背景技術：

1、光量子計算機(例如線性光學量子計算機(linear?optical?quantum?computer，loqc))可能需要將光子路由通過復雜的光子電路，該光子電路包括許多光學元件，例如分束器、移相器和反射鏡。單光子源可以用于生成在量子計算中用作量子比特的光子。

2、盡管在光量子計算機中取得了一定進展，但是本領域中仍然需要與時鐘生成有關的改進的方法和系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)思路

1、根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種生成用于光量子計算系統(tǒng)的時鐘信號的系統(tǒng)，該光量子計算系統(tǒng)設置在低溫恒溫器內(nèi)部。該系統(tǒng)包括泵浦光子源，其設置在低溫恒溫器外部。泵浦光子源被配置成生成具有第一重復率的多個泵浦光子脈沖。系統(tǒng)還包括：波導，其光耦合到泵浦光子源；和光子對源，其設置在低溫恒溫器內(nèi)部并且光耦合到第一波導。光子對源被配置成經(jīng)由波導接收多個泵浦光子脈沖，將多個泵浦光子脈沖的子集中的每個泵浦光子脈沖的第一部分轉(zhuǎn)換成光子對，輸出從多個泵浦光子脈沖的子集轉(zhuǎn)換的光子對，并且輸出多個泵浦光子脈沖中的每個泵浦光子脈沖的第二部分。系統(tǒng)還包括光電檢測器，其設置在低溫恒溫器內(nèi)部，并且被配置成接收多個泵浦光子脈沖中的每個泵浦光子脈沖的第二部分，并且通過將多個泵浦光子脈沖中的每個泵浦光子脈沖的第二部分轉(zhuǎn)換成多個電脈沖中的相應電脈沖，來生成多個電脈沖。而且，系統(tǒng)包括時鐘發(fā)生器，其設置在低溫恒溫器內(nèi)部并且電耦合到光電檢測器。該時鐘發(fā)生器被配置成將由光電檢測器生成的多個電脈沖轉(zhuǎn)換成具有第一重復率的多個時鐘信號。

2、根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種生成用于光量子計算系統(tǒng)的時鐘信號的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：泵浦光子源，其被配置成生成具有第一重復率的多個泵浦光子脈沖；波導，其光耦合到泵浦光子源；以及光子對源，其光耦合到第一波導。系統(tǒng)還包括：光電檢測器，其光耦合到光子對源，并且被配置成響應于檢測到具有第一重復率的多個泵浦光子脈沖的至少一部分來生成多個電脈沖；和時鐘發(fā)生器，其耦合到光電檢測器，并且被配置成將多個電脈沖轉(zhuǎn)換成具有第一重復率的多個時鐘信號。在實施例中，第一波導輸出多個泵浦光子脈沖中的每個泵浦光子脈沖的第二部分，并且光電檢測器光耦合到第一波導。

3、根據(jù)本發(fā)明的替代實施例，提供了一種生成用于光量子計算系統(tǒng)的時鐘信號的方法，該光量子計算系統(tǒng)設置在低溫恒溫器內(nèi)部。方法包括：使用設置在低溫恒溫器外部的泵浦光子源生成具有第一重復率的多個泵浦光子脈沖；以及使用光子對源將多個泵浦光子脈沖的子集中的每個泵浦光子脈沖的第一部分轉(zhuǎn)換成光子對，該光子對源設置在低溫恒溫器內(nèi)部并且經(jīng)由波導光耦合到泵浦光子源。光子對源輸出多個泵浦光子脈沖中的每個泵浦光子脈沖的第二部分。方法還包括：使用設置在低溫恒溫器內(nèi)部的光電檢測器，通過將多個泵浦光子脈沖中的每個泵浦光子脈沖的第二部分轉(zhuǎn)換成多個電脈沖中的相應電脈沖，來生成多個電脈沖；以及使用時鐘發(fā)生器使用多個電脈沖生成具有第一重復率的多個時鐘信號，該時鐘發(fā)生器設置在低溫恒溫器內(nèi)部并且耦合到光電檢測器。

4、在實施例中，光子對源、光電檢測器、時鐘發(fā)生器以及光量子計算系統(tǒng)設置在置于低溫恒溫器內(nèi)部的單個芯片上。光子對可以包括信號光子和標示光子。信號光子或標示光子中的一者被量子計算系統(tǒng)用作量子比特。在示例性實施例中，多個泵浦光子脈沖的子集中的每個泵浦光子脈沖的第一部分被非確定性地轉(zhuǎn)換成光子對。

5、在實施例中，光子對源包括：第一波導，其經(jīng)由波導光耦合到泵浦光子源，以用于接收多個泵浦光子脈沖；諧振器，其光耦合到第一波導并且包括非線性光學材料；以及第二波導，其光耦合到諧振器。諧振器可以包括一個或多個環(huán)形諧振器。在該實施例中，方法還包括：將多個泵浦光子脈沖中的每個泵浦光子脈沖的一部分從第一波導耦合到諧振器中。多個泵浦光子脈沖的子集中的每個泵浦光子脈沖的被轉(zhuǎn)換成光子對的第一部分在該部分之中，并且被諧振器的非線性光學材料轉(zhuǎn)換。方法還包括：將由諧振器從多個泵浦光子脈沖的子集轉(zhuǎn)換來的光子對耦合到第二波導中。

6、在另一實施例中，多個泵浦光子脈沖中的每個泵浦光子脈沖的第二部分在該部分之中，并且方法還包括：將多個泵浦光子脈沖中的每個泵浦光子脈沖的第二部分從諧振器耦合到第二波導中。在一些實施例中，方法還包括：使用設置在低溫恒溫器內(nèi)部并且光耦合到第二波導的泵浦排斥器，來將多個泵浦光子脈沖中的每個泵浦光子脈沖的第二部分與光子對分離；以及將多個泵浦光子脈沖中的每個泵浦光子脈沖的第二部分耦合到光電檢測器中，以轉(zhuǎn)換成多個電脈沖。作為示例，泵浦排斥器可以包括光譜濾波器。

7、在又一實施例中，多個泵浦光子脈沖中的每個泵浦光子脈沖的第二部分在多個泵浦光子脈沖中的每個泵浦光子脈沖的剩余部分之中，該剩余部分未耦合到諧振器中。在該實施例中，方法還包括：將多個泵浦光子脈沖中的每個泵浦光子脈沖的第二部分從第一波導耦合到光電檢測器中，以轉(zhuǎn)換成多個電脈沖。

技術特征：

1.一種生成用于光量子計算系統(tǒng)的時鐘信號的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光子對源、所述光電檢測器、所述時鐘發(fā)生器和所述光量子計算系統(tǒng)設置在低溫恒溫器內(nèi)部，并且所述泵浦光子源設置在所述低溫恒溫器外部。

3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光子對中的每一者包括信號光子和標示光子。

4.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號光子或所述標示光子中的一者被所述光量子計算系統(tǒng)用作量子比特。

5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

6.一種系統(tǒng)，包括：

7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光子對源和所述光電檢測器實現(xiàn)在光子集成電路(pic)中，并且所述時鐘發(fā)生器實現(xiàn)在電子集成電路(eic)中。

9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述pic和所述eic是被融合結(jié)合的。

10.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光子對源、所述光電檢測器和所述時鐘發(fā)生器實現(xiàn)在同一襯底結(jié)構(gòu)上。

11.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述同一襯底結(jié)構(gòu)包括融合的pic和eic。

12.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光子對源、所述光電檢測器、所述時鐘發(fā)生器和所述光量子計算系統(tǒng)設置在置于低溫恒溫器內(nèi)部的單個芯片上。

13.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述泵浦光子源設置在所述低溫恒溫器外部。

14.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光子對包括信號光子和標示光子，并且所述信號光子或所述標示光子中的一者被量子計算系統(tǒng)用作量子比特。

15.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光子對源將所述多個泵浦光子脈沖的所述第一部分非確定性地轉(zhuǎn)換成所述光子對。

16.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光子對源包括：

17.根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述諧振器包括一個或多個環(huán)形諧振器。

18.根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個泵浦光子脈沖中的所述第二部分耦合到所述第二波導中并且由所述第二波導輸出。

19.根據(jù)權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括泵浦排斥器，所述泵浦排斥器光耦合到所述光子對源的所述第二波導，所述泵浦排斥器被配置成：

20.根據(jù)權利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述泵浦排斥器包括光譜濾波器。

21.一種生成用于光量子計算系統(tǒng)的時鐘信號的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

22.根據(jù)權利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個或多個混頻器，所述一個或多個混頻器可操作成將所述第三多個第一時鐘信號與所述第六多個第二時鐘信號組合以生成所述多個主時鐘信號。

23.根據(jù)權利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述時鐘中介器包括頻率參考生成電路，所述頻率參考生成電路可操作成將所述第三多個第一時鐘信號與所述第六多個第二時鐘信號組合以生成所述多個主時鐘信號。

24.根據(jù)權利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述時鐘中介器包括一個或多個頻率參考。

25.根據(jù)權利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光子對源、所述第二光子對源、所述第一光電檢測器、所述第二光電檢測器、所述第一時鐘發(fā)生器、所述第二時鐘發(fā)生器和所述時鐘中介器設置在封裝中。

26.根據(jù)權利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括低溫恒溫器，其中，所述系統(tǒng)設置在所述低溫恒溫器中。

27.根據(jù)權利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括低溫恒溫器，其中：

28.根據(jù)權利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括放置在低溫恒溫器內(nèi)的單個芯片，其中，所述第一光子對源、所述第二光子對源，所述第一光電檢測器、所述二光電檢測器、所述第一時鐘發(fā)生器、所述第二時鐘發(fā)生器和所述時鐘中介器設置在放置在所述低溫恒溫器內(nèi)的所述單個芯片上。

29.根據(jù)權利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括光耦合到所述第一泵浦光子源的第一波導和光耦合到所述第二泵浦光子源的第二波導。

30.根據(jù)權利要求29所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括低溫恒溫器，其中，所述第一波導和所述第二波導設置在所述低溫恒溫器的外部。

31.根據(jù)權利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，

32.根據(jù)權利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一諧振器和所述第二諧振器均包括一個或多個環(huán)形諧振器。

33.根據(jù)權利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光子對包括信號光子和標示光子，其中，所述信號光子或所述標示光子中的至少一者包括量子比特。

34.根據(jù)權利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二光子對包括信號光子和標示光子，其中，所述信號光子或所述標示光子中的至少一者包括量子比特。

35.根據(jù)權利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

36.一種生成用于光量子計算系統(tǒng)的時鐘信號的方法，所述方法包括：

37.根據(jù)權利要求36所述的方法，其特征在于，還包括：

38.根據(jù)權利要求37所述的方法，其特征在于，還包括：

39.根據(jù)權利要求36所述的方法，其特征在于，還包括：對所述第三多個第一時鐘信號或所述第六多個第二時鐘信號中的至少一者執(zhí)行一個或多個診斷測量。

40.根據(jù)權利要求39所述的方法，其特征在于，所述一個或多個診斷測量包括艾倫偏差、頻率抖動或相對于光子產(chǎn)生時間的相位。

技術總結(jié)
一種生成用于光量子計算系統(tǒng)的時鐘信號的系統(tǒng)包括：泵浦光子源，其被配置成生成具有第一重復率的多個泵浦光子脈沖；波導，其光耦合到泵浦光子源；以及光子對源，其光耦合到第一波導。該系統(tǒng)還包括：光電檢測器，其光耦合到光子對源，并且被配置成響應于檢測到具有第一重復率的多個泵浦光子脈沖的至少一部分而生成多個電脈沖；和時鐘發(fā)生器，其耦合到光電檢測器，并且被配置成將多個電脈沖轉(zhuǎn)換成具有第一重復率的多個時鐘信號。

技術研發(fā)人員：A·王
受保護的技術使用者：普賽昆騰公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/26