ｖ２（ｔ１）、Ｖ１（ｔ２）、Ｖ２（ｔ２）、Ｖ１（ｔ３）、Ｖ２（ｔ３）を含み、Ｖｉ（ｔｊ）は、多原子オブジェクト結晶輸送プロセスの時間ステップｔｊにおける第ｉのＴＴ電極１３５に印加される（たとえば、それぞれの制御電圧信号を介して）電圧である。
【0130】
ステップ／動作３１２において、多原子オブジェクト結晶の動力学は、決定された波形系列に基づき生成された制御電圧信号の印加によって生成される時間依存ポテンシャルの作用を受けたことに応答して得られる。たとえば、決定された波形系列に基づき多原子オブジェクト結晶が接合部１２０を横断する際の多原子オブジェクト結晶の動力学は、シミュレートされる。たとえば、このシミュレーションは、決定された波形系列に基づき生成された時間依存ポテンシャル井戸の作用を受けた多原子オブジェクト結晶に基づき多原子オブジェクト結晶（および／またはその構成要素）が接合部を通って移動すると予想される実際の輸送経路を示し得る。上述のように、輸送経路は、接合部１２０の近くの第１の脚部のＲＦヌル上の一点から始まり、接合部の近くの第２の脚部のＲＦヌル上の一点で終わる。
【0131】
たとえば、コンピューティングエンティティ１０および／またはコントローラ３０は、原子オブジェクト閉じ込め装置が選択されおよび／または決定された軸方向周波数に従って動作している間に決定された波形系列に基づき生成された制御電圧信号のＴＴ電極１３５への印加に基づき多原子オブジェクト結晶が接合部１２０を横断する際の多原子オブジェクト結晶の動力学をシミュレートしおよび／または決定する。たとえば、コンピューティングエンティティ１０は、決定された波形系列に基づき接合部１２０を横断する多原子オブジェクト結晶の動力学をシミュレートしおよび／または決定するための、処理デバイス８０８、メモリ８２２、８２４、および／同様のものなどの、手段を備え得る。たとえば、コントローラ３０は、決定された波形系列に基づき接合部１２０を横断する多原子オブジェクト結晶の動力学をシミュレートしおよび／または決定するための、処理デバイス７０５、メモリ７１０、通信インターフェース７２０、および／または同様のものなどの、手段を備え得る。例示的な一実施形態において、多原子オブジェクト結晶の各原子オブジェクトの動力学は個別に決定され、次いで、多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトの間の相互作用に基づき修正され得る。
【0132】
例示的な一実施形態において、多原子オブジェクト結晶の動力学のシミュレーションおよび／または決定は、ニュートン力学、静電学、および／または電気力学に基づき実行されおよび／または決定される。たとえば、接合部１２０を通して多原子オブジェクト結晶を輸送するプロセスの各時間ステップについて、多原子オブジェクト結晶の各原子オブジェクトが受ける力が決定される。様々な実施形態において、多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトが受ける力は、原子オブジェクトと擬ポテンシャル（たとえば、ＲＦレール１３０への周期的電圧信号の印加によって生成される）との間の相互作用、ＴＴ電極によって生成されるポテンシャル（たとえば、波形系列に基づき決定されおよび／または生成され、ＴＴ電極１３５に印加される、制御電圧信号を印加した結果として生じる）、多原子オブジェクト結晶の他の原子オブジェクトの存在、および／または同様のもの（たとえば、存在すると予想され得る任意の磁場または他の電場）に起因する。原子オブジェクトが受ける力が決定された後、ニュートン力学（たとえば、力は質量に加速度をかけたものに等しい）または他の力学パラダイムが、決定された波形系列に基づき多原子オブジェクト結晶が接合部１２０を横断する際の多原子オブジェクト結晶の動力学を決定しおよび／またはシミュレートするために使用され得る。
【0133】
ステップ／動作３１４において、シミュレートされた多原子オブジェクト結晶が受ける励起（たとえば、非断熱励起）が、シミュレートされたおよび／または決定された動力学（たとえば、ステップ／動作３１２においてシミュレートされたおよび／または決定された）に基づき決定される。たとえば、コンピューティングエンティティ１０および／またはコントローラ３０は、シミュレートされたおよび／または決定された動力学に基づきシミュレートされた多原子オブジェクト結晶が受ける励起（たとえば、非断熱励起）を決定されることを決定する。たとえば、コンピューティングエンティティ１０は、シミュレートされたおよび／または決定された動力学に基づきシミュレートされた多原子オブジェクト結晶が受ける励起（たとえば、非断熱励起）が決定されることを決定するための、処理デバイス８０８、メモリ８２２、８２４、および／または同様のものなどの手段を備え得る。たとえば、コントローラ３０は、シミュレートされたおよび／または決定された動力学に基づきシミュレートされた多原子オブジェクト結晶が受ける励起（たとえば、非断熱励起）が決定されることを決定するための、処理デバイス７０５、メモリ７１０、通信インターフェース７２０、および／または同様のものなどの手段を備え得る。
【0134】
たとえば、例示的な一実施形態において、シミュレートされたおよび／または決定された動力学に基づきシミュレートされた多原子オブジェクト結晶が受ける非断熱励起は、多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトの間の相互作用および／または多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトの運動を分析することによって決定される。理解されるとおり、断熱プロセスは、システム（たとえば、多原子オブジェクト結晶）とその周囲との間の熱の交換がないプロセスである。したがって、多原子オブジェクト結晶の非断熱励起は、シミュレートされた多原子オブジェクト結晶が接合部１２０を横断する際の多原子オブジェクト結晶の加熱および／またはエネルギーの付加に相当する。
【0135】
例示的な一実施形態において、多原子オブジェクト結晶の非断熱励起は、波形系列の最終電圧セットについて、多原子オブジェクト結晶の平衡位置（たとえば、すべての速度および正味の力がゼロに等しい）を決定することによって決定される。この平衡位置から、動力学シミュレーションからの最終速度および位置が差し引かれ、過剰エネルギーが決定される（たとえば、
【0136】
【数12】
【0137】
、ここで、ｍは多原子オブジェクト結晶の質量であり、ｖは平衡位置の速度と動力学シミュレーションからの多原子オブジェクト結晶の最終速度の差、ＥＵは平衡位置ポテンシャルエネルギーと動力学シミュレーションからの多原子オブジェクト結晶の最終ポテンシャルエネルギーのポテンシャルエネルギー差である）。過剰エネルギーは、多原子オブジェクト結晶の非断熱励起である。
【0138】
例示的な一実施形態において、多原子オブジェクト結晶の非断熱励起は、波形系列の最終電圧セットによって決定される静的ポテンシャルにおける第２の動力学シミュレーションを実行することによって決定され、初期条件は初期動力学シミュレーションの最終速度および位置によって与えられる。第２の動力学シミュレーションの結果得られた運動は、様々な曲線（たとえば、サインおよび／またはコサイン）を使用して当てはめられ、振動振幅は、そこから抽出される。次いで、多原子オブジェクト結晶の非断熱励起は、抽出された振動振幅に基づき決定される。
【0139】
理解されるとおり、電極に波形系列を印加することによって発生する電場は、電極の幾何学的形状に依存する。たとえば、電極のレイアウト、形状、および／またはサイズは、２つの異なる原子オブジェクト閉じ込め装置間で異なり得る。したがって、多原子オブジェクト結晶が受ける（非断熱）励起の結果も、原子オブジェクト閉じ込め装置の電極の幾何学的形状に依存する。そのようなものとして、シミュレートされた多原子オブジェクト結晶が受ける（非断熱）励起を最小化する接合部を通る輸送経路は、原子オブジェクト閉じ込め装置に対して異なり得る。
【0140】
ステップ／動作３１６において、ステップ／動作３１２において決定された動力学に基づき、シミュレートされた多原子オブジェクト結晶が受ける（非断熱）励起が、１つまたは複数の最小化基準を満たすかどうかが決定される。たとえば、コンピューティングエンティティ１０および／またはコントローラ３０は、ステップ／動作３１２において決定された動力学に基づきシミュレートされた多原子オブジェクト結晶が受ける（非断熱）励起が、１つまたは複数の最小化基準を満たすかどうかを決定する。たとえば、コンピューティングエンティティ１０は、ステップ／動作３１２において決定された動力学に基づきシミュレートされた多原子オブジェクト結晶が受ける（非断熱）励起が１つまたは複数の最小化基準を満たすかどうかを決定するための、処理デバイス８０８、メモリ８２２、８２４、および／または同様のものなどの手段を備え得る。たとえば、コントローラ３０は、ステップ／動作３１２において決定された動力学に基づきシミュレートされた多原子オブジェクト結晶が受ける（非断熱）励起が１つまたは複数の最小化基準を満たすかどうかを決定するための、処理デバイス７０５、メモリ７１０、通信インターフェース７２０、および／または同様のものなどの手段を備え得る。
【0141】
様々な実施形態において、最小化基準は、シミュレートされた多原子オブジェクト結晶が受ける（非断熱）励起が、システムの制約条件（たとえば、軸方向周波数が軸方向周波数の許容可能範囲内または許容範囲内にあること、および／または同様の条件）内で最小化されるかどうかを決定するように構成される。たとえば、軸方向周波数および／または経路比の関数として、シミュレートされた多原子オブジェクト結晶が受ける（非断熱）励起の勾配が（たとえば、ステップ／動作３０４～３１４の１つまたは複数の反復に基づき、ステップ／動作３０４～３１４の現在の反復に基づく解析的計算および／または数値計算に基づき、および／または同様のものに基づき）決定され得る。たとえば、ステップ／動作３０４～３１４の現在の反復に対する決定された（非断熱）励起は、以前の反復で決定された（非断熱）励起の以前の決定と比較され得る。様々な実施形態において、様々な最適化技術が、軸方向周波数および経路比空間を探索して軸方向周波数と経路比とのどの組合せが多原子オブジェクト結晶の最適なおよび／または最小の（非断熱）励起をもたらすかを決定するために使用される。例示的な一実施形態において、ネルダー－ミード最適化法が、軸方向周波数と経路比の組合せが多原子オブジェクト結晶の最適および／または最小（非断熱）励起をもたらすことを決定するために使用される。
【0142】
ステップ／動作３１６において、ステップ／動作３１２で決定された動力学に基づき決定されたシミュレートされた多原子オブジェクト結晶の（非断熱）励起によって最小化基準が満たされていると決定されたときに、プロセスは引き続きステップ／動作３１８に進む。ステップ／動作３１８において、波形系列が出力として提供され、および／または後で使用できるように記憶される。たとえば、コンピューティングエンティティ１０および／またはコントローラ３０は、ステップ／動作３１０の現在／最近の反復で決定された波形系列を出力として提供し、および／または後で使用できるように記憶する。たとえば、コンピューティングエンティティ１０は、ステップ／動作３１０の現在／直近の反復で決定された波形系列を出力として提供し、および／または後で使用できるように記憶するための、処理デバイス８０８、メモリ８２２、８２４、ネットワークインターフェース８２０、アンテナ８１２および送信機８０４、ならびに／または同様のものなどの、手段を備え得る。たとえば、コントローラ３０は、ステップ／動作３１０の現在／直近の反復で決定された波形系列を出力として提供し、および／または後で使用できるように記憶するための、処理デバイス７０５、メモリ７１０、通信インターフェース７２０、および／または同様のものなどの、手段を備え得る。様々な実施形態において、波形系列はメタデータとともに記憶される。たとえば、メタデータは、波形系列が決定された多原子オブジェクト結晶（たとえば、多原子オブジェクト結晶内の各原子種の数、多原子オブジェクト結晶内の原子オブジェクトの順序付け、および／または同様のもの）、接合部横断タイプ（たとえば、接合部１２０を引き続き通ること（たとえば、１１０Ｂから１１０Ｄへ、またはその逆、１１０Ａから１１０Ｃへ、またはその逆）、右旋回（たとえば、１１０Ａから１１０Ｄへ、１１０Ｄから１１０Ｃへ、１１０Ｃから１１０Ｂへ、１１０Ｂから１１０Ａへ）、左旋回（たとえば、１１０Ａから１１０Ｂへ、１１０Ｂから１１０Ｃへ、１１０Ｃから１１０Ｄへ、１１０Ｄから１１０Ａへ）、および／または接合部１２０のトポロジーに適切なとおりに同様の動き）、関連付けられた軸方向周波数、および／または関連付けられた軸方向周波数を有する軸方向トラップ場を発生するためのＵｅｎｄ、および／または同様のものを記述し得る。
【0143】
様々な実施形態において、波形系列および任意の関連付けられたメタデータは、コントローラ３０の処理デバイス７０５にアクセス可能であるコンピュータ可読メモリに記憶される。例示的な一実施形態では、波形系列は、１つまたは複数の量子計算、量子回路、および／または同様のものの実行中にコントローラ３０による使用のための、機械語レベル演算、輸送演算、および／または波形系列のライブラリに記憶される。たとえば、波形系列は、コントローラ３０が量子コンピュータ６１０の量子プロセッサ６１５を制御して１つまたは複数の量子演算、量子回路、および／または同様のものを実行しているときにコントローラ３０によるリアルタイムまたはほぼリアルタイムのアクセスおよび／または使用のために記憶され得る（図６参照）。
【0144】
ステップ／動作３１６において、ステップ／動作３１２で決定された動力学に基づき決定されたシミュレートされた多原子オブジェクト結晶の（非断熱）励起によって最小化基準が満たされていないと決定されたときに、プロセスは引き続きステップ／動作３２０に進む。ステップ／動作３２０では、シミュレートされた多原子オブジェクト結晶の（非断熱）励起を低減するために、軸方向周波数および／または経路比が調整され、修正され、更新され、および／または同様のことがなされる。たとえば、軸方向周波数および／または経路比の関数としてシミュレートされた多原子オブジェクト結晶が受ける（非断熱）励起の勾配が決定されたときに、軸方向周波数および／または経路比は、新しく決定されおよび／または選択された軸方向周波数および／または経路比がシミュレートされた多原子オブジェクト結晶のより低い（非断熱）励起を結果として引き起こすと予想されるようにそれに基づき調整され、修正され、更新され、および／または同様のことをなされる。たとえば、コンピューティングエンティティ１０および／またはコントローラ３０は、新しく決定されおよび／または選択された軸方向周波数および／または経路比がステップ／動作３０４～３１４の次の反復において（たとえば、ステップ／動作３０４～３１４の現在および／または最近の反復と比較して）シミュレートされた多原子オブジェクト結晶の（非断熱）励起が予想される、予想される可能性が高い、および／または低減され得ることを引き起こすように軸方向周波数および／または経路比を調整し、修正し、更新し、および／または同様のことを行う。
【0145】
例示的な一実施形態では、経路比は、経路比が０から１までの範囲内にあるように調整され、修正され、更新され、および／または同様のことが行われる。例示的な一実施形態では、経路比は、経路比が０から１までの、１を除く、範囲内にあるように調整され、修正され、更新され、および／または同様のことが行われる。
【0146】
たとえば、コンピューティングエンティティ１０は、新しく決定されたおよび／または選択された軸方向周波数および／または経路比がステップ／動作３０４～３１４の次の反復においてシミュレートされた多原子オブジェクト結晶に対する（非断熱）励起が予想される、予想される可能性が高い、および／または低減され得ることを引き起こすように軸方向周波数および／または経路比を調整し、修正し、更新し、および／または同様のことを行うための、処理デバイス８０８、メモリ８２２、８２４、および同様のものなどの手段を備え得る。たとえば、コントローラ３０は、新しく決定されたおよび／または選択された軸方向周波数および／または経路比がステップ／動作３０４～３１４の次の反復においてシミュレートされた多原子オブジェクト結晶に対する（非断熱）励起が予想される、予想される可能性が高い、および／または低減され得ることを引き起こすように軸方向周波数および／または経路比を調整し、修正し、更新し、および／または同様のことを行うための、処理デバイス７０５、メモリ７１０、通信インターフェース７２０、および同様のものなどの手段を備え得る。
【0147】
次いで、プロセスはステップ／動作３０４に戻り、代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路が、新しく決定されたおよび／または選択された軸方向周波数に基づき決定される。代表的な原子オブジェクトに対するＲＦ最小の経路も、新しく決定されたおよび／または選択された軸方向周波数に基づき決定される。次いで、新しい一次結合経路が、一定の完全閉じ込めの決定された経路と、ＲＦ最小の経路と、新しく決定されおよび／または選択された経路比とに基づき決定される。次いで、代表的な原子オブジェクトに接合部１２０を通って新しい一次結合経路を横断させるように構成された波形系列が決定される。次いで、決定された波形系列に基づき決定された制御電圧信号の印加によって生成される時間依存ポテンシャル井戸の作用を受けた結果としての多原子オブジェクト結晶の動力学が決定され、シミュレートされた多原子オブジェクト結晶が受ける（非断熱）励起も決定される。このプロセスは、最小化基準が満たされるまで、および／または最大反復回数が実行されるまで、各反復において軸方向周波数および／または経路比が調整され、修正され、更新され、および／または同様のことがなされながら繰り返される。
【0148】
様々な実施形態において、図３に例示されている波形系列決定プロセスは、多原子オブジェクト結晶が少なくともＲＦ最小の経路と一定の完全閉じ込めの経路との一次結合に基づき接合部１２０を通って輸送経路を横断することを引き起こす波形系列を決定するように様々な方法で修正され得る。たとえば、例示的な一実施形態において、波形系列決定プロセスは、多原子オブジェクト結晶の２つ以上の原子オブジェクトの各々が受ける擬ポテンシャルの作用を考慮する制約条件のセットを決定し、使用することを含み得る。たとえば、波形系列決定プロセスは、多原子オブジェクト結晶の各種が受ける擬ポテンシャルの作用を考慮し得る。たとえば、多原子オブジェクト結晶が、第１の種の第１の原子オブジェクトと、第２の種の第２の原子オブジェクト（第１の種と第２の種は異なる、および／または異なる質量を有する）とからなるときに、波形系列決定プロセスは、第１の原子オブジェクトが受ける第１の擬ポテンシャルの作用と、第２の原子オブジェクトが受ける第２の擬ポテンシャルの作用とを考慮し得る。たとえば、多原子オブジェクト結晶に存在する各種について制約条件のセットが定義され、コンピューティングエンティティ１０および／またはコントローラ３０は、制約条件のセットのすべてを同時に（たとえば単一の波形系列で）解こうとする場合がある。
【0149】
別の例では、時間依存ポテンシャル井戸および／または波形系列の１次、２次、３次、４次、および／または５次導関数（たとえば、空間座標および／または時間に関する導関数）に適用される制約条件が、追加され、修正され、および／または同様のことをなされ得る。たとえば、制約条件は、各時間ステップおよび／または選択された経路に沿った様々な点で評価される全ポテンシャル（たとえば、ＴＴ電極への制御電圧信号の印加およびＲＦレールへの周期的電圧信号の印加によって生成される電気ポテンシャルの組合せ）の様々な空間導関数に適用され得る。
【0150】
別の実施例では、多原子オブジェクト結晶中に存在する各種に対する一定の完全閉じこめの経路、ＲＦ最小の経路、および最小化された（非断熱）励起の経路が決定される。たとえば、多原子オブジェクト結晶が第１の種の第１の原子オブジェクトおよび第２の種の第２の原子オブジェクト（たとえば、第１および第２の種は異なる）を含むときに、代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路、代表的な原子オブジェクトに対するＲＦ最小の経路、第１の原子オブジェクトに対する最小化された（非断熱）励起の経路、および第２の原子オブジェクトに対する最小化された（非断熱）励起の経路が決定される。次いで、決定された経路の最適化された加重平均および／または一次結合が決定される。たとえば、加重平均および／または一次結合を決定するときに各決定された経路に適用される重みは、多原子オブジェクト結晶が接合部１２０を横断する際に全体として多原子オブジェクト結晶の（非断熱）励起を低減しおよび／または最小化するように最適化され得る。次いで、波形系列が、決定された経路の最適化された加重平均および／または一次結合に基づき決定され、定義され、および／または生成される。様々な実施形態において、様々な制約条件が、少なくとも一定の完全閉じ込めの経路とＲＦ最小の経路との加重平均および／または一次結合である輸送経路を決定し、決定された輸送経路に基づき波形系列を決定し、定義し、および／または生成するときに考慮され得る。
【0151】
様々な実施形態において、経路比および軸方向周波数は、接合部を通る多原子オブジェクト結晶の輸送中に変化することを許される。たとえば、経路比および軸方向トラップ周波数は、接合部を通る経路に沿った複数の点で定義され、経路比および軸方向トラップ周波数は、例示的な一実施形態において、隣接する点同士の間で変化することを許される（たとえば、図５の第１のスナップショット５０２における経路比／軸方向周波数は、第２のスナップショット５０４および／または第３のスナップショット５０６における経路比／軸方向周波数と等しくなる必要はない（が、等しくなり得る））。したがって、輸送経路の経路比は、特定の可変経路比である。さらに、接合部を通って移動しおよび／または進み多原子オブジェクト結晶が輸送経路を横断することを引き起こすポテンシャル井戸は、特定の可変軸方向周波数によって特徴付けられる。例示的な一実施形態において、トラップポテンシャルの主軸は、経路比および軸方向周波数に類似する方式で変化することを許される。たとえば、トラップポテンシャルの主軸は、接合部を通る経路に沿った複数の点で定義され、隣接する点の間で方向を変えおよび／または回転することを許される。たとえば、ポテンシャル井戸の最低周波数軸方向モードの軸は、接合部を通る輸送経路に沿って回転するかまたは回転され得る。
【0152】
様々な実施形態において、特定の可変経路比は、接合部を通る輸送経路の開始点（第１の脚部上に配設され、開始時刻に対応する開始点）および接合部を通る輸送経路の終了点（第２の脚部上に配設され、終了時刻に対応する終了点）において０から１までの範囲内にある。様々な実施形態において、特定の経路比は、第１の脚部および／または第２の脚部に沿って配設される輸送経路に沿ったすべての点において０から１までの範囲内にあるが、接合部内の１つまたは複数の点において０から１までの範囲内にある必要はない。例示的な一実施形態において、特定の可変経路比は、搬送経路に沿った各点で０から１までの範囲内に含まれる。例示的な一実施形態において、特定の可変経路比は、第１の脚部上の開始点と第２の脚部上の終了点以外の１つまたは複数の点において０から１までの範囲内にある必要はない。例示的な一実施形態において、特定の可変経路比は、搬送経路に沿った各点で０から２までの範囲内に含まれる。
【0153】
様々な実施形態において、決定された輸送経路は、接合部を通る多原子オブジェクト結晶の輸送中に多原子オブジェクト結晶の（運動および／または非断熱）励起を最小化することを考慮し、また高い要求ＤＣ電圧（たとえば、高電圧の制御電圧信号）または他の類似の言い回しものに対するペナルティを考慮するコスト関数に基づき決定される。
【0154】
接合部を通る多原子オブジェクト結晶の例示的な輸送
様々な実施形態は、多次元原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通して多原子オブジェクト結晶が全体として輸送されることを引き起こす。言い換えると、本明細書において使用されているように、多原子オブジェクト結晶が接合部を横断するか、または接合部を横切っておよび／または接合部を通って輸送されるときに、多原子オブジェクト結晶のすべての原子オブジェクトは、接合部を通って第１の脚部から第２の脚部まで一緒に（たとえば、同時に）輸送される。これは、従来の多原子オブジェクト結晶輸送方法に比べて著しい利点をもたらし、多原子オブジェクト結晶は、第１の脚部において分解され、原子オブジェクトは、一度に１つずつ接合部を横切って個別に輸送され、次いで原子オブジェクトは、第２の脚部において多原子オブジェクト結晶に再結合される。特に、接合部を通して多原子オブジェクトを全体として輸送する様々な実施形態は、従来の接合部輸送プロセスに比べて高速である（たとえば、多原子オブジェクト結晶の輸送を実行するのに必要な時間が短い）。それに加えて、様々な実施形態は、接合部輸送プロセス中（たとえば、多原子オブジェクト結晶が接合部内に配置されている間）の共同冷却の使用を可能にし、これは、接合部輸送プロセス時に原子オブジェクトが喪失する可能性を低減し、および／または接合部輸送プロセスの実行後に必要な冷却の量を低減する。
様々な実施形態は、多次元原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通して多原子オブジェクト結晶が全体として輸送されることを引き起こす。言い換えると、本明細書において使用されているように、多原子オブジェクト結晶が接合部を横断するか、または接合部を横切っておよび／または接合部を通って輸送されるときに、多原子オブジェクト結晶のすべての原子オブジェクトは、接合部を通って第１の脚部から第２の脚部まで一緒に（たとえば、同時に）輸送される。これは、従来の多原子オブジェクト結晶輸送方法に比べて著しい利点をもたらし、多原子オブジェクト結晶は、第１の脚部において分解され、原子オブジェクトは、一度に１つずつ接合部を横切って個別に輸送され、次いで原子オブジェクトは、第２の脚部において多原子オブジェクト結晶に再結合される。特に、接合部を通して多原子オブジェクトを全体として輸送する様々な実施形態は、従来の接合部輸送プロセスに比べて高速である（たとえば、多原子オブジェクト結晶の輸送を実行するのに必要な時間が短い）。それに加えて、様々な実施形態は、接合部輸送プロセス中（たとえば、多原子オブジェクト結晶が接合部内に配置されている間）の共同冷却の使用を可能にし、これは、接合部輸送プロセス時に原子オブジェクトが喪失する可能性を低減し、および／または接合部輸送プロセスの実行後に必要な冷却の量を低減する。
【0155】
図４は、少なくともＲＦ最小の経路と一定の完全閉じ込めの経路との加重平均および／または一次結合である輸送経路に基づき決定される波形系列を使用して、多原子オブジェクトが接合部１２０を通っておよび／または接合部１２０を横切って輸送されることを引き起こすための、例示的なプロセス、手順、動作、および／または同様のものを例示するフローチャートを提供する。様々な実施形態において、図４により説明されている輸送プロセスは、多原子オブジェクトが制御されたおよび／または信頼できる方式で接合部１２０を通っておよび／または接合部１２０を横切って輸送されることを引き起こすように構成される。例示的な一実施形態において、図４によって説明されている輸送プロセスは、多原子オブジェクトが接合部１２０を通っておよび／または接合部１２０を横切って迅速におよび／または最小の加熱／励起で輸送されることを引き起こすように構成される。様々な実施形態において、多原子オブジェクト結晶は、時間の９５％超で接合部を通る輸送を切り抜けて生存する（たとえば、多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトの各々は、接合部を通りデスティネーション脚部に至る輸送を完了する）。たとえば、例示的な一実施形態において、多原子オブジェクト結晶は、時間の９８％超で接合部を通過する輸送を切り抜けて生存する。様々な実施形態において、生存率は高く（たとえば、９５％、９８％、および／または同様のパーセントより大きい）、測定された励起は低い（たとえば、例示的な一実施形態では、軸方向運動の２つの通常モードにおいて、横断した脚部当たり約０．１２５量子のエネルギーおよび横断した脚部当たり０．８７５量子のエネルギー）。
【0156】
ステップ／動作４０２から開始して、多原子オブジェクト結晶が接合部１２０を通って輸送されることが決定される。たとえば、コントローラ３０は、量子コンピュータ６１０の量子プロセッサ６１５を制御して（たとえば、リアルタイムまたはほぼリアルタイムで）、量子プロセッサが１つまたは複数の量子計算、量子回路、および／または同様のものを実行することを引き起こし得る。コントローラ３０は、１つまたは複数の量子計算、量子回路、および／または同様のものの実行を継続するために、多原子オブジェクト結晶が原子オブジェクト閉じ込め装置１００の第１の脚部１１０から原子オブジェクト閉じ込め装置１００の第２の脚部１１０へ接合部を横切って、および／または接合部を通って輸送されるべきであると決定するものとしてよく、第１の脚部および第２の脚部は接合部１２０を介して互いに接続されている。たとえば、多原子オブジェクト結晶は、第１の脚部１１０（たとえば、１１０Ａ）内に存在し、量子演算を実行するために第２の脚部（たとえば、１１０Ｂ、１１０Ｃ、または１１０Ｄ）に移動される必要があり得る。例示的な一実施形態において、量子演算は、第２の脚部を横断することによって到達可能な第２の脚部または第３の脚部内の多原子オブジェクト結晶に対して実行される。たとえば、コントローラ３０は、多原子オブジェクト結晶が第１の脚部から第２の脚部に輸送されることを決定するための、処理デバイス７０５、メモリ７１０、および／または同様のものなどの、手段を備え得る。
【0157】
多原子オブジェクト結晶が接合部１２０を通って第１の脚部から第２の脚部へ輸送されるとの決定に応答して、適切な波形系列がアクセスされる。たとえば、コントローラ３０は、多原子オブジェクト結晶を第１の脚部から第２の脚部まで接合部１２０を通して輸送するための適切な波形系列にアクセスし得る。たとえば、アクセス波形系列は、少なくとも接合部１２０の近くの、第１の方向を定める第１の脚部から、少なくとも接合部１２０の近くの、第２の方向を定める、第２の脚部へ多原子オブジェクト結晶を輸送することに対応する接合部を通る輸送経路に対応し得る。様々な事例において、第１の方向および第２の方向は、互いに実質的に平行であってよく、アクセスされる波形系列に対応する輸送経路は、第１の方向および第２の方向が実質的に平行であることに対応する。様々な事例において、第１の方向および第２の方向は互いに横断しており、ならびに／またはその間に０度より大きく１８０度より小さい輸送角度を形成し、アクセス波形系列は輸送角度に対応する方向の変化を含む輸送経路に対応する。たとえば、様々な実施形態において、コントローラ３０は、適切な波形系列にアクセスするための処理デバイス７０５、メモリ７１０、および／または同様のものなどの手段を備える。たとえば、波形系列は、１つまたは複数の量子計算、量子回路、および／または同様のものの実行中にコントローラ３０による使用のための、機械語レベル演算、輸送演算、および／または波形系列のライブラリからアクセスされ得る（たとえば、メモリ７１０に記憶されている）。
【0158】
様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置は、１つまたは複数の多原子オブジェクト結晶などの１つまたは複数の原子オブジェクトを閉じ込めおよび／またはトラップするように（たとえば、コントローラ３０を介して）制御されている。ステップ／動作４０６において、コントローラ３０は、多原子オブジェクト結晶が第１の脚部に沿って接合部１２０の近くに輸送されることを引き起こす。たとえば、コントローラ３０は、１つまたは複数の電圧源５０が多原子オブジェクト結晶を第１の脚部１１０に沿って接合部１２０の近くに輸送する時間ポテンシャル井戸を生成する制御電圧信号を生成し、第１の脚部の１つまたは複数のＴＴ電極１３５に供給することを引き起こし得る。多原子オブジェクト結晶が接合部１２０に近いときに、例示的な実施形態において、多原子オブジェクトは、第１の脚部のＲＦヌル１０８に沿って配設される。たとえば、多原子オブジェクト結晶は、多原子オブジェクトが第１の脚部から第２の脚部に延在し、アクセスされる波形系列に対応する輸送経路の第１の端部に配置されるときに接合部１２０に近い。たとえば、コントローラ３０は、多原子オブジェクトが第１の脚部に沿って接合部１２０の近くに輸送されることを引き起こすための処理デバイス７０５、メモリ７１０、ドライバコントローラ要素７１５、および／または同様のものなどの手段を備える。
【0159】
様々な実施形態において、多原子オブジェクト結晶は、多原子オブジェクト結晶が接合部１２０の近くに配置され、特定の軸方向周波数に実質的に等しい軸方向周波数を定めるポテンシャル井戸内に配設されるように輸送される。たとえば、アクセスされた波形系列は、アクセスされた波形系列に対応する特定の軸方向周波数を示し、電圧源５０は、特定の軸方向周波数によって特徴付けられ、接合部１２０の近くに配置されるポテンシャル井戸を生成する制御電圧信号を生成しおよび／または提供するように（たとえば、コントローラ３０を介して）制御される。
【0160】
例示的な一実施形態において、アクセスされる波形系列は、多原子オブジェクト結晶内の原子オブジェクトの特定の順序付けに対応する。たとえば、例示的な一実施形態において、アクセスされる波形系列は、多原子オブジェクト結晶の原子オブジェクトが質量で順序付けられる（たとえば、最大の質量を有する原子オブジェクトが接合部１２０に最も近く、最小の質量を有する原子オブジェクトが接合部１２０から最も遠い）ことに対応する。例示的な一実施形態において、多原子オブジェクト結晶が第１の脚部に沿って接合部１２０の近くに輸送されている間に、多原子オブジェクト結晶内の原子オブジェクトは、アクセスされた波形系列に対応する原子オブジェクトの特定の順序付けに基づき順序付けされるように再配置されおよび／または順序変更される。
【0161】
ステップ／動作４０８において、多原子オブジェクト結晶は、輸送経路に沿って第１の脚部から第２の脚部へ輸送される。たとえば、コントローラ３０は、多原子オブジェクト結晶が少なくとも多原子オブジェクト結晶の代表的な原子オブジェクトに対するＲＦ最小の経路と、代表的な原子オブジェクトに対する一定の完全閉じ込めの経路との一次結合に基づき生成された輸送経路に沿って第１の脚部から第２の脚部へ輸送されることを引き起こす。たとえば、コントローラ３０は、電圧源５０に、第１および／または第２の脚部および／または接合部１２０の一部のＴＴ電極１３５に印加される制御電圧信号を生成し、供給することを引き起こす。制御電圧信号は、アクセスされる波形系列に基づき生成され、多原子オブジェクト結晶が接合部１２０を通って第１の脚部から第２の脚部に輸送されることを引き起こす。たとえば、アクセスされる波形系列に基づき生成された制御電圧信号が、接合部１２０の近くのＴＴ電極１５に印加されたときに、それによって生成される時間依存ポテンシャル井戸は、多原子オブジェクト結晶が輸送経路に沿って第１の脚部から第２の脚部まで接合部を通して輸送されることを引き起こす。
【0162】
図５は、多原子オブジェクトが接合部１２０を通って第１の脚部１１０Ｂから第２の脚部１１０Ｃまたは１１０Ｄに輸送される際の輸送経路に沿った異なる時点における多原子オブジェクトの動力学を例示する時点での３つのスナップショットを示す。例示されているシナリオでは、多原子オブジェクト結晶は、第１の原子オブジェクトＡおよび第２の原子オブジェクトＢを含む。第１の原子オブジェクトＡは、第１の質量を有する第１の種の原子オブジェクトであり、第２の原子オブジェクトＢは、第２の質量を有する第２の種の原子オブジェクトである。第１の質量は第２の質量より大きい。第１のカラムは、第１の原子オブジェクトＡおよび第２の原子オブジェクトＢを含む多原子オブジェクト結晶が接合部１２０を通って第１の脚部１１０Ｂから第２の脚部１１０Ｄに輸送される事例を示しており、第１の脚部１１０Ｂおよび第２の脚部１１０Ｄは、少なくとも接合部１２０の近くで、互いに実質的に平行な方向を定める。第２のカラムは、第１の原子オブジェクトＡおよび第２の原子オブジェクトＢを含む多原子オブジェクト結晶が接合部１２０を通って第１の脚部１１０Ｂから第２の脚部１１０Ｃに輸送される事例を示しており、第１の脚部１１０Ｂおよび第２の脚部１１０Ｃは、少なくとも接合部１２０の近くで、互いに横断する方向を定める。第３のカラムは、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の表面上（たとえば、図１Ｂに例示されるようにｚ方向）における第１の原子オブジェクトＡおよび第２の原子オブジェクトＢの高さを例示している。
【0163】
第１のスナップショット５０２は、多原子オブジェクトが接合部１２０の近くの第１の脚部１１０Ｂ内に配設されている間の第１の時間に撮られたものである。たとえば、第１のスナップショット５０２は、輸送経路の開始点および／または第１の端部のところ、またはその近くに配置された多原子オブジェクトを例示している。より大きな質量を有する原子オブジェクトである、第１の原子オブジェクトＡは、第２の原子オブジェクトＢに比べて接合部１２０のより近い位置に配置される。第１の原子オブジェクトＡおよび第２の原子オブジェクトＢは、第１の脚部１１０ＢのＲＦヌル１０８Ｂ上に配設され、したがって、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の表面より上の同じ高さに配置される。
【0164】
第２のスナップショット５０４は、多原子オブジェクト結晶が接合部１２０の中間に配置されている間の第２の時間に撮られたものである。たとえば、第２のスナップショット５０４は、多原子オブジェクトが輸送経路の中間点（たとえば、中点）に配置されるときのものに対応する。第１の原子オブジェクトＡおよび第２の原子オブジェクトＢは、図１Ｂに示されている座標に基づき、第１の原子オブジェクトＡおよび第２の原子オブジェクトＢがほぼ同じｘおよびｙ座標を有し、異なるｚ座標を有するように互いに関して位置を変更している。たとえば、第１の原子オブジェクトＡは、第２の原子オブジェクトＢと原子オブジェクト閉じ込め装置１００の表面との間に配置される。第１の原子オブジェクトＡおよび第２の原子オブジェクトＢにおいて生じる高さの異なる変化は、第１および第２の原子オブジェクトがその異なる質量に起因する擬ポテンシャルの異なる値または振幅をもたらされることに起因する。
【0165】
第３のスナップショット５０６は、多原子オブジェクト結晶が第２の脚部１１０Ｄまたは１１０Ｃ内に配置される（たとえば、ＲＦヌル１０８Ｄ、１０８Ｃに沿って）第３の時間に撮られたものである。たとえば、第３のスナップショットは、多原子オブジェクト結晶が輸送経路の第２の端部（たとえば、終点の近くまたは終点のところ）において第２の脚部１１０Ｄまたは１１０Ｃ内に配置されたときに撮られたものである。第１および第２の原子オブジェクトが、第３のスナップショットにおける第２の脚部１１０Ｄ、１１０ＣのＲＦヌル１０８Ｄ、１０８Ｃに沿って配置されると、第１の原子オブジェクトＡおよび第２の原子オブジェクトＢは、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の表面より上の同じ高さに配置される。第１の原子オブジェクトＡは、第２の原子オブジェクトＢに比べて接合部１２０のより近い位置に配置される。言い換えると、多原子オブジェクト結晶が接合部１２０を横断すると、多原子オブジェクト結晶は、順序変更される。
【0166】
様々な実施形態において、多原子オブジェクト結晶は、共同冷却原子オブジェクトとして使用されるように構成された少なくとも１つの原子オブジェクトを含む。言い換えると、多原子オブジェクト結晶の少なくとも１つの原子オブジェクトは、多原子オブジェクト結晶の１つまたは複数の他の原子オブジェクトを共同冷却するために使用されるように構成される。多原子オブジェクト結晶が一緒に（たとえば、結晶として）接合部１２０を通って輸送されるときに、輸送プロセスが生じている間に共同冷却を実行することができる。たとえば、多原子オブジェクト結晶が接合部１２０を通って移動する際に（たとえば、第１のスナップショット５０２に対応する第１の時間と第３のスナップショット５０６との間に）、様々な実施形態において、共同冷却が実行され得る。たとえば、コントローラ３０は、輸送プロセス中に多原子オブジェクト結晶の共同冷却を実行するように構成された１つまたは複数のマニピュレーション信号を生成して提供するように構成された１つまたは複数のマニピュレーションソース６０（図６を参照）を制御し得る。したがって、多原子オブジェクト結晶が第２の脚部に到達したときに、多原子オブジェクト結晶は輸送プロセス中に共同冷却が実行されなかった場合に比べて冷却が少なくて済む。
【0167】
技術的な利点
様々な実施形態は、多次元原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通して多原子オブジェクト結晶を輸送することの技術的問題の技術的解決法を提供する。様々な実施形態は、多次元原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通して多種多原子オブジェクト結晶を輸送することの技術的問題の技術的解決法を提供する。たとえば、様々な実施形態は、波形系列に基づき生成された制御電圧信号が接合部に近いＴＴ電極に印加されたときに、多原子オブジェクト結晶が信頼できる方式で（たとえば、多原子オブジェクト結晶および／またはその原子オブジェクトが過度に励起されることなく、および／または原子オブジェクト閉じ込め装置から失われることなく）接合部を通して輸送されることを引き起こす波形系列を決定するための技術を提供する。様々な実施形態は、原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通して多原子オブジェクト結晶を輸送するためにそのような波形系列を適用する技術を提供する。
様々な実施形態は、多次元原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通して多原子オブジェクト結晶を輸送することの技術的問題の技術的解決法を提供する。様々な実施形態は、多次元原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通して多種多原子オブジェクト結晶を輸送することの技術的問題の技術的解決法を提供する。たとえば、様々な実施形態は、波形系列に基づき生成された制御電圧信号が接合部に近いＴＴ電極に印加されたときに、多原子オブジェクト結晶が信頼できる方式で（たとえば、多原子オブジェクト結晶および／またはその原子オブジェクトが過度に励起されることなく、および／または原子オブジェクト閉じ込め装置から失われることなく）接合部を通して輸送されることを引き起こす波形系列を決定するための技術を提供する。様々な実施形態は、原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通して多原子オブジェクト結晶を輸送するためにそのような波形系列を適用する技術を提供する。
【0168】
従来、接合部を通して多原子オブジェクト結晶を輸送するために、結晶は第１の脚部で分解され、原子オブジェクトは一度に１つずつ接合部を通して輸送され、結晶は第２の脚部で再形成される。しかしながら、多原子オブジェクト結晶のこの分解輸送は、かなりの時間を要する。たとえば、量子プロセスまたは量子コンピュータの一部である多次元原子オブジェクト閉じ込め装置において多原子オブジェクト結晶の分解輸送が使用されると、著しい時間遅延を引き起こすことによって量子コンピュータの効率を大幅に低下させる。それに加えて、多原子オブジェクト結晶のそのような分解輸送は、輸送プロセス中の共同冷却の実行を許可しない。上述のように、様々な実施形態において、共同冷却は、輸送冷却実行が短い時間で済むという追加の技術的利点を提供する輸送プロセス中に実行される。
【0169】
したがって、様々な実施形態は、多次元原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通して多原子オブジェクトを輸送する分野に技術的改善をもたらす。特に、様々な実施形態は、接合部を通して多原子オブジェクト結晶を輸送するのに必要な時間を短縮し、そのような輸送プロセスの信頼性を高め、および／または必要な輸送プロセス後冷却の量を低減する。
【0170】
原子オブジェクト閉じ込め装置を備える例示的な量子コンピュータ
上で説明されているように、原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通る多原子オブジェクト結晶の輸送は、様々な実施形態において、量子コンピュータ６１０のコントローラ３０によって制御される。図６は、例示的な一実施形態による、原子オブジェクト閉じ込め装置１００（たとえば、イオントラップ）を含む例示的な量子コンピュータシステム６００の概略図である。様々な実施形態において、量子コンピュータシステム６００は、コンピューティングエンティティ１０および量子コンピュータ６１０を備える。様々な実施形態において、量子コンピュータ６１０は、コントローラ３０と、量子プロセッサ６１５とを備える。様々な実施形態において、量子プロセッサ６１５は、クライオスタットおよび／または真空チャンバー４０に封入された原子オブジェクト閉じ込め装置１００、１つもしくは複数の電圧源５０、１つもしくは複数のマニピュレーションソース６０、および／または同様のものを含む。
上で説明されているように、原子オブジェクト閉じ込め装置の接合部を通る多原子オブジェクト結晶の輸送は、様々な実施形態において、量子コンピュータ６１０のコントローラ３０によって制御される。図６は、例示的な一実施形態による、原子オブジェクト閉じ込め装置１００（たとえば、イオントラップ）を含む例示的な量子コンピュータシステム６００の概略図である。様々な実施形態において、量子コンピュータシステム６００は、コンピューティングエンティティ１０および量子コンピュータ６１０を備える。様々な実施形態において、量子コンピュータ６１０は、コントローラ３０と、量子プロセッサ６１５とを備える。様々な実施形態において、量子プロセッサ６１５は、クライオスタットおよび／または真空チャンバー４０に封入された原子オブジェクト閉じ込め装置１００、１つもしくは複数の電圧源５０、１つもしくは複数のマニピュレーションソース６０、および／または同様のものを含む。
【0171】
例示的な一実施形態において、１つまたは複数のマニピュレーションソース６０は、１つまたは複数のレーザー（たとえば、光レーザー、マイクロ波源、および／または同様のもの）を備える。様々な実施形態において、１つまたは複数のマニピュレーションソース６０は、原子オブジェクト閉じ込め装置１００内の１つまたは複数の原子オブジェクトをマニピュレートし、および／またはその制御された量子状態の発展を引き起こすように構成される。たとえば、例示的な一実施形態において、１つまたは複数のマニピュレーションソース６０が１つまたは複数のレーザーを備える場合、レーザーは、極低温および／または真空チャンバー４０内の閉じ込め装置に１つまたは複数のレーザービームを照射し得る。レーザービームは、１つまたは複数の量子ゲート、共同冷却、および／または同様のものを実行するために使用され得る。様々な実施形態において、マニピュレーションソース６０は、コントローラ３０のそれぞれのドライバコントローラ要素７１５によって制御される。
【0172】
様々な実施形態において、量子コンピュータ６１０は、１つまたは複数の電圧源５０を備える。たとえば、電圧源５０は、複数のＴＴ電圧ドライバおよび／または電圧源および／または少なくとも１つのＲＦドライバおよび／または電圧源を備え得る。電圧源５０は、例示的な一実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置１００の対応する電気ポテンシャル発生要素（たとえば、ＴＴ電極１３５、ＲＦレール１３０）に電気的に結合され得る。たとえば、電圧源５０は、ＲＦレール１３０に周期的電圧信号を送達し、制御電圧信号をＴＴ電極１３５に送達するように構成される。様々な実施形態において、電圧源５０は、コントローラ３０のそれぞれのドライバコントローラ要素７１５によって制御される。
【0173】
様々な実施形態において、コンピューティングエンティティ１０は、使用者が量子コンピュータ６１０に入力を提供し（たとえば、コンピューティングエンティティ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６１０から出力を受信し、表示し、および／またはそれに対して同様の操作を行うことを可能にするように構成される。コンピューティングエンティティ１０は、１つまたは複数の有線またはワイヤレスネットワーク２０を介して、および／または直接的な有線および／またはワイヤレス通信を介して、量子コンピュータ６１０のコントローラ３０と通信するものとしてよい。例示的な実施形態において、コンピューティングエンティティ１０は、情報／データ、量子回路、量子コンピューティングアルゴリズムおよび／または同様のものを、コントローラ３０が理解しおよび／または実装できるコンピューティング言語、実行可能命令、コマンドセット、および／または同様のものに翻訳し、構成し、フォーマットし、および／またはそれに対して同様の操作を行うものとしてよい。
【0174】
様々な実施形態において、コントローラ３０は、電圧源５０、極低温および／もしくは真空チャンバー４０内の温度および圧力を制御する極低温システムおよび／もしくは真空システム、マニピュレーションソース６０、ならびに／または極低温および／もしくは真空チャンバー０内の様々な環境条件（たとえば、温度、圧力、および／もしくは同様のもの）を制御し、および／もしくは閉じ込め装置内の１つもしくは複数の原子オブジェクトの量子状態の制御された発展をマニピュレートし、および／または引き起こすよう構成されている他のシステムを制御するよう構成されている。たとえば、コントローラ３０は、量子回路および／またはアルゴリズムを実行するために閉じ込め装置内の１つまたは複数の原子オブジェクトの量子状態の制御された発展を引き起こし得る。様々な実施形態において、閉じ込め装置内に閉じ込められている原子オブジェクトは、量子コンピュータ６１０の量子ビットとして使用される。たとえば、量子プロセス６１５は、各々量子プロセッサの量子ビット原子オブジェクトとして使用される第１の原子オブジェクトと、同じ多原子オブジェクト結晶の量子ビット原子オブジェクトを冷却する際に使用するための共鳴冷却原子オブジェクトとして使用される第２の原子オブジェクトとを含む複数の多原子オブジェクト結晶を含んでもよい。
【0175】
例示的なコントローラ
様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置は、量子コンピュータ６１０に組み込まれる。様々な実施形態において、量子コンピュータ６１０は、量子コンピュータ６１０の様々な要素を制御するように構成されているコントローラ３０をさらに備える。たとえば、コントローラ３０は、電圧源５０、極低温および／もしくは真空チャンバー４０内の温度および圧力を制御する極低温システムおよび／もしくは真空システム、マニピュレーションソース６０、ならびに／または極低温および／もしくは真空チャンバー４０内の環境条件（たとえば、温度、湿度、圧力、および／もしくは同様のもの）を制御し、および／もしくは閉じ込め装置内の１つもしくは複数の原子オブジェクトの量子状態の制御された発展をマニピュレートし、および／または引き起こすよう構成されている他のシステムを制御するよう構成され得る。
様々な実施形態において、原子オブジェクト閉じ込め装置は、量子コンピュータ６１０に組み込まれる。様々な実施形態において、量子コンピュータ６１０は、量子コンピュータ６１０の様々な要素を制御するように構成されているコントローラ３０をさらに備える。たとえば、コントローラ３０は、電圧源５０、極低温および／もしくは真空チャンバー４０内の温度および圧力を制御する極低温システムおよび／もしくは真空システム、マニピュレーションソース６０、ならびに／または極低温および／もしくは真空チャンバー４０内の環境条件（たとえば、温度、湿度、圧力、および／もしくは同様のもの）を制御し、および／もしくは閉じ込め装置内の１つもしくは複数の原子オブジェクトの量子状態の制御された発展をマニピュレートし、および／または引き起こすよう構成されている他のシステムを制御するよう構成され得る。
【0176】
図７に示されているように、様々な実施形態において、コントローラ３０は、処理要素および／またはデバイス７０５、メモリ７１０、ドライバコントローラ要素７１５、通信インターフェース７２０、アナログ－デジタルコンバータ要素７２５、および／または同様の要素を含む様々なコントローラ要素を含み得る。たとえば、処理要素および／またはデバイス７０５は、プログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）、マイクロプロセッサ、コプロセシングエンティティ、特定用途向け命令セットプロセッサ（ＡＳＩＰ）、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、ハードウェア加速器、他の処理デバイスおよび／もしくは回路、ならびに／または同様のもの、ならびに／またはコントローラを含み得る。回路という用語は、もっぱらハードウェアだけの実施形態、またはハードウェアとコンピュータプログラム製品との組合せを指すものとしてよい。例示的な一実施形態において、コントローラ３０の処理要素および／またはデバイス７０５は、クロックを備え、および／またはクロックと通信する。
【0177】
たとえば、メモリ７１０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、ＤＤＲ２ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ３ＳＤＲＡＭ、ＲＤＲＡＭ、ＲＩＭＭ、ＤＩＭＭ、ＳＩＭＭ、ＶＲＡＭ、キャッシュメモリ、レジスタメモリ、および／または同様のもののうちの１つまたは複数などの揮発性および／または不揮発性メモリストレージなどの非一時的メモリを含み得る。様々な実施形態において、メモリ７１０は、量子コンピュータの量子ビットに対応する量子ビットレコード（ｑｕｂｉｔ ｒｅｃｏｒｄ）（たとえば、量子ビットレコードデータストア、量子ビットレコードデータベース、量子ビットレコードテーブル、および／または同様のものにおける）、キャリブレーションテーブル、実行可能キュー、コンピュータプログラムコード（たとえば、１つまたは複数のコンピュータ言語、専用コントローラ言語、および／または同様のもの）、１つもしくは複数のライブラリ、１つまたは複数の波形系列、および関連メタデータ、および／または同様のものを記憶し得る。例示的な一実施形態において、メモリ７１０に記憶されてい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（たとえば、処理要素および／または装置７０５による）は、コントローラ３０に、原子システム内の原子オブジェクトおよび／または多原子オブジェクト結晶の位相、配置、および／または同様のものを追跡し、それによって生成される１つもしくは複数のマニピュレーションソースおよび／または信号の位相の調整を引き起こすために本明細書において説明されている１つまたは複数のステップ、オペレーション、プロセス、手順、および／または同様の操作を実行させる。
【0178】
様々な実施形態において、ドライバコントローラ要素７１０は、１つまたは複数のドライバを制御するように各々構成されている１つまたは複数のドライバおよび／また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７１５は、ドライバおよび／またはドライバコントローラを備え得る。たとえば、ドライバコントローラは、コントローラ３０によって（たとえば、処理要素および／またはデバイス７０５によって）スケジュールされ実行される実行可能命令、コマンド、および／または同様のものに従って１つまたは複数の対応するドライバが操作されることを引き起こす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７１５は、コントローラ３０がマニピュレーションソース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、レーザードライバ、真空コンポーネントドライバ、ＴＴ、ＲＦ、および／または原子オブジェクト閉じ込め装置のトラップポテンシャルを維持しおよび／もしくは制御し、ならびに／または１つもしくは複数の多原子オブジェクト結晶の輸送を引き起こすために使用される他の電極に印加される電流および／もしくは電圧の流れを制御するためのドライバ、極低温および／もしくは真空システムコンポーネントドライバ、ならびに／または同様のものであってよい。たとえば、ドライバは、ＴＴ電極１３５および／もしくはＲＦレール１３０に電圧および／もしくは電気信号（たとえば、周期的電圧信号および／もしくは制御電圧信号）を供給するＴＴおよび／もしくはＲＦ電圧ドライバおよび／もしくは電圧源５０を制御し、ならびに／または備えるものとしてよい。様々な実施形態において、コントローラ３０は、カメラ、ＭＥＭｓカメラ、ＣＣＤカメラ、フォトダイオード、光電子増倍管、および／または同様のものなどの、１つまたは複数の受光器コンポーネントから信号を伝達しおよび／または受信するための手段を備える。たとえば、コントローラ３０は、１つまたは複数の受光器コンポーネント、キャリブレーションセンサー、および／または同様のものから信号を受信するように構成されている１つまたは複数のアナログ－デジタルコンバータ要素７２５を備え得る。
【0179】
様々な実施形態において、コントローラ３０は、コンピューティングエンティティ１０とインターフェースし、および／または通信するための通信インターフェース７２０を備え得る。たとえば、コントローラ３０は、コンピューティングエンティティ１０から実行可能命令、コマンドセット、および／または同様のものを受け取り、量子コンピュータ６１０から受け取った出力（たとえば、光学系集光システムから）および／または出力を処理した結果をコンピューティングエンティティ１０に提供するための通信インターフェース７２０を備え得る。様々な実施形態において、コンピューティングエンティティ１０およびコントローラ３０は、直接的な有線および／またはワイヤレス接続および／または１つまたは複数の有線および／またはワイヤレスネットワーク２０を介して通信し得る。
【0180】
例示的なコンピューティングエンティティ
図８は、本発明の実施形態と組み合わせて使用することができる例示的なコンピューティングエンティティ１０の例示的な概略図である。様々な実施形態において、コンピューティングエンティティ１０は、使用者が量子コンピュータ６１０に入力を提供し（たとえば、コンピューティングエンティティ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６１０から出力を受信し、表示し、分析し、および／またはそれに対して同様の操作を行うことを可能にするように構成される。
図８は、本発明の実施形態と組み合わせて使用することができる例示的なコンピューティングエンティティ１０の例示的な概略図である。様々な実施形態において、コンピューティングエンティティ１０は、使用者が量子コンピュータ６１０に入力を提供し（たとえば、コンピューティングエンティティ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６１０から出力を受信し、表示し、分析し、および／またはそれに対して同様の操作を行うことを可能にするように構成される。
【0181】
図８に示されているように、コンピューティングエンティティ１０は、アンテナ８１２、送信機８０４（たとえば、無線）、受信機８０６（たとえば、無線）、および送信機８０４および受信機８０６にそれぞれ信号を提供し、信号を受信する処理要素８０８を含むことができる。それぞれ送信機８０４および受信機８０６に提供され、そこから受信される信号は、コントローラ３０、他のコンピューティングエンティティ１０、および／または同様のものなどの、様々なエンティティと通信するために、適用可能なワイヤレスシステムのエアーインターフェース規格によるシグナリング情報／データを含んでもよい。この点に関して、コンピューティングエンティティ１０は、１つまたは複数のエアーインターフェース規格、通信プロトコル、変調タイプ、およびアクセスタイプで動作可能であり得る。たとえば、コンピューティングエンティティ１０は、ファイバー分散データインターフェース（ＦＤＤＩ）、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、イーサネット、非同期転送モード（ＡＴＭ）、フレームリレー、データオーバーケーブルサービスインターフェース仕様（ＤＯＣＳＩＳ）、また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け、および／または提供するように構成され得る。同様に、コンピューティングエンティティ１０は、汎用パケット無線システム（ＧＰＲＳ）、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ（ＵＭＴＳ）、符号分割多元接続２０００（ＣＤＭＡ２０００）、ＣＤＭＡ２０００ １Ｘ（１ｘＲＴＴ）、広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ（登録商標））、Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ）、Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ｒａｔｅｓ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＥＤＧＥ）、時分割同期符号分割多元接続（ＴＤ－ＳＣＤＭＡ）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ（Ｅ－ＵＴＲＡＮ）、Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ－Ｄａｔａ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ（ＥＶＤＯ）、Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ（ＨＳＰＡ）、Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ（ＨＳＤＰＡ）ＩＥＥＥ ８０２．１１（Ｗｉ－Ｆｉ）、Ｗｉ－Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔ、８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、超広帯域（ＵＷＢ）、赤外線（ＩＲ）プロトコル、近距離無線通信（ＮＦＣ）プロトコル、Ｗｉｂｒｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコル、ワイヤレスユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）プロトコル、および／または任意の他のワイヤレスプロトコルなどの様々なプロトコルのうちのいずれかを使用するワイヤレス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。コンピューティングエンティティ１０は、そのようなプロトコルおよび規格を使用して、ボーダーゲートウェイプロトコル（ＢＧＰ）、動的ホスト構成プロトコル（ＤＨＣＰ）、ドメインネームシステム（ＤＮＳ）、ファイル転送プロトコル（ＦＴＰ）、ハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ）、ＨＴＴＰ ｏｖｅｒ ＴＬＳ／ＳＳＬ／Ｓｅｃｕｒｅ、インターネットメッセージ接続プロトコル（ＩＭＡＰ）、ネットワークタイムプロトコル（ＮＴＰ）、Ｓｉｍｐｌｅ Ｍａｉｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＳＭＴＰ）、Ｔｅｌｎｅｔ、Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ（ＴＬＳ）、Ｓｅｃｕｒｅ Ｓｏｃｋｅｔｓ Ｌａｙｅｒ（ＳＳＬ）、インターネットプロトコル（ＩＰ）、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）、Ｄａｔａｇｒａｍ Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＤＣＣＰ）、Ｓｔｒｅａｍ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＳＣＴＰ）、ハイパーテキストマークアップ言語（ＨＴＭＬ）、および／または同様のものを使用して通信するものとしてよい。
【0182】
これらの通信規格およびプロトコルを介して、コンピューティングエンティティ１０は、非構造化補足サービス情報／データ（ＵＳＳＤ）、ショートメッセージサービス（ＳＭＳ）、マルチメディアメッセージングサービス（ＭＭＳ）、デュアルトーンマルチ周波信号（ＤＴＭＦ）、および／または加入者識別モジュールダイアラー（ＳＩＭ ｄｉａｌｅｒ）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。コンピューティングエンティティ１０は、たとえば、そのファームウェア、ソフトウェア（たとえば、実行可能命令、アプリケーション、プログラムモジュールを含む）、およびオペレーティングシステムに対する変更、アドオン、および更新をダウンロードすることもできる。
【0183】
コンピューティングエンティティ１０は、１つまたは複数のユーザ入力／出力インターフェース（たとえば、処理要素８０８に結合されたディスプレイ８１６および／またはスピーカー／スピーカードライバと、処理要素８０８に結合されたタッチスクリーン、キーボード、マウス、および／またはマイクロフォン）を含むユーザインターフェースデバイスも含み得る。たとえば、ユーザ出力インターフェースは、情報／データの表示または可聴提示を引き起こすために、および１つまたは複数のユーザ入力インターフェースを介したインタラクティブな操作のために、コンピューティングエンティティ１０上で実行される、および／またはコンピューティングエンティティ１０を介してアクセス可能なアプリケーション、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、および／または本明細書において交換可能に使用される同様の語を提供するよう構成され得る。ユーザ入力インターフェースは、キーパッド８１８（ハードまたはソフト）、タッチディスプレイ、音声／発話またはモーションインターフェース、スキャナ、リーダー、または他の入力デバイスなどの、コンピューティングエンティティ１０がデータを受信することを可能にする、いくつかのデバイスのいずれかを備えることができる。キーパッド８１８を含む実施形態では、キーパッド８１８は、従来の数字（０～９）および関係するキー（＃、＊）、およびコンピューティングエンティティ１０を操作するために使用される他のキーを含む（または表示を引き起こす）ことができ、フルセットの英字キーまたはフルセットの英数字キーを提供するようにアクティベート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、ユーザ入力インターフェースは、たとえば、スクリーンセーバーおよび／またはスリープモードなどのいくつかの機能をアクティベートし、またはデアクティベートするために使用することができる。そのような入力を通じて、コンピューティングエンティティ１０は、情報／データ、ユーザインタラクション／入力、および／または同様のものを収集することができる。
【0184】
コンピューティングエンティティ１０は、揮発性ストレージもしくはメモリ８２２および／または不揮発性ストレージもしくはメモリ８２４も含むことができ、これらは埋め込むことができ、および／または取り外し可能であり得る。たとえば、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、および／または同様のものであり得る。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、および／または同様のものであってよい。揮発性および不揮発性のストレージまたはメモリは、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、コンパイル済みコード、インタプリタコード、マシンコード、実行可能命令、および／または同様のものを記憶して、コンピューティングエンティティ１０の機能を実装することができる。
【0185】
結論
本明細書において述べられている本発明の多くの修正形態および他の実施形態は、前述の説明および関連する図面に提示された教示の利益を有する本発明に係る当業者は思いつくであろう。したがって、本発明は、開示されている特定の実施形態に限定されるべきものではなく、修正形態および他の実施形態は、付属の請求項の範囲内に含まれることが意図されていることは理解されるであろう。特定の用語が本明細書において採用されているけれども、これらは一般的かつ説明的な意味でのみ使用されており、制限を目的としたものではない。
本明細書において述べられている本発明の多くの修正形態および他の実施形態は、前述の説明および関連する図面に提示された教示の利益を有する本発明に係る当業者は思いつくであろう。したがって、本発明は、開示されている特定の実施形態に限定されるべきものではなく、修正形態および他の実施形態は、付属の請求項の範囲内に含まれることが意図されていることは理解されるであろう。特定の用語が本明細書において採用されているけれども、これらは一般的かつ説明的な意味でのみ使用されており、制限を目的としたものではない。
【符号の説明】
【0186】
１０ コンピューティングエンティティ
３０ コントローラ
５０ 電圧源
６０ マニピュレーションソース
１００ 原子オブジェクト閉じ込め装置
１０２ 長手方向ギャップ
１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｄ 脚軸
１０５Ｃ 脚軸
１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｄ ＲＦヌル
１０８Ｃ ＲＦヌル
１１０ 脚部
１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ 脚部
１１４ ＴＴ電極
１２０ 接合部
１３０ 高周波（ＲＦ）レール
１３０Ｂ．１、１３０Ｂ．２ ＲＦレール
１３０Ｃ ＲＦレール
１３０Ｃ．１、１３０Ｃ．２ ＲＦレール
１３２ 実質的に平行な長手方向軸
１３２Ｘ 実質的に平行な長手方向軸
１３２Ｘ．１、１３２Ｘ．２ 実質的に平行な長手方向軸
１３２Ｙ．１、１３２Ｙ．２ 実質的に平行な長手方向軸
１３５ ＴＴ電極
１３６ ＴＴ電極
１３６Ａ．１、１３６Ａ．２、１３６Ａ．３ ＴＴ電極
２００ プロット
２０２ ＲＦ最小の経路
２０４ 一定の完全閉じ込めの経路
２０６ 輸送経路
５０２ 第１のスナップショット
５０６ 第３のスナップショット
６００ 量子コンピュータシステム
６１０ 量子コンピュータ
６１５ 量子プロセッサ
７０５ 処理デバイス
７１０ メモリ
７２０ 通信インターフェース
７２５ アナログ－デジタルコンバータ要素
８０４ 送信機
８０６ 受信機
８０８ 処理デバイス、処理要素
８１２ アンテナ
８１６ ディスプレイ
８１８ キーパッド
８２０ ネットワークインターフェース
８２２、８２４ メモリ
３０ コントローラ
５０ 電圧源
６０ マニピュレーションソース
１００ 原子オブジェクト閉じ込め装置
１０２ 長手方向ギャップ
１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｄ 脚軸
１０５Ｃ 脚軸
１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｄ ＲＦヌル
１０８Ｃ ＲＦヌル
１１０ 脚部
１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ 脚部
１１４ ＴＴ電極
１２０ 接合部
１３０ 高周波（ＲＦ）レール
１３０Ｂ．１、１３０Ｂ．２ ＲＦレール
１３０Ｃ ＲＦレール
１３０Ｃ．１、１３０Ｃ．２ ＲＦレール
１３２ 実質的に平行な長手方向軸
１３２Ｘ 実質的に平行な長手方向軸
１３２Ｘ．１、１３２Ｘ．２ 実質的に平行な長手方向軸
１３２Ｙ．１、１３２Ｙ．２ 実質的に平行な長手方向軸
１３５ ＴＴ電極
１３６ ＴＴ電極
１３６Ａ．１、１３６Ａ．２、１３６Ａ．３ ＴＴ電極
２００ プロット
２０２ ＲＦ最小の経路
２０４ 一定の完全閉じ込めの経路
２０６ 輸送経路
５０２ 第１のスナップショット
５０６ 第３のスナップショット
６００ 量子コンピュータシステム
６１０ 量子コンピュータ
６１５ 量子プロセッサ
７０５ 処理デバイス
７１０ メモリ
７２０ 通信インターフェース
７２５ アナログ－デジタルコンバータ要素
８０４ 送信機
８０６ 受信機
８０８ 処理デバイス、処理要素
８１２ アンテナ
８１６ ディスプレイ
８１８ キーパッド
８２０ ネットワークインターフェース
８２２、８２４ メモリ
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
