具体实施方式

现在在下文中将参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出本发明的一些但不是全部的实施方案。实际上，本发明可以以许多不同的形式体现，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施方案；相反，提供这些实施方案是为了使本公开满足适用的法律要求。除非另外指明，否则术语“或”(也表示为“/”)在另选和结合意义上均用于本文。术语“例示性”和“示例性”是用于没有质量水平指示的示例。除非另外指明，否则术语“一般”和“大约”是指在工程化和/或制造极限内和/或在用户测量能力内。在全篇内容中，类似的标号指代类似的元件。

在各种实施方案中，提供了用于生成和提供具有动态整形的噪声的信号的方法、装置、系统、计算机程序产品等。例如，信号可(例如，通过波形发生器)生成并施加到系统的电子部件(例如，电极)。将信号施加到电子部件可使得系统执行功能。在各种实施方案中，取决于施加到电子部件的信号，系统可被配置为执行各种功能。在示例性实施方案中，各种功能中的不同功能可具有关于所施加的信号中可容许的噪声量和/或噪声频率的不同要求。在各种实施方案中，动态滤波器用于在将(例如，由波形发生器生成的)信号施加到系统的电子部件(例如，电极)之前对信号进行滤波。动态滤波器是具有可动态调节的响应的滤波器。具体地讲，动态滤波器能够对具有至少两个响应的信号进行滤波。当前用于对信号进行滤波的操作响应可从两个或更多个响应中选择(例如，经由一个或多个开关、衰减器等的操作)。另外，操作响应可根据需要和/或要求动态地改变(例如，在系统的操作期间)，使得系统可经由信号噪声的功能适当和/或功能特定的整形来执行各种功能。

在示例性实施方案中，系统是量子计算机。例如，系统可为包括具有多个电极的离子阱的捕获离子量子计算机。将电压信号施加到电极可使得离子阱执行对应于移动或保持被捕获在离子阱内的原子对象(例如，离子、原子等)的各种功能。例如，各种功能可包括将原子对象从离子阱内的一个位置传输到离子阱中的另一个位置，将原子对象保持在离子阱内的特定位置，使得可对原子对象执行量子逻辑门，从而使得两个原子对象在离子阱内交换位置、使得两个原子对象移动靠近在一起、使得靠近在一起的两个原子对象移动彼此分开等。这些功能中的每种功能可与功能特定的噪声容差相关联。基于对应于功能的功能特定的噪声容差，可将动态滤波器的两个或更多个响应中的特定响应分配给该功能。因此，当波形发生器生成信号时，当将该信号施加到系统(例如，离子阱)的电极时，系统将执行特定功能，动态滤波器受到控制以使用分配给该功能的响应作为操作响应来对信号进行滤波。可随后将具有动态整形的噪声的信号施加到电极，使得离子阱将执行该功能并且该功能的噪声容差将得到适当的满足。

示例性原子对象限制装置

在示例性实施方案中，系统是原子对象限制装置或包括原子对象限制装置(在本文中也称为限制装置)。在示例性实施方案中，限制装置是离子阱(例如，表面离子阱)。例如，离子阱可包括多个电极，该多个电极被配置为接收电信号(例如，电压)以便生成控制离子阱内的一个或多个原子对象(例如，离子)的移动的电势场。

被执行用以控制一个或多个原子对象的移动的各种功能可具有不同的噪声要求。例如，用于执行传输功能(其中原子对象从离子阱中的一个位置移动到离子阱中的另一个位置)的噪声要求可以是第一噪声要求，并且用于将原子对象保持在离子阱内特定位置处的噪声要求(例如，使得可执行原子对象是量子位的量子计算机的门操作)可以是第二噪声要求。在示例性实施方案中，第一噪声要求和第二噪声要求可以不同。例如，当执行传输功能时，该功能的执行可能对约1MHz频率下的噪声敏感。在另一个示例中，当执行保持功能(例如，将原子对象保持在离子阱内特定位置处，使得可对原子对象执行量子逻辑门)时，该功能的执行可能对约250kHz频率下的噪声敏感。因此，使用被配置为优化保持功能的性能的噪声要求来执行传输功能导致传输功能的性能降低。例如，使用被配置为优化保持功能的性能的噪声要求来执行传输功能降低了可执行传输功能的速度和/或带宽。

图1提供了示例性表面离子阱100的顶部示意图。在示例性实施方案中，表面离子阱100被构造为离子阱芯片的一部分和/或离子阱装置和/或封装的一部分。在示例性实施方案中，表面离子阱100至少部分地由多个射频(RF)导轨112(例如，112A、112B)限定。在各种实施方案中，离子阱100至少部分地由捕获和/或传输(TT)电极的多个序列114(例如，114A、114B、114C)限定。在示例性实施方案中，离子阱100是具有对称RF导轨的表面Paul阱。在各种实施方案中，限制装置的电势生成元件包括TT电极的序列114的TT电极116和/或RF导轨112。在各种实施方案中，离子阱100的上表面具有平坦化拓扑结构。例如，多个RF导轨112中的每个RF导轨112的上表面和TT电极的多个序列114中的每个TT电极116的上表面可基本上共面。

在各种实施方案中，离子阱100包括多个RF导轨112和/或至少部分地由多个RF导轨限定。RF导轨112形成有基本上平行的纵向轴线111(例如，111A、111B)和有基本上共面的上表面。例如，RF导轨112基本上平行，以使得RF导轨112之间的距离沿RF导轨112的长度(例如，RF导轨的沿RF导轨112的纵向轴线111的长度)大约恒定。例如，RF导轨112的上表面可与离子阱100的上表面基本上齐平。在示例性实施方案中，多个RF导轨112包括两个RF导轨112(例如，112A、112B)。在各种实施方案中，离子阱100可包括多个RF导轨112。例如，离子阱100可以是包括多个数量(例如，成对和/或成组)的RF导轨112的二维离子阱，其中每个数量(例如，成对和/或成组)的RF导轨112具有基本上平行的纵向轴线111。在示例性实施方案中，第一数量的RF导轨112具有相互基本上平行的纵向轴线111，第二数量的RF导轨112具有相互基本上平行的纵向轴线111，并且第一数量的RF导轨的纵向轴线与第二数量的RF导轨的纵向轴线基本上非平行(例如，横向)。图1示出了具有两个RF导轨112的示例性一维离子阱100，尽管其他实施方案可包括处于各种配置的附加RF导轨。

在各种实施方案中，两个相邻的RF导轨112可通过纵向间隙105彼此分隔(例如，绝缘)。例如，纵向间隙(在一个或两个维度上)可限定离子阱100的限制通道或限制区域，其中一个或多个原子对象(例如，在限制装置是离子阱100的情况下是离子)可在离子阱内的各个位置处被捕获。在各种实施方案中，由其限定的纵向间隙105可基本上平行于相邻RF导轨112的纵向轴线111延伸。例如，纵向间隙105可基本上平行于y轴延伸。在示例性实施方案中，纵向间隙105可至少部分地填充有绝缘材料(例如，介电材料)。在各种实施方案中，介电材料可以是二氧化硅(例如，通过热氧化形成)和/或其他介电材料和/或绝缘材料。在各种实施方案中，纵向间隙105的高度(例如，在x方向上)大约介于40μm至500μm。在各种实施方案中，TT电极的一个或多个序列114(例如，TT电极的第二序列114B)可设置和/或形成在纵向间隙105内。

在示例性实施方案中，横向间隙可存在于电极的一个或多个序列114的邻近和/或相邻电极116之间。在示例性实施方案中，横向间隙可为空的空间和/或至少部分地填充有介电材料，以防止邻近和/或相邻电极之间的电连通。在示例性实施方案中，邻近和/或相邻电极之间的横向间隙可在大约1μm-10μm的范围内。

在示例性实施方案中，TT电极的序列114与邻近和/或相邻RF导轨112之间存在纵向间隙。在示例性实施方案中，纵向间隙可至少部分地填充有介电材料和/或绝缘材料，以防止电极的序列114中的TT电极116与RF导轨112之间的电连通。在示例性实施方案中，邻近和/或相邻电极之间的纵向间隙可在大约1μm-10μm的范围内。

在各种实施方案中，离子阱100可至少部分地由TT电极的多个序列114(例如，TT电极的第一序列114A、TT电极的第二序列114B、TT电极的第三序列114C)限定。TT电极的每个序列114被形成为基本上平行于RF导轨112的基本上平行的纵向轴线111延伸。例如，TT电极的多个序列114可基本上平行于y轴延伸，如图1所示。在各种实施方案中，TT电极的多个序列114包括TT电极的两个、三个、四个和/或另一数量的序列114。在示例性实施方案中，离子阱100包括TT电极的多个数量的序列114。例如，所示的离子阱100是包括TT电极的三个序列114的一维离子阱。例如，离子阱100可以是包括TT电极的多个数量的序列114的二维离子阱，TT电极的多个数量的序列各自基本上平行于对应数量的RF导轨112的基本上平行的纵向轴线延伸。在示例性实施方案中，TT电极的第一数量序列114基本上平行于第一数量的RF导轨112的基本上平行的纵向轴线111延伸，TT电极的第二数量序列114基本上平行于第二数量的RF导轨112的基本上平行的纵向轴线111延伸，并且第一数量的RF导轨的纵向轴线与第二数量的RF导轨的纵向轴线基本上非平行(例如，横向)。在一些实施方案中，TT电极的多个序列114中的每个TT电极116可形成有与RF导轨112的上表面基本上共面的基本上共面的上表面。

在示例性实施方案中(例如，如图3至图5所示)，多个(例如，一对)RF导轨112可形成在TT电极的第一序列114A与TT电极的第三序列114C之间，其中TT电极的第二序列114B沿RF导轨112之间的纵向通道105延伸。例如，TT电极的每个序列114可在基本上平行于RF导轨的纵向轴线111的方向上(例如，在y方向上)延伸。在各种实施方案中，TT电极的序列114的上表面与RF导轨112的上表面基本上共面。

在各种实施方案中，RF信号可被施加到RF导轨112以生成电场和/或磁场，该电场和/或磁场用于在横向于离子阱110的纵向方向(例如，x方向和z方向)的方向上保持捕获在离子阱110内的离子。在各种实施方案中，可将TT电压施加到TT电极116以生成时间相关的电势场，该电势场使得对象组中的对象横贯对应的轨线以执行确定性再整形和/或重新排序功能。在各种实施方案中，TT电极的多个序列114可用TT电压进行组合偏置，该TT电压有助于可变组合的电场和/或磁场在高于TT电极的序列114和/或RF导轨112的上表面中的至少一个的势阱中捕获至少一个原子对象(例如，离子)。例如，至少部分地由施加到TT电极的序列114中的TT电极的电压生成的电场和/或磁场可在高于TT电极的第二序列114B的上表面和/或纵向间隙105的势阱中捕获至少一个原子对象。另外，施加到电极116的TT电压可使得捕获在高于TT电极的第二序列114B的上表面和/或纵向间隙105的势阱内的离子横穿对应于离子阱的各种功能的轨线。

根据诸如至少一个原子对象上的电荷和/或组合的电场和/或磁场的形状和/或幅度之类的因素，至少一个原子对象可被稳定在离子阱110的上表面(例如，TT电极的序列114和RF导轨112的共面上表面)上方的特定距离(例如，大约20μm至大约200μm)处。为了进一步有助于控制原子对象沿期望轨线的转运，在各种实施方案中，离子阱110可在能够将离子阱冷却到低于124开尔文(例如，低于100开尔文、低于50开尔文、低于10开尔文、低于5开尔文等)的温度的低温室和/或真空室内操作。

在各种实施方案中，RF导轨112、电极的序列114和/或由RF导轨和/或电极的序列114生成的限制电势限定了离子阱的限制平面103。在各种实施方案中，RF导轨112、电极的序列114和/或由RF导轨和/或电极的序列114产生的限制电势限定了离子阱的轴线101。

在各种实施方案中，施加到TT电极116的TT电压由一个或多个连接的设备(例如，如图6所示的控制器30等)经由引线控制。例如，根据至少一个原子对象上的正电荷或负电荷，TT电压可针对在特定离子附近的TT电极116升高或降低，以使得特定离子横穿期望的轨线。例如，控制器30可控制电压驱动器以使得电压驱动器将TT电压施加到TT电极以生成时间相关的电势(例如，随时间演变的电势)，这使得执行离子阱的各种功能(例如，将原子对象从离子阱内的一个位置传输到离子阱中的另一个位置，将原子对象保持在离子阱内的特定位置，使得可对原子对象执行量子逻辑门，从而使得两个原子对象在离子阱内交换位置、使得两个原子对象移动靠近在一起、使得靠近在一起的两个原子对象移动彼此分开等)。在各种实施方案中，电压驱动器经由动态滤波器与TT电极116电连通。例如，动态滤波器可被控制(例如，通过滤波器驱动器)，以基于要由离子阱/在离子阱中经由通过将信号施加到TT电极而生成的电势来执行的功能对施加到TT电极116的信号中的噪声进行动态整形。

示例性动态滤波器系统

图2示出了根据示例性实施方案的示例性动态滤波器系统200。在各种实施方案中，控制器30可控制一个或多个波形发生器210(例如，图6所示的电压源50)，以使得信号(例如，电压信号)被施加到被配置为执行具有不同信号噪声要求的多种功能的系统的电子部件(例如，电极116)。例如，如上所述，将信号施加到电极116导致生成电势场，该电势场可导致对捕获在离子阱100内的原子对象执行一种或多种功能。不同的功能具有不同的噪声灵敏度，并且因此具有不同的噪声要求。因此，动态滤波器系统200可用于对由一个或多个波形发生器210(或其他信号发生器)生成并施加到电极116的信号中的噪声进行动态整形。在示例性实施方案中，波形发生器210是任意波形发生器(AWG)。

在各种实施方案中，动态滤波器系统200包括动态滤波器215和滤波器驱动器205。在各种实施方案中，滤波器驱动器205由控制器30控制以控制动态滤波器215的动态响应。如上所述，动态滤波器215是可被控制以在两个或更多个响应之间/中切换的滤波器。例如，可动态地控制动态滤波器215的响应，以便对使用动态滤波器滤波的信号的噪声进行动态整形。滤波器驱动器205可控制动态滤波器215的一个或多个开关、衰减器等以控制操作响应。例如，动态滤波器215能够影响经由可动态地选择的两个或更多个响应(例如，经由滤波器驱动器205的操作)施加到其上的信号。当前选择的响应(例如，当前作用于施加到动态滤波器215的信号的响应)在本文中被称为操作响应。操作响应可以是第一时间段的第一响应，然后通过滤波器驱动器205的操作，操作响应可切换到第二时间段的第二响应。

在各种实施方案中，动态滤波器205可包括多个(例如，两个或更多个)低通、高通、带通和/或带阻滤波元件。在示例性实施方案中，使用缓冲器来驱动多个滤波元件。例如，每个滤波元件可在其输入端具有可变阶跃衰减器和/或开关，该可变阶跃衰减器和/或开关可用于在滤波过程中包括滤波元件或从滤波过程移除滤波元件(例如，经由滤波器驱动器205的操作)。在示例性实施方案中，每个滤波元件均为具有巴特沃斯响应的单端类型。在各种实施方案中，可使用各种其他滤波元件(例如，具有各种响应)。在示例性实施方案中，滤波元件的低阻抗侧或端部连接在一起。可随后通过(例如，经由滤波器和/或滤波器驱动器205的逻辑接口)使每个滤波元件的输入处的可变阶跃衰减器和/或开关选择滤波元件的适当系列来选择动态滤波器215的操作响应，以用于提供期望的操作响应。两个示例性动态滤波器215(例如，示例性动态滤波器400和示例性动态滤波器500)的示意图在图4和图5中示出。

因此，控制器30可控制波形发生器210(例如，电压源50)以向动态滤波器215提供特定信号。控制器30还可控制滤波器驱动器205以控制动态滤波器215的操作响应。动态滤波器215可接收通过波形生成210(例如，电压源50)生成的信号，并且根据滤波器驱动器205所选择的操作响应对信号进行滤波。滤波后的信号(例如，具有动态整形的噪声的信号)随后被提供给电极116，使得所得的电势场可用于执行功能。此外，提供给电极116的滤波后的信号具有适当的噪声分布，该噪声分布适于经由因将信号施加到电极116而产生的电势场来执行的功能。

图3提供了示出了示例性过程、程序、操作等的流程图，这些过程、程序、操例如可由控制器30执行以导致具有动态整形的噪声的信号被提供给电子部件(例如，电极116)。为了清楚起见，我们专注于将具有动态整形的噪声的信号施加到单个电极116。然而，应当理解，系统可包括多个波形发生器210、多个动态滤波器215和多个对应的滤波器驱动器205，使得具有动态整形的噪声的信号可被提供给多个电极116和/或其他电子部件。

从步骤/操作302开始，可识别功能执行触发。例如，控制器30(例如，使用图7所示的处理设备705)可从命令队列读取下一个命令。例如，该命令可指示应将特定电压组施加到一组电极116以执行特定功能。命令的读取可使得控制器30识别功能执行触发。在步骤/操作304处，确定要执行的功能。例如，基于命令和/或功能执行触发，控制器30(例如，使用处理设备705、存储器710等)可确定要执行的功能。例如，如上所述，在示例性实施方案中，该功能可能是将原子对象从离子阱内的一个位置传输到离子阱中的另一个位置，将原子对象保持在离子阱内的特定位置，使得可对原子对象执行量子逻辑门，从而使得两个原子对象在离子阱内交换位置、使得两个原子对象移动靠近在一起、使得靠近在一起的两个原子对象移动彼此分开等。基于所确定的功能，可识别动态滤波器的对应响应。

例如，离子阱100可包括300个TT电极116。每个TT电极116可与波形发生器210和动态滤波器215相关联，使得可单独定制施加到每个单独TT电极116的信号。例如，该组电极可包括十二个电极。基于要经由将信号施加到十二个电极来执行的所识别的功能，可识别对应于该功能的动态滤波器的响应。可随后(例如，通过滤波器驱动器205)控制对应于十二个电极的动态滤波器，以用被识别为对应于该功能的操作响应进行操作。

例如，在步骤/操作306处，操作对应于该组电极的动态滤波器中的每个动态滤波器的一个或多个开关和/或衰减器，使得用为对应于所确定功能的响应的操作响应来操作动态滤波器。例如，控制器30(例如，使用驱动器控制器元件715)可导致一个或多个滤波器驱动器205操作对应于该组电极的动态滤波器215中的每个动态滤波器的一个或多个开关和/或衰减器，使得将用为对应于所确定功能的响应的操作响应来操作滤波器。

在步骤/操作308处，控制器30导致对应于该组电极的波形发生器210根据命令生成信号并将信号提供给动态滤波器205。动态滤波器205以所选择的操作响应(对应于所确定功能的响应)对信号进行滤波。因此，根据信号将导致系统执行的功能，对信号的噪声进行动态整形。滤波后的信号随后被施加到对应的电极，使得执行该功能。

在各种实施方案中，过程随后返回到步骤/操作302，并且读取对应于另一功能的另一命令。可相应地调节和/或切换动态滤波器的操作响应，使得动态滤波器使用对应于下一个信号将导致系统执行的功能的操作响应来对下一个信号进行滤波。因此，可根据控制器30的需要重复图3所示的过程，以使得系统执行期望的功能。

第一示例性动态滤波器

图4示出了示例性动态滤波器400的示意图。在示例性实施方案中，动态滤波器400包括输入端420和输出端430。在示例性实施方案中，动态滤波器400包括滤波元件高通滤波器406、第一低通滤波器408和第二低通滤波器410。在示例性实施方案中，高通滤波器406和第一低通滤波器408具有相同的截止频率。在示例性实施方案中，高通滤波器406、第一低通滤波器408和第二低通滤波器410中的每一者都具有巴特沃斯响应。应当理解，低通滤波器通过低于截止频率的频率，而不通过高于截止频率的频率。高通滤波器通过高于截止频率的频率，而不通过低于截止频率的频率。应当理解，围绕截止频率的滤波器的响应可能不是理想化阶跃功能，并且可包括一些翻转和/或过渡区域。

在示例性实施方案中，输入端420接收由波形发生器210生成的信号。然后经由分离器401分离该信号。分离信号的第一部分被传递到第一放大器402A，并且分离信号的第二部分被传递到第二放大器402B。分离信号的第一部分在由第一放大器402A放大之后被传递到第一开关/衰减器404A。第一开关/衰减器404A控制分离信号的第一部分是否被传递到高通滤波器406。高通滤波器406的低阻抗端经由求和节点或组合器409与第二低通滤波器410通信。分离信号的第二部分在由第二放大器402B放大之后被传递到第二开关/衰减器404B。第二开关/衰减器404B控制分离信号的第二部分是否被传递到第一低通滤波器408。低通滤波器408的低阻抗端经由求和节点或组合器409与第二低通滤波器410通信。例如，求和节点或组合器409可接收分离信号的第一部分与第一放大器402A、第一开关/衰减器404A和高通滤波器406相互作用的结果，并且可接收分离信号的第二部分与第二放大器402B、第二开关/衰减器404B和第一低通滤波器408相互作用的结果。求和节点或组合器409可组合分离信号的两个接收部分并将组合信号提供给第二低通滤波器410。

在示例性实施方案中，动态滤波器400可用为第一响应的操作响应进行操作，其中分离信号的第一部分被传递到高通滤波器406，并且分离信号的第二部分被传递到第一低通滤波器408，之后两个滤波后的信号重组，并且使用第二低通滤波器410对组合信号进行滤波。因此，第一响应大约是对应于第二低通滤波器410的响应(例如，在高通滤波器406和第一低通滤波器408具有相同截止频率的示例性实施方案中)。在示例性实施方案中，动态滤波器400可用为第二响应的操作响应进行操作，其中分离信号的第一部分不传递到高通滤波器406，并且分离信号的第二部分被传递到第一低通滤波器408，之后用第二低通滤波器410对分离信号的第二部分进行滤波。因此，第二响应是双低通滤波器响应。在示例性实施方案中，第二低通滤波器410的截止频率是比第一低通滤波器408和高通滤波器406的截止频率更高的频率。在示例性实施方案中，动态滤波器400可用为第三响应的操作响应进行操作，其中分离信号的第一部分被传递到高通滤波器406，并且分离信号的第二部分不传递到第一低通滤波器408，之后用第二低通滤波器410对分离信号的第一部分进行滤波。因此，第三响应是通过高通滤波器406的截止频率与第二低通滤波器410的截止频率之间的频带的带通滤波器响应。

另一个示例性动态滤波器

图5示出了示例性动态滤波器500的示意图。在示例性实施方案中，动态滤波器500包括输入端520和输出端530。在示例性实施方案中，动态滤波器500包括滤波元件第一低通滤波器508和第二低通滤波器510。在示例性实施方案中，第一低通滤波器508和第二低通滤波器510中的每一者都具有巴特沃斯响应。

在示例性实施方案中，输入端520接收由波形发生器210生成的信号。在各种实施方案中，信号被提供给动态滤波器的第一臂和/或动态滤波器的第二臂。例如，由波形发生器210生成并由输入端520接收的信号可被传递到和/或提供给(例如，经由引线、迹线等)包括第一缓冲器504的第一臂。第一缓冲器504被配置为接收信号并针对任何期望的和/或要求的时间延迟来调节信号，使得可准确地和/或精确地控制信号被施加到对应电极的定时。第一缓冲器504可随后经由开关/衰减器502将(缓冲的和/或延迟的)信号传递到第二低通滤波器510。例如，由波形发生器210生成并由输入端520接收的信号可被传递到和/或提供给(例如，经由引线、迹线等)包括第二缓冲器506的第二臂。第二缓冲器506被配置为接收信号并针对任何期望的和/或要求的时间延迟来调节信号，使得可准确地和/或精确地控制信号被施加到对应电极的定时。第二臂还可包括第一低通滤波器508。例如，第二缓冲器506可将(缓冲的和/或延迟的)信号传递到第一低通滤波器508。第一低通滤波器可随后将(滤波后的缓冲的和/或延迟的)信号可能经由开关/衰减器502传递到第二低通滤波器。第一低通滤波器508的低阻抗端与第二低通滤波器510连通。

在各种实施方案中，操作开关/衰减器502以确定将由第一臂处理的信号还是由第二臂处理的信号传递到第二低通滤波器510。例如，控制器30可控制开关/衰减器502以使得适当的信号(例如，经由第一臂处理/调节的信号或经由第二臂处理/调节的信号)用于由量子计算机执行的一个或多个操作，例如，被提供给第二低通滤波器510。

在示例性实施方案中，动态滤波器500可用为第一响应的操作响应进行操作，其中信号由第二低通滤波器510缓冲和滤波。因此，第一响应是低通滤波器响应。在示例性实施方案中，动态滤波器500可用为第二响应的操作响应进行操作，其中信号由第一低通滤波器508和第二低通滤波器510缓冲和滤波。因此，第二响应是双低通滤波器响应。在示例性实施方案中，第二低通滤波器510的截止频率是比第一低通滤波器508的截止频率更高的频率。

技术优点

各种实施方案提供了针对生成信号并将信号提供给系统的技术问题的技术解决方案，该信号使得系统执行不同的功能，其中不同的功能具有不同的噪声容差。例如，在上述捕获离子量子计算机的示例性系统中，当执行传输功能时，该功能的执行可能对约1MHz频率下的噪声敏感，并且当执行保持功能时(例如，将原子对象保持在离子阱内的特定位置处，使得可对原子对象执行量子逻辑门)时，该功能的执行可能对约250kHz频率下的噪声敏感。用于对信号进行噪声整形的当前方法包括基于具有最严格噪声容差的功能的噪声容差对所有信号进行滤波。然而，在所描述的示例中，使用被配置为优化保持功能的性能的噪声要求来执行传输功能导致传输功能的性能降低。例如，使用被配置为优化保持功能的性能的噪声要求来执行传输功能降低了可执行传输功能的速度和/或带宽。示例性实施方案通过提供动态滤波器和使用动态滤波器基于信号将要导致系统执行的功能对信号的噪声进行动态整形的方法来提供这些技术问题的技术解决方案。因此，示例性实施方案提供了导致改善的系统性能的技术解决方案。例如，在上述示例中，用于执行传输功能的信号可具有基于传输功能的噪声容差动态整形的信号的噪声，并且用于执行保持功能的信号可基于保持功能的噪声容差动态整形的信号的噪声，使得传输功能和保持功能两者都可有效地执行并且执行传输功能的带宽/速度不受过度噪声整形的影响。

包括离子阱装置的示例性量子计算机

如上所述，动态滤波器可以是量子计算机610的一部分。例如，动态滤波器215可用于对施加到离子阱的电极116的信号的噪声进行动态整形，该离子阱捕获用作量子计算机610的量子位的原子对象。图6提供了根据示例性实施方案的包括限制装置(例如，离子阱100)的示例性量子计算机系统600的示意图。在各种实施方案中，量子计算机系统600包括计算实体10和量子计算机610。在各种实施方案中，量子计算机610包括控制器30、包封限制装置(例如，离子阱100)的低温恒温器和/或真空室40，以及一个或多个操纵源60。在示例性实施方案中，一个或多个操纵源60可包括一个或多个激光器(例如，光学激光器、微波源等)。在示例性实施方案中，由操纵源60产生的光束、脉冲、场等可经由一个或多个光路66(例如，66A、66B、66C)提供给离子阱100。在各种实施方案中，一个或多个操纵源60被配置为操纵和/或引起限制装置内的一个或多个原子对象的受控量子态演进。例如，在示例性实施方案中，其中一个或多个操纵源60包括一个或多个激光器，该激光器可向低温室和/或真空室40内的限制装置提供一个或多个激光束。在各种实施方案中，量子计算机610包括一个或多个电压源50。例如，电压源50可包括多个TT电压驱动器和/或电压源和/或至少一个RF驱动器和/或电压源。例如，电压源50可包括一个或多个波形发生器210。在示例性实施方案中，电压源50可经由动态滤波器215电耦接到限制装置(例如，离子阱100)的对应电势生成元件(例如，TT电极116)。

在各种实施方案中，计算实体10被配置为允许用户向量子计算机610提供输入(例如，经由计算实体10的用户界面)并且从量子计算机610接收输出、查看输出等。计算实体10可经由一个或多个有线或无线网络20和/或经由直接的有线和/或无线通信与量子计算机610的控制器30进行通信。在示例性实施方案中，计算实体10可将信息/数据、量子计算算法等转换、配置、格式化等为控制器30可理解和/或实现的计算语言、可执行指令、命令集等。

在各种实施方案中，控制器30被配置为控制电压源50、控制低温室和/或真空室40内的温度和压力的低温系统和/或真空系统、操纵源60，和/或控制低温室和/或真空室40内的各种环境条件(例如，温度、压力等)和/或被配置为操纵和/或导致限制装置内一个或多个原子对象的量子态的受控演进的其他系统。例如，控制器30可导致限制装置内的一个或多个原子对象的量子态的受控演进，以执行量子电路和/或算法。在各种实施方案中，被限制在限制装置内的原子对象用作量子计算机610的量子位。

示例性控制器

在各种实施方案中，限制装置被结合到量子计算机610中。在各种实施方案中，量子计算机610还包括被配置为控制量子计算机610的各种元件的控制器30。例如，控制器30可被配置为控制电压源50、控制低温室和/或真空室40内温度和压力的低温系统和/或真空系统、操纵源60，和/或控制低温室和/或真空室40内的环境条件(例如，温度、湿度、压力等)和/或被配置为操纵和/或导致限制装置内一个或多个原子对象的量子态的受控演进的其他系统。

如图7所示，在各种实施方案中，控制器30可包括各种控制器元件，包括处理元件705、存储器710、驱动器控制器元件715、通信接口720、模拟数字转换器元件725等。例如，处理元件705可包括可编程逻辑设备(PLD)、复杂PLD(CPLD)、微处理器、协处理实体、专用指令集处理器(ASIP)、集成电路、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、硬件加速器、其他处理设备和/或电路等和/或控制器。术语电路可指完全硬件实施方案或硬件和计算机程序产品的组合。在示例性实施方案中，控制器30的处理元件705包括时钟并且/或者与时钟进行通信。

例如，存储器710可包括非暂态存储器诸如易失性和/或非易失性存储器，诸如以下中的一者或多者：硬盘、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存存储器、MMC、SD存储卡、存储棒、CBRAM、PRAM、FeRAM、RRAM、SONOS、赛道存储器、RAM、DRAM、SRAM、FPM DRAM、EDO DRAM、SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3SDRAM、RDRAM、RIMM、DIMM、SIMM、VRAM、高速缓存存储器、寄存器存储器等。在各种实施方案中，存储器710可存储对应于量子计算机(例如，在量子位记录数据存储、量子位记录数据库、量子位记录表等中)、校准表、可执行队列、计算机程序代码(例如，一个或多个计算机语言、专用控制器语言等)等的量子位的量子位记录。在示例性实施方案中，存储在存储器710中的计算机程序代码的至少一部分的执行(例如，通过处理元件705)使控制器30执行本文描述的用于对离子阱100的电极施加具有动态整形的噪声的信号以执行对应于该动态整形的信号的功能的一个或多个步骤、操作、过程、程序等。

在各种实施方案中，驱动器控制器元件715可包括各自被配置为控制一个或多个驱动器的一个或多个驱动器和/或控制器元件。在各种实施方案中，驱动器控制器元件715可包括驱动器和/或驱动器控制器。例如，驱动器控制器可被配置为导致一个或多个对应驱动器根据由控制器30(例如，由处理元件705)调度和执行的可执行指令、命令等被操作。在各种实施方案中，驱动器控制器元件715可使得控制器30能够操作操纵源60。在各种实施方案中，驱动器可为激光驱动器；真空部件驱动器；用于控制施加到TT、RF(例如，电压源50)和/或用于保持和/或控制离子阱100的离子捕获电势的其他电极的电流和/或电压的驱动器(和/或用于向限制装置的电势生成元件提供驱动器动作序列的其他驱动器)；用于控制一个或多个动态滤波器的操作响应的驱动器(例如，滤波器驱动器205)；低温和/或真空系统部件驱动器；等等。例如，驱动器可控制和/或包括TT和/或RF电压驱动器和/或向TT电极116和/或RF导轨112提供电压和/或电信号的电压源。在各种实施方案中，控制器30包括用于从一个或多个光学接收器部件(诸如相机、MEM相机、CCD相机、光电二极管、光电倍増管等)传送和/或接收信号的器件。例如，控制器30可包括被配置为从一个或多个光学接收器部件、校准传感器等接收信号的一个或多个模数转换器元件725。

在各种实施方案中，控制器30可包括用于与计算实体10交互和/或通信的通信接口720。例如，控制器30可包括通信接口720以用于从计算实体10接收可执行指令、命令集等，并且向计算实体10提供从量子计算机610(例如，从光收集系统)接收的输出和/或处理输出的结果。在各种实施方案中，计算实体10与控制器30可经由直接的有线和/或无线连接和/或一个或多个有线和/或无线网络20进行通信。

示例性计算实体

图8提供了可结合本发明的实施方案使用的示例性计算实体10的例示性示意图。在各种实施方案中，计算实体10被配置为允许用户向量子计算机610提供输入(例如，经由计算实体10的用户界面)并且从量子计算机610接收、显示、分析等输出。

如图8所示，计算实体10可包括天线812、发射器804(例如，无线电部件)、接收器806(例如，无线电部件)和处理元件808，该处理元件分别向发射器804提供信号和从接收器806接收信号。分别向发射器804提供的信号和从接收器806接收的信号可包括根据适用的无线系统的空中接口标准将信息/数据信令化，以与各种实体诸如控制器30、其他计算实体10等进行通信。就这点而言，计算实体10可能够用一个或多个空中接口标准、通信协议、调制类型和接入类型操作。例如，计算实体10可被配置为使用有线数据传输协议来接收和/或提供通信，该有线数据传输协议诸如光纤分布式数据接口(FDDI)、数字订户线路(DSL)、以太网、异步传输模式(ATM)、帧中继器、线上数据服务接口数据规范(DOCSIS)或任何其他有线传输协议。类似地，计算实体10可被配置为使用多种协议中的任一种经由无线外部通信网络进行通信，该多种协议诸如通用分组无线电服务(GPRS)、通用移动电信系统(UMTS)、码分多址2000(CDMA2000)、CDMA2000 1X(1xRTT)、宽带码分多址(WCDMA)、全球移动通信系统(GSM)、GSM演进的增强数据速率(EDGE)、时分同步码分多址(TD-SCDMA)、长期演进(LTE)、演进型通用陆地无线电接入网络(E-UTRAN)、演进数据最优化(EVDO)、高速分组接入(HSPA)、高速下行链路分组接入(HSDPA)、IEEE802.11(Wi-Fi)、Wi-Fi Direct、802.16(WiMAX)、超宽带(UWB)、红外(IR)协议、近场通信(NFC)协议、Wibree、蓝牙协议、无线通用串行总线(USB)协议和/或任何其他无线协议。计算实体10可使用此类协议和标准以使用以下进行通信：边界网关协议(BGP)、动态主机配置协议(DHCP)、域名系统(DNS)、文件传输协议(FTP)、超文本传输协议(HTTP)、TLS/SSL/安全的HTTP、互联网消息访问协议(IMAP)、网络时间协议(NTP)、简单邮件传输协议(SMTP)、Telnet、传输层安全(TLS)、安全套接层(SSL)、互联网协议(IP)、传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)、数据报拥塞控制协议(DCCP)、流控制传输协议(SCTP)、超文本标记语言(HTML)等。

经由这些通信标准和协议，计算实体10可使用诸如非结构化补充服务信息/数据(USSD)、短消息服务(SMS)、多媒体消息服务(MMS)、双音多频信令(DTMF)和/或订户身份模块拨号盘(SIM拨号盘)之类的概念与各种其他实体进行通信。计算实体10还可下载改变、附加插件和更新，例如，下载到其固件、软件(例如，包括可执行指令、应用、程序模块)和操作系统。

计算实体10还可包括用户界面设备，该用户界面设备包括一个或多个用户输入/输出接口(例如，耦接到处理元件808的显示器816和/或扬声器/扬声器驱动器以及耦接到处理元件808的触摸屏、键盘、鼠标和/或麦克风)。例如，用户输出接口可被配置为提供可互换地在计算实体10上执行和/或经由计算实体可访问的应用、浏览器、用户界面、界面、仪表板、屏幕、网页、页面和/或在本文中所用的类似字词，以导致信息/数据的显示或听觉呈现，并且用于经由一个或多个用户输入接口与其交互。用户输入接口可包括允许计算实体10接收数据的多个设备中的任一个，诸如小键盘818(硬或软)、触摸显示器、声音/语音或运动接口、扫描仪、读取器或其他输入设备。在包括小键盘818的实施方案中，小键盘818可包括(或导致显示)用于操作计算实体10的常规数字按键(0-9)和相关按键(#、*)以及其他按键，并且可包括完整的一组字母按键或可被启用以提供完整的一组字母数字按键的一组按键。除了提供输入之外，用户输入界面还可用于例如激活或去激活某些功能，诸如屏幕保护程序和/或睡眠模式。通过此类输入，计算实体10可收集信息/数据、用户交互/输入等。

计算实体10还可包括可嵌入和/或可移除的易失性存储装置或存储器822和/或非易失性存储装置或存储器824。例如，非易失性存储器可为ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存存储器、MMC、SD内存卡、存储棒、CBRAM、PRAM、FeRAM、RRAM、SONOS、赛道存储器等。易失性存储器可以是RAM、DRAM、SRAM、FPM DRAM、EDO DRAM、SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3SDRAM、RDRAM、RIMM、DIMM、SIMM、VRAM、高速缓存存储器、寄存器存储器等。易失性和非易失性存储装置或存储器可存储数据库、数据库实例、数据库管理系统实体、数据、应用、程序、程序模块、脚本、源代码、目标代码、字节代码、编译代码、解译代码、机器代码、可执行指令等，以实现计算实体10的功能。

结论

本发明所属领域的技术人员在受益于前述描述和相关附图中呈现的教导之后，将想到本文所阐述的本发明的许多修改和其他实施方案。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施方案，并且修改和其他实施方案旨在包括在所附权利要求的范围内。尽管本文采用了特定术语，但它们仅以一般性和描述性意义使用，而不是出于限制的目的。