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特表2024-528618トラップイオン量子情報処理のためのデュアル空間単一種アーキテクチャ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-30
(54)【発明の名称】トラップイオン量子情報処理のためのデュアル空間単一種アーキテクチャ
(51)【国際特許分類】
G06N 10/40 20220101AFI20240723BHJP
【ＦＩ】
G06N10/40
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024501821
(86)(22)【出願日】2022-06-10
(85)【翻訳文提出日】2024-03-07
(86)【国際出願番号】 US2022033118
(87)【国際公開番号】W WO2023027795
(87)【国際公開日】2023-03-02
(31)【優先権主張番号】63/222,765
(32)【優先日】2021-07-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/836,670
(32)【優先日】2022-06-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520132894
【氏名又は名称】イオンキュー インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好
(74)【代理人】
【識別番号】100165157
【弁理士】
【氏名又は名称】芝 哲央
(74)【代理人】
【識別番号】100205659
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 拓也
(74)【代理人】
【識別番号】100126000
【弁理士】
【氏名又は名称】岩池 満
(74)【代理人】
【識別番号】100185269
【弁理士】
【氏名又は名称】小菅 一弘
(72)【発明者】
【氏名】セージ ジェレミー マシュー
(72)【発明者】
【氏名】ゴールドマン マイケル ルリー
(72)【発明者】
【氏名】イーガン レアード ニコラス
(57)【要約】
トラップイオン量子情報処理のためのデュアル空間単一種アーキテクチャを含む、量子情報処理（ＱＩＰ）システムを動作させるための方法及びシステムが提供される。量子情報処理（ＱＩＰ）システムを動作させる例示的な方法は、グローバル光ビームを複数のデュアル空間単一種（ＤＳＳＳ）トラップイオンに適用するステップと、複数のラマンビームのうちの少なくとも１つのラマンビームを前記複数のＤＳＳＳトラップイオンのうちの１つのＤＳＳＳトラップイオンに適用して、前記１つのＤＳＳＳトラップイオンに関連する量子ビットを基底状態、準安定状態又は光学状態から異なる状態に遷移させるステップと、を含む。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
量子情報処理（ＱＩＰ）システムを動作させる方法であって、グローバル光ビームを複数のデュアル空間単一種（ＤＳＳＳ）トラップイオンに適用するステップと、
複数のラマンビームのうちの少なくとも１つのラマンビームを前記複数のＤＳＳＳトラップイオンのうちの１つのＤＳＳＳトラップイオンに適用して、前記１つのＤＳＳＳトラップイオンに関連する量子ビットを基底状態、準安定状態又は光学状態から異なる状態に遷移させるステップと、
を含む、方法。
【請求項2】
前記グローバル光ビームを適用することは、コヒーレント量子パルスシーケンスを適用することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記グローバル光ビームを適用することは、前記複数のＤＳＳＳトラップイオンに沿った方向に偏心性を有する単一のレーザビームを適用して、前記単一のレーザビームが前記複数のＤＳＳＳトラップイオンをカバーするようになる、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記グローバル光ビームを適用することは、前記複数のＤＳＳＳトラップイオンに対して第一の４５度の角度で、磁場に対して第二の４５度の角度で前記グローバル光ビームを適用することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
電気光学変調器（ＥＯＭ）又はＥＯＭと直列に配置された音響光学変調器（ＡＯＭ）を使用して、前記複数のラマンビームのうちの前記少なくとも１つのラマンビームの周波数を調整するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記複数のラマンビームのうちの冷却ラマンビームを前記複数のＤＳＳＳトラップイオンのうちの少なくとも冷却イオンに適用して、前記冷却イオンを第一の状態から前記第一の状態より高い第二の状態へ遷移させるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記量子ビットの計算中に、前記１つのＤＳＳＳトラップイオンに関連する前記複数のＤＳＳＳトラップイオンのアンシライオンを読み出すステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記量子ビットの計算中に、前記アンシライオンの前記読み出しに基づいて、前記１つのＤＳＳＳトラップイオンを較正するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記複数のＤＳＳＳトラップイオンと１つ以上のリモートＤＳＳＳトラップイオンとの間のリモートもつれ生成を実行するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
量子情報処理（ＱＩＰ）システムであって、複数のデュアル空間単一種（ＤＳＳＳ）トラップイオンと、
前記複数のＤＳＳＳトラップイオンをアドレス指定するように構成されたグローバル光ビームと、
前記複数のＤＳＳＳトラップイオンのうちの少なくとも１つのＤＳＳＳトラップイオンを個々にアドレス指定して、１つ以上のＤＳＳＳトラップイオンに関連する量子ビットを基底状態、準安定状態、又は光学状態から異なる状態に遷移させるようにそれぞれ構成された複数のラマンビームと、
を備える、ＱＩＰシステム。
【請求項11】
前記グローバル光ビームは、コヒーレント量子パルスシーケンスを放出するように構成される、請求項１０に記載のＱＩＰシステム。
【請求項12】
前記グローバル光ビームを適用することは、前記複数のＤＳＳＳトラップイオンに沿った方向に偏心性を有する単一のレーザビームを適用して、前記単一のレーザビームが前記複数のＤＳＳＳトラップイオンをカバーするようになる、請求項１０に記載のＱＩＰシステム。
【請求項13】
前記グローバル光ビームは、前記複数のＤＳＳＳトラップイオンに対して第一の４５度の角度で、磁場に対して第二の４５度の角度で放射されるように構成される、請求項１０に記載のＱＩＰシステム。
【請求項14】
前記複数のラマンビームの周波数を調整するように構成された電気光学変調器（ＥＯＭ）又は音響光学変調器（ＡＯＭ）のうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項１０に記載のＱＩＰシステム。
【請求項15】
前記複数のＤＳＳＳトラップイオンは、前記複数のラマンビームのうちの冷却ラマンビームに応答して、冷却イオンを第一の状態から前記第一の状態よりも高い第二の状態に遷移させるように構成された冷却イオンを含む、請求項１０に記載のＱＩＰシステム。
【請求項16】
前記複数のＤＳＳＳトラップイオンは、前記量子ビットの計算中に読み出されるように構成された前記１つのＤＳＳＳトラップイオンに関連する前記複数のＤＳＳＳトラップイオンのうちのアンシライオンを含む、請求項１０に記載のＱＩＰシステム。
【請求項17】
量子情報処理（ＱＩＰ）システムであって、命令が記憶されたメモリと、
前記メモリと通信可能に結合されたプロセッサであって、前記命令を実行して、
グローバル光ビームを複数のデュアル空間単一種（ＤＳＳＳ）トラップイオンに適用することと、
複数のラマンビームのうちの少なくとも１つのラマンビームを前記複数のＤＳＳＳトラップイオンのうちの１つのＤＳＳＳトラップイオンに適用して、前記１つのＤＳＳＳトラップイオンに関連する量子ビットを基底状態、準安定状態又は光学状態から異なる状態に遷移させることと、
を行うように構成されたプロセッサと、
を備える、ＱＩＰシステム。
【請求項18】
前記プロセッサは、コヒーレント量子パルスシーケンスを適用することによって、前記グローバル光ビームを適用するための前記命令を実行するように構成される、請求項１７に記載のＱＩＰシステム。
【請求項19】
前記プロセッサは、前記複数のＤＳＳＳトラップイオンに沿った方向に偏心性を有する単一のレーザビームを適用して、前記単一のレーザビームが前記複数のＤＳＳＳトラップイオンをカバーするようになることによって、前記グローバル光ビームを適用するための前記命令を実行するように構成される、請求項１７に記載のＱＩＰシステム。
【請求項20】
前記プロセッサは、前記複数のＤＳＳＳトラップイオンに対して第一の４５度の角度で、磁場に対して第二の４５度の角度で、前記グローバル光ビームを適用するための前記命令を実行するように構成される、請求項１７に記載のＱＩＰシステム。
【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、２０２１年７月１６日に出願された米国特許仮出願第６３／２２２，７６５号、及び２０２２年６月９日に出願された米国特許非仮出願第１７／８３６，６７０号に対する優先権及びその利益を主張し、その内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２１年７月１６日に出願された米国特許仮出願第６３／２２２，７６５号、及び２０２２年６月９日に出願された米国特許非仮出願第１７／８３６，６７０号に対する優先権及びその利益を主張し、その内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示の態様は、概して量子情報処理（ＱＩＰ）アーキテクチャに関し、より具体的には、トラップイオンＱＩＰのためのデュアル空間単一種アーキテクチャに関する。
【背景技術】
【0003】
トラップされた原子は、量子情報処理又は量子計算の主要な実装の１つである。原子ベースの量子ビットは、量子コンピュータ及びシミュレータにおいて量子メモリとして、量子ゲートとして使用することができ、量子通信ネットワークのためのノードとして作用することができる。トラップされた原子イオンに基づく量子ビットは、希少な属性の組み合わせを享受する。例えば、トラップされた原子イオンに基づく量子ビットは、非常に良好なコヒーレンス特性を有し、ほぼ１００％の効率で準備及び測定することができ、光場又はマイクロ波場等の好適な外部制御場とのそれらのクーロン相互作用を変調することによって、容易に互いにもつれ合う。これらの属性によって、原子ベースの量子ビットは、量子計算又は量子シミュレーション等の拡張量子演算にとって魅力的なものになる。
【0004】
したがって、異なるタイプのトラップイオン技法をサポートするアーキテクチャを含め、原子ベースの量子ビットを利用するアーキテクチャを有することが重要である。
【発明の概要】
【0005】
以下は、１つ以上の態様の簡略化された概要を提示して、そのような態様の基本的な理解を与える。この概要は、全ての企図された態様の包括的な概観ではなく、全ての態様の主要又は重要な要素を識別するものでも、いずれか又は全ての態様の範囲を定めるものでもない。その唯一の目的は、１つ以上の態様のいくつかの概念を簡略化した形で、後述するより詳細な説明への前置きとして提示することである。
【0006】
本明細書に記載される量子情報処理のためのトラップイオンのためのデュアル空間単一種アーキテクチャは、柔軟であり、デュアル種に依存するアーキテクチャに勝るいくつかの利点を有する。例えば、イオンの単一チェーンは、物理的シャトリングがなくても、必要に応じて再構成可能である。また、共同冷却（ｓｙｍｐａｔｈｅｔｉｃ ｃｏｏｌｉｎｇ）は、完全に質量整合することができる。例示的な態様は、それ自体が危険であり得る狭いライン冷却を必要とせず、（電磁誘起透明化：ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ－ｉｎｄｕｃｅｄ－ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ）ＥＩＴ冷却ほど冷たくならないことがある。また、この例示的な態様によって、高速のための双極子許容（広域）遷移での中間アルゴリズム読み出し及びリモートもつれ生成（ＲＥＧ）が可能になる。さらに、リモートもつれ（ＲＥ）分配のために、混合種２量子ビット（２ｑ）ゲートは必要とされない。
【0007】
デュアル空間単一種アーキテクチャのためにグローバル１７６２ｎｍ光ビームを使用することは、読み出し中のシェルビングのために既に検討されている。短波長ラマンビームのみが、アドレス指定のために緊密に集束される必要がある。しかし、ｇ型ゲート（接地量子ビットゲート）を使用するアプローチでは、別の独立したトーンが１０ＧＨｚ離れて必要とされ得る。これは、電気光学変調器（ＥＯＭ）、及び／又は第二のレーザ及び高周波音響光学変調器（ＡＯＭ）を用いて達成されてもよい。イオントラップＲＦからのものを含むｍ型（準安定量子ビット）のＡＣシュタルクシフト（ＡＣ Ｓｔａｒｋ ｓｈｉｆｔｓ）を考慮／管理する必要がある。また、グローバル１７６２光ビームは、将来的に統合フォトニクスを可能にするであろう。
【0008】
本明細書で説明されるデュアル空間単一種アーキテクチャは、また、より高い忠実度及びより効率的なゲートを生成することができるｍ型ラマン動作をサポートすることができる。そのようなアプローチは、ローカルｍ型及びｇ型ラマンで約８０ＭＨｚ（１０ＧＨｚではない）だけ離間された１７６２個のトーンのみを必要とする。さらに、本開示の例示的な態様は、連続波（ＣＷ）ラマンシステムの使用を含む。利点は、ＥＩＴ冷却がｇ状態で生じるので、ｍ状態で回路を実行することにより、計算中に量子ビット及びアンシラ（ａｎｃｉｌｌａｅ）をｇ状態とｍ状態との間で往復させる必要がなくなることを含む。
【0009】
上記の目的及び関連する目的を実現するために、本出願の１つ以上の態様は、以下で完全に説明され、特に特許請求の範囲において指摘される特徴を含む。以下の説明及び添付の図面は、その１つ以上の態様のいくつかの例示的な特徴を詳細に説明する。しかしながら、これらの特徴は、様々な態様の原理が採用され得る様々な方法のうちのごく少数の方法を示すものであり、この説明は、全てのそのような態様及びそれらの均等物を含むことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【0010】
開示される添付の図面と併せて以下で説明するが、開示される態様を例示するためで、限定するためのものではない。同様の符号は、同様の要素を示す。
【0011】
【図1】本開示の態様に関連して１３３Ｂａ＋におけるデュアル空間単一種実装の例を示す。
【図2】本開示の態様に関連して量子ビット＋冷却剤／較正イオンに関連する特徴の第一のクラスを示す。
【図3】本開示の態様に関連して量子ビット＋アンシラ＋冷却剤イオンに関連する特徴の第二のクラスを示す。
【図4】本開示の態様に関連した共同冷却／較正の一例を示す。
【図5】本開示の態様に関連して代替的な共同冷却／較正の一例を示す。
【図6】本開示の態様に関連したアンシラ読み出しの一例を示す。
【図7】本開示の態様に関連して、アンシラ読み出しを介した中間アルゴリズム較正の例を示す。
【図8】本開示の態様に関連して、アンシラを介したＲＥＧ及び分配の一例を示す。
【図9】本開示の態様に関連して、アンシラを介したＲＥＧ及び分配の一例を示す。
【図10】本開示の態様に関連したｍ型ラマンゲートの一例を示す。
【図11】本開示の態様に関連して量子ビット＋冷却剤／較正イオンに関連するｍ型ラマンを有する特徴の第一のクラスを示す。
【図12】本開示の態様に関連して量子ビット＋アンシラ＋冷却剤イオンに関連するｍ型ラマンを有する特徴の第二のクラスを示す。
【図13】本開示の態様に関連して高忠実度デュアル空間動作のためのレーザスキームを示す。
【図14】本開示の態様による、デュアル空間単一種アーキテクチャを実装することができる量子情報処理（ＱＩＰ）システムの一例を示す。
【図15】本開示の態様による、量子情報処理のためにデュアル空間単一種アーキテクチャを実装することができるコンピュータデバイスの一例を示す。
【図16】本開示の態様によるＱＩＰシステムを動作させる方法の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
添付の図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、様々な構成の説明として意図され、本明細書で説明される概念が実施され得る唯一の構成を表すことは意図されていない。発明を実施するための形態は、様々な概念の完全な理解を提供することを目的として、具体的な詳細を含む。しかしながら、これらの概念は、これらの具体的な詳細なしに、実施され得ることが当業者には明らかであろう。いくつかの事例では、そのような概念を不明瞭にすることを回避するために、周知の構成要素をブロック図の形態で示す。
【0013】
一般に、二重種トラップイオン量子計算は、実用的な高忠実度システムにとって有利であると考えられる。このアプローチは、長いアルゴリズムの中間の共同冷却中及び／又はイオン輸送後のデータ及びシンドローム量子ビットのデコヒーレンス、量子プロセッサのサブセットの中間アルゴリズム量子ビット読み出し、中間アルゴリズムリモートもつれ生成（ＲＥＧ）、及び中間アルゴリズム較正を軽減するために使用することができる。このアプローチは、非常に異なる遷移周波数を有する異なる種を有することに依存する。これらの差は、遷移線幅及び遷移速度と比較して大きい必要がある。
【0014】
しかし、トラップイオン量子計算における二重種の使用は、いくつかの課題が生じる可能性がある。例えば、レーザ及び光ビームをより多く必要とし、チェーン（例えば、イオンの線形配列）の順序は、イオンアドレス指定可能性及びモード構造の両方にとって重要であり、より複雑な負荷がかかり、及び意図しないチェーンの再順序付けが、何らかの問題を引き起こす可能性がある。さらに、混合種チェーンにおける共同冷却（特にラジアルモード）は、非効率的となる可能性があり、混合種チェーンにおける往復及びスプリット／マージ動作は、異なる質量のイオンによって見られる異なる擬ポテンシャルのため困難である。混合種２量子ビット（２ｑ）ゲート（ＲＥＧ分布のために必要とされる）は、忠実度がより低くなる可能性がある。
【0015】
（デュアル空間の概念）
デュアル空間の概念を図１に関連して説明する。このアプローチでは、二重種機能を得るために、１つのイオン種に２つのヒルベルト空間を使用する。これらの空間は、自然に分離されるが、光学場を印加して結合することができる。空間は、基底状態又は準安定状態のいずれで構成される。
デュアル空間の概念を図１に関連して説明する。このアプローチでは、二重種機能を得るために、１つのイオン種に２つのヒルベルト空間を使用する。これらの空間は、自然に分離されるが、光学場を印加して結合することができる。空間は、基底状態又は準安定状態のいずれで構成される。
【0016】
このアプローチは、「ｏｍｇ」又は「ＯＭＧ」概念と呼ばれる場合があるが、その理由は、高周波数測定のための光量子ビット（すなわち、図１で垂直な線を伴う円として示される、ｏ型）と、低磁場クロック状態Ｔ１～３０ｓを有する保護メモリのための準安定量子ビット（すなわち、図１で点を伴う円として示されるｍ型）と、処理、冷却、及びリモートもつれ生成のための接地量子ビット（すなわち、図１で水平な線を伴う円として示されるｇ型）と、を伴うからである。このアプローチは、型を変更するための矢印四重極遷移「ヒルベルト空間シャトリング（Ｈｉｌｂｅｒｔ ｓｐａｃｅ ｓｈｕｔｔｌｉｎｇ）」（ＨＳＳ）を伴う。
【0017】
（共同冷却）
トラップイオン量子コンピュータにおいて、イオンチェーンの集合運動モードは、原子量子ビットの高忠実度操作を可能にするために冷却されなければならない。しかしながら、計算中に、電場ノイズにより、これらの運動モードが加熱され、これによって、計算の最中にシステムの性能を劣化させる可能性がある。さらに、複数のチェーン内のイオンを伴う計算を行うために、チェーンは、計算中に空間的に往復されなければならず、これもまた、運動モードの加熱につながる可能性がある。共同冷却は、典型的には、計算中にこれらの運動モードを冷却するために使用される。これは、「量子ビット」イオンの１つのセットを使用して計算を実行すると同時に、「冷却剤」イオンの別個のセットに対してレーザ冷却動作を実行することを含み、これはチェーン全体の集合運動モードを冷却する効果を有する。これは、量子ビット及び冷却剤イオンのために、２つの別個の元素（例えば、Ｙｂ及びＢａ）又は同じ元素の２つの同位体（例えば、Ｙｂ－１７１及びＹｂ－１７２）を使用することによって実証されている。
トラップイオン量子コンピュータにおいて、イオンチェーンの集合運動モードは、原子量子ビットの高忠実度操作を可能にするために冷却されなければならない。しかしながら、計算中に、電場ノイズにより、これらの運動モードが加熱され、これによって、計算の最中にシステムの性能を劣化させる可能性がある。さらに、複数のチェーン内のイオンを伴う計算を行うために、チェーンは、計算中に空間的に往復されなければならず、これもまた、運動モードの加熱につながる可能性がある。共同冷却は、典型的には、計算中にこれらの運動モードを冷却するために使用される。これは、「量子ビット」イオンの１つのセットを使用して計算を実行すると同時に、「冷却剤」イオンの別個のセットに対してレーザ冷却動作を実行することを含み、これはチェーン全体の集合運動モードを冷却する効果を有する。これは、量子ビット及び冷却剤イオンのために、２つの別個の元素（例えば、Ｙｂ及びＢａ）又は同じ元素の２つの同位体（例えば、Ｙｂ－１７１及びＹｂ－１７２）を使用することによって実証されている。
【0018】
しかしながら、１つの問題は、集合運動モードへの個々のイオンの結合が、それらのイオンの質量に依存し、したがって、異なる質量を有するイオン（例えば、異なる元素又は同位体）は、運動モードに異なって結合し、共同冷却スキームの有効性を低下させることである。さらに、異なる質量を有するイオンの存在は、量子ゲートの設計を複雑にし、量子ゲートは、集合運動モードの特性に非常に敏感である。第二の重要な技術的問題は、バックグラウンドガス分子との衝突が、チェーン内のイオンを再順序付けさせ、量子ビット及び冷却剤イオンをスクランブルし、チェーンの再順序付け又は再構築のいずれかで、動作が強制的に遅くなり、コスト高になる可能性があることである。第三の問題は、同じ元素の２つの同位体から構成されるチェーンについて、冷却剤イオンの冷却に関与する光学遷移の周波数が、典型的には、量子ビットイオンの周波数に近く、したがって、冷却剤イオンによって放出される光が、量子ビットイオンによって吸収され、計算を劣化させる可能性があることである。
【0019】
共同冷却に関連して本明細書に記載されるアプローチには、いくつかの利点がある。量子ビットイオンと冷却剤イオンは同じであるので、異なる質量及びチェーンの再順序付けに関連する問題は、排除される。さらに、チェーン内の全てのイオンは、量子ビット又は冷却剤イオンのいずれかに割り当てられるまで同一であるので、割り当ては、新しいチェーンを再ロードすることなく、冷却剤イオンの数及び位置を最適化するように、各計算に対して動的に決定することができる。
【0020】
（高忠実度読み出し）
計算の終わりに、全ての量子ビットイオンの状態が光学的に読み出されなければならない。一般に、これは、グローバル検出レーザを適用することによって行われ、グローバル検出レーザは、「明」状態にあるイオンに蛍光を発させるが、「暗」状態にあるイオンには蛍光を発させない。超微細量子ビットの明状態及び暗状態は、概して、同じマニホルドの一部（すなわち、１３３Ｂａ＋又は１７１ＹｂにおけるＳ１／２状態）であるため、検出レーザによってアドレス指定される遷移は、イオンが暗状態から励起されて誤った蛍光が発生することを避けるために、またイオンを明状態から暗状態にポンピングすることによって、蛍光が誤って消失することを避けるために、慎重に選択されなければない。しばしば、これらの誤りが生じる速度は、イオンの固有の原子特性によって設定され、イオンの状態を読み取ることができる忠実度に基本的な制限を課す。
計算の終わりに、全ての量子ビットイオンの状態が光学的に読み出されなければならない。一般に、これは、グローバル検出レーザを適用することによって行われ、グローバル検出レーザは、「明」状態にあるイオンに蛍光を発させるが、「暗」状態にあるイオンには蛍光を発させない。超微細量子ビットの明状態及び暗状態は、概して、同じマニホルドの一部（すなわち、１３３Ｂａ＋又は１７１ＹｂにおけるＳ１／２状態）であるため、検出レーザによってアドレス指定される遷移は、イオンが暗状態から励起されて誤った蛍光が発生することを避けるために、またイオンを明状態から暗状態にポンピングすることによって、蛍光が誤って消失することを避けるために、慎重に選択されなければない。しばしば、これらの誤りが生じる速度は、イオンの固有の原子特性によって設定され、イオンの状態を読み取ることができる忠実度に基本的な制限を課す。
【0021】
読み出しに関連して本明細書に記載されるアプローチには、様々な利点がある。例えば、これらの誤差は、量子ビット状態の１つを別個のマニホルド（すなわち、１３３Ｂａ＋におけるＤ５／２の状態）に転送することによって回避することができ、これはシェルビングとして知られているプロセスである。次いで、イオンは、元のマニホルド内の全ての状態が蛍光を発するように照射することができる。２つのマニホルドが切り離されているため、暗状態（シェルビングされた状態）が誤って蛍光を発する可能性のある割合と、明状態（シェルビングされていない状態）が誤って蛍光を発しなくなる可能性のある割合は、極めて小さい。その結果、読み出し忠実度を極めて高くすることができる。
【0022】
（中間回路較正）
量子計算の忠実度は、多種多様な実験的要因、例えば、光学ビーム整列、イオンでのレーザ強度、イオンをトラップする閉じ込め電位の強度、迷走電界の存在、及びその他の多くの要因に極めて敏感である。これらの要因は、時間の経過ともにドリフト又は変化する可能性が高いので、このドリフトを考慮して、較正を実行する必要がある。
量子計算の忠実度は、多種多様な実験的要因、例えば、光学ビーム整列、イオンでのレーザ強度、イオンをトラップする閉じ込め電位の強度、迷走電界の存在、及びその他の多くの要因に極めて敏感である。これらの要因は、時間の経過ともにドリフト又は変化する可能性が高いので、このドリフトを考慮して、較正を実行する必要がある。
【0023】
これらの較正は、これらの要因についての情報を抽出するためにイオンの状態を読み取ることを必要とするため、典型的には、計算の間に実行され、その間は、計算に関与する量子ビットイオンの状態を読み取ることが禁止される。しかしながら、これにより、これらの較正を行うことができる速度が制限され、較正フィードバックの帯域幅が制限される。
【0024】
代替として、較正は、計算自体に関与しないアンシライオンを使用して、計算中に行うこともできる。しかしながら、これらの較正ルーチンは、アンシライオンからの蛍光を収集して、それらの状態を読み出すため、以前は、この蛍光が計算に関与する量子ビットイオンの状態を妨害しないように、アンシライオンに異なる原子元素又は異なる同位体のいずれかを使用することが必要であった。その結果、アンシライオンの様々な特性は、量子ビットイオンの種々の特性と異なることがあり、このため、微妙に異なる方法で、これらの実験的要因によって影響を受け、アンシラベースの較正の予測値が制限される可能性がある。
【0025】
中間回路較正に関連して本明細書に記載のアプローチには、様々な利点がある。例えば、アンシライオン及び量子ビットイオンは、同一であり、較正ルーチンは、計算を実行するために使用されるのと正確に同じ技法によって実行される。したがって、較正結果は、アンシライオン上で実行される較正ルーチンと量子ビットイオン上で実行される計算との間の物理的差異を考慮して調整する必要はない。
【0026】
（中間回路部分読み出し）
多くの量子アルゴリズム又は回路は、測定されない割合がコヒーレントのままであることを必要としながら、中間回路で量子ビットの割合を測定することを伴う。そのような中間回路測定は、量子誤差補正（ＱＥＣ）のクリティカルな構成要素であり得る。ＱＥＣでは、データ量子ビットともつれ合っているアンシラ量子ビットを測定し、データ量子ビットにおける誤りを隠し、識別する。次いで、データ量子ビットの誤差は、後続の量子演算によって補正することができるが、これは、データ量子ビットの量子情報がアンシラの測定中に破壊されない場合にのみ機能する。これは、単種トラップイオン量子ビットシステムに対する課題を提示するが、その理由は、アンシラの測定が、典型的には、読み出しレーザからの多くの光子の散乱を必要とし、これらの光子が、近傍のデータイオンによって再吸収され、それらの量子情報を失わせる可能性があるためである。この問題を解決するための１つの標準的なアプローチは、アンシライオンがデータイオンともつれた後であるが、測定前（及び測定中）に、アンシライオンをデータイオンから遠くに離すことである。しかしながら、イオン量子ビット位置のこの動的中間回路再構成は、多くの状況において非実用的な場合又は望ましくない場合がある。また、アンシラ及びデータイオンが異なる種であるデュアル種トラップイオンシステムを使用すると、この問題が緩和され、イオンが互いに近接して留まることも可能になる。しかしながら、デュアル種の操作の欠点は、既に以前に解明されている。ＱＥＣのためのこの中間回路部分読み出しプロトコルでは、デュアル種もつれ（２量子ビット）ゲートが必要とすることがあり、これは、典型的には、単一種もつれゲートの忠実度ほど良好ではない忠実度を有することがある。
多くの量子アルゴリズム又は回路は、測定されない割合がコヒーレントのままであることを必要としながら、中間回路で量子ビットの割合を測定することを伴う。そのような中間回路測定は、量子誤差補正（ＱＥＣ）のクリティカルな構成要素であり得る。ＱＥＣでは、データ量子ビットともつれ合っているアンシラ量子ビットを測定し、データ量子ビットにおける誤りを隠し、識別する。次いで、データ量子ビットの誤差は、後続の量子演算によって補正することができるが、これは、データ量子ビットの量子情報がアンシラの測定中に破壊されない場合にのみ機能する。これは、単種トラップイオン量子ビットシステムに対する課題を提示するが、その理由は、アンシラの測定が、典型的には、読み出しレーザからの多くの光子の散乱を必要とし、これらの光子が、近傍のデータイオンによって再吸収され、それらの量子情報を失わせる可能性があるためである。この問題を解決するための１つの標準的なアプローチは、アンシライオンがデータイオンともつれた後であるが、測定前（及び測定中）に、アンシライオンをデータイオンから遠くに離すことである。しかしながら、イオン量子ビット位置のこの動的中間回路再構成は、多くの状況において非実用的な場合又は望ましくない場合がある。また、アンシラ及びデータイオンが異なる種であるデュアル種トラップイオンシステムを使用すると、この問題が緩和され、イオンが互いに近接して留まることも可能になる。しかしながら、デュアル種の操作の欠点は、既に以前に解明されている。ＱＥＣのためのこの中間回路部分読み出しプロトコルでは、デュアル種もつれ（２量子ビット）ゲートが必要とすることがあり、これは、典型的には、単一種もつれゲートの忠実度ほど良好ではない忠実度を有することがある。
【0027】
中間回路部分読み出しに関連して本明細書に記載されるアプローチには、様々な利点がある。例えば、データ量子ビットは、アンシラが測定される間、ｍ型空間に記憶され得る。これは、データ量子ビット内の量子情報を、近くのアンシラ量子ビットから放出される光子の吸収から保護する。結果として、この測定プロセスからのデコヒーレンスはなく、イオンレジスタの中間回路部分読み出しは、データとアンシライオン量子ビットとの間の距離に対する制約なしに実行することができる。さらに、単一の種イオンのみが使用されるので、データイオンとアンシライオンとの間のもつれゲートは、典型的には、より高い忠実度のものとなる。
【0028】
（中間回路リモートもつれ生成）
イオンベースの量子コンピュータは、単一のトラップで処理できる量子ビット数より多い量子ビット数にスケーリングする必要がある。別個のトラップに保持されたイオンのレジスタ間の通信を可能にするためには、「リモートもつれ生成」（ＲＥＧ）と呼ばれる技法が必要になることがある。リモートもつれ生成の一般的な方法は、別個のトラップ内の「アンシラ」イオンによって放出される単一光子をビームスプリッタ上に結合するステップと、そのビームスプリッタの出力を測定するステップとを含む。ＲＥＧのプロセスの間、アンシライオンは、典型的には、ｇ型空間内に保持され、多くの光子を放出するが、そのわずかな一部だけが、典型的には、収集され、前述のビームスプリッタ干渉プロトコルで使用できる。これらの光子の残りは、あらゆる方向に散乱され、同じくｇ型空間にある隣接する量子データイオンによって再吸収され得る。これらの隣接するデータイオンがそれらの中に量子情報を有する場合（量子アルゴリズムの途中で試みられるＲＥＧの場合のように、しばしば望ましいことがある）、この情報は、失われる。全てのイオンがｇ型空間にある場合（標準的なアプローチである）、ＲＥＧは、デコヒーレンスを被ることなく、又はアンシライオンをデータイオン（後者は、多くの状況において実用的でないか、又は望ましくない）から非常に遠くに保つことなく実行できない。また、アンシラ及びデータイオンが異なる種であるデュアル種トラップイオンシステムを使用すると、この問題が緩和され、イオンが互いに近接して留まることも可能になる。しかしながら、デュアル種の操作の欠点は、既に以前に解明されている。デュアル種を使用する中間回路ＲＥＧでは、量子レジスタの周りに量子情報を分配するために、もつれ（２量子ビット）ゲートが必要とされ、そのようなデュアル種ゲートは、典型的には、単一種エンタングリングゲートよりも忠実度が悪い。
イオンベースの量子コンピュータは、単一のトラップで処理できる量子ビット数より多い量子ビット数にスケーリングする必要がある。別個のトラップに保持されたイオンのレジスタ間の通信を可能にするためには、「リモートもつれ生成」（ＲＥＧ）と呼ばれる技法が必要になることがある。リモートもつれ生成の一般的な方法は、別個のトラップ内の「アンシラ」イオンによって放出される単一光子をビームスプリッタ上に結合するステップと、そのビームスプリッタの出力を測定するステップとを含む。ＲＥＧのプロセスの間、アンシライオンは、典型的には、ｇ型空間内に保持され、多くの光子を放出するが、そのわずかな一部だけが、典型的には、収集され、前述のビームスプリッタ干渉プロトコルで使用できる。これらの光子の残りは、あらゆる方向に散乱され、同じくｇ型空間にある隣接する量子データイオンによって再吸収され得る。これらの隣接するデータイオンがそれらの中に量子情報を有する場合（量子アルゴリズムの途中で試みられるＲＥＧの場合のように、しばしば望ましいことがある）、この情報は、失われる。全てのイオンがｇ型空間にある場合（標準的なアプローチである）、ＲＥＧは、デコヒーレンスを被ることなく、又はアンシライオンをデータイオン（後者は、多くの状況において実用的でないか、又は望ましくない）から非常に遠くに保つことなく実行できない。また、アンシラ及びデータイオンが異なる種であるデュアル種トラップイオンシステムを使用すると、この問題が緩和され、イオンが互いに近接して留まることも可能になる。しかしながら、デュアル種の操作の欠点は、既に以前に解明されている。デュアル種を使用する中間回路ＲＥＧでは、量子レジスタの周りに量子情報を分配するために、もつれ（２量子ビット）ゲートが必要とされ、そのようなデュアル種ゲートは、典型的には、単一種エンタングリングゲートよりも忠実度が悪い。
【0029】
中間回路リモートもつれ生成に関連して本明細書に記載されるアプローチには、様々な利点がある。例えば、ｍ型イオンはｇ型イオンから放出された光子を吸収することができないので、ＲＥＧの間にｍ型空間内の隣接するイオンを保護することが可能である。その結果、近傍の量子データイオンのデコヒーレンスを引き起こすことなく、ＲＥＧアンシライオンを用いた量子回路の途中で、ＲＥＧを実行できる。さらに、本発明者らのアプローチでは、単一の種イオンのみが使用され、したがって、データイオンとアンシライオンとの間のもつれゲートは、典型的には、忠実度がより高くなる。
【0030】
（デュアル種に対する二重空間の利点）
デュアル種に対するデュアル空間の利点は、図１に関連して少なくとも部分的に説明される。例えば、デュアル空間アプローチを使用して、ｍ型量子ビットは、近隣のエントロピー動作（例えば、共同ドップラー、ＥＩＴ冷却、ＲＥＧ）において迷走制御（ｓｔｒａｙ ｃｏｎｔｒｏｌ）又は散乱光から保護される。デュアル空間アプローチによって、中間回路冷却、較正、読み出し、ＲＥＧが可能になる。１つの種の使用は、レーザ及び光路がより少ないこと、標準的で効率的な共同冷却、より直接的なシャトリング、ＨＳＳを介して達成されるチェーンの再順序付け（レーザによるチェーンの動的再構成可能性）、及び混合種２量子ビット（２ｑ）ゲートではなくＨＳＳを介して達成されるＲＥ分配を意味する。
デュアル種に対するデュアル空間の利点は、図１に関連して少なくとも部分的に説明される。例えば、デュアル空間アプローチを使用して、ｍ型量子ビットは、近隣のエントロピー動作（例えば、共同ドップラー、ＥＩＴ冷却、ＲＥＧ）において迷走制御（ｓｔｒａｙ ｃｏｎｔｒｏｌ）又は散乱光から保護される。デュアル空間アプローチによって、中間回路冷却、較正、読み出し、ＲＥＧが可能になる。１つの種の使用は、レーザ及び光路がより少ないこと、標準的で効率的な共同冷却、より直接的なシャトリング、ＨＳＳを介して達成されるチェーンの再順序付け（レーザによるチェーンの動的再構成可能性）、及び混合種２量子ビット（２ｑ）ゲートではなくＨＳＳを介して達成されるＲＥ分配を意味する。
【0031】
（特徴の２つのクラス：ＣＬＡＳＳ Ｉ－量子ビット＋冷却剤／較正イオン）
第一のクラスＣＬＡＳＳ Ｉの特徴を図２に関連して説明する。ＣＬＡＳＳ Ｉに関連して、以下のスキームを（図２に示すように）実行することができる：
（１）初期化：量子ビット及び冷却剤イオンをｇ（例えば、１３３Ｂａ＋におけるＳ１／２）及びｍ（例えば、Ｄ５／２）マニホルドに分離する。冷却剤イオンのみをｍマニホルドに転送する。
（２）ｇ型量子ビットに対してアルゴリズムの一部を実行する。
（３）中間アルゴリズムで、ｇマニホルドとｍマニホルドとの間の全てのイオンをフリップ・フロップ（ＨＳＳ）し、量子ビットと冷却剤イオンを常に反対側のマニホルドにする。ｇ型は、ラマン、レーザ冷却、低忠実度読み出し、ポンピングを有する。ｍ型は、ストレージを有する。アルゴリズムが完了するまで２～３を繰り返す。
（４）高忠実度読み出しのために量子ビットをｏ型に転送する。
第一のクラスＣＬＡＳＳ Ｉの特徴を図２に関連して説明する。ＣＬＡＳＳ Ｉに関連して、以下のスキームを（図２に示すように）実行することができる：
（１）初期化：量子ビット及び冷却剤イオンをｇ（例えば、１３３Ｂａ＋におけるＳ１／２）及びｍ（例えば、Ｄ５／２）マニホルドに分離する。冷却剤イオンのみをｍマニホルドに転送する。
（２）ｇ型量子ビットに対してアルゴリズムの一部を実行する。
（３）中間アルゴリズムで、ｇマニホルドとｍマニホルドとの間の全てのイオンをフリップ・フロップ（ＨＳＳ）し、量子ビットと冷却剤イオンを常に反対側のマニホルドにする。ｇ型は、ラマン、レーザ冷却、低忠実度読み出し、ポンピングを有する。ｍ型は、ストレージを有する。アルゴリズムが完了するまで２～３を繰り返す。
（４）高忠実度読み出しのために量子ビットをｏ型に転送する。
【0032】
ＣＬＡＳＳ Ｉを使用することで、（１）完璧な質量マッチングによるあらゆるフレーバーの共同冷却、物理的シャトリングを伴わない回路ごとに再構成可能な冷却剤イオンの配置、及び（２）量子ビットの状態と同一の超微細量子ビット状態を有する冷却剤イオンの回路中間較正ルーチンが可能になる。
【0033】
（特徴の２つのクラス：ＣＬＡＳＳ ＩＩ－量子ビット＋アンシラ＋冷却剤イオン）
第二のクラスＣＬＡＳＳ ＩＩの特徴を図３に関連して説明する。ＣＬＡＳＳ ＩＩに関連して、以下のスキームを（図３に示すように）実行することができる：
（１）ｇ型におけるデータ量子ビット及びアンシラを用いて部分アルゴリズムを実行する。
（２）ＨＳＳ及びアンシラの高忠実度読み出しを介して、アンシラのみをｏ型に転送し、データをｍ型に転送する。
（３）アンシラ量子ビットを量子ビットマニホルドに戻し、回路を継続する。
（４）共同冷却／較正は、また、いつでも中断させることができる（ＣＬＡＳＳ Ｉ及びＩＩを参照）。
第二のクラスＣＬＡＳＳ ＩＩの特徴を図３に関連して説明する。ＣＬＡＳＳ ＩＩに関連して、以下のスキームを（図３に示すように）実行することができる：
（１）ｇ型におけるデータ量子ビット及びアンシラを用いて部分アルゴリズムを実行する。
（２）ＨＳＳ及びアンシラの高忠実度読み出しを介して、アンシラのみをｏ型に転送し、データをｍ型に転送する。
（３）アンシラ量子ビットを量子ビットマニホルドに戻し、回路を継続する。
（４）共同冷却／較正は、また、いつでも中断させることができる（ＣＬＡＳＳ Ｉ及びＩＩを参照）。
【0034】
ＣＬＡＳＳ ＩＩ機能（ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）は、ＣＬＡＳＳ Ｉよりも多くのＨＳＳを必要とするが、両方ともローカルｇ型ラマン及びグローバルＨＳＳ、冷却及び読み出し「のみ」を必要とする。
【0035】
ＣＬＡＳＳ ＩＩを使用すると、（１）物理的シャトリングを伴わない量子レジスタの中間回路部分高忠実度読み出し、及び（２）物理的シャトリングを伴わない中間回路ＲＥＧ（図示せず）が可能になる。
【0036】
（実施例－（Ａ）共同冷却／較正）
共同冷却／較正の一例を図４に関連して説明する。図４に関連して、以下のスキームを実行することができる（これは、図４で上から下への概略フローに従う）：
（１）光ポンピング（ＯＰ）を介して全てを│０＞ｇに初期化する。
（２）データのローカルｇ型ラマンを│１＞ｇに。
（３）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（４）ｇ型単一及び２量子ビットラマンゲートを介するアルゴリズム。
（５Ａ）│０＞ｇ←→│０＞ｍ；│１＞ｇ←→│１＞ｍ（ｍ型）のグローバルＨＳＳ。
（６Ａｉ）ｇ型空間におけるグローバル共同冷却。
（６Ａｉｉ）ローカルラマンによる較正及び冷却剤に対する「ローファイ」又は低忠実度の読み出し：ラムゼイ（Ｒａｍｓｅｙ）、キャリアラビ（ｃａｒｒｉｅｒ Ｒａｂｉ（Ｂ場等）、側波帯（トラップ周波数）。
（７Ａ）│０＞ｇ←→│０＞ｍ；│１＞ｇ←→１＞ｍのグローバルＨＳＳ。
４～７を繰り返す。
共同冷却／較正の一例を図４に関連して説明する。図４に関連して、以下のスキームを実行することができる（これは、図４で上から下への概略フローに従う）：
（１）光ポンピング（ＯＰ）を介して全てを│０＞ｇに初期化する。
（２）データのローカルｇ型ラマンを│１＞ｇに。
（３）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（４）ｇ型単一及び２量子ビットラマンゲートを介するアルゴリズム。
（５Ａ）│０＞ｇ←→│０＞ｍ；│１＞ｇ←→│１＞ｍ（ｍ型）のグローバルＨＳＳ。
（６Ａｉ）ｇ型空間におけるグローバル共同冷却。
（６Ａｉｉ）ローカルラマンによる較正及び冷却剤に対する「ローファイ」又は低忠実度の読み出し：ラムゼイ（Ｒａｍｓｅｙ）、キャリアラビ（ｃａｒｒｉｅｒ Ｒａｂｉ（Ｂ場等）、側波帯（トラップ周波数）。
（７Ａ）│０＞ｇ←→│０＞ｍ；│１＞ｇ←→１＞ｍのグローバルＨＳＳ。
４～７を繰り返す。
【0037】
（実施例－（Ａの代替）共同冷却／較正）
ｍ型スプリッティングのみでＨＳＳビームを必要とする代替的な共同冷却／較正の例を図５に関連して説明する。図５に関連して、以下のスキームを実行することができる（これは、図５で上から下への概略フローに従う）：
（１）ＯＰを介して全てを│０＞ｇに初期化する。
（２）データのローカルｇ型ラマンを│１＞ｇに。
（３）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（４）ｇ型単一及び２量子ビットラマンゲートを介するアルゴリズム。
（５Ａ）│０＞ｇ←→│０＞ｍ（ｏ型）のグローバルＨＳＳ。
（６Ａ）全てのイオンのローカルＯＲグローバルｇ型ラマン；グローバルはＯＫであるので、これはｕ波駆動とすることができる。
（７Ａ）│０＞ｇ←→│１＞ｍ（ｍ型）のグローバルＨＳＳ。
（８Ａｉ／ｉｉ）ｇ型空間におけるグローバル共同冷却／較正。
（９Ａ）ステップ７Ａ～５Ａを逆に行う。
ｍ型スプリッティングのみでＨＳＳビームを必要とする代替的な共同冷却／較正の例を図５に関連して説明する。図５に関連して、以下のスキームを実行することができる（これは、図５で上から下への概略フローに従う）：
（１）ＯＰを介して全てを│０＞ｇに初期化する。
（２）データのローカルｇ型ラマンを│１＞ｇに。
（３）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（４）ｇ型単一及び２量子ビットラマンゲートを介するアルゴリズム。
（５Ａ）│０＞ｇ←→│０＞ｍ（ｏ型）のグローバルＨＳＳ。
（６Ａ）全てのイオンのローカルＯＲグローバルｇ型ラマン；グローバルはＯＫであるので、これはｕ波駆動とすることができる。
（７Ａ）│０＞ｇ←→│１＞ｍ（ｍ型）のグローバルＨＳＳ。
（８Ａｉ／ｉｉ）ｇ型空間におけるグローバル共同冷却／較正。
（９Ａ）ステップ７Ａ～５Ａを逆に行う。
【0038】
（実施例－（Ｂ）アンシラ読み出し）
アンシラ読み出しの一例を図６に関連して説明する。図６に関連して、以下のスキームを実行することができる（これは、図６で上から下への概略フローに従う）：
（１）ＯＰを介して全てを│０＞ｇに初期化する。
（２）データのローカルｇ型ラマンを│１＞ｇに。
（３）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（４）ｇ型単一及び２量子ビットラマンゲートを介するアルゴリズム．
（５Ｂ）│１＞ｇ←→│１＞ｍ（両方とも量子ビットｏ型）のグローバルＨＳＳ。
（６Ｂ）アンシラのローカルｇ型ラマンを│１＞ｇに対。
（７Ｂ）│０＞ｇ←→│０＞ｍ（ｏ型アンシラ、ｍ型データ）のグローバルＨＳＳ。
（８Ｂ）グローバル検出レーザでアンシラのみを読み出し、│０＞ｇにポンピングする。
（９Ｂ１）│１＞ｍ←→│１＞ｇのグローバルＨＳＳ。
（９Ｂ２）アンシラ読み出しを条件としたアンシラ上のローカルｇ型ラマン。
（１０Ｂ）│０＞ｍ←→│０＞ｇのグローバルＨＳＳ→５Ａ。
アンシラ読み出しの一例を図６に関連して説明する。図６に関連して、以下のスキームを実行することができる（これは、図６で上から下への概略フローに従う）：
（１）ＯＰを介して全てを│０＞ｇに初期化する。
（２）データのローカルｇ型ラマンを│１＞ｇに。
（３）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（４）ｇ型単一及び２量子ビットラマンゲートを介するアルゴリズム．
（５Ｂ）│１＞ｇ←→│１＞ｍ（両方とも量子ビットｏ型）のグローバルＨＳＳ。
（６Ｂ）アンシラのローカルｇ型ラマンを│１＞ｇに対。
（７Ｂ）│０＞ｇ←→│０＞ｍ（ｏ型アンシラ、ｍ型データ）のグローバルＨＳＳ。
（８Ｂ）グローバル検出レーザでアンシラのみを読み出し、│０＞ｇにポンピングする。
（９Ｂ１）│１＞ｍ←→│１＞ｇのグローバルＨＳＳ。
（９Ｂ２）アンシラ読み出しを条件としたアンシラ上のローカルｇ型ラマン。
（１０Ｂ）│０＞ｍ←→│０＞ｇのグローバルＨＳＳ→５Ａ。
【0039】
（実施例－（Ｃ）アンシラを介した中間アルゴリズム較正）
アンシラを介した中間アルゴリズム較正の一例を図７に関連して説明する。図７に関連して、以下のスキームを実行することができる（これは、図７で上から下への概略フローに従う）：
（１）ＯＰを介して全てを│０＞ｇに初期化する。
（２）データのローカルｇ型ラマンを│１＞ｇに。
（３）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（４Ｃ）アンシラ上のローカルラマンによる較正：ラムゼイ、キャリアラビ（Ｂ場等）、側波帯（トラップ周波数）。
（５Ｂ）│１＞ｇ←→│１＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（６Ｂ）アンシラのローカルｇ型ラマンを│１＞ｇに。
（７Ｂ）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ（ｏ型アンシラを生成する）。
（８Ｂ）グローバル検出レーザによるアンシラのみの読み出し。
（９Ｂ１）│１＞ｍ←→│１＞ｇのグローバルＨＳＳ。
（９Ｂ２）アンシラ読み出しを条件としたアンシラ上のローカルｇ型ラマン。
（１０Ｂ）│０＞ｍ←→│０＞ｇのグローバルＨＳＳ→５Ａ。
アンシラを介した中間アルゴリズム較正の一例を図７に関連して説明する。図７に関連して、以下のスキームを実行することができる（これは、図７で上から下への概略フローに従う）：
（１）ＯＰを介して全てを│０＞ｇに初期化する。
（２）データのローカルｇ型ラマンを│１＞ｇに。
（３）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（４Ｃ）アンシラ上のローカルラマンによる較正：ラムゼイ、キャリアラビ（Ｂ場等）、側波帯（トラップ周波数）。
（５Ｂ）│１＞ｇ←→│１＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（６Ｂ）アンシラのローカルｇ型ラマンを│１＞ｇに。
（７Ｂ）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ（ｏ型アンシラを生成する）。
（８Ｂ）グローバル検出レーザによるアンシラのみの読み出し。
（９Ｂ１）│１＞ｍ←→│１＞ｇのグローバルＨＳＳ。
（９Ｂ２）アンシラ読み出しを条件としたアンシラ上のローカルｇ型ラマン。
（１０Ｂ）│０＞ｍ←→│０＞ｇのグローバルＨＳＳ→５Ａ。
【0040】
（実施例－（Ｄ）アンシラを介したＲＥＧ及び分配）
アンシラを介したＲＥＧ及び分配の一例を図８及び図９に関連して説明する。図８に関連して、以下のスキームを実行することができる（これは、図８で上から下への概略フローに従う）：
（１）ＯＰを介して全てを│０＞ｇに初期化する。
（２）データのローカルｇ型ラマンを│１＞ｇに。
（３）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（４Ｃ）アンシラ上のローカルラマンによる較正：ラムゼイ、キャリアラビ（Ｂ場等）、側波帯（トラップ周波数）。
（５Ｂ）│１＞ｇ←→│１＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（６Ｂ）アンシラのローカルｇ型ラマンを│１＞ｇに。
（７Ｂ）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ（ｏ型アンシラを生成する）。
（８Ｂ）グローバル検出レーザによるアンシラのみの読み出し。
（９Ｄ）交互に行うＲＥＧ試行及び共同冷却。
アンシラを介したＲＥＧ及び分配の一例を図８及び図９に関連して説明する。図８に関連して、以下のスキームを実行することができる（これは、図８で上から下への概略フローに従う）：
（１）ＯＰを介して全てを│０＞ｇに初期化する。
（２）データのローカルｇ型ラマンを│１＞ｇに。
（３）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（４Ｃ）アンシラ上のローカルラマンによる較正：ラムゼイ、キャリアラビ（Ｂ場等）、側波帯（トラップ周波数）。
（５Ｂ）│１＞ｇ←→│１＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（６Ｂ）アンシラのローカルｇ型ラマンを│１＞ｇに。
（７Ｂ）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ（ｏ型アンシラを生成する）。
（８Ｂ）グローバル検出レーザによるアンシラのみの読み出し。
（９Ｄ）交互に行うＲＥＧ試行及び共同冷却。
【0041】
図９に関連して、上述のスキームは継続される（図９で上から下への概略フローに従って）：
ステップ（９Ｄ）は、ここで最上部に示すが、図９に示す最後のステップである。
（９Ｄ）交互に行うＲＥＧ試行及び共同冷却。
（１０Ｄ）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（１１Ｄ）ＲＥＧアンシラ上のローカルｇ型ラマン。
（１２Ｄｉ）│１＞ｇ←→│１＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（１２Ｄｉｉ）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（１３Ｄ）ＲＥＧアンシラ上のローカルｇ型ラマン。
（１４Ｄ）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（１５Ｄ）単一種２ｑゲートを用いたｇ型におけるもつれ分配。
ステップ（９Ｄ）は、ここで最上部に示すが、図９に示す最後のステップである。
（９Ｄ）交互に行うＲＥＧ試行及び共同冷却。
（１０Ｄ）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（１１Ｄ）ＲＥＧアンシラ上のローカルｇ型ラマン。
（１２Ｄｉ）│１＞ｇ←→│１＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（１２Ｄｉｉ）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（１３Ｄ）ＲＥＧアンシラ上のローカルｇ型ラマン。
（１４Ｄ）│０＞ｇ←→│０＞ｍのグローバルＨＳＳ。
（１５Ｄ）単一種２ｑゲートを用いたｇ型におけるもつれ分配。
【0042】
（ヒルベルト空間シャトリング（ＨＳＳ））
ＨＳＳに関連して、１７６２ｎｍパルスがどれだけ良好であるかについての疑問が浮かび上がることがある。Ｂｌａｔｔ／Ｈｏｍｅは、４０Ｃａ＋（７２９ｎｍ）において５ｅ－５の忠実度を主張し、他者は、８８Ｓｒ＋（６７４ｎｍ、ＧＳＴ）において約４ｅ－４とすることができた。一態様は、改善するために潜在的に複合パルスを使用することを含む。さらに、１７６２パルスは、デバイ－ワラー係数（ＤＷ）（Ｄｅｂｙｅ－Ｗａｌｌｅｒ ｆａｃｔｏｒｓ）が小さいため、６７４、７２９パルスよりも良好である可能性が高い。しかし、おそらく、ＤＷを低く保つために、半径方向に沿ってグローバル１７６２を使用することを望む場合がある。
ＨＳＳに関連して、１７６２ｎｍパルスがどれだけ良好であるかについての疑問が浮かび上がることがある。Ｂｌａｔｔ／Ｈｏｍｅは、４０Ｃａ＋（７２９ｎｍ）において５ｅ－５の忠実度を主張し、他者は、８８Ｓｒ＋（６７４ｎｍ、ＧＳＴ）において約４ｅ－４とすることができた。一態様は、改善するために潜在的に複合パルスを使用することを含む。さらに、１７６２パルスは、デバイ－ワラー係数（ＤＷ）（Ｄｅｂｙｅ－Ｗａｌｌｅｒ ｆａｃｔｏｒｓ）が小さいため、６７４、７２９パルスよりも良好である可能性が高い。しかし、おそらく、ＤＷを低く保つために、半径方向に沿ってグローバル１７６２を使用することを望む場合がある。
【0043】
別の考えられる考慮事項は、１７６２パルス位相に関する。光学相は、ｏ型にインプリントされるが、レーザがｏ型滞在時間（ｏ－ｔｙｐｅ ｄｗｅｌｌ ｔｉｍｅ）にわたってコヒーレントである限り、ｇ型に戻るときに除去される。ｏ型の場合、１０～１００ミリ秒（ｍｓ）のコヒーレンス時間が達成可能である。
【0044】
ｍ型の場合、│０＞ｇ←→│０＞ｍビームと│１＞ｇ←→│１＞ｍビームとの間の位相差のみが問題となる。１つのアプローチは、同じレーザから両方のビームを導出し、経路長の差を最小にすることである。
【0045】
浮かび上がり得る別の問題は、ＡＣシュタルクがグローバル１７６２パルスからシフトすることである。ｇ型の場合、Δ＝１０ＧＨｚは、ΔＡＣ～２５Ｈｚとなる。ｍ型の場合、Δ＝８０ＭＨｚは、ΔＡＣ～３ｋＨｚとなる。Ｆ＝１からＦ’＝３ビーム（Ｆ＝０からＦ’＝３は、四重極禁止である）に対してのみ発生する。スピンエコーを潜在的に使用して、Ｚゲート回転を相殺すること、又は単に追跡することができる。
【0046】
浮かび上がり得るさらなる別の問題は、必要とされ得る１７６２個というトーン／レーザの数である。上記で説明した方式は、約１０ＧＨｚだけ分離された独立した１７６２個のトーンを必要とする。そのような実装の例を以下に説明する。修正バージョンは、約８０ＭＨｚの中間回路ＲＥＧによって分離された１７６２個のトーンのみを必要とする。しかしながら、ＲＥＧは、考慮すべき他の技術的課題であるとともに、長期的な目標である。
【0047】
（ｍ型ラマンゲート）
本開示の他の側面は、ｍ型ラマンゲートを実装することを含んでもよい。ｍ型ラマンゲートは、以下に説明するｇ型ラマンスキームと同じクラスの特徴を実装することができる。ｍ型ラマンゲートの一例を図１０に関連して説明する。基本的に、より高い忠実度のゲートは、ラマンレーザ５３２ｎｍでの１３３Ｂａ＋のためである。Ｄ５／２はＰ３／２にのみ結合するので、Δ＞＞ωＨＦＳであっても１／Δラビレート（Ｒａｂｉ ｒａｔｅ）を得ることが可能である。自然放出（約１／Δ２）との戦いに勝ち、→約５倍の誤差低減になる。
本開示の他の側面は、ｍ型ラマンゲートを実装することを含んでもよい。ｍ型ラマンゲートは、以下に説明するｇ型ラマンスキームと同じクラスの特徴を実装することができる。ｍ型ラマンゲートの一例を図１０に関連して説明する。基本的に、より高い忠実度のゲートは、ラマンレーザ５３２ｎｍでの１３３Ｂａ＋のためである。Ｄ５／２はＰ３／２にのみ結合するので、Δ＞＞ωＨＦＳであっても１／Δラビレート（Ｒａｂｉ ｒａｔｅ）を得ることが可能である。自然放出（約１／Δ２）との戦いに勝ち、→約５倍の誤差低減になる。
【0048】
このアプローチは、技術的により単純であり、所望であれば、直接的なＣＷラマンを伴う。ＣＷラマンは、ｇ型ラマンにも使用することができる。ＥＯＭの代わりにＡＯＭを使用して、量子ビット周波数を拡張すること（ｔｏ ｓｐａｎ）もできる。
【0049】
さらに、回路の性能は、不完全なＨＳＳの影響をほとんど受けない。計算中のＨＳＳ転送の必要性を減らすか（ＣＬＡＳＳ ＩＩ機能）、完全になくす（ＣＬＡＳＳ Ｉ機能）ことで、不完全なＨＳＳ転送が計算の忠実度に与える影響を大幅に減らすことができる。
【0050】
（ｍ型ラマンを有する特徴の２つのクラス：ＣＬＡＳＳ Ｉ－量子ビット＋冷却剤／較正イオン）
ｍ型ラマンを有する特徴の第一のクラスＣＬＡＳＳ Ｉを以下に示す図１１に関連して説明する。ＣＬＡＳＳ Ｉに関連して、以下のスキームを実行することができる（図１１に示すように）：
（１）初期化：量子ビット及び冷却剤イオンを、グローバルＨＳＳを有するｇ（Ｓ１／２）及びｍ（Ｄ５／２）マニホルドに分離する。量子ビットイオンのみをｍマニホルドに転送する。
（２）（現在ラマンを有する）ｍマニホルド内の回路を実行し、その間に（ラマン、ＥＩＴ冷却、読み出し、ポンピングを有する）ｇマニホルド内のイオンによる冷却／較正を挟み込む。回路／冷却／較正中に、ＨＳＳを必要としない。
（３）グローバルＨＳＳによる量子ビットの高忠実度読み出しのために、１つの量子ビット状態をｏ型に転送する。
ｍ型ラマンを有する特徴の第一のクラスＣＬＡＳＳ Ｉを以下に示す図１１に関連して説明する。ＣＬＡＳＳ Ｉに関連して、以下のスキームを実行することができる（図１１に示すように）：
（１）初期化：量子ビット及び冷却剤イオンを、グローバルＨＳＳを有するｇ（Ｓ１／２）及びｍ（Ｄ５／２）マニホルドに分離する。量子ビットイオンのみをｍマニホルドに転送する。
（２）（現在ラマンを有する）ｍマニホルド内の回路を実行し、その間に（ラマン、ＥＩＴ冷却、読み出し、ポンピングを有する）ｇマニホルド内のイオンによる冷却／較正を挟み込む。回路／冷却／較正中に、ＨＳＳを必要としない。
（３）グローバルＨＳＳによる量子ビットの高忠実度読み出しのために、１つの量子ビット状態をｏ型に転送する。
【0051】
ＣＬＡＳＳ Ｉを使用することで、（回路／冷却／較正中にＨＳＳがなくても）、（１）完璧な質量マッチングによるあらゆるフレーバーの共同冷却、物理的シャトリングを伴わない回路ごとに再構成可能な冷却剤イオンの配置、及び（２）量子ビットの状態と同一の超微細量子ビット状態を有する冷却剤イオンの回路中間較正ルーチンが可能になる。ＣＬＡＳＳ Ｉを使用すると、ＨＳＳの場合、│０＞ｇ←→│０＞ｍ遷移のみを必要とし、ｍ型ＡＣシュタルクシフトは必要としない。また、ｇ型ではなく、ｍ型ラマンのみを必要とする。
【0052】
（ｍ型ラマンを有する特徴の２つのクラス：ＣＬＡＳＳ ＩＩ－量子ビット＋アンシラ＋冷却剤イオン）
ｍ型ラマンを有する特徴の第二のクラスであるＣＬＡＳＳ ＩＩを図１２に関連して説明する。ＣＬＡＳＳ ＩＩに関連して、以下のスキームを実行することができる（図１２に示すように）：
（１）ｍ型におけるデータ量子ビット及びアンシラを用いて部分アルゴリズムを実行する。
（２）ＨＳＳ及びアンシラの高忠実度読み出しを介して、アンシラのみをｏ型に、データをｍ型に転送する。
（３）アンシラ量子ビットを量子ビットマニホルドに戻し、回路を継続する。
（４）共同冷却／較正は、また、いつでも割り込ませることができる（クラスＡは、Ｂのサブセットである）。
ｍ型ラマンを有する特徴の第二のクラスであるＣＬＡＳＳ ＩＩを図１２に関連して説明する。ＣＬＡＳＳ ＩＩに関連して、以下のスキームを実行することができる（図１２に示すように）：
（１）ｍ型におけるデータ量子ビット及びアンシラを用いて部分アルゴリズムを実行する。
（２）ＨＳＳ及びアンシラの高忠実度読み出しを介して、アンシラのみをｏ型に、データをｍ型に転送する。
（３）アンシラ量子ビットを量子ビットマニホルドに戻し、回路を継続する。
（４）共同冷却／較正は、また、いつでも割り込ませることができる（クラスＡは、Ｂのサブセットである）。
【0053】
前述のように、ＣＬＡＳＳ ＩＩ機能は、ＣＬＡＳＳ Ｉよりも多くのＨＳＳを必要とするが、両方ともローカルｍ型及びｇ型ラマン並びにグローバルＨＳＳ、冷却、及び読み出し「のみ」を必要とする。
【0054】
ＣＬＡＳＳ ＩＩを使用すると、（１）物理的シャトリングを伴わない量子レジスタの中間回路部分読み出し、及び（２）物理的シャトリングを伴わない中間回路ＲＥＧが可能になる。
【0055】
（両方のＨＳＳ遷移を同時に駆動することによってＨＳＳレーザ位相ノイズをゼロにするためのスキーム（ＣＬＡＳＳ Ｉ機能））
このアプローチにおける誤差の１つの原因は、ＨＳＳ遷移を駆動するために使用されるレーザにおける位相ノイズである可能性が得る。このノイズは、技術的であるが、本質的なもので、レーザ位相を適切に安定した基準にロックすることによって、低減することができるが、完全に排除することはできない。特に、このレーザ位相ノイズは、ｇマニホルドとｍマニホルドとの間のアンシライオンと量子ビットイオンとの交換が行われるたびに、我々の量子ビットに位相ノイズを与える可能性がある。例えば、│０＞ｇから│０＞ｍのＨＳＳ遷移を駆動し、続いて、│１＞ｇから│１＞ｍの遷移（又はその逆）を駆動することによって、次いで、これらの２つの遷移の時間の間のレーザ位相のいかなるドリフトも、│０＞ｍと│１＞ｍとの間の相対位相にインプリントされ、このことは、計算に入り、計算の忠実度を低下させる。
このアプローチにおける誤差の１つの原因は、ＨＳＳ遷移を駆動するために使用されるレーザにおける位相ノイズである可能性が得る。このノイズは、技術的であるが、本質的なもので、レーザ位相を適切に安定した基準にロックすることによって、低減することができるが、完全に排除することはできない。特に、このレーザ位相ノイズは、ｇマニホルドとｍマニホルドとの間のアンシライオンと量子ビットイオンとの交換が行われるたびに、我々の量子ビットに位相ノイズを与える可能性がある。例えば、│０＞ｇから│０＞ｍのＨＳＳ遷移を駆動し、続いて、│１＞ｇから│１＞ｍの遷移（又はその逆）を駆動することによって、次いで、これらの２つの遷移の時間の間のレーザ位相のいかなるドリフトも、│０＞ｍと│１＞ｍとの間の相対位相にインプリントされ、このことは、計算に入り、計算の忠実度を低下させる。
【0056】
言い換えれば、２つのＨＳＳ遷移を順次実行する際、量子ビットがｇマニホルドとｍマニホルドとの間で分割されるとき、光量子ビットにおける量子ビット情報の短い記憶がある。この時間の間、光量子ビットとレーザの位相間のいかなるドリフトも、ｍマニホルドへの転送が完了すると、量子ビット位相上にインプリントされる。
【0057】
本明細書で説明される技法は、上記で概説される問題に対する解決策として使用することができる。量子ビット位相に対するレーザ位相ノイズの影響は、│０＞ｇから│０＞ｍへの遷移と│１＞ｇから│１＞ｍへの遷移とを同時に駆動することによってゼロにすることができる。遷移におけるレーザ位相は、│０＞ｍ及び│１＞ｍの両方に共通であり、したがって、誤った位相を計算に導入しない。言い換えれば、量子ビット情報は、いつでも光量子ビットに記憶されず、レーザ位相ノイズが量子ビット位相誤差に変換される機会を排除する。
【0058】
レーザ位相ノイズが十分に大きい場合、転送が不完全になる可能性がある（すなわち、│０＞ｇの母集団が完全には│０＞ｍに転送されない）が、他の場所で明らかにされるように、このスキームは、十分に一般的であるため、ＢＢ１又は他のパルスシーケンスを使用することを可能にするように、位相ノイズのような実験的不完全性の存在下でさえも転送を最適化するように設計される。さらに、不完全な転送の誤差、量子ビットにインプリントされるレーザ位相の誤差とは異なり、容易に検出することができ、その場合、計算結果が誤差によって影響を受ければ、計算結果を拒否することし、又は影響を受けなければ、計算結果を受け入れることのいずれかを選択することが可能である。
【0059】
この解決策は、ｍ状態ラマンを使用しないスキームにおけるＣＬＡＳＳ Ｉ機能に特に有用であっり、常に、計算の途中で（すなわち、初期化と読み出しとの間ではなく）、２つのＨＳＳ遷移を共に駆動する。したがって、この技法は、ＣＬＡＳＳ Ｉ機能のみを使用するアルゴリズムのための量子ビット位相に対するレーザ位相ノイズの影響を排除することができる。
【0060】
（エコーシーケンスを実行することによってＨＳＳレーザ位相ノイズをゼロにするためのスキーム（ＣＬＡＳＳ ＩＩ機能））
レーザ位相ノイズが量子ビットにインプリントされるのを防ぐために、│０＞ｇから│０＞ｍ及び│１＞ｇから│１＞ｍへの遷移を同時に駆動する技術は、これらの２つの遷移の間に他の動作が実行される必要がない場合にのみ機能する。これは、ＣＬＡＳＳ ＩＩの遷移には当てはまらない。例えば、アンシラ読み出しの場合、１つのＨＳＳ遷移（│０＞ｇから│０＞ｍ又は│１＞ｇから│１＞ｍのいずれか）が駆動され、次いで、これらのイオンにラマンパルスを印加することによって読み出すべきアンシライオンを選択し、次いで、他方のＨＳＳ遷移を駆動する。ラマン遷移は必然的に持続時間が有限なので、このシーケンスは、量子ビット位相ノイズ上にレーザ位相ノイズをインプリントし易い。
レーザ位相ノイズが量子ビットにインプリントされるのを防ぐために、│０＞ｇから│０＞ｍ及び│１＞ｇから│１＞ｍへの遷移を同時に駆動する技術は、これらの２つの遷移の間に他の動作が実行される必要がない場合にのみ機能する。これは、ＣＬＡＳＳ ＩＩの遷移には当てはまらない。例えば、アンシラ読み出しの場合、１つのＨＳＳ遷移（│０＞ｇから│０＞ｍ又は│１＞ｇから│１＞ｍのいずれか）が駆動され、次いで、これらのイオンにラマンパルスを印加することによって読み出すべきアンシライオンを選択し、次いで、他方のＨＳＳ遷移を駆動する。ラマン遷移は必然的に持続時間が有限なので、このシーケンスは、量子ビット位相ノイズ上にレーザ位相ノイズをインプリントし易い。
【0061】
言い換えれば、量子ビット情報を有限の時間にわたって光量子ビットに格納する必要があり、レーザ位相ノイズが量子ビット位相誤差に変換される機会が生じる。
【0062】
本明細書で説明される技法は、上記で概説される問題に対する解決策として使用することができる。例えば、ＮＭＲ及び量子情報コミュニティにおいて一般的な「スピンエコー」と呼ばれる技法は、本明細書で説明されるスキーム／アーキテクチャとともに使用するために適合され得る。基本的な概念は、量子ビット情報がラマンパルス中に光量子ビット上にインプリントされるときに、レーザにおける位相ノイズが、量子ビットに伝達されることである。この位相誤差を「エコーアウト」するために、│０＞ｇから│０＞ｍへの遷移及び│１＞ｇから│１＞ｍへの遷移を同時に駆動することによって、ラマンパルスの後にエコーパルスが光量子ビットに印加され、これには、光量子ビットを反転させる効果がある。これにより、レーザ位相ノイズが光量子ビットに反対符号でインプリントされる。エコーパルスの後に、ｍマニホルドへの遷移を完了する前のラマンパルスの持続時間に等しい時間の待機があるので、エコーパルスの前後にインプリントされた誤差は、互いに相殺される。レーザ位相がドリフトする速度（ｒａｔｅ）が一定である場合、この相殺は、原則として完璧であり得る。したがって、このエコー技法は、一定の速度でドリフトするレーザ位相に対するＯＭＧスキームの影響を排除し、その代わりに、このスキームが、エコーシーケンスの過程にわたってレーザ位相がドリフトする速度の変化にのみ、影響を受けるようにする。
【0063】
Ｃｌａｓｓ ＩＩ機能を実行する過程でレーザ位相ノイズに対するＯＭＧスキームの感受性をさらに低減するために、追加のレベルのエコーを適用することができる。中間回路アンシラ読み出しの場合、読み出しアンシラを他の量子ビットから分離しながら、上述のように位相ノイズをエコーすることが可能である。また、読み出しアンシラを量子ビットレジスタに折り返すために、読み出しを実行した後、この動作を逆転させる必要がある。この第二の動作に追加のエコーパルスを適用することによって、一定の速度でドリフトするレーザ位相だけでなく、読み出し動作全体の過程にわたってそれ自体一定の速度で変化する速度でドリフトするレーザ位相に対するスキームの感受性をゼロにすることが可能である。本質的に、ＨＳＳ遷移のシーケンスは、例えば、光量子ビットが初期アンシラ分離（ａｎｃｉｌｌａｅ－ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）シーケンスに対して正の符号とそれに続く負の符号を有する位相ノイズを獲得した場合、それがアンシラリフォールディング（ａｎｃｉｌｌａｅ－ｒｅｆｏｌｄｉｎｇ）シーケンスに対して負の符号とそれに続く正の符号を有する位相誤差を獲得するように駆動される。したがって、アンシラ分離シーケンス及びアンシラリフォールディングシーケンス自体は、各シーケンス内で取得された位相誤差を相殺するように個別にエコーされるだけでなく、アンシラリフォールディングシーケンス中に取得された位相ノイズがアンシラ分離シーケンス中に取得された位相ノイズを相殺するように構築される。
【0064】
（グローバルビームを用いた高忠実度ＨＳＳのスキーム）
発生し得る問題は、チェーン軸に沿っていない方向からイオンの長いチェーンをグローバルにアドレス指定する有限サイズのレーザビームの場合、チェーンにわたるレーザ強度の不均質性に起因して、πパルスの忠実度に限界が生じることである。例えば、３μｍのイオン間隔を有する３２個のイオンからなるチェーンで、レーザ強度が中心イオン上で完全なπパルスを駆動するように選択される場合、８５μｍの半径をチェーンの中心とし、チェーン軸に対して垂直に伝搬するグローバルビームは、エッジイオン（１個目と３２個目）でのπパルス忠実度は、わずか０．８４である。
発生し得る問題は、チェーン軸に沿っていない方向からイオンの長いチェーンをグローバルにアドレス指定する有限サイズのレーザビームの場合、チェーンにわたるレーザ強度の不均質性に起因して、πパルスの忠実度に限界が生じることである。例えば、３μｍのイオン間隔を有する３２個のイオンからなるチェーンで、レーザ強度が中心イオン上で完全なπパルスを駆動するように選択される場合、８５μｍの半径をチェーンの中心とし、チェーン軸に対して垂直に伝搬するグローバルビームは、エッジイオン（１個目と３２個目）でのπパルス忠実度は、わずか０．８４である。
【0065】
本開示は、上記で概説した問題に対処する２つの例示的な実施形態（例えば、例示的なスキーム又は態様）を提供する。
【0066】
スキーム１：レーザビームは、チェーン軸に沿った方向のみに大きくする（高偏心楕円ビーム）。上記の例では、ビーム半径を６００μｍにして、外側イオンに対するＨＳＳ誤差を＜１ｅ－４にする。これは、同じレーザパワーに対して、πパルスＨＳＳ転送のために２．６６倍の時間を要する。
【0067】
スキーム２：コヒーレント量子パルスシーケンスを使用して、不均質なレーザ強度によるπパルスの忠実度を最小限に抑える。ＢＢ１シーケンス（例えば、ＢＢ１の一般的概要については、ｈｔｔｐ：／／ ｃｄｓ．ｃｅｒｎ．ｃｈ／ｒｅｃｏｒｄ／５９９４６８／ｆｉｌｅｓ／０３０１０１９．ｐｄｆ）及び同じ（例えば、８５μｍの）ビームサイズ（低偏心楕円形ビーム）を使用することができる。これも、ＨＳＳ誤差を＜１ｅ－４にすることができるが、スキームよりも１．９倍の時間を要する。
【0068】
スキーム１対スキーム２：スキーム２は、光アクセス上の理由から大きなビームを有することが望ましくない場合に、適している。スキーム１は、より速いＨＳＳ転送（固定レーザパワーに対して）又はより小さい必要とされるレーザパワー（固定転送時間に対して）を望む場合に、適している。スキーム１の別の利点は、ＢＢ１を必要としないので、他の種類の転送誤差（例えば、周波数又は位相ノイズ）に対して最適化されたパルスシーケンスを使用できることである。
【0069】
（高忠実度デュアル空間動作のためのレーザスキーム）
高忠実度デュアル空間動作のためのレーザスキームを図１３に関連して説明する。このレーザビームスキーム（伝搬方向／偏光／Ｂ場配向）は、高忠実度デュアル空間動作に非常に適している。
高忠実度デュアル空間動作のためのレーザスキームを図１３に関連して説明する。このレーザビームスキーム（伝搬方向／偏光／Ｂ場配向）は、高忠実度デュアル空間動作に非常に適している。
【0070】
個々のラマン構成は、パルスレーザを使用する場合、有害なＡＣシュタルクシフトを最小限に抑える。
【0071】
グローバルＨＳＳは、典型的には、原子四重極遷移によって駆動される。図１３に示されるＨＳＳビーム配向は、遷移レートを最大化する。長波長ＨＳＳレーザ（例えば、Ｂａ＋イオンについては１７６２ｎｍ）の場合、小さいラム－ディッケパラメータは、３２個のイオンからなるチェーンにおける軸方向モードの熱集団が大きい（ｎｂａｒ＝５０）場合でも、ＨＳＳ転送誤差は小さくなる（＜１ｅ－４）。
【0072】
ＨＳＳビームの偏光は、ＨＳＳシーケンス中に使用されるｍ状態マニホルド内の特定の状態に依存する。クロック状態（すなわち、ｍＦ＝０のクロック状態）の場合、遷移レートを最大化するために、磁場に垂直な偏光を利用することができる。しかしながら、ｍＦの非ゼロ値を有するが、その相対周波数が一次で磁場に対して非感受性である他の状態（いわゆる「一次場非感受性」又は「ＦＯＦＩ」状態）がある。│ｍＦ│＝１を有するこれらの状態の場合、遷移レートは、偏光をビーム伝搬の方向及び磁場によって画定される平面内にあるように設定することによって最大化される。
【0073】
（ＡＯＭ及びＥＯＭを使用して１つ又は２つのＨＳＳ遷移の同時駆動を可能にするスキーム）
（１）│０＞ｇから│０＞ｍへの遷移と│１＞ｇから│１＞ｍへの遷移との同時駆動、又は（２）遷移を個別駆動のいずれかを可能にする技術的解決策を実装する必要がある。これらの遷移は、多くのイオン種に対して多くのＧＨｚによって周波数が分離され得るため、これは技術的に困難なことがある。
（１）│０＞ｇから│０＞ｍへの遷移と│１＞ｇから│１＞ｍへの遷移との同時駆動、又は（２）遷移を個別駆動のいずれかを可能にする技術的解決策を実装する必要がある。これらの遷移は、多くのイオン種に対して多くのＧＨｚによって周波数が分離され得るため、これは技術的に困難なことがある。
【0074】
例示的な態様では、これは、電気光学変調器（ＥＯＭ）を使用して、側波帯の２つのセットを適用し、各セットからの１つの側波帯が各遷移に対処することによって達成される。次いで、側波帯のこれらの２つのセットを一緒に又は個別にオンにして、一方又は両方の遷移を駆動することができる。しかしながら、これによって、光パワーが５つのトーン（側波帯の各セットにある２つ＋キャリア）に分割されることは避けられず、ＥＯＭの上流の光学システムに必要とされるパワーが増加することになる。
【0075】
あるいは、これは、例示的な態様において、音響光学変調器（ＡＯＭ）及びＥＯＭを直列に使用することによって達成される。ＥＯＭは、２つの遷移（１つがＥＯＭキャリアで、１つが１つの側波帯）に対処するようにレーザ周波数を変調するであろう。これは、側波帯の１つのセットのみが生成される必要があるので、浪費される電力の量を低減する。しかしながら、キャリアにおける電力をゼロにすることができないので、ビームにおける全体的な電力を変調するためにＡＯＭが必要である。このアプローチでは、両方の遷移に対処し、ＥＯＭ側波帯をオフにすることによって、ＥＯＭキャリアによって対処される遷移のみに対処することは容易であるが、ＥＯＭ側波帯によって対処される遷移のみに対処することは困難である。これを達成するために、ＥＯＭ及びＡＯＭの両方の駆動周波数を等しい量だけシフトして、キャリアをその遷移から離調させるが、キャリアをその遷移と共振したままにすることができる。しかしながら、この場合、ＡＯＭの有限帯域幅は、特別な措置を講じない限り、数十ＭＨｚに制限されることが多く、望ましくない遷移の共振外励起と、遷移が駆動される速度とのバランスを取らざるを得なくなる。
【0076】
上記で概説した問題に対する解決策は、上記で列挙した第二のスキームにおけるように、ＡＯＭ及びＥＯＭを順番に使用するが、望ましくない遷移の励起を相殺するためにＡＯＭ及びＥＯＭ位相の独立制御を使用することを拡張することである。ＥＯＭキャリアに対応する光トーンの位相は、ＡＯＭ駆動位相のみの位相で与えられるが、ＥＯＭ側波帯に対応する光トーンの位相は、ＡＯＭとＥＯＭ駆動トーンの位相の和で与えられる。他の箇所で説明されているように、ＢＢ１及び関連する複合パルスシーケンスは、公称回転パルスと、それに続く、回転角度が固定されているが位相が公称回転角度に依存するいくつかの補正パルスとからなる。公称回転パルスの途中で、ＡＯＭ及びＥＯＭ駆動トーンの位相をπだけ変更することが可能である。この結果、キャリア光トーンの位相はπだけ変化し、側波帯光トーンの位相は２＊πだけ変化し、これは、その位相が変わらないことに等しい。したがって、側波帯遷移は、公称回転角度πを得、キャリア遷移は、公称回転角度０を得る。次いで、ＡＯＭ位相及びＥＯＭ位相と同じ技法を使用して、両方の遷移に補正パルスを適用して、０及びπの公称角度に対して適切な位相を補正パルスに与える。
【0077】
このスキームは、２つのＨＳＳ遷移の強度が等しい（すなわち、２つの遷移は、所与の光パワーに対して同じレートで駆動される）場合に拡張することができる。この場合、２つの遷移は、本質的に電力整合されたＥＯＭ側波帯の同じセットで駆動することができる。これにより、ＥＯＭ側波帯の光パワーのパワーを正確に較正してＥＯＭキャリアの光パワーに適合させる必要がなくなる。この場合、一方の光トーンの位相は、ＡＯＭ駆動とＥＯＭ駆動の位相の和で与えられ、他方の光トーンの位相は、その差で与えられる。公称回転パルスの途中で、ＡＯＭ駆動の位相を＋π／２だけ変化させ、ＥＯＭ駆動の位相を＋π／２又は－π／２のいずれかだけ変化させることができる。この結果、光トーンの一方の位相はπだけ変化し、他方の位相は変化しない。上述のように、遷移の一方は公称回転角度πを得、他方は公称回転角度０を得る。次いで、補正パルスが両方の遷移に適用され、再び、ＡＯＭ及びＥＯＭ駆動の位相を設定して、補正パルスに０及びπの公称角度に対する適切な位相を与える。この技法は、どちらかの遷移を駆動することが可能であり、ＡＯＭ駆動とＥＯＭ駆動の位相を変えずに両方を駆動することが可能である。
【0078】
概して、本明細書に記載される量子情報処理のためのトラップイオンのためのデュアル空間単一種アーキテクチャは、柔軟であり、デュアル種に依存するアーキテクチャに勝るいくつかの利点を有する。例えば、イオンの単一チェーンは、物理的シャトリングがなくても、必要に応じて再構成可能である。また、共同冷却は、完全に質量整合することができる。本明細書の例示的な態様は、それ自体が危険であり得る狭いライン冷却を必要とせず、（電磁誘起透明化）ＥＩＴ冷却ほど冷たくならないことがある。また、このアプローチによって、高速のための双極子許容（広域）遷移での中間アルゴリズム読み出し及びリモートもつれ生成（ＲＥＧ）が可能になる。さらに、リモートもつれ（ＲＥ）分配のために、混合種２量子ビット（２ｑ）ゲートは必要とされない。
【0079】
デュアル空間単一種アーキテクチャのためにグローバル１７６２光ビームを使用することは、読み出し中のシェルビングのために既に検討されている。短波長ラマンビームのみが、アドレス指定のために緊密に集束される必要がある。しかし、ｇ型ゲート（接地量子ビットゲート）を使用するアプローチでは、別の独立したトーンが１０ＧＨｚ離れて必要とされ得る。これは、第二のレーザ及び高周波音響光学変調器（ＡＯＭ）を用いて達成されてもよい。イオントラップＲＦからのものを含むｍ型（準安定量子ビット）のＡＣシュタルクシフトを考慮／管理する必要がある。また、グローバル１７６２光ビームは、将来的に、統合フォトニクスを可能にするであろう。
【0080】
デュアル空間単一種アーキテクチャは、また、より高い忠実度及びより効率的なゲートを生成することができるｍ型ラマン動作をサポートすることができる。そのようなアプローチは、ローカルｍ型及びｇ型ラマンで約８０ＭＨｚ（１０ＧＨｚではない）だけ離間された１７６２個のトーンのみを必要とする。
【0081】
図１４は、本開示の態様によるＱＩＰシステム１４００の一例を示すブロック図であり、デュアル空間単一種トラップイオンアーキテクチャについて上述した技法を実装することができる。ＱＩＰシステム１４００は、量子コンピューティングシステム、コンピュータデバイス、トラップイオンシステム等と呼ばれることもある。
【0082】
ＱＩＰシステム１４００は、イオン化（例えば、光イオン化）されると原子種をトラップするイオントラップ１４７０を有するチャンバ１４５０に原子種（例えば、中性原子のプルーム又はフラックス）を提供するソース１４６０を含むことができる。イオントラップ１４７０は、ＱＩＰシステム１４００のプロセッサ又は処理部分の一部であってもよい。ソース１４６０は、チャンバ１４５０とは別個に実装されてもよい。
【0083】
撮像システム１４３０は、原子イオンがイオントラップに提供されている間、又は原子イオンがイオントラップ１４７０に提供された後に、原子イオンを監視するための高分解能撮像装置（例えば、ＣＣＤカメラ）を含むことができる。一態様では、撮像システム１４３０は、光学及びトラップコントローラ１４２０とは別個に実装することもできるが、画像処理アルゴリズムを使用して原子イオンを検出、識別、及び標識するために蛍光を使用するには、光学及びトラップコントローラ１４２０と協調させる必要があり得る。
【0084】
ＱＩＰシステム１４００は、また、アルゴリズム構成要素１４１０を含んでもよく、これは、ＱＩＰシステム１４００の他の部分（図示せず）とともに動作して、量子アルゴリズム又は量子演算（単一量子ビット演算及び／又はマルチ量子ビット演算（例えば、２量子ビット演算）ならびに拡張量子計算の組合せのスタック又はシーケンスを含む）を実行することができる。したがって、アルゴリズム構成要素１４１０は、ＱＩＰシステム１４００の様々な構成要素に（例えば、光学及びトラップコントローラ１４２０に）命令を提供して、量子アルゴリズム又は量子演算の実装を可能にすることができる。
【0085】
ここで図１５を参照すると、本開示の態様による例示的なコンピュータシステム又はデバイス１５００が示されている。コンピュータデバイス１５００は、例えば、単一のコンピューティングデバイス、複数のコンピューティングデバイス、又は分散コンピューティングシステムを表すことができる。コンピュータデバイス１５００は、量子コンピュータ（例えば、ＱＩＰシステム）、古典的コンピュータ、又は量子及び古典的コンピューティング機能の組み合わせとして構成されてもよい。例えば、コンピュータデバイス１５００は、トラップイオン技術に基づく量子アルゴリズムを使用して情報を処理するために使用されてもよく、したがって、本明細書で説明されるデュアル空間単一種アーキテクチャを実装してもよい。図１４に示すＱＩＰシステム１４００には、ＱＩＰシステムとしてのコンピュータデバイス１５００の一般的な例が示されている。
【0086】
一例では、コンピュータデバイス１５００は、本明細書で説明する特徴のうちの１つ以上に関連する処理機能を実行するためのプロセッサ１５１０を含んでもよい。プロセッサ１５１０は、プロセッサ又はマルチコアプロセッサの単一又は複数のセットを含んでもよい。さらに、プロセッサ１５１０は、統合処理システム及び／又は分散処理システムとして実装されてもよい。プロセッサ１５１０は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、量子処理ユニット（ＱＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、又はこれらのタイプのプロセッサの組合せを含んでもよい。一態様では、プロセッサ１５１０は、コンピュータデバイス１５００の汎用プロセッサを意味することがあり、それは、また個々のビーム制御のための機能等、より具体的な機能を実行するための追加のプロセッサ１５１０を含んでもよい。
【0087】
一例では、コンピュータデバイス１５００は、本明細書で説明する機能を実行するために、プロセッサ１５１０によって実行可能な命令を記憶するためのメモリ１５２０を含んでもよい。一実装形態では、例えば、メモリ１５２０は、本明細書で説明する機能又は動作のうちの１つ以上を実行するためのコード又は命令を記憶するコンピュータ可読記憶媒体に対応してもよい。プロセッサ１５１０と同様に、メモリ１５２０は、コンピュータデバイス１５００の汎用メモリ意味することがあり、それは、また個々のビーム制御のための命令及び／又はデータ等、より具体的な機能のための命令及び／又はデータを記憶するための追加のメモリ１５２０を含んでもよい。
【0088】
さらに、コンピュータデバイス１５００は、本明細書で説明されるようなハードウェア、ソフトウェア、及びサービスを利用して、１つ以上の当事者との通信を確立して、維持する通信構成要素１５３０を含んでもよい。通信構成要素１５３０は、コンピュータデバイス１５００上の構成要素間の通信と、コンピュータデバイス１５００と、通信ネットワークを横断して位置するデバイス及び／又はコンピュータデバイス１５００に直列もしくはローカルに接続されるデバイス等の外部デバイスとの間の通信とを搬送してもよい。例えば、通信構成要素１５３０は、１つ以上のバスを含みんでもよく、外部デバイスとインターフェース接続するために動作可能な、それぞれ送信機及び受信機に関連する送信チェーン構成要素及び受信チェーン構成要素をさらに含んでもよい。
【0089】
さらに、コンピュータデバイス１５００は、データストア１５４０を含んでもよく、これは、本明細書で説明される実装形態に関連して使用される情報、データベース、及びプログラムの大容量記憶を提供するハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の好適な組み合わせとすることができる。例えば、データストア１５４０は、オペレーティングシステム１５６０（例えば、古典的ＯＳ又は量子ＯＳ）のためのデータリポジトリであってもよい。一実装形態では、データストア１５４０は、メモリ１５２０を含んでもよい。
【0090】
コンピュータデバイス１５００はまた、コンピュータデバイス１５００のユーザから入力を受信するように動作可能であり、ユーザへの提示のための出力を生成するように、又は異なるシステムに（直接又は間接的に）提供するようにさらに動作可能である、ユーザインターフェース構成要素１５５０を含んでもよい。ユーザインターフェース構成要素１５５０は、キーボード、数字パッド、マウス、タッチ感知ディスプレイ、デジタイザ、ナビゲーションキー、機能キー、マイクロフォン、音声認識構成要素、ユーザからの入力を受信することが可能な任意の他の機構、又はそれらの任意の組み合わせを含むが、それらに限定されない、１つ以上の入力デバイスを含んでもよい。さらに、ユーザインターフェース構成要素１５５０は、ディスプレイ、スピーカ、触覚フィードバック機構、プリンタ、ユーザに出力を提示することが可能な任意の他の機構、又はそれらの任意の組み合わせを含むが、それらに限定されない、１つ以上の出力デバイスを含んでもよい。
【0091】
一実装形態では、ユーザインターフェース構成要素１５５０は、オペレーティングシステム１５６０の動作に対応するメッセージを送信及び／又は受信してもよい。さらに、プロセッサ１５１０は、オペレーティングシステム１５６０及び／又はアプリケーション又はプログラムを実行してもよく、メモリ１５２０又はデータストア１５４０は、それらを格納してもよい。
【0092】
コンピュータデバイス１５００がクラウドベースのインフラストラクチャソリューションの一部として実装される場合、ユーザインターフェース構成要素１５５０は、クラウドベースのインフラストラクチャソリューションのユーザがコンピュータデバイス１５００と遠隔で対話することを可能にするために使用されてもよい。
【0093】
ここで図１６を参照すると、ＱＩＰシステムを動作させる方法は、ＱＩＰシステム１４００、コンピュータデバイス１５００、及び／又はＱＩＰシステム１４００若しくはコンピュータデバイス１５００のサブ構成要素のうちの１つ以上によって実行され得る。
【0094】
ブロック１６０５で、ＱＩＰシステム１４００、コンピュータデバイス１５００、及び／又はＱＩＰシステム１４００若しくはコンピュータデバイス１５００のサブ構成要素は、グローバル光ビームを複数のデュアル空間単一種（ＤＳＳＳ）トラップイオンに適用してもよい。
【0095】
ブロック１６１０で、ＱＩＰシステム１４００、コンピュータデバイス１５００、及び／又はＱＩＰシステム１４００若しくはコンピュータデバイス１５００のサブ構成要素は、複数のラマンビームのうちの少なくとも１つのラマンビームを複数のＤＳＳＳトラップイオンのうちの１つのＤＳＳＳトラップイオンに適用して、その１つのＤＳＳＳトラップイオンに関連する量子ビットを基底状態、準安定状態、又は光学状態から異なる状態に遷移させてもよい。
【0096】
本開示の態様は、グローバル光ビームを複数のデュアル空間単一種（ＤＳＳＳ）トラップイオンに適用し、複数のラマンビームのうちの少なくとも１つのラマンビームを複数のＤＳＳＳトラップイオンのうちの１つのＤＳＳＳトラップイオンに適用して、その１つのＤＳＳＳトラップイオンに関連する量子ビットを基底状態、準安定状態又は光学状態から異なる状態に遷移させるための方法及び／又はシステムを含む。
【0097】
本開示の態様は、上記の方法及び／又はシステムのいずれかを含み、グローバル光ビームを適用することは、コヒーレント量子パルスシーケンスを適用することを含む。
【0098】
本開示の態様は、上記の方法及び／又はシステムのいずれかを含み、グローバル光ビームを適用することは、複数のＤＳＳＳトラップイオンに沿った方向に偏心性を有する単一のレーザビームを適用して、単一のレーザビームが複数のＤＳＳＳトラップイオンをカバーするようにすることを含む。
【0099】
本開示の態様は、上記の方法及び／又はシステムのいずれかを含み、グローバル光ビームを適用することは、複数のＤＳＳＳトラップイオンに対して第一の４５度の角度で、磁場に対して第二の４５度の角度でグローバル光ビームを適用することを含む。
【0100】
本開示の態様は、上記の方法及び／又はシステムのいずれかを含み、電気光学変調器（ＥＯＭ）又はＥＯＭと直列に配置された音響光学変調器（ＡＯＭ）を使用して複数のラマンビームのうちの少なくとも１つのラマンビームの周波数を調整することをさらに含む。
【0101】
本開示の態様は、上記の方法及び／又はシステムのいずれかを含み、複数のラマンビームのうちの冷却ラマンビームを複数のＤＳＳＳトラップイオンのうちの少なくとも冷却イオンに適用して、冷却イオンを第一の状態から第一の状態より高い第二の状態へ遷移させることをさらに含む。
【0102】
本開示の態様は、上記の方法及び／又はシステムのいずれかを含み、量子ビットの計算中に、１つのＤＳＳＳトラップイオンに関連する複数のＤＳＳＳトラップイオンのアンシライオンを読み出すことをさらに含む。
【0103】
本開示の態様は、上記の方法及び／又はシステムのいずれかを含み、量子ビットの計算中に、アンシライオンの読み出しに基づいて、１つのＤＳＳＳトラップイオンを較正することをさらに含む。
【0104】
本開示の態様は、上記の方法及び／又はシステムのいずれかを含み、複数のＤＳＳＳトラップイオンと１つ以上のリモートＤＳＳＳトラップイオンとの間のリモートもつれ生成を実行することをさらに含む。
【0105】
本開示の前述の説明は、当業者が本開示を作成又は使用することを可能にするために提供される。本開示に対する様々な修正は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義される共通の原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく他の変形形態に適用されてもよい。さらに、説明された態様の要素は、単数形で説明又は特許請求されていることもあるが、単数形に限定することが明示的に述べられていない限り、複数形が企図される。さらに、別段の記載がない限り、任意の態様の全部又は一部は、任意の他の態様の全部又は一部とともに利用されてもよい。したがって、本開示は、本明細書で説明する例及び設計に限定されるべきではなく、本明細書で開示する原理及び新規の特徴に合致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【国際調査報告】