QUANTUM COMPUTER BASED ON MANIPULATION OF ION CHAINS

The use of multiple ion chains in a single ion trap for quantum information processing (QIP) systems is described. Each chain can have its own set of laser beams with which to implement and operate quantum gates within that chain, where each chain may therefore correspond to a single quantum computing register or core. Operations can be performed in parallel across all of these chains as they can be treated independently from each other. To implement and operate quantum gates between different chains, neighboring chains are merged into a single, larger chain, in which one can perform quantum gates between any of the ions in the larger chain. The combined chains can then be separated again by another shuttling event as needed. To implement and operate quantum gates between ions which do not occupy neighboring chains, swap gates can be used via a sequence of intervening chains. L'invention concerne l'utilisation de chaînes ioniques multiples dans un piège à ions unique pour des systèmes de traitement d'informations quantiques (QIP). Chaque chaîne peut posséder son propre ensemble de faisceaux laser permettant de mettre en oeuvre et de faire fonctionner des portes quantiques à l'intérieur de cette chaîne, chaque chaîne pouvant par conséquent correspondre à un seul registre ou noyau informatique quantique. Des opérations peuvent être effectuées en parallèle sur toutes ces chaînes étant donné qu'elles peuvent être traitées indépendamment les unes des autres. Pour mettre en oeuvre et faire fonctionner des portes quantiques entre différentes chaînes, des chaînes voisines sont fusionnées en une seule chaîne plus grande, dans laquelle il est possible de réaliser des portes quantiques entre l'un quelconque des ions dans la chaîne plus grande. Les chaînes combinées peuvent ensuite être à nouveau séparées par un autre événement de navette selon les besoins. Pour mettre en oeuvre et faire fonctionner des portes quantiques entre des ions qui n'occupent pas de chaînes voisines, des portes de permutation peuvent être utilisées par l'intermédiaire d'une séquence de chaînes intermédiaires.