DE202023100801U1

DE202023100801U1 - Drehbar gelagerter Quantencomputer auf NV-Zentren-Basis für mobile Anwendungen

Info

Publication number: DE202023100801U1
Application number: DE202023100801.1U
Authority: DE
Original assignee: Quantum Technologies GmbH
Current assignee: Quantum Technologies GmbH
Priority date: 2022-03-08
Filing date: 2023-02-20
Publication date: 2023-03-29
Anticipated expiration: 2033-02-21
Also published as: DE102023104158A1

Abstract

Quantencomputer (QC)
wobei der Quantencomputer (QC) eine Steuervorrichtung (µC) aufweist und
wobei der Quantencomputer (QC) erste Quantenbits (QUB) und/oder elektronische Quantenbits (QUB) mit Quantenpunkten (NV) aufweist und
wobei der Quantencomputer (QC) zweite Quantenbits (CQUB) und/oder zweite nukleare Quantenbits (CQUB) mit Kernquantenpunkten (CI) aufweist und
wobei der Quantencomputer (QC) erste Mittel zur Beeinflussung der ersten Quantenbits (QUB) aufweist und
wobei der Quantencomputer (QC) zweite Mittel zur Beeinflussung der ersten Quantenbits (QUB) und zur Beeinflussung der zweiten Quantenbits (CQUB) mittels der ersten Quantenbits (QUB) aufweist und
wobei die ersten Mittel die zweiten Mittel umfassen können oder die zweiten Mittel die ersten Mittel umfassen können und
wobei der Quantencomputer (QC) dritte Mittel zum Erfassen des Quantenzustands der ersten Quantenbits (QUB) aufweist und
wobei die ersten Quantenbits (QUB) und/oder die ersten elektronischen Quantenbits (QUB) mit Quantenpunkten (NV) Vorrichtungsteile mit einem elektronischen Spin aufweisen und
wobei die zweiten Quantenbits (CQUB) und/oder die ersten nuklearen Quantenbits CQUB) mit Kernquantenpunkten (CI) Vorrichtungsteile mit einem nuklearen Spin aufweisen und
wobei der elektronische Spin der ersten Quantenbits (QUB) sich bei einer Drehung des Quantencomputers (QC) mit dem Quantencomputer (QC) im Wesentlichen mitdreht und
wobei der nukleare Spin der zweiten Quantenbits (CQUB) sich bei einer Drehung des Quantencomputers (QC) im Wesentlichen nicht mit dem Quantencomputer (QC) mitdreht und
wobei der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, eine Bewegungsrichtung und/oder eine Rotationsachse (AX1, AX2) aufzuweisen und
wobei der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, Beschleunigungen senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung und/oder Rotationsbeschleunigungen um die Rotationsachse (AX1, AX2) ausgesetzt zu werden und
wobei die Steuervorrichtung (µC) dazu eingerichtet ist, ein Quantencomputerprogramm auszuführen, und
wobei das Quantencomputerprogramm Quanten-Op-Codes umfasst und
wobei jeder Quanten-Op-Code eine Manipulation und/oder ein Auslesen des Quantenzustands zumindest eines ersten Quantenbits (QUB) und/oder des Quantenzustands eines zweiten Quantenbits (CQUB) zu symbolisiert, die die Steuervorrichtung (µC) bei Ausführung des Quanten-Op-Codes mit Hilfe der ersten Mittel und/oder der zweiten Mittel und/oder der dritten Mittel ausführt.

Description

Zur Priorität
Diese Anmeldung nutzt die Prioritäten der deutschen Patentanmeldungen

• DE 10 2022 105 465.9 vom 08.03.2022 und
• DE 10 2023 102 767.0 vom 06.02.2023.

Feld der Erfindung
Die Erfindung richtet sich auf Quantencomputer QC, der mittels einer kardanischen Aufhängung KAH drehbar um eine Achse oder zwei Achsen AX1, AX2 oder drei Achsen gelagert ist und der einen oder mehrere Kreisel KR umfasst oder mit diesen verbunden ist, sodass die Ausrichtung des Quantencomputers QC von Drehungen der kardanischen Aufhängung KAH um diese eine Achse oder diese zwei Achsen AX1, AX2 oder diese drei Achsen nicht verändert wird. Die Erfindung umfasst auch die Verwendung eines Quantencomputers QC als Gyroskop. Die Erfindung umfasst auch ein Fahrzeug, dass einen solchen Quantencomputer QC umfasst.
Allgemeine Einleitung
Aus der DE 10 2020 008 157 B3 ist ein Quantencomputer auf Basis von NV-Zentren bekannt. Aus der DE 10 2022 109 592 A1 ist eine Quantencomputerüberwachungsvorrichtung für einen solchen Quantencomputer bekannt. Aus der DE 10 2022 112 269 A1 ist ein mobiler Quantencomputer bekannt.
Diese Schriften offenbaren jedoch nicht eine optimale Ansteuerung schwach gekoppelter nuklearer Spins durch die NV-Zentren und eine optimale Ansteuerung stark gekoppelter nuklearer Spins durch die NV-Zentren.
Aufgabe
Dem Vorschlag liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für die Ansteuerung der Quantenbits und nuklearen Quantenbits eines Quantencomputers auf Basis von NV-Zentren anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch eine unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Lösung der Aufgabe
Die in diesem Dokument vorgestellte technische Lösung betrifft einen Quantencomputer QC, eine Steuervorrichtung µC und ein Substrat D ersten elektronischen Quantenbits QUB und mit zweiten nuklearen Quantenbits CQUB. Die ersten elektronischen Quantenbits QUB umfassen in Sinne des hier vorgelegten Dokuments typischerweise Quantenpunkte NV. Die Quantenpunkte umfassen vorzugsweise paramagnetische Zentren. Die zweiten nuklearen Quantenbits CQUB umfassen typischerweise Kernquantenpunkte CI. Des Weiteren weist der der Quantencomputer QC erste Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) zur Beeinflussung der ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder der Quantenpunkte NV der ersten elektronischen Quantenbits QUB auf. Typischerweise weist der Quantencomputer QC zweite Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) zur Beeinflussung der ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder der Quantenpunkte NV der ersten elektronischen Quantenbits QUB und zur Beeinflussung der zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und derer Kernquantenpunkte CI mittels der ersten elektronischen Quantenbits CQUB auf. Die ersten Mittel können dabei die zweiten Mittel umfassen oder die zweiten Mittel können die ersten Mittel umfassen. Typischerweise können die zweiten Mittel als erste Mittel durch den Quantencomputer QC verwendet werden. Darüber hinaus umfasst der Quantencomputer QC bevorzugt dritte Mittel (z.B. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC) zum Erfassen des Quantenzustands der ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder der Quantenpunkte NV der Quantenbits QUB. Typischerweise umfassen die ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder deren Quantenpunkte NV Vorrichtungsteile mit einem elektronischen Spin. Typischerweise umfassen die zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder deren Kernquantenpunkte CI Vorrichtungsteile mit einem nuklearen Spin. Bei der Ausarbeitung der Erfindung wurde erkannt, dass der elektronische Spin der ersten elektronischen Quantenbits CQUB und/oder der Quantenpunkte NV sich typischerweise sich bei einer Drehung des Quantencomputers QC mit dem Quantencomputer QC und damit mit der Drehung der Kristallstruktur des Substrats D im Wesentlichen mitdreht. Bei der Ausarbeitung der Erfindung wurde darüber hinaus erkannt, dass der nukleare Spin der zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder der Kernquantenpunkte CI der nuklearen Quantenbits CQUB sich bei einer Drehung des Quantencomputers QC im Wesentlichen nicht mit dem Quantencomputer QC mitdreht. Hierbei bedeutete „im Wesentlichen“, dass der Einfluss der Drehung des Quantencomputers QC auf die elektronischen Quantenbits QUB größer ist als der Einfluss der Drehung des Quantencomputers QC auf die nuklearen Quantenbits CQUB, sodass die technische Wirkung der Beeinflussung der nuklearen Quantenbits CQUB durch die Drehung des Quantencomputers QC bei der Bewertung des Endergebnisses in der Regel gegenüber der technischen Wirkung der Beeinflussung der elektronischen Quantenbits QUB durch die Drehung des Quantencomputers QC vernachlässig werden kann. Bei der Ausarbeitung der Erfindung wurde erkannt, dass dieser Effekt zu Störungen bei einem mobilen Raumtemperaturquantencomputer QC auf Basis paramagnetischer Zentren, beispielsweise auf Basis von NV-Zentren und/oder SiV-Zentren in Diamant, und bei Benutzung von Kernquantenbits (zweiten nuklearen Quantenbits CQUB) in Form von Isotopen mit einem nuklearen Spin führen kann.
Bei der Ausarbeitung der Erfindung wurde erkannt, dass dieser Effekt umgekehrt für ein Messverfahren zur Realisierung eines Gyrometers genutzt werden kann.
Der in diesem Dokument vorgestellte mobile und verlegbare Quantencomputer QC mit Raumtemperaturbetriebsfähigkeit kann also eine Bewegungsrichtung und/oder eine Rotationsachse für eine Rotationsbewegung aufweisen. Vorschlagsgemäß ist nun der der in diesem Dokument vorgestellte Quantencomputer QC dazu eingerichtet, Beschleunigungen senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung und/oder Rotationsbeschleunigungen um die Rotationsachse ausgesetzt zu werden. Dies ist von besonderer Bedeutung um einen mobilen Quantencomputer QC realisieren zu können. Die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC ist typischerweise dazu eingerichtet, ein Quantencomputerprogramm auszuführen, das vorzugsweise in einem Speicher (RAM, NVM) der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC abgelegt ist. Typischerweise umfasst das Quantencomputerprogramm Quanten-Op-Codes und normale OP-Codes. Normale OP-Codes sind dabei im Sinne des hier vorgelegten Dokuments OP-Codes eines klassischen Computers in Von-Neumann oder Harvard-Architektur, der auf boolscher Logik basiert.
Quantenassembler
Für den Betrieb eines Quantencomputers QC ist eine geeignete Mikrocode-Programmierung der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC erforderlich. In den nachfolgenden Abschnitten und in der bereits veröffentlichten Patentliteratur werden verschiedene Verfahren und Verfahrensschritte beschrieben, die dazu dienen verschiedene Komponenten und insbesondere elektronische Quantenbits QUB und deren Quantenpunkte NV und/oder nukleare Quantenbits CQUB und deren Kernquantenpunkte CI des Quantencomputers QC in vorbestimmter Weise zu manipulieren. Jede dieser Quantenoperationen und konventionellen Operationen kann durch einen Operator-Kode, den Quanten-OP-Code symbolisiert werden. Im Sinne des hier vorgestellten Dokuments ist als ein Quanten-Op-Code ein Code, bei dessen Ausführung durch die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC der Quantencomputer QC einen Quantenzustand zumindest eines seiner elektronischen Quantenbits QUB oder eines seiner nuklearen Quantenbits CQUB manipuliert und/oder ausliest.
Beispielsweise ist es denkbar, dass der Quantencomputer QC eine programmierbare Logik aufweist. Eine solche programmierbare Logik kann beispielsweise ein FPGA oder dergleichen sein.
Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC ein FPGA. Bevorzugt umfasst das FPGA ein oder mehrere Vorrichtungsteile der Steuervorrichtung µC. Ggf. kann eine programmierbare Logik auber auch ein Vorrichtungsteil der Steuervorrichtung µC sein. Bevorzugt empfängt das FPGA Konfigurationsdaten über einen externen Datenbus EXTDB, die die Manipulation der elektronischen Quantenbits QUB und/oder der nuklearen Quantenbits CQUB und/oder die Auslesung der elektronischen Quantenbits QUB und/oder der nuklearen Quantenbits CQUB beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Quantencomputers QC beeinflussen. Dies ist besonders deswegen von Vorteil, weil zurzeit der Funktionsumfang eines Quantencomputers in dem noch instabilen, neuen Quantencomputermarkt unklar ist. Gleichzeitig sind einige Vorrichtungsteile extrem teuer. Daraus ergibt sich die technische Anforderung der nachträglichen Anpassbarkeit bestehender Quantencomputer QC an neue wissenschaftliche und technische Erkenntnisse und an neue Kundenanforderungen aus neuen, heute noch unbekannten Marktanforderungen.
Besonders günstig ist die Verwendung eines proFPGA Xilinx Virtex UltraScale+ XCVU13P FPGA Boards für die Realisierung der Digitalteile des Quantencomputers QC. Das Xilinx Virtex UltraScale+ XCVU13P FPGA ist besonders für die Ansteuerung der ersten erste Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) des Quantencomputers QC und zur Ansteuerung der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) des Quantencomputers QC geeignet. Bevorzugt umfasst das FPGA auch die digitalen Schaltungsteile der ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) in Gänze oder in Teilen.
Bevorzugt umfasst das FPGA auch die digitalen Schaltungsteile der dritten Mittel D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC).

Das hier vorgelegte Dokument schlägt daher vor, zumindest folgende beispielhaften Micro-Codes Als Quanten-Op-Codes vorzusehen:

Mnemonic	Bedeutung des Quanten-OP-Code
MFMW	Ermittlung der gemeinsame Elektron-Elektron Mikrowellenfrequenz (f_MW) für ein einzelnes elektronisches Quantenbit QUB und/oder einen einzelnen elektronischen Quantenpunkt NV
MFMWEE	Ermittlung der gemeinsame Elektron1-Elektron2-Mikrowellenfrequenz (f_MW) für die Kopplung zweier elektronischer Quantenbits (QUB1, QUB2) und/oder für die Kopplung zweier elektronischer Quantenpunkte (NV1, NV2).
MFMWCE	Ermittlung der Kern-Elektron Mikrowellenfrequenz (f_MwcE) für die Kopplung eines elektronischen Quantenbits QUB und eines nuklearen Quantenbits CQUB in einem eines Kern-Elektron-Quantenregisters beispielsweise umfassen einen elektronischen Quantenpunkt NV und einen Kernquantenpunkt CI.
MFRWCC	Ermittlung der Kern-Kern Radiowellenfrequenz (f_Rwcc) eines Kern-Kern-Quantenregisters aus zwei nuklearen Quantenbits (CQUB1 und CQUB2) typischerweise umfassend einen ersten Kernquantenpunkt CI1 und einen zweiten Kernquantenpunkt CI2.
MFRWCC	Ermittlung der Elektron-Kern Radiowellenfrequenz (f_RwEc) für die Kopplung für die Kopplung eines elektronischen Quantenbits QUB und eines nuklearen Quantenbits CQUB in einem eines Elektron- Kern-Quantenregisters beispielsweise umfassen einen elektronischen Quantenpunkt NV und einen Kernquantenpunkt CI.
RESQB	Zurücksetzen eines oder mehrerer elektronischer Quantenbits QUB und/oder eines oder mehrerer Quantenpunkte NV dieser Quantenbits QUB.
RESQBR	Zurücksetzen eines oder mehrerer elektronischer Quantenbits QUB und/oder eines oder mehrerer Quantenpunkte NV dieser Quantenbits QUB durch Relaxation.
RESQRCE	Zurücksetzen eines oder mehrerer Kern-Elektron-Quantenregister umfassend ein elektronisches Quantenbit QUB und ein nukleares Quantenbit CQUB in einem Kern- Elektron-Quantenregister beispielsweise umfassend einen elektronischen Quantenpunkt NV und einen Kernquantenpunkt CI.
MQBP	Manipulation eines elektronischen Quantenbits QUB und/oder eines Quantenpunkts NV eines elektronischen Quantenbits QUB (CROT Operation).
MCBP	Manipulation eines nuklearen Quantenbits CQUB und/oder eines Kernquantenpunkts CI eines nuklearen Quantenbits CQUB (CROT Operation).
SMQB	Selektive Manipulation eines elektronischen Quantenbits QUB und/oder eines Quantenpunkts NV eines elektronischen Quantenbits QUB innerhalb eines Quantenregisters aus mehreren elektronischen Quantenbits (QUB1, QUB1) und/oder innerhalb eines Quantenregisters aus mehreren Quantenpunkten (NV1, NV2) (CROT Operation).
KQBQB	Kopplung eines ersten elektronischen Quantenbits QUB1 mit einem zweiten elektronischen Quantenbit QUB2 und/oder Kopplung eines ersten Quantenpunkts NV1 eines ersten elektronischen Quantenbits QUB1 mit einem zweiten Quantenpunkt NV2 eines zweiten elektronischen Quantenbits QUB2
KQBCB	Kopplung ersten elektronischen Quantenbits QUB1 mit einem nuklearen Quantenbit CQUB und/oder Kopplung eines Quantenpunkts NV eines ersten elektronischen Quantenbits QUB1 mit einem Kernquantenpunkt CI eines nuklearen Quantenbit CQUB.
CNQBCBA	CNOT Verknüpfung eines ersten elektronischen Quantenbits QUB mit einem nuklearen Quantenbit CQUB und/oder CNOT Verknüpfung eines Quantenpunkts NV mit einem Kernquantenpunkt CI
CNQBCBB	CNOT Verknüpfung eines ersten elektronischen Quantenbits QUB mit einem mit einem nuklearen Quantenbit CQUB und/oder CNOT Verknüpfung eines Quantenunkts NV mit einem mit einem Kernquantenpunkt CI.
CNQBCBC	CNOT-Verknüpfung eines elektronischen Quantenbits QUB mit einem nuklearen Quantenbit CQUB und/oder CNOT-Verknüpfung eines Quantenpunkts NV mit einem Kernquantenpunkt CI.
VQB	Selektive Bewertung eines elektronischen Quantenbits QUB1 innerhalb eines Quantenregisters (QUREG) mit mindestens zwei elektronischen Quantenbits (QUB1, QUB2) und/oder selektive Bewertung eines Quantenpunkts NV1 innerhalb eines Quantenregisters (QUREG) mit mindestens zwei Quantenpunkten (NV1, NV2).
SCNQB	Selektive CNOT-Operation zur Manipulation des Quantenzustands eines Quantenbits QUB1 innerhalb eines Quantenregisters aus mehreren elektronischen Quantenbits (QUB1, QUB2) und/oder selektive CNOT-Operation zur Manipulation des Quantenzustands eines Quantenpunkts NV1 innerhalb eines Quantenregisters aus mehreren Quantenpunkten (NV1, NV2).

Es ist denkbar, weitere Operationen durch möglichen Varianten und/oder Kombinationen vorzusehen. dazu später mehr. Des Weiteren ist es sinnvoll, die üblichen Assembler Instruktionen üblicher von-Neumann-Rechner und/oder Rechner mit Harvard-Architektur wie Sprünge, Verzweigungen, bedingte Sprünge, Programmzählermanipulationen, Move-Operationen, Additionsoperationen, Schiebeoperationen (links und rechts), Inversion, Bitmanipulationen, Aufruf von Unterroutinen, Stack-Operationen, Stack-Pointer-Operationen etc. weiter zuzulassen.
Auch ist es sinnvoll diese MNEMONICS und bestimmte, oft verwendete Sequenzen der MNEMONICs ebenfalls hard zu in dem FPGA zu kodieren und für diese eigene Mnemonics vorzusehen.
Die entsprechenden Signalabläufe sind bevorzugt als Programmteile des Quantencomputerprogramms und/oder eines Quantencomputerbetriebssystems in einem bevorzugt nicht flüchtigen Programmspeicher NVM der Steuervorrichtung µC beispielsweise innerhalb des FPGAs abgelegt. Alternativ kann der Quantencomputer QC zu Betriebsbeginn des Quantencomputers QC die entsprechenden Signalabläufe und Programmteile des Quantencomputerprogramms und/oder eines Quantencomputerbetriebssystems über einen externen Datenbus EXTDB oder aus einem Speichermedium in einen Speicher (RAM, NVM) des Quantencomputers QC laden. Bevorzugt ist in dem nichtflüchtigen Speicher NVM der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC ein Quantencomputerbios abgelegt, das der Steuervorrichtung µC bei Ausführung von Programmteilen des Quantencomputerbios das Laden eines Quantencomputerbetriebssystems aus einem Speichermedium und/oder über einen externen Datenbus EXTDB und letztlich das Laden eines Quantencomputerprogramms aus einem Speichermedium und/oder über einen externen Datenbus EXTDB und deren Ausführung ermöglicht.
Der oder die Speicher (RAM, NVM) der Steuervorrichtung µC umfassen dann u.a. bevorzugt eine Tabelle der Resonanzfrequenzen der elektronischen Quantenbits QUB und der zugehörigen Quantenpunkte NV und der nuklearen Quantenbits CQUB und der zugehörigen Kernquantenpunkte CI und deren Kopplungen sowie die zugehörigen Rabi-Frequenzen. Diese Daten erlauben es der Steuervorrichtung µC innerhalb des FPGAs die ersten elektronischen Quantenbits QUB und deren Quantenpunkte NV, die zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und deren kernquantenpunkte CI, die Paare aus zwei und ggf. mehr ersten elektronischen Quantenbits QUB und deren Quantenpunkten NV, die Paare aus erstem elektronischem Quantenbit QUB mit zugehörigem Quantenpunkt NV und zweiten nuklearen Quantenbit CQUB mit zugehörigem Kernquantenpunkt CI und ggf. die komplexeren Strukturen selektiv und gezielt anzusprechen und zu manipulieren.
Ein Programm, ein Q-Assembler, übersetzt einen in für den Menschen lesbarer Textform vorliegenden Steuercode in binare Code-Sequenzen, die durch die Steuervorrichtung µC bei Bedarf ausgeführt werden, wodurch die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC in vorgesehener Weise dann die Quanteninformation der ersten elektronischen Quantenbits QUB und deren Quantenpunkte NV, der zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und deren Kernquantenpunkte CI, der Paare aus zwei und ggf. mehr ersten elektronischen Quantenbits (QUB1, QUB2) und der zugehörigen Quantenpunkte (NV1, NV2), der Paare aus erste elektronischem Quantenbit QUB mit zugehörigem Quantenpunkt NV und zweiten nuklearem Quantenbit CQUB mit zugehörigem Kernquantenpunkt CI und ggf. der komplexeren Strukturen selektiv und gezielt anzusprechen und zu manipulieren. Mit Hilfe dieser Quanten-Assembler-Sprache ist es dann möglich für den Quantencomputer QC komplexere Programme zu-entwickeln, um die Geräte zu bedienen und eine einfache Schnittstelle für die Softwareentwicklung bereitzustellen. Die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC führt den binären Mikrocode des Quantencomputerprogramms in ihrem Speicher (NVM, RAM) aus. Mikrocode im Sinne des vorgeschlagenen Projekts ist die Verbindung zwischen einem vorgegebenen Binärcode - dem Quantenassembler-Code -, den die Steuervorrichtung µC von einem externen Überwachungscomputer ZSE über den externen Datenbus EXTDB auf einer Seite empfängt, und der konkreten Folge von Signalen und der entsprechenden Signalformen für die ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und für die zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und für die dritten Mittel (z.B. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC). In diesem Sinne ist die Steuereinheitsfunktion der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC mit der Mikrocode-Programmierung eines herkömmlichen Prozessors vergleichbar. Die Steuervorrichtung µC hat bevorzugt das Quantencomputerprogramm in ihrem Speicher (RAM, ROM) zum Zeitpunkt der Ausführung bevorzugt zumindest teilweise gespeichert. Das Quantencomputerprogramm umfasst vorzugsweise Sequenzen von Quantenassembler-Code in binärer Form, der sich in einem Speicher (RAM, ROM) der Steuervorrichtung µC befindet. Die Steuervorrichtung µC führt den binären Quantenassembler-Code, der sich in einem Speicher (RAM, ROM) der Steuervorrichtung µC vorzugsweise als Folge binärer Zahlen befindet, aus und erzeugt vorzugsweise auf den vertikalen Leitungen und horizontalen Leitungen die Signale unter Zuhilfenahme weiterer Mittel (CBA, HD1, HD2, HD3, VD1, VS1, HS1, HS2, HS3, LEDDR, LED, CBB) (siehe auch 3) in Abhängigkeit von diesen bevorzugt binären Codes. Dies ermöglicht die Entwicklung von Quantencomputersoftware auf der hier beschriebenen Hardware.
Quantencomputersystem
Ein externer Überwachungscomputer ZSE kann über einen konventionellen externen Datenbus EXTDB eine Vielzahl von bevorzugt gleich aufgebauten Quantencomputern (QC1 bis QC16) ansprechen. Der externe konventionelle Überwachungscomputer ZSE bildet dann mit der Vielzahl von Quantencomputern (QC1 bis QC16) ein Quantencomputersystem QUSYS. Bevorzugt sind die Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS wie hier im Folgenden beschrieben aufgebaut. Der hier beschriebene Aufbau der Quantencomputer (QC1 bis QC16) eines Quantencomputersystems QUSYS hat den Vorteil, dass er sehr kompakt und sehr preiswert ist. Die Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS können beispielsweise bei Verwendung von Diamant als Material der Substrate D bzw. der epitaktischen Schichten DEPI und von NV-Zentren als Quantenpunkten NV der ersten elektronischen Quantenbits QUB bei Raumtemperatur betrieben werden. Bevorzugt verwendet das Quantencomputersystem QUSYS eine sehr große Anzahl von Quantencomputern (QC1 bis QC16) für das Quantencomputersystem QUSYS. Bevorzugt sind alle oder zumindest Gruppen von Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS gleich aufgebaut, um Vergleichbarkeit der Quantenberechnungsergebnisse innerhalb einer solchen Gruppen von Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS sicherzustellen. Beispielsweise können Sie wie der Quantencomputer QC der 1 und 3 aufgebaut sein. Bevorzugt führen Gruppen von Quantencomputern der Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS oder alle Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS die gleichen Operationen innerhalb einer solchen Gruppen von Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS im Wesentlichen zur gleichen Zeit zeitlich parallel aus. Da die Realisierungen der zweiten nuklearen Quantenbits CQUB mit Ihren Kernquantenpunkten CI und der elektronischen Quantenbits QUB mit ihren Quantenpunkten NV im Detail unter den Quantencomputern (QC1 bis QC16) voneinander abweichen können, können kleinere Unterschiede bestehen. Wichtig ist, dass die Quantencomputer (QC1 bis QC16) innerhalb einer Gruppe von Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS sich funktionsäquivalent zueinander verhalten. Trotzdem werden nicht alle Quantencomputer der Quantencomputer (QC1 bis QC16) bei der Durchführung von Quantenoperationen zu den gleichen Ergebnissen kommen, da Quantencomputer QC nur bestimmte Ergebnisse mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit berechnen. Hier kann die große Zahl der Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS (siehe auch 4) ausgenutzt werden. Da alle Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS bevorzugt zumindest zeitweise vorschlagsgemäß und bevorzugt parallel in gleicher Weise arbeiten, werden die Quantencomputer (QC1 bis QC16) am häufigsten die korrekten Ergebnisse errechnen und fehlerhafte Werte seltener errechnen. Der externe Überwachungscomputer, in 4 die zentrale Steuereinrichtung ZSE, des Quantencomputersystems QUSYS fragt über die Datenleitung die Ergebnisse einer in gleicher Weise von allen Quantencomputern (QC1 bis QC16) ausgeführten, längeren Sequenz von Quantenoperationen bei allen betreffenden Quantencomputern (QC1 bis QC16) ab. Der externe Überwachungscomputer, in 4 die zentrale Steuereinrichtung ZSE, bewertet alle Ergebnisse nach Häufigkeit der Errechnung durch die Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS. Mit Hilfe eines statistischen Verfahrens errechnet der externe Überwachungscomputer des Quantencomputersystems QUSYS das wahrscheinlichste Ergebnis aus den Ergebnissen der Quantencomputer (QC1 bis QC16) und wählt dieses als gültiges Zwischenergebnis aus. Danach übermittelt der externe Überwachungscomputer, in 4 die zentrale Steuereinrichtung ZSE, des Quantencomputersystems QUSYS dieses gültige Zwischenergebnis an alle Quantencomputer (QC1 bis QC16) und veranlasst bevorzugt diese zum Ersten ihre jeweiligen ersten elektronischen Quantenbits QUB mit deren Quantenpunkten NV und ihre jeweiligen zweiten nuklearen Quantenbits CQUB mit deren Kernquantenpunkten CI zurückzusetzen und dann die Bloch-Vektoren so einzustellen, dass sie dem Zwischenergebnis entsprechen. Danach führen die Quantencomputer (QC1 bis QC16) dann die nächste längere Sequenz von Quantenoperationen aus bis wieder ein zweites Zwischenergebnis vorliegt und dann die nächste Fehlerkorrekturschleife durch den externen Überwachungscomputer, in 4 die zentrale Steuereinrichtung ZSE, des Quantencomputersystems QUSYS durchgeführt wird.
Ein solches Quantencomputersystem QUSYS zeichnet sich somit dadurch aus, dass es einen konventionellen externen Überwachungscomputer, in 4 die zentrale Steuereinrichtung ZSE, des Quantencomputersystems QUSYS umfasst, der mit den Quantencomputern (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS über einen oder mehrere bevorzugt konventionelle Datenbusse EXTDB kommuniziert. Die Datenbusse EXTDB können konventionelle Datenübertragungstrecken beliebiger Art sein. Bevorzugt ist die Anzahl der Quantencomputer (QC1 bis QC16) in dem Quantencomputersystem QUSYS größer als 5, besser größer als 10, besser größer als 20, besser größer als 50, besser größer als 100, besser größer als 200, besser größer als 500, besser größer als 100, besser größer als 200, besser größer als 500, besser größer als 1000, besser größer als 2000, besser größer als 5000, besser größer als 10000, besser größer als 20000, besser größer als 50000, besser größer als 100000, besser größer als 200000, besser größer als 50000, besser größer als 1000000. Hier gilt, dass die Auflösung der Fehlerkorrektur umso besser wird, je mehr Quantencomputer (QC1 bis QC16) Teil des Quantencomputersystems QUSYS sind. Bevorzugt umfasst jeder Quantencomputer (QC1 bis QC16) dabei bevorzugt jeweils eine Steuervorrichtung µC, die jeweils mit dem externen Überwachungscomputer, in 4 die zentrale Steuereinrichtung ZSE, des Quantencomputersystems QUSYS über den einen Datenbus EXTDB oder die mehreren, bevorzugt konventionelle Datenbusse EXTDB kommunizieren. Bevorzugt umfasst jeder Quantencomputer der Quantencomputer (QC1 bis QC16) Mittel, die geeignet sind, die Zustände ihrer ersten elektronischen Quantenbits NV und/oder ihrer zweiten nuklearen Quantenbits CI und/oder der Paare von ersten elektronischen Quantenbits NV und/oder der Paare aus erstem elektronischen Quantenbits NV und zweiten nuklearen Quantenbits CI zu manipulieren und ggf. zu kontrollieren. Des Weiteren verfügen die Quantencomputer dieser Quantencomputer (QC1 bis QC16) jeweils bevorzugt über Mittel (LD, LEDDRV) zur Erzeugung von Pumpstrahlung LB mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. (siehe auch Abschnitt ZPL-Tabelle) Ggf. kann diese Erzeugung der Pumpstrahlung LB auch zentral für einen oder mehrere oder alle Quantencomputer (QC1 bis QC16) des Quantencomputersystems QUSYS erfolgen. In letzterem Fall wird die zugehörige Lichtquelle LD dann abweichend von 4 von dem externen Überwachungscomputer des Quantencomputersystems QUSYS gesteuert. In 4 entspricht der externe Überwachungscomputer des Quantencomputersystems QUSYS der zentralen Steuereinrichtung ZSE.
Damit ein vorschlagsgemäßer Quantencomputer QC die Befehle des Quantencomputerprogramms ausführen kann umfasst der Quantencomputer QC bevorzugt die besagte Steuervorrichtung µC. Dabei sollte die Steuervorrichtung µC dazu geeignet und eingerichtet sein, beispielsweise über den besagten Datenbus EXTDB Befehle und/oder Kodes und/oder Kode-Folgen zu empfangen. Die die Steuervorrichtung µC führt dann bevorzugt in Abhängigkeit von diesen empfangenen Befehlen und/oder empfangenen Kodes und/oder empfangenen Kode-Folgen zumindest eine der folgenden Quantenoperationen durch den Quantencomputer QC aus: MFMW, MFMWEE, MFMWCE, MFRWCC, FRWCC, RESQB, RESQBR, RESQRCE, MQBP, MCBP, SMQB, KQBQB, KQBCB, CNQBCBA, CNQBCBB, CNQBCBC, VQB, SCNQB. Hierzu erzeugt und moduliert die besagte Steuervorrichtung µC je nach empfangenen Befehl die geeigneten Steuersignale auf den m vertikalen Leitungen (LV, LV1 bis LVm) (mit m als ganzer positiver Zahl), den n horizontalen Leitungen (LH, LH1 bis LHn) (mit n als ganzer positiver Zahl) und den zugehörigen Abschirmleitungen sowie zur Ansteuerung der einen Lichtquelle LD oder der mehreren Lichtquellen LD. Außerdem erfasst die Steuervorrichtung µC ggf. Fotoströme I_ph und steuert ggf. eine Extraktionsspannung V_ext für eine elektronische Auslesung.
Hieraus ergibt sich ein geeignetes Verfahren zum Betrieb eines Quantencomputers QC, wie das hier vorgelegte Dokument es vorstellt:

In einem ersten Schritt wird eine erste Datei, im Folgenden Source-Code genannt, bereitgestellt. Bevorzugt besteht der Source-Code aus Symbolen, die in einer geordneten Reihenfolge im Source-Code angeordnet sind und durch einem Menschen lesbar sind. Den grundlegenden Operationen, die die Steuervorrichtung µC ausführen kann und die im Folgenden Quantenassemblerbefehle genannt werden, sind dabei vorbestimmte Zeichenketten zugeordnet. Zu diesen Quantenassemblerbefehle gehören bevorzugt zumindest einige, besser alle der bereits erwähnten Quantenoperationen des Quantencomputers QC, also insbesondere die Quantenoperationen MFMW, MFMWEE, MFMWCE, MFRWCC, FRWCC, RESQB, RESQBR, RESQRCE, MQBP, MCBP, SMQB, KQBQB, KQBCB, CNQBCBA, CNQBCBB, CNQBCBC, VQB, SCNQB. Bevorzugt gehören zu den Quantenassemblerbefehlen aber auch solche Assemblerbefehle, wie sie von konventionellen Computern her bekannt sind.

Solche Quantenassemblerbefehle können beispielsweise die eines 6502-Prozessors und/oder ARM-Prozessors sein, der sich leicht in das FPGA beispielsweise als Steuervorrichtung µC implementieren lässt:

TYP	MNEMONIC	BEFEHL	BEDEUTUNG
Ladebefehle	LDA	Load Accumulator	Lade Akkumulator
Ladebefehle	LDX	Load X-Register	Lade X-Register
Ladebefehle	LDY	Load Y-Register	Lade Y-Register
Speicherbefehle	STA	STore Accumulator	Speichere Akkumulator
Speicherbefehle	STX	STore X-Register	Speichere X-Register
Speicherbefehle	STY	STore Y-Register	Speichere Y-Register
Transfer-Befehle	TAX	Transfer Accumulator to X	Kopiere Akkumulator zu X
Transfer-Befehle	TAY	Transfer Accumulator to Y	Kopiere Akkumulator zu Y
Transfer-Befehle	TXA	Transfer X to Accumulator	Kopiere X zu Akkumulator
Transfer-Befehle	TYA	Transfer Y to Accumulator	Kopiere Y zu Akkumulator
Transfer-Befehle	TSX	Transfer Stackpointer to X	Kopiere Stackpointer zu X
Transfer-Befehle	TXS	Transfer X to Stackpointer	Kopiere X zu Stackpointer
Logische Operationen	AND	And	Logisches „Und“
Logische Operationen	ORA	OR Accumulator	Logisches „Oder“
Logische Operationen	EOR	Exclusive OR	Logisches „Entweder/Oder“ (XOR)
Arithmetische Operationen	ADC	ADd with Carry	Addiere mit Übertrag
Arithmetische Operationen	SBC	Subtract with Carry	Subtrahiere mit Übertrag
Arithmetische Operationen	INC	INCrement	Inkrementiere Speicherzelle
Arithmetische Operationen	DEC	DECrement	Dekrementiere Speicherzelle
Arithmetische Operationen	INX	INcrement X	Inkrementiere X-Register
Arithmetische Operationen	INY	INcrement Y	Inkrementiere Y-Register
Arithmetische Operationen	DEX	DEcrement X	Denkrementiere X-Register
Arithmetische Operationen	DEY	DEcrement Y	Denkrementiere Y-Register
Bitweises Verschieben	ASL	Arithmetical Shift Left	Bitweises Verschieben nach links
Bitweises Verschieben	LSR	Logical Shift Right	Bitweises Verschieben nach rechts
Bitweises Verschieben	ROL	ROtate Left	Bitweises Rotieren nach links
Bitweises Verschieben	ROR	ROtate Right	Bitweises Rotieren nach rechts ROR
Vergleichs-Operationen	CMP	CoMPare	Vergleiche mit Akkumulator
Vergleichs-Operationen	CPX	ComPare X	Vergleiche mit X
Vergleichs-Operationen	CPY	ComPare Y	Vergleiche mit Y
Vergleichs-Operationen	BIT	BIT test	BIT-Test mit Akkumulator
Sprungbefehle (unbedingt)	JMP	JuMP	Unbedingter Sprung
Sprungbefehle (unbedingt)	JSR	Jump to SubRoutine	Unterprogrammaufruf
Sprungbefehle Unterprogramm (unbedingt)	RTS	ReTurn from Subroutine	Rückkehr aus
Sprungbefehle (unbedingt)	RTI	ReTurn from Interrupt	Rückkehr aus Interrupt
Sprungbefehle (bedingt)	BCC	Branch on Carry Clear	Verzweige bei gelöschtem Carry-Flag
Sprungbefehle (bedingt)	BCS	Branch on Carry Set	Verzweige bei gesetztem Carry-Flag
Sprungbefehle (bedingt)	BEQ	Branch on EQual	Verzweige bei gesetztem Zero-Flag
Sprungbefehle (bedingt)	BNE	Branch on Not Equal	Verzweige bei gelöschtem Zero-Flag
Sprungbefehle (bedingt)	BPL	Branch on PLus	Verzweige bei gelöschtem Negativ-Flag
Sprungbefehle (bedingt)	BMI	Branch on Mlnus	Verzweige bei gesetztem Negativ-Flag
Sprungbefehle (bedingt)	BVC	Branch on Overflow Clear	Verzweige bei gelöschtem Overflow-Flag
Sprungbefehle (bedingt)	BVS	Branch on Overflow Set	Verzweige bei gesetztem Overflow-Flag
Flag-Befehl	SEC	SEt Carry	Setze Carry-Flag
Flag-Befehl	CLC	CLear Carry	Lösche Carry-Flag
Flag-Befehl	SEI	SEt Interrupt	Setze Interrupt-Flag
Flag-Befehl	CLI	CLear Interrupt	Lösche Interrupt-Flag
Flag-Befehl	CLV	CLear oVerflow	Lösche Overflow-Flag
Flag-Befehl	SED	SEt Decimal	Setze Decimal-Flag
Flag-Befehl	CLD	CLear Decimal	Lösche Decimal-Flag
Stack-Befehle	PHA	PusH Akkumulator	Lege Akkumulatorinhalt auf Stack
Stack-Befehle	PLA	PuLl Akkumulator	Hole Akkumulatorwert vom Stack
Stack-Befehle	PHP	PusH Processor status	Lege Statusregister auf Stack
Stack-Befehle	PLP	PuLl Processor status	Hole Statusregister vom Stack
Spezial-Befehle	NOP	No Operation	Keine Operation
Spezial-Befehle	BRK	BReaK	Software-Interrupt

Diese Liste ist aber nur ein Beispiel möglicher Quantenassemblerbefehle. Jedem Mnemonic sind ist dabei ein spezifischer, eindeutiger Wert, im folgenden OP-Code genannt, zugeordnet, der die betreffende Operation für die Steuervorrichtung µC kodiert. Auch jeder Quantenoperation, insbesondere den Quantenoperationen, die den Mnemonics MFMW, MFMWEE, MFMWCE, MFRWCC, FRWCC, RESQB, RESQBR, RESQRCE, MQBP, MCBP, SMQB, KQBQB, KQBCB, CNQBCBA, CNQBCBB, CNQBCBC, VQB, SCNQB entsprechen, sind typischerweise solche spezifischen, eindeutigen numerischen Wert, d.h. OP-Codes und zwar hier speziell Quanten-OP-Codes, zugeordnet. Findet die Steuervorrichtung µC beim Ausführen des Programms einen solchen vorbestimmten numerischen Wert, so führt die Steuervorrichtung µC die betreffende Operation entsprechend dem OP-Code durch. Kodiert der aufgefundene Wert mittels eines Quanten-Op-Codes eine Quantenoperation zum Manipulieren und/oder Auslesen des Quantenzustands eines ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder des Quantenzustands eines Quantenpunkts NV eines Quantenbits QUB und/oder zum Manipulieren und/oder Auslesen des Quantenzustands eines zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder des Quantenzustands eines Kernquantenpunkts CI eines zweiten nuklearen Quantenbits CQUB so führt die Steuervorrichtung µC die diesem Quanten-OP-Code zugeordnete Quantenoperation durch, deren Mnemonic dem betreffenden Quanten-OP-Code zugeordnet ist. Die Steuervorrichtung µC manipuliert den Quantenzustand eines ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder den Quantenzustand eines Quantenpunkts NV eines Quantenbits QUB und/oder manipuliert den Quantenzustand eines zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder den Quantenzustand eines Kernquantenpunkts CI eines zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder liest den Quantenzustand eines ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder den Quantenzustand eines Quantenpunkts NV eines Quantenbits QUB aus und/oder liest den Quantenzustand eines zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder den Quantenzustand eines Kernquantenpunkts CI eines zweiten nuklearen Quantenbits CQUB aus.
Neben den Mnemonics der möglichen Operationen und Quantenoperationen umfasst der Source-Code vorzugsweise auch Daten in Form von Symbolketten. In einem zweiten Schritt übersetzt eine Datenverarbeitungsanlage den Source-Code in eine zweite Datei, im Folgenden Binar-File genannt. Das Binär-File umfasst eine geordnete Folge von Werten. Einige dieser Werte entsprechen dabei bevorzugt OP-Codes und Quanten-OP-Codes der betreffenden Mnemonics des Source-Codes. Das Binärfile umfasst darüber hinaus ggf. Daten, die als Zeichenketten im Source-Code kodiert waren. Ggf. umfasst der Source-Code auch Steuerbefehle zur Steuerung der Ausführung dieses zweiten Schrittes durch die Datenverarbeitungsanlage.
Mittels einer Datenverbindung, die typischerweise den externen Datenbus EXTDB des Quantencomputers QC umfasst, und/oder eines Datenträgers oder eines anderen Speichermediums wird das Binar-File in einen Speicher (RAM, NVM) der Steuervorrichtung µC in einem dritten Schritt übertragen.
In einem vierten Schritt veranlassen eine Reset-Schaltung oder eine Überwachungsvorrichtung oder dergleichen, die Steuervorrichtung( µC veranlasst an einer vorbestimmten Stelle im Speicher mit der Ausführung der OP-Codes und Quanten-OP-Codes zu beginnen. Dabei können den OP-Codes und Quanten-Op-Codes Daten zugeordnet sein, von denen die Ausführung der OP-Codes und/oder Quanten-Op-Codes abhängt. Im Falle der Quanten-OP-Codes können solche Daten, die einem Quanten-OP-Code zugeordnet sind, beispielsweise die oben erwähnten Parameter für Quanten-OP-Code sein.
Bevorzugt symbolisiert somit jeder Quanten-Op-Code eine Manipulation und/oder ein Auslesen des Quantenzustands zumindest eines ersten elektronischen Quantenbits NV und/oder des Quantenzustands eines zweiten nuklearen Quantenbits CI, die die Steuervorrichtung µC bei Ausführung des Quanten-Op-Codes mit Hilfe der ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder der dritten Mittel (z.B. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC) ausführt. Bei der Ausarbeitung der Erfindung wurde erkannt, dass die Beschleunigungen und Rotationsbeschleunigungen und Rotationen einen Einfluss auf die Anordnung umfassend die ersten elektronischen Quantenbits QUB und deren Quantenpunkte NV und die zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und deren Kernquantenpunkte CI ausüben, die im Falle eines mobilen Quantencomputers QC kompensiert werden sollten und auf der anderen Seite aber auch als Messmittel eines Sensorsystems verwendet werden können. Die wesentliche Erkenntnis des hier vorgelegten Dokuments ist, dass es von Vorteil ist, zwei verschiedene Quantenobjekte für zwei verschiedene Typen von Quantenbits - hier elektronische Quantenbits QUB mit Quantenpunkten NV und nukleare Quantenbits CQUB mit Kernquantenpunkten CI -zu verwenden. Dabei ist es erkenntnisgemäß von Vorteil, wenn der erste Typ von Quantenbits zwei verschiedene Typen von Quantenbits von Beschleunigungen und/oder Rotationsbeschleunigungen und/oder Rotationen beeinflusst wird und wenn der der zweite Typ von Quantenbits nicht von Beschleunigungen und/oder Rotationsbeschleunigungen und/oder Rotationen beeinflusst wird.
Im vorliegenden Fall ist der erste Typ von Quantenbits der Typ der elektronischen Quantenbits QB mit ihren Quantenpunkten NV. Im vorliegenden Fall ist der zweite Typ von Quantenbits der Typ der nuklearen Quantenbits CQUB mit ihren Kernquantenpunkten CI.
Im vorliegenden Fall ist vorzugsweise der erste Typ von Quantenbits der Typ der elektronischen Quantenbits QB mit ihren Quantenpunkten NV in Form paramagnetischer Zentren vorzugsweise in Diamant und besonders bevorzugt in Form von NV-Zentren in Diamant. Im vorliegenden Fall ist der zweite Typ von Quantenbits vorzugsweise der Typ der nuklearen Quantenbits CQUB mit ihren Kernquantenpunkten CI in Form von Isotopen mit magnetischen Moment in einem Substrat D, das im Wesentlichen bevorzugt Isotope ohne magnetisches Moment umfasst. Im vorliegenden Fall ist der zweite Typ von Quantenbits besonders bevorzugt der Typ der nuklearen Quantenbits CQUB mit ihren Kernquantenpunkten CI in Form von ¹³C- und/oder ¹⁴N- und/oder ¹⁵N-Isotopen mit magnetischen Moment in einem Substrat D, das Dimant umfasst. Der Diamant des Substrats D umfasst dabei bevorzugt im Bereich der Quantenbits QUB und/oder der Kernquantenbits CQUB im Wesentlichen bevorzugt ¹²C-Isotope ohne magnetisches Moment.
Dies ermöglicht die Erfassung dieser der Beschleunigungen und/oder Rotationsbeschleunigungen und/oder Rotationen und deren Kompensation und ist neu gegenüber dem Stand der Technik.
In einer Ausprägung des Vorschlags weist der Quantencomputer QC mindestens zwei erste elektronische Quantenbits (QUB1, QUB2) mit jeweiligen Quantenpunkten (NV1, NV2) auf, wobei das erste erste elektronische Quantenbit QUB1 mit seinem ersten Quantenpunkt NV1 mit dem zweiten ersten elektronischen Quantenbit QUB2 mit dessen zweiten Quantenpunkt NV2 koppelbar und/oder verschränkbar ist. Dies ermöglicht eine Skalierung der ersten elektronischen Quantenbits QUB1, QUB2 zu größeren Quantenregistern QUREG.
In einer Ausprägung des Vorschlags weist der Quantencomputer QC mindestens zwei erste elektronische Quantenbits (QUB1, QUB2) mit jeweiligen Quantenpunkten (NV1, NV2) auf, wobei das erste erste elektronische Quantenbit QUB1 mit seinem ersten Quantenpunkt NV1 mit dem zweiten ersten elektronischen Quantenbit QUB2 mit dessen zweiten Quantenpunkt NV2 direkt mittels Dipol-Dipol-Kopplung koppelbar und/oder verschränkbar ist. Dies ermöglicht eine Skalierung der ersten elektronischen Quantenbits QUB1, QUB2 zu größeren Quantenregistern QUREG und den Betrieb des Quantencomputers QC bei Raumtemperatur.
In einer Ausprägung des Vorschlags weist der Quantencomputer QC mindestens erstes elektronisches Quantenbit QUB mit einem Quantenpunkt NV und ein zweites nukleares Quantenbit CQUB mit einem Kernquantenpunkt CI auf. Dabei ist bevorzugt das erste elektronische Quantenbit QUB bzw. der Quantenpunkt NV des ersten elektronischen Quantenbits QUB mit dem zweiten nuklearen Quantenbit CQUB und/oder dem Kernquantenpunkt CI des zweiten nuklearen Quantenbits CQUB koppelbar und/oder verschränkbar. Dies ermöglicht die Nutzung der nukleare Spins als zweite nukleare Quantenbits CBUB mit einer wesentlich längeren T2-Zeit.
In einer Ausprägung des Vorschlags weist der Quantencomputer QC mindestens zwei erste elektronische Quantenbits (QUB1, QUB2) mit jeweiligen Quantenpunkten (NV1, NV2) mindestens zwei zweite nukleare Quantenbits (CQUB1, CQUB2) auf. Bevorzugt sind das erste erste elektronische Quantenbit QUB1 und/oder dessen Quantenpunkt NV1 mit dem ersten zweiten nuklearen Quantenbit CQUB1 und/oder dessen Kernquantenpunkt CI1 koppelbar und/oder verschränkbar. Bevorzugt sind das zweite erste elektronische Quantenbit QUB2 und/oder dessen Quantenpunkt NV2 mit dem zweiten zweiten nuklearen Quantenbit CQUB2 und/oder dessen Kernquantenpunkt CI2 koppelbar und/oder verschränkbar. Bevorzugt ist das erste erste elektronische Quantenbit QUB1 und/oder dessen Quantenpunkt NV1 mit dem zweiten ersten Quantenbit QUB2 und/oder dessen Quantenpunkt NV koppelbar und/oder verschränkbar. Dies macht den Quantencomputer QC hinsichtlich der Anzahl der ersten elektronischen Quantenbits QUB und der zugehörigen Quantenpunkte NV und damit der Anzahl der zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und der zugehörigen Kernquantenunkte CI skalierbar. Der Quantencomputer QC kann dann von einander entfernte zweite nuklearen Quantenbits CQUB und deren Kernquantenpunkte CI miteinander über die Ketten aus ersten elektronischen Quantenbits QUB und deren Quantenpunkten NV koppeln bzw. verschränken.
Bevorzugt umfassen die ersten elektronischen Quantenbits QUB paramagnetische Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant und/oder SiV-Zentren und/oder TR12-Zentren und/oder L1-Zentren und/oder PbV-zentren und/oder GeV-Zentren in Diamant als Quantenpunkte NV. Dabei sind NV-Zentren in Diamant als Quantenpunkte NV von ersten elektronischen Quantenbits QUB besonders bevorzugt.
Bevorzugt umfassen ein oder mehrere zweite nukleare Quantenbits CQUB nukleare Spins von ¹³C-Isotopen und/oder ¹⁴N-Isotopen und/oder ¹⁵N-Isotopen und/oder anderer Isotope mit nuklearem Spin als Kernquantenpunkte CI zweiter nuklearer Quantenbits CQUB.
Vorzugsweise der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen der elektromagnetischen Strahlung zur Manipulation von Paaren aus koppelbaren jeweils zwei ersten elektronischen Quantenbits QUB1, QUB2 und deren Quantenpunkten NV1, NV2 untereinander zu bestimmen und als zu verwendende Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen abzuspeichern. Vorzugsweise verwendet der Quantencomputer QC bei der Manipulation dieser jeweiligen Paare aus koppelbaren jeweils zwei ersten elektronischen Quantenbits QUB1, QUB2 und deren Quantenpunkten NV1, NV2 elektromagnetische Strahlung der Koppelgrundfrequenz des betreffenden Paars aus koppelbaren jeweils zwei ersten elektronischen Quantenbits QUB1, QUB2 und deren Quantenpunkten NV1, NV2. Bevorzugt weist dabei die elektromagnetische Strahlung der Koppelgrundfrequenz des betreffenden Paars aus koppelbaren jeweils zwei ersten elektronischen Quantenbits QUB1, QUB2 und deren Quantenpunkten NV1, NV2 neben der Kopplungsgrundfrequenz die Kopplungsgrundphasenlage auf oder eine Phasenlage auf, die von der Kopplungsgrundphasenlage abhängt.
Vorzugsweise der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen der elektromagnetischen Strahlung zur Manipulation von koppelbaren Paaren aus je einem ersten elektronischen Quantenbit QUB und dessen Quantenpunkt NV und je einem zweiten Quantenbit CQUB und dessen Kernquantenpunkt CI zu bestimmen und als zu verwendende Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen abzuspeichern. Vorzugsweise verwendet der Quantencomputer QC bei der Manipulation dieser jeweiligen koppelbaren Paaren aus je einem ersten elektronischen Quantenbit QUB und dessen Quantenpunkt NV und je einem zweiten Quantenbit CQUB und dessen Kernquantenpunkt CI elektromagnetische Strahlung der Koppelgrundfrequenz des betreffenden koppelbaren Paaren aus je einem ersten elektronischen Quantenbit QUB und dessen Quantenpunkt NV und je einem zweiten Quantenbit CQUB und dessen Kernquantenpunkt CI. Bevorzugt weist dabei die elektromagnetische Strahlung der Koppelgrundfrequenz des betreffenden koppelbaren Paaren aus je einem ersten elektronischen Quantenbit QUB und dessen Quantenpunkt NV und je einem zweiten Quantenbit CQUB und dessen Kernquantenpunkt CI neben der Kopplungsgrundfrequenz die Kopplungsgrundphasenlage auf oder eine Phasenlage auf, die von der Kopplungsgrundphasenlage abhängt.
Vorzugsweise der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen der elektromagnetischen Strahlung zur Manipulation von Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB1, CQUB2) und/oder deren jeweiligen Kernquantenpunkten (CI1, CI2) untereinander zu bestimmen und als zu verwendende Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen abzuspeichern. Vorzugsweise verwendet der Quantencomputer QC bei der Manipulation dieser jeweiligen Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB1, CQUB2) und/oder deren jeweiligen Kernquantenpunkten (CI1, CI2) elektromagnetische Strahlung der Koppelgrundfrequenz des betreffenden Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB1, CQUB2) und/oder deren jeweiligen Kernquantenpunkten (CI1, CI2). Bevorzugt weist dabei die elektromagnetische Strahlung der Koppelgrundfrequenz des betreffenden Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB1, CQUB2) und/oder deren jeweiligen Kernquantenpunkten (CI1, CI2) neben der Kopplungsgrundfrequenz die Kopplungsgrundphasenlage auf oder eine Phasenlage auf, die von der Kopplungsgrundphasenlage abhängt.
Vorzugsweise umfasst der Quantencomputer QC einen oder mehrere Rotationssensoren RTS für die Erfassung von Rotationswerten und/oder Rotationsbeschleunigungswerten für Drehungen um eine Achse oder einen oder mehrere Rotationssensoren RTS für die Erfassung von Rotationswerten und/oder Rotationsbeschleunigungswerten für Drehungen um zwei Achsen oder einen oder mehrere Rotationssensoren RTS für die Erfassung von Rotationswerten und/oder Rotationsbeschleunigungswerten für Drehungen um drei Achsen. Der Rotationssensor RTS des Quantencomputers QC erfasst vorzugsweise die aktuelle Ausrichtung des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Ausrichtungsmesswerte. Der Rotationssensor RTS des Quantencomputers QC erfasst vorzugsweise die aktuelle Rotationsgeschwindigkeit des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Rotationswerte. Der Rotationssensor RTS des Quantencomputers QC erfasst vorzugsweise die aktuelle Rotationsbeschleunigung des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Rotationsbeschleunigungswerte.
Bevorzugt verfügt der Quantencomputer QC über Vorrichtungsteile, die Ausrichtungsmesswerte und/oder Rotationswerte und/oder Rotationsbeschleunigungswerte und/oder Beschleunigungswerte für den Quantencomputer QC bestimmen und/oder eine solche Bestimmung zulassen.
Bevorzugt verfügt der Quantencomputer QC über Vorrichtungsteile, die

• Ausrichtungsmesswerte für Drehungen um eine Achse und/oder um zwei Achsen (AX1, AX2) und/oder drei Achsen und/oder
• Rotationswerte für Drehungen um eine Achse und/oder um zwei Achsen (AX1, AX2) und/oder drei Achsen und/oder
• Rotationsbeschleunigungswerte für Drehungen um eine Achse und/oder um zwei Achsen (AX1, AX2) und/oder drei Achsen Rotationsbeschleunigungswerte und/oder
• Beschleunigungswerte für einen translatorischen Freiheitsgrad und/oder zwei translatorische Freiheitsgrade und/oder drei translatorische Freiheitsgrade

Bevorzugt verfügt der Quantencomputer QC daher während seines Quantencomputerbetriebs über Ausrichtungsmesswerte und/oder Rotationswerte und/oder Rotationsbeschleunigungswerte und/oder Beschleunigungswerte für den Quantencomputer QC und/oder über Messwerte, die eine Bestimmung dieser Werte zulassen. Bevorzugt ermittelt der Quantencomputer QC während seines Quantencomputerbetriebs

• aus bekannten Ausrichtungsmesswerten und/oder
• aus bekannten Rotationswerten und/oder
• aus bekannten Rotationsbeschleunigungswerten und/oder
• aus bekannten Beschleunigungswerten und/oder
• aus bekannten Geschwindigkeitswerten und/oder
• aus bekannten Ortskoordinaten und/oder
• aus Karteninformationen einer elektronischen Karte und/oder
• aus Routen-Informationen über die zukünftige Route eines Fahrzeugs, dessen Teil der Quantencomputer QC ist,

• zukünftige Ausrichtungsmesswerte und/oder
• zukünftige Rotationswerte und/oder
• zukünftige Rotationsbeschleunigungswerte und/oder
• zukünftige Beschleunigungswerte und/oder
• zukünftige Geschwindigkeitswerte und/oder
• zukünftige Ortskoordinaten.

Bevorzugt ermittelt der Quantencomputer QC mittels

• der zukünftigen Ausrichtungsmesswerte und/oder
• der zukünftigen Rotationswerte und/oder
• der zukünftigen Rotationsbeschleunigungswerte und/oder
• der zukünftigen Beschleunigungswerte und/oder
• der zukünftigen Geschwindigkeitswerte und/oder
• der zukünftigen Ortskoordinaten und/oder
• von Kopplungsgrundfrequenzen und/oder
• Kopplungsgrundphasenlagen

Vorzugsweise verwendet der Quantencomputer QC diese zukünftigen Kopplungsgrundfrequenzen und/oder zukünftigen Kopplungsgrundphasenlagen zu dem zukünftigen Zeitpunkt als Kopplungsgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen.
Bevorzugt ist der Quantencomputers QC dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von den Ausrichtungsmesswerten und/oder von den Rotationswerten und/oder von den Rotationsbeschleunigungswerten und/oder von den Beschleunigungswerten die zu verwendenden Kopplungsfrequenzen und Kopplungsphasenlagen zwischen den Paaren aus koppelbaren jeweils zwei elektronischen Quantenbits (QUB1 QUB2) und/oder deren Quantenpunkten (NV1, NV2) untereinander aus den zu verwendenden Kopplungsgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen für diese Paaren aus koppelbaren jeweils zwei elektronischen Quantenbits (QUB1 QUB2) und/oder deren Quantenpunkten (NV1, NV2)zu bestimmen. Dies ermöglicht den Betrieb eines mobilen Quantencomputers QC auf Basis paramagnetischer Zentren als Quantenpunkte NV von elektronischen Quantenbits QUB und auf Basis nuklearer Quantenbits CQUB und derer Kernquantenbits CI.
Bevorzugt ist der Quantencomputers QC dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von den Ausrichtungsmesswerten und/oder von den Rotationswerten und/oder von den Rotationsbeschleunigungswerten und/oder von den Beschleunigungswerten die zu verwendenden Kopplungsfrequenzen zwischen den koppelbaren Paaren aus je einem ersten elektronischen Quantenbit QUB und/oder dessen Quantenpunkt NV und je einem zweiten nuklearen Quantenbit CQUB und/oder dessen Kernquantenpunkt CI aus den zu verwendenden Kopplungsgrundfrequenzen und Kopplungsgrundphasenlagen zu bestimmen. Dies ermöglicht den Betrieb eines mobilen Quantencomputers QC auf Basis paramagnetischer Zentren als Quantenpunkte NV von elektronischen Quantenbits QUB und auf Basis nuklearer Quantenbits CQUB und derer Kernquantenbits CI.
Bevorzugt ist der Quantencomputers QC dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von den Ausrichtungsmesswerten und/oder von den Rotationswerten und/oder von den Rotationsbeschleunigungswerten und/oder von den Beschleunigungswerten und/oder Geschwindigkeitswerten und/oder Ortskoordinaten des Quantencomputers QC die zu verwendenden Kopplungsfrequenzen zwischen den Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten nuklearen Quantenbits CI untereinander aus den zu verwendenden Kopplungsgrundfrequenzen zu bestimmen.
Bevorzugt ist der Quantencomputers QC dazu eingerichtet, bei der Manipulation der ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder deren Quantenpunkte NV und/oder zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder deren Kernquantenbist CI mittels der ersten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder der zweiten Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) die so bestimmten zu verwendenden Kopplungsfrequenzen zu verwenden.
In einer weiteren Ausprägung ist der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen vorzugsweise zwischen Paaren aus koppelbaren jeweils zwei ersten elektronischen Quantenbits (QUB1, QUB2) und/oder deren Quantenpunkten (NV1, NV2) untereinander zu einem ersten Zeitpunkt zu bestimmen und als Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen abzuspeichern. In dieser weiteren Ausprägung ist der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC vorzugsweise dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen zwischen koppelbaren Paaren aus je einem ersten elektronischen Quantenbit QUB und/oder dessen Quantenpunkt NV und je einem zweiten nuklearen Quantenbit CQUB und/oder dessen Kernquantenpunkt CI zu einem ersten Zeitpunkt zu bestimmen und als Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen abzuspeichern. In dieser weiteren Ausprägung ist der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC vorzugsweise dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen zwischen Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB1, CQUB2) und/oder deren Kernquantenpunkten (CI1, CI2) untereinander zu dem ersten Zeitpunkt zu bestimmen und als Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen abzuspeichern. In dieser weiteren Ausprägung ist der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC vorzugsweise dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen zwischen Paaren aus koppelbaren jeweils zwei ersten elektronischen Quantenbits (QUB1, QUB2) und/oder deren Quantenpunkten (NV1, NV2) untereinander zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt zu bestimmen und als Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen zu verwenden ggf. abzuspeichern. In dieser weiteren Ausprägung ist der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC vorzugsweise dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen zwischen koppelbaren Paaren aus je einem ersten Quantenbit QUB und dessen Quantenpunkt NV und je einem zweiten Quantenbit CQUB und/oder dessen Kernquantenpunkt CI zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt zu bestimmen und als Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen zu verwenden ggf. abzuspeichern. In dieser weiteren Ausprägung ist der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC vorzugsweise dazu eingerichtet, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen zwischen Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB1, CQUB2) und/oder deren Kernquantenpunkten (CI1, CI2) untereinander zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt zu bestimmen und als Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen zu verwenden ggf. abzuspeichern. In dieser weiteren Ausprägung ist der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC vorzugsweise dazu eingerichtet, aus einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen und einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen die aktuelle Ausrichtung des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Ausrichtungsmesswerte und/oder in Form eines oder mehrerer Rotationswerte und/oder in Form eines oder mehrerer Rotationsbeschleunigungswerte und/oder in Form eines oder mehrerer Beschleunigungswerte zu ermitteln. Dies ermöglicht die Verwendung des Quantencomputers QC als Gyroskop.
In einer anderen Ausprägung sind der Quantencomputer QC oder Teile des Quantencomputers QC oder eine Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder von deren Quantenpunkte NV und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder von deren Kernquantenpunkte CI und/oder eine Anordnung von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers QC drehbar um eine Achse gelagert oder drehbar um zwei Achsen (AX1, AX2) gelagert oder drehbar um drei Achsen gelagert.
In einer weiteren Ausprägung des Quantencomputers QC verfügt der Quantencomputer QC über eine oder mehrere Energiekupplungen (EK1, EK2). Eine Energiekupplung der Energiekupplungen (EK1, EK2) ist vorzugsweise dazu eingerichtet, den Quantencomputer QC oder Teile des Quantencomputers QC oder die Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder von deren Quantenpunkten NV und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder von deren Kernquantenpunkten CI und/oder die Anordnung von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers QC mit elektrischer oder elektromagnetischer Energie und/oder Strahlungsenergie zu versorgen. Im Sinne dieses Dokuments ist die Strahlungsenergie der Pumpstrahlung LB elektromagnetische Energie insbesondere zu Versorgung der Quantenpunkte NV des Quantenpunkte NV mit Energie. In einer dieser Ausprägung des Quantencomputers QC ist die Energieversorgung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, dass eine Drehung des Quantencomputers QC oder von Teilen des Quantencomputers QC oder der Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder von Quantenpunkten NV und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder von deren Kernquantenpunkten CI und/oder der Anordnung von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers QC um eine Achse (AX1, AX2) die Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG, BENG2, SRG2, LD, LDRV) nicht mitdrehen muss. Bevorzugt ist die Energiekupplung (EK1, EK2) dazu eingerichtet, die Energie von der Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG, BENG2, SRG2, LD, LDRV) zum Quantencomputer QC so zu transportieren, dass eine Verdrehung des Quantencomputers QC oder von Teilen des Quantencomputers QC oder der Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder von deren Quantenpunkten NV und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder von deren Kernquantenpunkten CI und/oder von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers QC gegenüber der Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG, BENG2, SRG2, LD, LDRV) um beliebige Winkel möglich ist.
In einer weiteren Ausprägung des Quantencomputers QC umfasst die Energiekupplung (EK1, EK2) beispielsweise elektrisch leitfähige Schleifringe und Schleifkontakte für diese Energieübertragung. In einer weiteren Ausprägung des Quantencomputers QC ist die Energiekupplung (EK1, EK2) vorzugsweise dazu eingerichtet, die Energie der Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG, BENG2, SRG2, LD, LDRV) mittels induktiver Kopplung zu dem Quantencomputer QC oder zu Teilen des Quantencomputers QC oder zu der Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder von deren Quantenpunkten NV und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder von deren Kernquantenpunkten CI und/oder von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers QC zu übertragen. In der weiteren Ausprägung des Quantencomputers QC ist die Energiekupplung (EK1, EK2) vorzugsweise dazu eingerichtet, die Energie der Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG, BENG2, SRG2, LD, LDRV) mittels elektromagnetischen Wellen und/oder elektromagnetischer Strahlung zu dem Quantencomputer QC oder zu Teilen des Quantencomputers QC oder zu der Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder von deren Quantenpunkten NV und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder von deren Kernquantenpunkten CI und/oder von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers QC zu übertragen. Dabei ist im Sinne des hier vorgelegten Dokuments eine Bestrahlung von ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder deren Quantenpunkten NV und/oder der Anordnung von zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder deren Kernquantenpunkten CI und/oder der Anordnung von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers QC mit einer Pumpstrahlung LB eine Energieversorgung der Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits QUB und/oder von deren Quantenpunkten NV und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits CQUB und/oder von deren Kernquantenpunkten CI und/oder von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers QC.
In einer weiteren Ausprägung des Quantencomputers QC ist der Quantencomputer QC mittels einer kardanischen Aufhängung KAH drehbar um eine Achse oder zwei Achsen (AX1, AX2) oder drei Achsen gelagert. Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC in dieser Ausprägung einen oder mehrere Kreisel KR oder ist mit diesen Kreisel KR mechanisch verbunden, sodass die Ausrichtung des Quantencomputers QC von Drehungen der kardanischen Aufhängung KAH um diese eine Achse oder diese zwei Achsen (AX1, AX2, AX3) oder diese drei Achsen nicht verändert wird.
In einer weiteren Ausprägung des Quantencomputers QC weisen ein oder mehrere Kreisel der Kreisel KR einen Antrieb auf. Der eine Kreisel KR oder die mehreren Kreisel KR und der Antrieb des einen Kreisels KR oder die Antriebe der Kreisel KR im Sinne des hier vorgelegten Dokuments sind vorzugsweise ein Teil des Quantencomputers QC.
Bei der Ausarbeitung des hier vorgelegten Dokuments wurde erkannt, dass die Verwendung eines Quantencomputers QC wie oben beschrieben als Gyrometer denkbar ist. Das hier vorgelegte Dokument beschreibt somit ein Gyrometer, dass einen Quantencomputer QC umfasst. Dabei zeichnet sich ein solches Gyrometer auf Basis eines Quantencomputers QC durch eine besondere Empfindlichkeit aus. Zur Ermittlung der Gyrometermesswerte des Gyrometers bestimmt der Quantencomputer QC des Gyrometers bevorzugt einen oder mehrere Ausrichtungsmesswerte und/oder einen oder mehrere Rotationswerte und/oder einen oder mehrere Rotationsbeschleunigungswerte und/oder einen oder mehrere Beschleunigungswerte und/oder einen oder mehrere Geschwindigkeitswerte und/oder eine oder mehrere Ortskoordinaten des Quantencomputers QC.
Bevorzugt ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Koppelgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Koppelphasenlagen die aktuelle Ausrichtung des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Ausrichtungsmesswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Ausrichtungsmesswerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Ausrichtungsmesswerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Ausrichtungsmesswerten zu ermitteln.
Bevorzugt ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Koppelgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Koppelphasenlagen die aktuelle Rotationsgeschwindigkeit des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Rotationswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Rotationswerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Rotationswerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Rotationswerten zu ermitteln.
Bevorzugt ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Koppelgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Koppelphasenlagen die aktuelle Rotationsbeschleunigung des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Rotationsbeschleunigungswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Rotationsbeschleunigungswerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Rotationsbeschleunigungswerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Rotationsbeschleunigungswerten zu ermitteln.
Bevorzugt ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Koppelgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Koppelphasenlagen die aktuelle Beschleunigung des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Beschleunigungswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Beschleunigungswerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Beschleunigungswerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Beschleunigungswerten zu ermitteln.
Bevorzugt ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Koppelgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Koppelphasenlagen die aktuelle Geschwindigkeit des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Geschwindigkeitswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Geschwindigkeitswerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Geschwindigkeitswerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Geschwindigkeitswerten zu ermitteln.
Bevorzugt ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Koppelgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Koppelphasenlagen die aktuelle Ortskoordinate des Quantencomputers QC in Form eines oder mehrerer Ortskoordinatenwerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Ortskoordinatenwerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Ortskoordinatenwerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Ortskoordinatenwerten zu ermitteln.
Bevorzugt ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, mittels Ausführung von Quanten-Op-Codes Messwerte physikalischer Parameter, insbesondere wie Aussichtung, Winkelgeschwindigkeit, Winkelbeschleunigung, Gravitationsbeschleunigung, Beschleunigung, Geschwindigkeit und/oder Ortskoordinate zu ermitteln.
Gatter Steuerung von NV-Zentren und nuklearen Spins, die mit diesen verkoppelt sind
Im Sinne des hier offengelegten Dokuments bezeichnet das NV-Zentrum die Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums. Der nukleare Spin des Stickstoffatoms des NV-Zentrums wird separat benannt.
Definition des Begriffs Gatter
Das hier vorgelegte Dokument definiert den Begriff „Gatter“ im Sinne des hier vorgelegten Dokuments wie folgt:

Gatter im Sinne des hier vorgelegten Dokuments sind Methoden in Form von Prozessschrittfolgen, die zur Manipulation auslesbarer Zustände mit dem Ziel dienen, vollständige Turingmaschinen aus zeitlich sequentiellen oder parallelen Abfolgen dieser Gatter aufzubauen zu können. Eine TuringMaschine im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist somit eine Abfolge von solchen Gattern, die ein Quantencomputer ausführt und womit der Quantencomputer den Zustand von Quantenbits und/oder nuklearen Quantenbits des Quantencomputers manipuliert und/oder ausließt.

Eine solche vollständige Turingmaschine auf Basis eines solchen Quantencomputers im Sinne des hier vorgelegten Dokuments erlaubt entsprechend der Turing-Church Vermutung die Lösung aller berechenbare Aufgaben. Klassische Computer sind Turing vollständig. Nach dem Gottesman-Knill Theorem ist ein Quanten Computer Turing vollständig, wenn folgende unitäre Gatter realisiert werden können:

1. Clifford Gatter (Paul: X,Y,Z),
2. H Phasengatter S (T) und
3. das 2 Quantenbitgatter CNOT.

Ein Clifford Gatter ist eine Gruppe von Gattern V (V sei Element der Menge der Clifford Gatter) mit der Eigenschaft U=WVW⁺ mit U und W ebenfalls als Element der Menge der Clifford Gatter.
Im Quantencomputing und in der Quanteninformationstheorie sind die Clifford-Gatter die Elemente der Clifford-Gruppe, einer Menge mathematischer Transformationen, die die n-Qubit-Pauli-Gruppe normalisieren, d. h. Tensor-Produkte von Pauli-Matrizen durch Konjugation auf Tensor-Produkte von Pauli-Matrizen abbilden. Der Begriff wurde von Daniel Gottesman eingeführt und ist nach dem Mathematiker William Kingdon Clifford benannt.[1] Quantenschaltungen, die nur aus Clifford-Gattern bestehen, können aufgrund des Gottesman-Knill-Theorems effizient mit einem klassischen Computer simuliert werden.
Dabei sind die Clifford Gatter (Paul: X,Y,Z) redundant. Beispielsweise gilt X=HZH⁺.
Man kann also auf ein Clifford Gatter (Paul: X,Y,Z) verzichten. Der Stand der Technik bezeichnet diese drei Gatter 1 bis 3 auch als universelle Gatter. Der Quantencomputer kann diese elementaren Gatter mittels Operationen, die Spin-Rotationen induzieren, nachbilden. Hierbei ist allerdings das Folgende zu beachten:

a) Das X Gatter stellt eine Spieglung mit einer positiven Abbildungsdeterminante dar. Der NV-Zentren basierende Quantencomputer kann kein X-Gatter realisieren. Das X-Gatter ist eine der Pauli-Matrizen, die den Spin um 180° spiegelt. (im Folgenden als Quantenbit-Flip bezeichnet) Allerdings kann der Quantencomputer ein iX-Gatter realisieren. D.h. bei jeder Gatteroperation kommt eine Phasenverschiebung von 90° hinzu (komplexer Faktor i) Bei einem NV-Zentrum führt der Quantencomputer das X-Gatter dadurch aus, dass er ein Mikrowellensignal mit der Resonanzenergie (Resonanzfrequenz) einer definierten zeitlichen Länge und Amplitude (Rabi-Frequenz=γ_NV B mit γ_NV als gyromagnetische Moment des NV-Zentrums und B die magnetische Komponente der elektromagnetischen Welle, die senkrecht zu der Richtung des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums wirkt) Ein solcher π-Puls hat dann die zeitliche Länge 1/(2γ_NV B) (Das entspricht 180°).
b) Rotationen besitzen immer eine negative Determinante. Die Rotationen erzeugen also eine zusätzliche allgemeine Phase, die aber keine Bedeutung besitzt, weil sie nicht messbar sind. Allerdings muss während der Rechnung diese Phase berücksichtigt werden, da sich die Phasen addieren können. Das CROT-Gatter ist eine unitäre Matrize, die den Spin um einen Winkel θ u eine Achsenfläche im vierdimensionalen Raum der Bloch-Kugel dreht. (im Folgenden als Quantenbit-Rotation oder einfach nur CROT bezeichnet) Auch hier kommt bei jeder Gatteroperation eine Phasenverschiebung hinzu. Bei einem NV-Zentrum führt der Quantencomputer das CROT-Gatter dadurch aus, dass er ein Mikrowellensignal mit der Resonanzenergie (Resonanzfrequenz) einer definierten zeitlichen Länge und Amplitude (γ_NV B mit γ_NV als gyromagnetische Moment des NV-Zentrums und B die magnetische Komponente der elektromagnetischen Welle, die senkrecht zu der Richtung des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums wirkt) Ein solcher θ-Puls hat dann die zeitliche Länge 1/(2γ_NV B) (θ/180°). Wird die Phase der Mikrowellenansteuerung (bei Kernspins der Radiofrequenzansteuerung) um 90° verschoben, so wechselt die CROT-Ansteuerung, wenn sie zuvor eine Drehung um die X-Achse bewirkte, zu einer Ansteuerung, die eine Drehung um die Y-Achse bewirkt. Die Mikrowellenphasenlage der Mikrowellenansteuerung bestimmt also die Drehachse einer CROT-Operation. Bei nuklearen Spins bestimmt die Radiowellenphasenlage die Drehachse einer CROT-Operation für den nuklearen Spin.

Ein Rotation um 180° in der x-Achse ist somit kein X sondern ein iX Gatter! Genau ergibt sich ein CROT nicht als CNOT sondern als CiNOT. Um einen CNOT zu definieren muss ein zusätzlicher Z(π/2) (Clifford Gatter (Paul,Z) mit zeitlicher Länge π/2) vor oder nach der Ausführung des CROT-Befehls eingefügt werden und auf den konditionellen Partnerquantenbit wirken. Das konditionelle Partnerquantenbit eines NV-Zentrums kann ein nuklearer Spin in der Umgebung des NV-Zentrums sein oder ein anderes NV-Zentrum in der Umgebung des NV-Zentrums sein.
Ein beispielhaftes System zur Erklärung kann beispielsweise ein erstes NV-Zentrum und ein zweites NV-Zentrum und ein drittes NV-Zentrum umfassen, wobei das erste NV-zentrum und das dritte NV-Zentrum wiederum jeweils mit jeweiligen nuklearen Spins koppeln können, die genau einem dieser beiden beispielhaften NV-Zentren zugeordnet sind. Das erste NV-Zentrum und das zweite NV-Zentrum und das dritte NV-Zentrum sind als lineare Kette angeordnet, wobei das erste NV-Zentrum mit dem dritten NV-Zentrum nur über das zweite NV-Zentrum als Ancilla-bitt koppeln kann und nicht direkt koppeln kann. Wird nun durch eine Quantenoperation der Quantenzustand des zweiten NV-Zentrums in den Zustand m=0 gebracht, so entkoppelt diese Quantenoperation das erste NV-Zentrum von dem dritten NV-Zentrum. Wird durch eine andere Quantenoperation der Quantenzustand des zweiten NV-Zentrums in den Zustand m=+1 oder m=-1 gebracht, so können Quantenoperation das erste NV-Zentrum mit dem dritten NV-Zentrum koppeln.
Eine CROT-Operation um die Z-Achse kann durch eine -π/2 -Drehung um die Y-Achse und dann ein X-Gatte und dann eine +π/2-Drehung um die Y-Achse realisiert werden.
Zu Beginn ist nur die Z-Achse durch die Flussdichte des Magnetfelds festgelegt. Mit der erste CROT-Operation legt der Quantencomputer die X-Achse für das NV-Zentrum willkürlich fest. Diese Referenz ist zwar frei wählbar, muss während einer Quantenberechnung aber Referenz (Phasenstabilität) beibehalten werden.
Neben der Ausführung dieser Gatter muss der Quantencomputerseine Quantenbits und seine nuklearen Quantenbits zu Beginn einer Berechnung jeweils in einem definierten Anfangszustand versetzen und nach dem Ausführen aller Operationen der Quantencomputer seine relevanten Quantenbits und/oder seine relevanten nuklearen Quantenbits. Sind alle drei Bedingungen erfüllt, kann dieser Quantencomputer beliebige Rechnungen durchführen und gilt dann als Turingvollständig.
Das Ziel jedes universellen Quantencomputers ist daher die universellen Gatter, so wie die Bedingungen zur Initialisierung und Auslesen der Quantenbits und nuklearen Quantenbits mit hoher Güte zu erreichen.
Grundlagen:
Der Hamiltonian für NV-Zentren
Der Hamiltonian für NV-Zentren als Quantenbits lautet: $H = D * m^{2} + = γ_{NV} * m * B$
Hierbei stehen

D: für die Nullfeldaufspaltung,
γNV: für das gryromagnetisches Verhältnis des NV-Zentrums,
m: für die Quantenzahl,
B: für eine externes, auf das NV-Zentrum einwirkendes Magnetfeld in NV-Achse.

Ist sich das externe auf das NV-Zentrum einwirkende Magnetfeld nicht in Richtung der NV-Achse ausgerichtet, so ist typischerweise m keine gute Quantenzahl aufgrund von Interband-Mixing.
Der Hamiltonian für Atomkerne als nukleare Quantenbits
Der Hamiltonian für Atomkerne als nukleare Quantenbits umfasst einen Zeeman-Anteil und ggf. einen Quadrupolanteil (z.B. ¹⁴N). Der Hamiltonian für Atomkerne als nukleare Quantenbits lautet: $H = γ * I * B + Q * I^{2} + H_{NV - Kern},$
Hierbei stehen

γ: für das gyromagnetisches Verhältnis,
I: für die magnetische Quantenzahl,
B: für das externe, auf den nuklearen Spin einwirkende Magnetfeld,
Q: Für den Quadrupol Anteil unabhängig von B
HNv_Kern: Bestimmt die Kopplungsstärke zwischen Kern und NV durch Hyperfein-WW. Der Hyperfeinterm kann in einen parallelen Anteil und senkrechten Anteil gespalten werden. Für die Verschiebung ist nur der parallele Term wichtig.

Das hier vorgelegte Dokumente bezeichnet zur besseren Unterscheidung für Atomkerne deren magnetische Quantenzahl min dem hier vorgelegten Dokument mit I.
Zur magnetischen Quantenzahl m des negative geladenen NV-Zentrums
Die magnetische Quantenzahl m des negative geladenen NV- Zentrums, kann die drei Werte -1, 0, +1 annehmen. Für m=0 ist erzeugt das NV-Zentrum kein Magnetfeld! Der Zustand NV₀ hat nur einen Single Zustand.
Das hier vorgelegte Dokument benennet als typischen Wert des gyromagnetischen Verhältnisses γ_NV= 28,130 MHz/mT. Das hier vorgelegte Dokument benennet als typischen Wert der Nullfeldaufspaltung D=2,87 GHz.
Magnetische Quantenzahl I der Kerne:
Die NV-Zentren sin ein einen Diamantkristall eingebettet der im Wesentlichen Kohlenstoffatome in Form von im Wesentlichen ¹²C-Isotopen ohne Spin und ohne magnetisches Moment umfasst. Einige wenige Atome im Diamantgitter des Diamantkristalls sind vorzugsweise ¹³C-Isotope. ¹³C-Isotope haben die Spin -1/2 bzw. +1/2. Die ¹³C-Isotope haben typischerweise kein Quadrupolmoment. Für m=0 ist daher bei ¹³C-Atomkernen, die stark mit dem NV-zentrum gekoppelt sind, und einem geringen externen Magnetfeld die Zeeman Komponente durch das externe magnetische Feld gegenüber der Hyperfein-Wechselwirkung vernachlässigbar. Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist ein geringes externes Magnetfeld ein Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte am Ort des betreffenden nuklearen Quantenbits, als am Ort des betreffenden nuklearen Spins, kleiner als 100mT. Da der Atomkern der eines Quantenbits nur einen Dipolanteil besitzt, zeigt der Atomkern des nuklearen Quantenbits typischerweise keine Wechselwirkung mit dem ihm zugeordneten mit dem NV-Zentrum, wenn das NV-Zentrum sich in einem Zustand befindet, in dem es die Quantenzahl m=0 aufweist.
Das hier vorgelegte Dokument benennet als typischen Wert für das gyromagnetisches Verhältnis eines Atomkerns eines ¹³C-Isotops, das der Quantencomputer als nukleares Quantenbit nutzt, γ_13c=10,7 kHz/mT.
Das hier vorgelegte Dokument benennet als typischen Wert für den Quadrupol Anteil Q unabhängig von B eines ¹³C-Isotops, das der Quantencomputer als nukleares Quantenbit nutzt, Q=0.
Der Übergang der Zustände z.B. m=0 nach m=1 wird durch die Rabi-Frequenz Ω beschrieben. Dabei gilt: $Ω = γ * B_{0} .$
Hierbei ist B₀ die magnetischen Komponente der in das jeweilige Quantenbit des Quantencomputer eingestrahlten elektromagnetischen HF-Welle (englisch: RF) mit der Resonanzfrequenz, die sich aus der Aufspaltung der Zustände ergibt. Dieses Feld ist ein Vektorfeld. Der Quantencomputer muss die Richtung des Feldes bei der Erzeugung der HF-Welle an die Ausrichtung der Leiterbahn angepasst werden. Der Quantencomputer nutzt zur Ansteuerung der jeweiligen nuklearen Spins der Atomkerne (¹³C^_Isotope) typischer weise RF (Radiofrequenz). Der Quantencomputer nutzt bevorzugt zur Ansteuerung der jeweiligen NV-Zentren MW(Mikrowellen).
Die Stärke der Hyperfeinwechselwirkung abhängig von der Gitterposition der nuklearen Spins relativ zum Stickstoffatom (N) und zur Fehlstelle (V) innerhalb des Diamantgitters. Das hier vorgelegte Dokument benennt für stark gekoppelte Kerne folgende beispielhaften Werte für die Radiofrequenz der elektromagnetischen Strahlung zur Kopplung des NV-Zentrum mit dem nuklearen Spin des jeweils zugeordneten gekoppelten Kerns, den der Quantencomputer als nukleares Quantenbit nutzt, je nach Gitterposition (siehe 18):

126 MHz (J-Position direkt neben dem Stickstoff), 13,8 MHz (A-Position), 13,2 MHz (B-Position), 6.5 MHz (D-Position), 4,2 MHz (E-Position, F-Position), 2,6 MHz (G-Position, H-Position), 0.8 MHz (schwach gekoppelt)

Das hier vorgestellte Dokument weist ausdrücklich darauf hin, dass der Quantencomputer im späteren Betrieb die Zeeman Aufspaltung je nach Ausrichtung der ¹³C-Isotope relativ zum NV-Zentrum hinzuaddieren oder subtrahieren muss. Das hier vorgestellte Dokument schlägt daher vor, in einer Initialisierungsphase des Quantencomputers die Werte für die Zeemann-Aufspaltung zu ermitteln und diese Werte und/oder die Summen bzw. Differenzwerte in einem Speicher der Steuervorrichtung (µC) des Quantencomputers (QC) abzulegen und für den Betrieb des Quantencomputers (QC) bereitzuhalten. Im Zuge der Ausarbeitung der hier vorgestellten technischen Lehre wurde ermittelt, dass die Zeeman Aufspaltung bei einem Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte von 50mT am Ort des Paars aus NV-Zentrum und nuklearem Spin typischerweise ca. 0.5 MHz beträgt.
Neben den bereits erwähnten ¹³C-Kohlenstoff-Isotopen, deren nukleare Spins der Quantencomputer mittels der NV-Zentren basierenden Quantenbits als nukleare Quantenbits nutzen kann, kann der Quantencomputer auch die nuklearen Spins der Stickstoffatome der NV-Zentren als nukleare Quantenbits nutzen.
Das ¹⁴N-Stickstoff-Isotop besitzt neben dem Dipolanteil auch einen Quadrupolanteil und wechselwirkt mit der Elektronenspin der Elektronenkonfiguration des zugeordneten NV-Zentrums auch im m=0 Zustand dieses NV-Zentrums.
Das hier vorgelegte Dokument benennet als typischen Wert für das gyromagnetisches Verhältnis eines Atomkerns eines ¹⁴N-Stickstoff-Isotops, das der Quantencomputer als nukleares Quantenbit nutzt, γ_14N=3,07 kHz/mT.
Das hier vorgelegte Dokument benennet als typischen Wert für den Quadrupol Anteil Q unabhängig von B eines ¹⁴N-Stickstoff-Isotops, das der Quantencomputer als nukleares Quantenbit nutzt, Q.= 4945 kHz
19 zeigt die Verschiebung der Energieaufspaltung durch Hyperfein-WW hf Zeeman, nZ und Quadrupol Q.
Q= Quadrupol Anteil
hf= Hyperfeinwechselwirkung
nZ=nuklearer Zeeman Aufspaltung
Das hier vorgelegte Dokument weist explizit darauf hin, dass für den Zustand des NV-Zentrums mit der Quantenzahl m=0 typischerweise keine Hyperfein-Wechselwirkung stattfindet.
Kopplung
Das hier vorgelegte Dokument unterscheidet zwischen stark an das zugeordnete NV-Zentrum über ihren nuklearen Spin gekoppelten Atomkernen und schwach über ihren nuklearen Spin an das NV-zentrum gekoppelten Atomkernen.
Stark an das zugeordnete NV-Zentrum gekoppelte Atomkerne definieren sich durch eine größere Kopplungsstärke (in MHz*h) gegenüber der Linienbreite der Resonanzline des NV-Zentrum beim Übergang von m=0 nach m=1 (in MHz*h). h ist das Planck'sche Wirkungsquantum.
Die Einordnung der Kopplungsstärke bezieht sich daher immer auf die minimale Linienbreite der Resonanzlinie des jeweiligen NV-Zentrums. Während die Kopplungsstärke zwischen dem nuklearen Spin des Atomkerns und dem Elektronenspin des NV-Zentrums von der Position des nuklearen Spins des Atomkerns relativ zum NV-Zentrum und vom Abstand des dem nuklearen Spins des Atomkerns zum NV-Zentrum im Kristallgitter des Diamantkristalls zusammenhängt und nicht veränderbar ist, kann die Linienbreite der Resonanzlinie zwischen zwei definierten Zuständen, abhängig von der Amplitude, Zeitdauer der Einwirkung, Form usw. vergrößert werden. Die minimal erreichbare Linienbreite (Lebensdauer der Zustandes) wird beeinflusst durch die Kristalleigenschaften, die Temperatur des Kristalls und die magnetischen Spins im Umfeld des NV-Zentrums und der zugeordneten nuklearen Spins der nuklearen Quantenbits, sowie durch allgemein extern als auch intern alternierende Magnetfelder.
Im Wesentlichen beeinflusst die Hyperfein-Wechselwirkung des NV-Zentrums beeinflusst (Hyperfein-WW> Linienbreite) in einem kleinen oder moderaten Magnetfeld (<300-500 mT abhängig von der Kopplungsstärke) die Kopplungsstärke stark gekoppelter nuklearer Spins von Atomkernen. Die vom Quantencomputer ausgeführten Gatter sind daher direkt abhängig von dem Spin Zustand der mit den nuklearen gekoppelten NV-Zentren. Man bezeichnet diesen Bereich auch als Freezing-Zone. Da Kernspin-Kernspin Quantenbit-Flips, die zu einer Dekohärenz führen können, durch die NV-Zentren mit m=+1, m=-1 fast vollständig unterdrückt werden (Energieverschiebung zwischen den Spins). Die nuklearen Spins der als nukleare Quantenbits genutzten Atomkerne sind für einen Zustand des ihnen zugeordneten NV-Zentrums mit m=0 eingefroren. Für einen solchen Zustand des NV-Zentrums mit m=0 kann ein ausreichend starkes externes Magnetfeld diese nuklearen Spin-Quantenbit-Flips verhindern.
Die direkte Kopplung zwischen den nuklearen Spins der Atomkerne ist gering. Die direkte Kopplung zwischen den nuklearen Spins der Atomkerne ist gering gegenüber der Kopplung zwischen dem jeweiligen Atomkern zugeordneten NV-Zentrum und dem Spin dieses Atomkerns. Die direkte Kopplung zwischen den nuklearen Spins der Atomkerne untereinander erfolgt daher auf langen Zeitskalen µs- Bereich bis ms-Bereich. Bei der Ausarbeitung der technischen Lehre des hier vorgestellten Dokuments wurde erkannt, dass der Einfluss der direkten Kopplung zwischen den nuklearen Spins der Atomkerne im Allgemeinen vernachlässigt werden kann.
Für schwach an das jeweilige NV-Zentrum gekoppelten nuklearen Spins solcher schwach gekoppelter Atomkerne der nuklearen Quantenbits ist die Aufspaltung durch die Hyperfein-Wechselwirkung vernachlässigbar gegenüber der Wirkung des externen Magnetfeldes. Die schwachgekoppelten Atomkerne verhalten sich in diesem Punkt also genau umgekehrt als die stark gekoppelten Atomkerne.
Das hier vorgeschlagene Dokument schlägt somit einen Quantencomputer vor, der NV-Zentren in Diamant als Quantenbits umfasst und
stark an NV-Zentren gebundene nukleare Spins stark an diese NV-Zentren gekoppelter Atomkerne als nukleare Quantenbits, die die hier vorgelegte Schrift im Folgenden als starke nukleare Quantenbits bezeichnet, umfasst und
schwach an NV-Zentren gebundene nukleare Spins schwach an diese NV-Zentren gekoppelter Atomkerne als nukleare Quantenbits, die die hier vorgelegte Schrift im Folgenden als schwache nukleare Quantenbits bezeichnet, umfasst.
Die Resonanzenergie für die Kopplung dieser schwach gekoppelten nuklearen Spins dieser schwach an das jeweilige NV-zentrum gekoppelte Atomkerne ist somit nur schwach von dem jeweiligen Spinzustand der Elektronenkonfiguration des jeweils mit diesem nuklearen Spin schwach gekoppelten NV-Zentrums abhängig.
Initialisierung
Die Initialisierung der NV-Zentren erfolgt über einen Laserpuls als Pumpstrahlung mit einer definierten zeitlichen Länge und Intensität. Diese zeitliche Länge hängt von der Einkopplung des Laser-Lichtes des Lasers ab und damit von der Tiefe der NV-Zentren im Substrat von der Oberfläche des Diamantkristalls aus gemessen. Außerdem beeinflussen die Fokussierungsbedingungen die Intensität der Pumpstrahlung des Lasers am Ort des jeweiligen NV-Zentrums. Da das NV-Zentrum einen Dipol bildet, ist der Polarisationswinkel ein weiterer bestimmender Faktor. Das NV-Zentrum (gebildet aus einen Stickstoffatom N- und einer Fehlstelle V) definiert eine NV-Zentrums-Achse. Bei der Ausarbeitung der technischen Lehre dieses Dokuments wurde linear polarisiertes Licht als Pumpstrahlung für die NV-Zentren eingesetzt. Sowohl die lineare Polarisation des eingestrahlten Lichtes sollte bevorzugt senkrecht zur NV-Zentrumsachse stehen. Ein Ansprechen mit zirkular polarisiertem Licht ist auch möglich, wenn der Pointing-Vektor des Lichts parallel zur Achse des NV-Zentrums steht. In dem Fall können zwei Drehungen gleichzeitig ausgeführt werden. Die vom NV-Zentrum ggf. abgestrahlte Fluoreszenzstrahlung weist typischerweise eine lineare Polarisation mit einer Polarisationsrichtung senkrecht zur NV-Zentrumsachse auf. Vorzugsweise ist die Mikrowellenstrahlung zur Manipulation des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums linear polarisiert, wobei auch hier die Polarisationsrichtung vorzugsweise senkrecht zur NV-Zentrumsachse steht. Wie zuvor kann auch hier eine Manipulation mit zirkularpolarisierten elektromagnetischen Wellen (Mikrowelle) erfolgen, deren Pointing-Vektor parallel zur NV-Zentrumsachse liegt. In dem Fall kann die Anregung von m=-1 nach m=0 von der Anregung von m=0 nach m=+1 unterschieden werden. Dies kann über eine Cross-Bar-Struktur über dem betreffenden NV-Zentrum mit geeignet phasenverschobenen modulierten Strömen erreicht werden.
Eine Manipulation eines Paar aus NV-Zentrum und einem nuklearen Spin kann bei geeigneter Lage und Orientierung des nuklearen Spins relativ zum NV-Zentrum mit zirkularpolarisierten elektromagnetischen Wellen (Radiowelle) erfolgen, deren Pointing-Vektor parallel zur NV-Zentrumsachse liegt. In dem Fall kann die Anregung von m=-1 nach m=0 von der Anregung von m=0 nach m=+1 unterschieden werden. Dies kann über eine Cross-Bar-Struktur über dem betreffenden NV-Zentrum mit geeignet phasenverschobenen modulierten Strömen erreicht werden. Kerne mit Spin I=1/2 oder I=-1/2 kann die Manipulation mit linearpolarisierten elektromagnetischen Wellen erfolgen. Bei zirkularpolarisieren elektromagnetischen Wellen reagiert der Kerne mit Spin I=1/2 oder I=-1/2 nur auf den entsprechenden linear polarisierten Anteil.
Eine verbesserte Ein- und Auskopplung des Lichtes kann beispielsweise durch µ Linsen oder Pillars erfolgen. Bevorzugt weist der Quantencomputer zwischen der Oberfläche des Diamantkristalls und der Lichtquelle für die Erzeugung der Pumpstrahlung, also beispielsweise zwischen der Oberfläche des Diamantkristalls und dem Laser zur Erzeugung des Laserpulses optische Funktionselemente, wie Linsen, Spiegel, Blenden, photonische Kristalle, optische Funktionselemente der diffraktiven und/oder digitalen Optik, Bragg-Filter, Filter, Lichtwellenleiter, Wellenkoppler, Zirkulatoren, Richtkoppler, Anpassschichten etc. auf, die die Einkopplung und/oder Auskopplung verbessern.
Die Resonanzlinenbreite des Zustandes des jeweiligen NV-Zentrums wird durch die eingestrahlte Leistung beeinflusst. Um eine optimale Linienbreite zu erreichen, sollte die Leistung 10 µWatt erfahrungsgemäß nicht überschreiten. Eine Laser Pulsdauer von 3-10 µs hat sich bei der Ausarbeitung der technischen Lehrer in experimentellen Versuchen als in dem verwenden beispielhaften Aufbau optimal für die Initialisierung der NV-Zentren erwiesen.
Die Initialisierung der als nukleare Quantenbits des Quantencomputers verwendeten nuklearen Spins der betreffenden Atomkerne kann der Quantencomputer auf sehr unterschiedliche Arten vornehmen. Gemäß der technischen Lehre des hier vorgelegten Dokuments erscheinen derzeit folgende beispielhaften Methoden am erfolgversprechendsten:

a) SWOP des Quantenzustands des NV-Zentrums mit dem Quantenzustand des nuklearen Spins eines nuklearen Quantenbits unter Hartmann-Hahn Bedingungen (Erklärung folgt),
b) CROT auf den Quantenzustand des NV-Zentrums des Quantenbits, CROT auf das den Quantenzustand des nuklearen Kerns des Atomkerns des nuklearen Quantenbits und Laserpulse zur Re-Initialisierung des Quantenzustand der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums (Einseitiger SWOP)
c) Quantenbit-Flips im ESLAC (excited-state level anti-crossing) und GSLAC (ground-state level anticrossing) (Hyperpolarisation) (Erklärung folgt).

Beim ersten Verfahren a) überträgt bei einem SWOP des Quantenzustands des NV-Zentrums mit dem Quantenzustand des nuklearen Spins eines nuklearen Quantenbits unter Hartmann-Hahn Bedingungen der Quantencomputer unter einer Hartmann-Hahn (HH) Bedingung, die Information des Quantenzustands des NV-Zentrums auf den Quantenzustand des nuklearen Spins des betreffenden jeweiligen Atomkerns. Hierbei setzt der Quantencomputer das NV-Zentrum durch ein Clifford Gatter (Paul: Y) als (π/2)-Puls und anschießenden Clifford Gatter (Paul: X). Dies führt dazu, dass die Ausrichtung des Spins des Elektrons des NV-Zentrums mit einer Rabi-Frequenz (Spinlock) rotiert. Die Rabi-Frequenz wird durch Einstellung des Magnetfelds so eingestellt, dass die Rabi-Frequenz in Resonanz mit der Lamor-Frequenz des nuklearen Spins des Atomkerns liegt, so dass ein definierter Spin-Spin-SWAP (Spin-Austausch) stattfinden kann. Der Übergang des Spin-Spin-Swaps ist dabei wieder durch eine Zeitkonstante als Kopplungskonstante gekennzeichnet. Damit wird ein teilweiser Spin-Spin-Swap steuerbar. (z.B. 50% Spin-Austausch).
Dieses Verfahren ist besonders wirksam für die Kopplung zwischen NV-Zentren und schwach an diese gekoppelte nukleare Spins.
Das hier vorgelegte Dokument schlägt also einen Quantencomputer vor, der NV-Zentren als Quantenbits umfasst und stark an NV-Zentren von Quantenbits gekoppelte stark gekoppelte nukleare Spins als stark gekoppelte nukleare Quantenbits umfasst und schwach an NV-Zentren von Quantenbits gekoppelte schwach gekoppelte nukleare Spins als schwach gekoppelte nukleare Quantenbits umfasst, wobei der Quantencomputer dazu eingerichtet ist, ein NV-Zentrum eines Quantenbits mit einem schwach gekoppelten nuklearen Spins als schwach gekoppelten nuklearen Quantenbit dadurch zu koppeln, dass er mittels eines Clifford Gatter (Paul: Y) als (π/2)-Puls und durch Einstellung des Magnetfelds und/oder durch Einstellung der Amplitude der Mikrowellenstrahlung des Y- Clifford Gatters die Rabi-Frequenz des Elektronenspins mit der Lamor-Frequenz des nuklearen Spins im Wesentlichen in Übereinstimmung bringt, wobei im Wesentlichen bedeutet, dass dies einen Spin-Spin-Austausch ermöglicht. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, in der jeweiligen Konstruktion des jeweiligen Quantencomputers im Rahmen einer Nacharbeit die notwendige Präzision jeweils zu bestimmen.
Anschließend re-initialisiert der Quantencomputer das NV-Zentrum durch einen Laserpuls der Pumpstrahlung der Lichtquelle (Laser). Dieses Verfahren ist für schwach an das NV-Zentrum gekoppelte nukleare Spins schwach gekoppelter Atomkerne geeignet.
Das zweite Verfahren b) dient zum Initialisieren stark an das NV-Zentrum gekoppelter nuklearer Spins von Atomkernen nuklearer Quantenbits: Der Quantencomputer führt ein CNOT auf das NV-Zentrum in Abhängig vom Quantenzustand des stark gekoppelten nuklearen Spins des stark gekoppelten Atomkerns des nuklearen Quantenbits durch. Sollte sich der Quantenzustand des stark gekoppelten nuklearen Spins des stark gekoppelten Atomkerns des nuklearen Quantenbits im falschen Quantenzustand befinden, findet der Übergang statt. Sollte sich der Quantenzustand des stark gekoppelten nuklearen Spins des stark gekoppelten Atomkerns des nuklearen Quantenbits nicht im falschen Quantenzustand befinden, findet der Übergang nicht statt. Sollte sich der Quantenzustand des stark gekoppelten nuklearen Spins des stark gekoppelten Atomkerns des nuklearen Quantenbits im falschen Quantenzustand befinden, kann das CNOT auf den nuklearen Spin des stark gekoppelten Atomkerns des nuklearen Quantenbits stattfinden und der Quantencomputer dreht den stak gekoppelten nuklearen Spin des stark gekoppelten Atomkerns des nuklearen Quantenbits mittels Manipulation durch das NV-Zentrum des Quantenbits. Anschließend initialisiert der Quantencomputer das NV-Zentrum durch einen Laserpuls.
Im dritten Verfahren c) führt der Quantencomputer werden Spinflips im „exciting state anti level crossing“ (ESLAC) durch. Der Quantencomputer stellt eine magnetische Flussdichte ein, bei der sich im angeregten Zustand des NV-zentrums die Quantenzustände mit m=0 und mit m=-1 energetisch entartet sind. Die nuklearen Spins der Atomkerne der nuklearen Quantenbits heben diese Entartung jedoch auf und es können dann Spin-Spin Flips zwischen den nuklearen Spins der Atomkerne der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers und dem Spin der jeweiligen Elektronenkonfiguration des jeweiligen NV-Zentrums stattfinden. Diese Spin-Flips führen zu einer Polarisation der nuklearen Spins der Atomkerne der nuklearen Quantenbits, die mit diesem NV-Zentrum koppeln. In Abhängigkeit vom Magnetfeld kann diese Polarisation dabei positiv (spin-up) oder negativ (spindown) sein. Leider gelingt diese Art der Initialisierung derzeit nur bei stark gekoppelten Kernen.
Um die Polarisation zu erreichen, muss der Quantencomputer die magnetische Flussdichte des Magnetfelds optimal zu Achse des jeweiligen NV-Zentrums (z-Achse) ausrichten. Hierzu stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Die einfachste ist, dass der Quantencomputer die Lichtintensität des NV-Zentrums unter Änderung der Ausrichtung des Flussdichte des Magnetfelds maximiert, wobei der Quantencomputer den Betrag der Flussdichte konstant hält. Bevorzugt ermittelt der Quantencomputer die Ausrichtung der magnetischen Flussdichte mittels der Resonanzline des NV-Übergangs beispielsweise vom Quantenzustand m=0 zu m=1 der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums. Dies kann der Quantencomputer mit Ramsey-Sequenzen erreichen.
Auslesen
Der Quantencomputer liest die Quantenzustände eines NV-Zentrums und der diesem NV-Zentrum zugeordneten nuklearen Spins mittels des NV-Zentrums durch. Dabei unterscheidet der Quantencomputer, ob sich das NV-Zentrum in m=0 oder m=+-1 Quantenzustand befindet.
Befindet sich das NV-Zentrum im m=-1 oder m=+1 Quantenzustand kann der Quantencomputer mittels eines Laserpuls der Lichtquelle als Pumpstrahlungsquelle mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp das NV-Zentrum anregen. Der angeregte Zustand des NV-Zentrums kann nun jedoch über zwei Wege zerfallen: In 70% der Fälle und mit einer Lebensdauer von ca. 10ns erfolgt die Abregung des angeregten Zustands des NV-Zentrums in dem m-1 Grundzustand durch Aussendung eines Photons. In diesem Fall regt der Laser als Lichtquelle als Pumpstrahlungsquelle mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp den Quantenzustand des NV-Zentrums sofort wieder an. Mit einer Wahrscheinlichkeit von 30% führt dann das NV-Zentrum einen verbotenen Interbandübergang vom Triplett S=1 zum Singulett S=0 Zustand durch. Dieser Quantenzustand ist metastabil und mit einer Lebensdauer von ca. 100-300ns um eine Größenordnung länger stabil als der direkte Zerfall in den Grundzustand. Nach dieser Zeit zerfällt der Quantenzustand des NV-Zentrums zurück in den TriplettZustand (m=0). Dieser Übergang des Quantenzustands des NV-Zentrums findet strahlungslos statt.
Für dem m=0 Zustand ist dieser Übergang zum Singulett unterdrückt, das NV-Zentrum fällt unter Aussendung eines Photon mit der Wellenlänge 636-700 nm zurück in dem Grundzustand bei m=0 und wird durch den Laser fortwährend wieder angeregt.
Da der metastabile Zustand um ca. eine Größenordnung zeitlich länger stabil ist als der strahlende Übergang, kann zwischen m=0 und m=-1,+1 aufgrund der unterschiedlichen Anzahl an Photonen pro Laserpuls, unterschieden werden. Der durch den Quantencomputer beobachtbare Kontrast ergibt sich aus dem Verhältnis der beiden verschiedenen Lebensdauern und entspricht einem Faktor 10-30 für die ersten 300-500 ns. Pro Laserpuls kann der Quantencomputer ca. 0.8 Photonen -unter idealen Bedingungen- für den Quantenzustand m=0 des NV-Zentrums bestimmen. Die Anzahl der Photonen für m=-1 oder m=+1 beträgt unter diesen Bedingungen < 0.1 Photonen pro Laserpuls. Der Quantencomputer führt daher vorzugsweise jede Messung eines Quantenzustands eines NV-Zentrums ca. 1000-5000mal wiederholt durch, um die notwendige Anzahl an Ergebnissen für eine sichere statistische Auswertung und für eine sichere Ermittlung eines Quantenzustands zu erreichen. Die optimale Laserleistung bei der Abstrahlung der Laserpulse durch die Lichtquelle (Pumpstrahlungsquelle) ermittelt der Quantencomputer in einer Initialisierungsphase vorzugsweise durch Ermittlung einer Sättigungskurve und Extraktion dieser optimalen Laserleistung.
Es gibt verscheidende Möglichkeiten den Kontrast zu erhöhen. Eine erste Methode basiert auf der Möglichkeit den nuklearen Spin des ¹⁴N-Stickstoff-Atomkerns des NV-Zentrums zu nutzen (Dieser steht dann nicht mehr als Qubit zur Verfügung). Im ESLAC findet ein Flip zwischen dem nuklearen Spin des ¹⁴N-Stickstoff-Atomkerns des NV-Zentrums und dem Elektronenspin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums statt. Dieser Flip führt zu einer Umwandlung des Quantenzustands der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums vom Quantenzustand mit m=-1 zum Quantenzustand mit m=0 oder vom Quantenzustand mit m=0 zum Quantenzustand mit m=+1. Ist der nukleare Spin des ¹⁴N-Stickstoff-Atoms des NV-Zentrums im I=-1 Zustand werden somit 2 Flips benötigt um den nuklearen Spin des ¹⁴N-Stickstoff-Atoms des NV-Zentrums in den stabilen I=+1 zu überführen. Bindet man das ¹⁴N als Ancilla Qubit ein, so vergrößert diese Einbindung die Dunkelphase des NV-Zentrums um einen Faktor 3 und erhöht damit den Kontrast zwischen den Quantenzuständen der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums mit m=0 gegenüber m=-1 ebenfalls um das Dreifache pro Laserpuls.
Das Auslesen der Quantenzustände der nuklearen Spins der Atomkerne der nuklearen Quantenbits führt der Quantencomputer im zweiten Schritt über ein vorgeschaltetes primitives CROT Gatter für das NV-Zentrum abhängig von den jeweiligen Kernzuständen s.u.
Der Quantencomputer führt bevorzugt eine Quantencomputerberechnung mehrfach zur Fehlerkorrektur durch. Hierbei sollte der Quantencomputer die CROT alternierend in stochastisch oder zumindest jeweils bei jeder neuen Quantencomputerberechnung neu festgelegten Reihenfolge ausführen, um die Fidelity zu erhöhen. Alle Quantenzustände stark gekoppelter Spins von Atomkernen starkgekoppelter nuklearer Quantenbits überprüft der Quantencomputer bevorzugt mittels einer entsprechende CROT-Operation des NV-Zentrums . Bevorzugt steuert der Quantencomputer mehrere Frequenzen gleichzeitig an. Die entsprechenden Signale können durch Fourier-Transformation mehrerer Signale vom Zeitbereich in den Frequenzbereich, anschließender Summierung im Frequenzbereich zu eine, Summensignal und Rücktransformation in den Zeitbereich berechnet und dann entsprechend am Ort des NV-Zentrums erzeugt werden. Der Quantencomputer benötigt somit für das Auslesen der nuklearen Quantenzustände von 3 nuklearen Spins von 3 Atomkernen dreier nuklearer Quantenbits 2³=8 CROT-Gatter um Kombinationen von Quantenzuständen zu überprüfen. Befinden sich die Kerne in einem dieser 2³ Kombinationen von Quantenzuständen dieser drei Quantenbits, so erfolgt der NV-Übergang des NV-Zentrums und kann als solcher detektiert werden.
Gatter für NV-Kern Systeme mit stark gekoppelten Kernen:
Systeme mit stark an die Elektronenkonfiguration eines NV-Zentrums gekoppelten nuklearen Spins von Atomkernen der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers sind die Gatter Operationen der gekoppelten nuklearen Spins der Atomkerne der nuklearen Quantenbits immer abhängig von dem Quantenzustand des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums und umgekehrt.
Dagegen sind die Operationen der stark gekoppelten nuklearen Spins der Atomkerne der nuklearen Quantenbits nicht zwingend abhängig von dem Zustand anderer stark gekoppelter nuklearer Spins der Atomkerne der nuklearen Quantenbits.
Die sich hieraus ergebene primitive Gatter sind daher immer konditionelle Rotationen:

a) CROT_K der Kerne in Abhängigkeit vom NV.
b) CROT_NV des NV-Zentrum abhängig von allen Quantenzuständen aller stark gekoppelter nuklearer Spins der Atomkerne stark gekoppelter nuklearer Quantenbits.

Definiert die Achse des NV-zentrums (NV-Achse) die z-Achse, können die Rotationen über die x-Achse und y-Achse erfolgen. Eine Rotation in y zeichnet sich durch eine Phasenverschiebung um 90° gegenüber x Rotationen aus. Die Phasenlage wird, wie oben beschrieben, durch die ersten Gatter definiert
(Die Lage des Koordinatensystem ist symmetrisch um die z-Achse und damit beliebig.)
Eine Rotation über die z-Achse wird durch eine Kombination von 3 Rotationen erreicht CROT _{_z}(θ) = CROT_{_γ}(-π/2) CROT_{_x}(θ) CROT_{_γ}(π/2) wie bereits oben beschrieben.
Mit den beiden primitiven Gattern kann der Quantencomputer nun alle universellen Gatter erzeugen:

Dies soll an den folgenden Beispielen dargestellt werden:
- Annahme: Magnetfeld B in z-Richtung mit B=51 mT (ESLAC). Es sollen sich zwei ¹³C-Atomkerne auf dem 3. Gitterplatz (13.8 MHz) und 5. Gitterplatz (4.2 MHz) relativ zum NV-Zentrum befinden.
- Außerdem kann die Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums mit einem ¹⁴N- Stickstoffkern Kern des NV-zentrums koppeln.

Der Quantencomputer verwendet den Spinzustand der Elektronenkonfiguration der NV-Zentrums für m=0 und m=-1. Der Quantencomputer verwendet die nuklearen Quantenzustände des ¹⁴N-Stickstoffatoms des NV-Zentrums mit nuklearen Quantenzuständen I=0 und I=+1 als nukleares Quantenbit. Der Quantencomputer verwendet die nuklearen Quantenzustände des ¹³C-Isotops im Umfeld des NV-Zentrums mit nuklearen Quantenzuständen I=-1/2 und +1/2 als weitere nukleare Quantenbits. Der Quantencomputer führt die Initialisierung des Spinzustands der Elektronenkonfiguration der NV-Zentrums und der nuklearen Quantenzustände der nuklearen Spins der nuklearen Quantenbits durch den Laserpuls der Pumpstrahlungsquelle LD mit Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp aus.
Es ergeben sich somit folgende Gatteroperationen durch Rotation um einen Winkel θ in der Bloch Kugel. θ ist durch die Amplitude und der Länge des RF- bzw. MW-Feldes (und damit der Rabi-Frequenz) definiert. Die Leiterbahnen- und Polarisationsrichtung sowie das Magnetfeld seien optimal eingerichtet. Im ESLAC sind das ¹⁴N-Stickstoff-Atom als nukleares Quantenbit auf I=+1 und die ¹³C-Kohlenstoffisotope als nukleare Quantenbits auf I=+1/2 polarisiert.
Typische Periodendauern der Rabi-Oszillation für 200mV Eingang und 40dB Verstärkung sind wie folgt:

NV: 300ns
13C_1 mit 13.8 MHz: 13us
13C_2 mit 4,2 MHz: 70us
14N bei 2.94MHz: 40us

Aus diesen Werte und den oben genannten Grundlagen ergeben sich nun folgende primitive Gatter:

Für die nuklearen Quantenbits für das zugeordnete NV-Zentrum im m=-1 Quantenzustand ergeben sich folgen RF Puls Frequenzen:
- ¹³C_{_1} CROT mit 13.3 MHz (π=7us)
- ¹³C_{_2} CROT mit 4.7 MHz (π=35us)
- ¹⁴N CROT mit 2.94 MHz π=20us)

Für die nuklearen Quantenbits für das zugeordnete NV-Zentrum im m=0 Quantenzustand ergeben sich folgen RF Puls Frequenzen:

¹⁴N: CROT mit 5.1 MHz (n=20us).
¹³C: Zustand kann nicht verändert werden.

Für das NV-Zentrum sind 8 Resonanzenergien entsprechend der Kombination für die Spinzustände der gekoppelten nuklearen Spins der nuklearen Quantenbits zu berücksichtigen. Die sich hieraus ergebenen Frequenzen für den MW-Puls sind notwendig um den Quantenzustand der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums von m=0 nach m=-1 zu treiben. Dabei sind die Rabi-Frequenz unabhängig von dem Kernzuständen und die Pulslängen für alle Kern-Spinzustände der gekoppelten nuklearen Quantenbits identisch. Die hier angegebene Zustände entsprechenden Kernzuständen für ¹³C_{_1}, ¹³C _{_2}, ¹⁴N.
Die folgende Tabelle gibt beispielhafte CROT-Frequenzen (MHz) für verschiedene Kernspin Zustände an, wie sie bei der Ausarbeitung der technischen Lehre dieser Offenlegung ermittelt wurden:

000> 1400,0 MHz

001> 1397,06 MHz

010> 1404,7 MHz

011> 1401,76 MHz

100> 1413,2 MHz

101> 1410,26 MHz

110>. 1417,9 M Hz

111>. 1414,96 MHz
Da die Linienbreite der Resonanz des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums mit ca. 0.5 MHz kleiner ist als der frequenzmäßige Abstand der Resonanzen, können alle Übergänge ohne Crossover durchgeführt werden. Nutzt man sehr große Amplituden also kurze Pulse, führt dies dagegen zu einer starken Verbreiterung der Resonanzline (um bis zu 6 MHz).
Mit diesem Pulsen können bei einer Frequenz von 1402 MHz somit die Übergänge 000> 001> 010> und 011> gleichzeitig verändert werden. Ebenfalls können die Resonanzlinien für 100>,101>110 und 111> mit einem Puls der Frequenz 1414 MHz dieser Breite getrieben werden. Durch optimale Pulskontrolle kann ein Übersprechen verringert werden.
Die universale Gatter lassen sich nun als Kombination der primitive Gatter darstellen:

Für das Quantenbit des NV-Zentrums (Single Gate):

iX (θ) (bzw. iX)	wird durch die Summe aller CROT() bzw. durch zwei starke -Pulse mit beispielsweise 1402 und1414 MHz gebildet. Die Länge definiert dabei den Drehwinkel bei gleicher Amplitude.
iY (θ) (bzw. iY)	wie X nur die Pulse versetzt mit einer 90° Phase.
iZ (θ)	gegeben durch Y(-π/2) X(θ) Y(π/2)
H	(Hadamard) ist geben durch Y(π/2) Z(π)
S	(Phasendrehung um π/4) ist gegeben durch Z(π/4)

2 Qubit Gate:

CiNOT(NV, Kern)	Die Teilsumme der jeweilige Drehungen des nicht abhängigen Qubits (4x CROT um die gleiche Achse mit der passenden Frequenz)
CCiNOT(NV, Kern)	Die jeweilige Teilsumme der nicht abhängigen Qubits (2xCROT)
CCCiNOT(NV, Kern):	ein CROT für 000>
CNOT(NV, Kern):	Z(π/2) CiNOT(NV, Kern)

Für die Kern Qubits ergeben sich folgende Gatter
Single Gate:

iX : CROT für m=-1 des NV-Zentrums

Falls m nicht bekannt ist:

iX:	CROT,X_NV, CROT, X_NV für m=-1 des NV-Zentrums
iY:	X mit einer 90° Phasenverschiebung der Radiowelle für m=-1 des NV-Zentrums
iZ(θ)	gegeben durch Y(-π/2) X(θ) Y(π/2) für m=-1 des NV-Zentrums

H	(Hadamard) ist geben durch Y(π/2) Z(π) für m=-1 des NV-Zentrums
S	(Phasendrehung um π/4) ist gegeben durch Z(π/4) für m=-1 des NV-Zentrums

2 Qubit:

CiNOT(Kern, NV)	ist ein primitiv Gatter CROT (180°) für m=-1 des NV-Zentrums. Für m=0 wird das Gatter nicht ausgeführt.
CiNOT(Kern_1, Kern_2)	erfolgt immer über das NV-Zentrum. Es handelt sich um einen Hadamard auf den nuklearen Spin des Kern_1, CROT auf das NV-Zentrum 2Pi, Hadamard auf Kern_1
CiNOT (Kern_1,Kern_2).	CiNOT(Kern_1, NV), CiNOT(NV,Kern_2), CiNOT(Kern1, NV) für m=-1
Oder falls der Zustand des NVs nicht bekannt ist:
CiNOT(Kern_1, Kern_2).	CiNOT(Kern_1,NV), CiNOT(NV_Kern_2) CiNOT(Kern_1, NV), iX_NV, CiNOT(Kern_1,NV), CiNOT(NV,Kern_2) CiNOT(Kern_1,NV), iX_NV
SWAP(NV,Kern)	CiNOT(Kern,NV) CiNOT_Y(NV,Kern)Z((π/2) CiNOT(Kern,NV)

Damit sind alle universellen Gatter definiert.
Quantencomputer
Diese Schrift beschreibt auf Basis der in der DE 10 2020 101 784 B3 beschriebenen technischen Lehre einen Quantencomputer. 1 zeigt schematisch vereinfacht einen solchen Quantencomputer. Die hier vorgelegte Schrift beschreibt einen Quantencomputer mit optischer Auslesung. Alternativ oder ergänzend dazu beschreibt die hier vorgelegte Schrift einen Quantencomputer mit elektrischer Auslesung. Basis des hier vorgestellten Quantencomputers sind Quantenpunkte. Bevorzugt umfassen die Quantenpunkte paramagnetische Zentren in einem Substrat. Bevorzugt umfasst das Substrat Diamant. Bevorzugt umfassen die paramagnetischen Zentren NV-Zentren und/oder SiV.-Zentren und/oder TR1-Zentren. Der hier vorgestellte Quantencomputer weist dabei bevorzugt eine optische Vorrichtung auf. Die optische Vorrichtung dient gemäß der technischen Lehre der hier vorgelegten Schrift zum Ersten bevorzugt der Bestrahlung von Quantenpunkten und damit der paramagnetischen Zentren mit Pumpstrahlung. Zum Zweiten dient die optische Vorrichtung bevorzugt der Extraktion von Fluoreszenzstrahlung der Quantenpunkte. Bevorzugt dient somit die optische Vorrichtung der Extraktion von Fluoreszenzstrahlung paramagnetischer Zentren. Bevorzugt dient somit die optische Vorrichtung der Extraktion von Fluoreszenzstrahlung von NV-Zentren. Ein optisches Funktionselement der Vorrichtung ist somit bevorzugt ein paramagnetisches Zentrum in einem Kristall, insbesondere ein NV-Zentrum in einem Diamantkristall und/oder ein SiV-Zentrum in einem Diamantkristall und/oder ein G-Zentrum in einem Siliziumkristall oder ein paramagnetisches Zentrum in einem Mischkristall aus Elementen der IV. Hauptgruppe des Periodensystems. In diesem Zusammenhang verweist die hier vorgelegte Schrift auf das deutsche Patent DE 10 2020 101 784 B3 , dessen technische Lehre vollumfänglicher Teil dieser Offenlegung, soweit dies entsprechend dem Recht des Staates, in dem eine Nationalisierung einer internationalen Anmeldung des Inhalts der hier vorgelegten Schrift erfolgt, dies zulässt.
Bevorzugt umfasst ein solcher Quantencomputer ein oder mehrere mikrointegrierte Schaltungen zur Erzeugung der Radiofrequenzsignale, der Mikrowellensignale, der Gleichspannungen und Ansteuerströme und der Ansteuerung der Lichtquelle (LED), die als Pumpstrahlungsquelle einer elektromagnetischen Strahlung mit einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp zum Zurücksetzen der Quantenpunkte der Quantenbits des verlegbaren Quantencomputers dient.
Bevorzugt umfasst das Substrat des Quantencomputers nukleare neben diesen Quantenpunkten nukleare Quantenpunkte, die nukleare Quantenbits ausformen. Bei den nuklearen Quantenpunkten handelt es dich bevorzugt um nukleare Spins von Atomkernen im Substrat des Quantencomputers. Diese nuklearen Spins der Atomkerne bilden die nuklearen Quantenbits des Quantencomputers. Der Quantencomputer kann die nuklearen Quantenbits über die Quantenbits des Quantencomputers ansprechen. Bevorzugt ist jedes nukleare Quantenbit des Quantencomputers mit einem Quantenbit koppelbar. Bevorzugt sind die Quantenbits des Quantencomputers zumindest gruppenweise untereinander koppelbar.
Alle diese Komponenten des Quantencomputers inclusive der besagten mikrointegrierten Schaltungen sind bevorzugt auf dem Schaltungsträger untergebracht, der dadurch besonders kompakt gestaltet sein kann.
Kern des Quantencomputers QC bildet ein Substrat D. Das Substrat D weist bevorzugt einen oder mehrere Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 auf. Die Quantenbits des Quantencomputers QC umfassen bevorzugt ein oder mehrere dieser Quantenpunkte NV1, NV2, NV3. Deren Natur wird im Folgenden noch näher erläutert. Die hier vorgelegte Schrift bezieht sich in diesem Zusammenhang aber ausdrücklich auch auf die Schrift DE 10 2020 007 977 B4 , deren Inhalt voll umfänglicher Teil des Offenbarungsgehalts der hier vorgelegten Schrift ist, soweit im Falle einer späteren Nationalisierung einer späteren internationalen Anmeldung das Rechtssystem des Staats in dem die Nationalisierung erfolgt dies zulässt.
Das Weiteren umfasst der hier vorgestellte verlegbare Quantencomputer QC bevorzugt eine Lichtquelle LD, insbesondere einen Laser, und einen zugehörigen Lichtquellentreiber LDRV. Um den Quantenzustand der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 und damit den Quantenzustand der Quantenbits des Quantencomputers QC beeinflussen zu können, weist der vorgeschlagene verlegbare Quantencomputer QC bevorzugt eine oder mehrere Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 innerhalb der Quantenbits des Quantencomputers QC auf. Bevorzugt umfasst der verlegbare Quantencomputer QC eine Steuervorrichtung µC. Die Steuervorrichtung µC steuert bevorzugt den Lichtquellentreiber LDRV und damit die Emission von Pumpstrahlung LB mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Die Steuervorrichtung µC steuert bevorzugt auch die eine oder mehrere Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Die Steuervorrichtung µC weist bevorzugt einen Speicher einem oder mehrere Speicher RAM, NVM. der Steuervorrichtung µC für Programmbefehle und Daten auf. Der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC umfasst bevorzugt einen einem Wellenformgenerator WFG zur Steuerung des Lichtquellentreibers LDRV mittels eines Sendesignals S5. Die Steuervorrichtung µC steuert bevorzugt auch den Wellenformgenerator WFG. Der vorgeschlagene Quantencomputer QC umfasst bevorzugt auch ein optisches System OS zur Bestrahlung der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC im Substrat D mit der Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD. Des Weiteren umfasst der vorgeschlagene verlegbare Quantencomputer QC bevorzugt eine optische und/oder elektronische Quantenzustandsauslesevorrichtung zum Auslesen der aktuellen Quantenzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Im Fall einer optischen Quantenzustandsauslesevorrichtung umfasst die Quantenzustandsauslesevorrichtung bevorzugt einen Fotodetektor PD und einen Verstärker V. Im Fall einer elektrischen Quantenzustandsauslesevorrichtung umfasst die Quantenzustandsauslesevorrichtung bevorzugt Kontakte zur Kontaktierung des Substrats D und eine Spannungsquelle zur Erzeugung einer Extraktionsspannung zwischen solchen Kontakten des Substrats D und einen Verstärker V zu Verstärkung des so extrahierten Fotostromes der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Der Verstärker V kann einen Transimpedanzverstärker als internen Verstärker IVV umfassen. In dem Fall umfasst Quantenzustandsauslesevorrichtung eine Vorrichtung zum elektronischen Auslesen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC befinden sich bevorzugt in dem Substrat D. Bevorzugt ist das Substrat D im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC dotiert. Bevorzugt verschiebt diese Dotierung das Fermi-Niveau im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 in der Art, dass die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC elektrisch geladen sind. Bevorzugt ist das Substrat D im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC n-dotiert. Bevorzugt verschiebt diese n-Dotierung das Fermi-Niveau im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC in der Art, dass die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC negativ elektrisch geladen sind. Typischerweise erzeugt der Wellenformgenerator WFG ein Lichtquellensteuersignal S5 typischerweise in Abhängigkeit von Einstellungen der Steuervorrichtung µC. Der Lichtquellentreiber LDRV versorgt bevorzugt die Lichtquelle LD in Abhängigkeit von dem Lichtquellensteuersignal S5 und ggf. typischerweise in Abhängigkeit von Einstellungen der Steuervorrichtung µC mit elektrischer Energie. Die Steuervorrichtung µC steuert typischerweise den Wellenformgenerator WFG. Die Lichtquelle LD bestrahlt zumindest zeitweise mittels des optischen Systems OS den Quantenpunkt oder die mehreren Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Der eine Quantenpunkt oder die mehreren Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC emittieren Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl in Folge der Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Im Falle des optischen Auslesens der Quantenzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC erfasst der Fotodetektor PD mittels des optischen Systems OS zumindest einen Teil der Fluoreszenzstrahlung FL. Der Fotodetektor PD wandelt in diesem Fall zumindest einen Teil der Fluoreszenzstrahlung FL ein Empfängerausgangssignal S0. Ein nachfolgender Verstärker V verstärkt und filtert ggf. das Empfängerausgangssignal S0 zu einem Empfangssignal S1. Im Fall der elektronische Auslesung der Quantenzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC erzeugt die Vorrichtung zum elektronischen Auslesen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC das Empfangssignal S1. Die Steuereinrichtung µC steuert die eine oder die mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3. Die Steuereinrichtung µC kann durch die Steuerung der einer oder mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder durch die Steuerung der Emission der Lichtquelle LD Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC ändern. Die Steuereinrichtung µC kann durch die Steuerung der einer oder der mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder durch die Steuerung der Emission der Lichtquelle LD Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC miteinander verkoppeln. Die Steuervorrichtung µC verfügt hierzu typischerweise über Mittel, um aus einem oder mehreren Empfangssignalen S1 ein Messwertsignal S4 mit einem oder mehreren Messwerten zu erzeugen. Dabei hängt das Messwertsignal S4 von Quantenzuständen von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC ab. Das Besondere des Quantencomputers QC ist, dass der verlegbare Quantencomputer QC und/oder die mobile Vorrichtung im Gegensatz zum Stand der Technik eine verlegbare Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG) zur Versorgung zumindest eines Teils der Teilvorrichtungen des Quantencomputers QC mit Energie aufweist. Die verlegbare Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG) weist bevorzugt eine mobile Energieversorgung (LDV, TS, BENG) und eine Energieaufbereitungsvorrichtung SRG, insbesondere einen Spannungswandler oder einen Spannungsregler oder einen Stromregler, auf.
Bevorzugt weist der Quantencomputer QC nicht nur Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC auf, sondern auch ein oder mehrere nukleare Kernquantenpunkte CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ als nukleare Quantenbits auf. Bevorzugt bilden die nuklearen Spins von Isotopen mit magnetischem Moment diese nuklearen Kernquantenpunkte. Die Kernquantenpunkte bilden bevorzugt die nuklearen Quantenbits des Quantencomputers. In diesem Fall weist der vorgeschlagene verlegbare Quantencomputer QC bevorzugt auch eine oder die mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ auf. Typischerweise sind die eine oder die mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ ganz oder zumindest in Teilen identisch mit den einen oder die mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3, die somit dann gleichzeitig auch eine oder die mehrere Vorrichtungen zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC sind. Die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und die nuklearen Kernquantenpunkte CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC befinden sich bevorzugt in dem gemeinsamen Substrat D. Steuervorrichtung µC steuert die eine oder die mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes. Die Steuervorrichtung µC kann dann durch Ansteuerung der einen oder mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes und/oder durch Steuerung der Emission der Lichtquelle LD kann Quantenzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Quantenzustände der Kernquantenpunkte CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC ändern. Die Steuervorrichtung µC kann dann durch Ansteuerung der einer oder mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes und/oder durch Steuerung der Emission der Lichtquelle LD kann Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit anderen Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC verkoppeln Die Steuervorrichtung µC kann dann durch Ansteuerung der einer oder mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes und/oder durch Steuerung der Emission der Lichtquelle LD kann Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC verkoppeln. Die Steuervorrichtung µC kann dann durch Ansteuerung der einer oder mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes und/oder durch Steuerung der Emission der Lichtquelle LD Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit anderen Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC verkoppeln. Dabei hängt das Messwertsignal S4 von Quantenzuständen von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder von Zuständen von Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC ab.
Die ggf. mobile Energieversorgung (LDV, TS, BENG) des Quantencomputers QC versorgt die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG mit Energie, wobei wiederum die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG andere Vorrichtungsteile des verlegbaren Quantencomputers QC mit elektrischer Energie versorgt.
Die ggf. mobile Energieversorgung (LDV, TS, BENG) umfasst bevorzugt eine Ladevorrichtung LDV und eine Trennvorrichtung TS und eine Energiereserve BENG. Dies ermöglicht eine Verbesserung der EMV-Empfindlichkeit des verlegbaren Quantencomputers QC. (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit). Hierzu weist der vorgeschlagene Quantencomputer QC bevorzugt einen ersten Betriebsmodus und einen zweiten Betriebsmodus auf. In dem ersten Betriebsmodus des verlegbaren Quantencomputers QC verbindet zum Ersten die Trennvorrichtung TS die Ladevorrichtung LDV mit der Energiereserve BENG, sodass die Ladevorrichtung LDV in diesem ersten Betriebsmodus die Energiereserve BENG mit elektrischer Energie einer externen Energieversorgung PWR lädt. In dem ersten Betriebsmodus verbindet zum Ersten die Trennvorrichtung TS die Ladevorrichtung LDV mit der Energieaufbereitungsvorrichtung SRG und zum Zweiten versorgt die Ladevorrichtung LDV die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG mit elektrischer Energie der externen Energieversorgung PWR. In dem zweiten Betriebsmodus trennt bevorzugt zum Ersten die Trennvorrichtung TS die Ladevorrichtung LDV von der der Energiereserve BENG und zum Zweiten die Trennvorrichtung TS die Ladevorrichtung LDV von der Energieaufbereitungsvorrichtung SRG. In dem zweiten Betriebsmodus versorgt zum Dritten bevorzugt die Energiereserve BENG die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG mit elektrischer Energie.
Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC ein Gehäuse GH und eine Abschirmung AS. Bevorzugt befinden sich die Lichtquelle LD und der Lichtquellentreiber LDRV und das Substrat D und die Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung des elektromagnetischen Wellenfeldes und die Steuervorrichtung µC und der Speicher RAM, NVM der Steuervorrichtung µC und das optische System OS und ggf. der Verstärker V und die Abschirmung AS sich innerhalb des Gehäuses GH. Dies schützt diese Vorrichtungsteile und ggf. die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC im Substrat D vor störenden EMV-Einflüssen. Typischerweise kann die Abschirmung AS Teil des Gehäuses GH oder das Gehäuse GH selbst sein. Bevorzugt befinden sich zumindest Teile der Vorrichtungsteile der Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG) des verlegbaren Quantencomputers QC oder solche Teile der Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG) des verlegbaren Quantencomputers QC, die für eine gewisse Zeit eine autonome Energieversorgung für einen autonomen Betrieb des verlegbaren Quantencomputers QC ermöglichen, sich innerhalb des gemeinsamen Gehäuses GH. Bevorzugt verfügen die Teile über eine eigene Abschirmung AS.
Eine Energieaufbereitungsvorrichtung SRG und eine Energiereserve BENG der Energieversorgung (LDV, TS, BENG, SRG) des Quantencomputers QC befinden sich bevorzugt innerhalb der Abschirmung AS.
Damit der Quantencomputer QC als mobiler Quantencomputer QC auch während der Verlegung betrieben werden kann, umfasst der Quantencomputer QC vorzugsweise Mittel zu seinem Betrieb, wobei der verlegbare Quantencomputer QC und alle notwendigen Mitteln zum Betrieb dieses verlegbaren Quantencomputers QC Teil einer mobilen Vorrichtung sein können. Damit dies möglich ist, sind typischerweise diese Mittel zum Betrieb des Quantencomputers QC ebenfalls ggf. verlegbar. Aus dem gleichen Grund sind diese Mittel zum Betrieb des Quantencomputers QC bevorzugt Teil des Quantencomputers QC. Sowohl der Quantencomputer QC als auch diese Mittel zum Betrieb des Quantencomputers QC können Teil einer mobilen Vorrichtung sein. Dabei ist typischerweise unerheblich, ob der Betrieb des Quantencomputers QC trotz des Vorhandenseins aller Mittel zum Betrieb des Quantencomputers QC als Teil des Quantencomputers QC an Mittel und/oder Kommandos von außerhalb des Quantencomputers QC gekoppelt ist.
Wie oben bereits erwähnt, ist der Quantencomputer QC oft Teil einer mobilen Vorrichtung, wobei die mobile Vorrichtung insbesondere ein Smartphone oder ein tragbares Quantencomputersystem oder ein Fahrzeug oder ein Roboter oder ein Flugzeug oder ein Flugkörper oder ein Satellit oder ein Rumflugkörper oder eine Raumstation oder ein Schwimmkörper oder ein Schiff oder ein Unterwasserfahrzeug oder ein Unterwasserschwimmkörper oder ein verlegbares Waffensystem oder eine andere mobile Vorrichtung sein kann.
In einer weiteren Ausprägung umfasst der Quantencomputer QC vorzugsweise eine Positioniervorrichtung XT, YT. Die Positioniervorrichtung XT, YT kann bevorzugt das Substrat D so gegenüber dem optischen System OS positionieren, dass das optische System OS im Zusammenwirken mit der einen oder den mehreren Vorrichtungen mWA, MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes zum Ersten in einer ersten Positionierung eine erste Menge von Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC mit einer ersten Anzahl von Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. einer zweiten Anzahl von Kernquantenpunkten der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC ansteuern kann und zum Zweiten in einer zweiten Positionierung eine zweite Menge von Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC mit einer dritten Anzahl von Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. einer vierten Anzahl von Kernquantenpunkten der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC ansteuern kann. Die Steuervorrichtung µC steuert bevorzugt die Positioniervorrichtung XT, YT für das Substrat D in der Art, dass sie die erste Positionierung oder die zweite Positionierung oder weitere Positionierungen einnimmt. Auf diese Weise kann sich der Quantencomputer QC stets so in Abhängigkeit von seiner Betriebstemperatur im Betrieb und/oder in Betriebspausen umkonfigurieren, dass er stets ein Maximum an Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC und Kernquantenpunkten der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC nutzen kann.
In einer weiteren Verfeinerung weist daher der Quantencomputer QC einen Temperatursensor ST aufweist, der einen Temperaturmesswert für die Temperatur des Substrats D oder für die Temperatur einer damit thermisch verbundenen Teilvorrichtung des Quantencomputers QC ermittelt.
Somit ergibt sich eine Version des Quantencomputers QC, wobei der Quantencomputer QC dazu eingerichtet und vorgesehen ist, mit einer verringerten ersten Anzahl an Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC auch bei Raumtemperatur des Substrats D oder einem Temperaturmesswert, der einem Wert größer als 0°C entspricht, arbeiten zu können. Gleichzeitig ist dann der Quantencomputer QC dazu jedoch ebenfalls eingerichtet und vorgesehen, mit einer erhöhten, dritten Anzahl an Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC bei einem Temperaturmesswert, der einem Wert kleiner als 0°C entspricht, arbeiten zu können. Auf diese Weise kann sich der Quantencomputer QC stets so in Abhängigkeit von seiner Betriebstemperatur im Betrieb und/oder in Betriebspausen umkonfigurieren, dass er stets ein Maximum an Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC und Kernquantenpunkten der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC nutzen kann.
Die hier vorgelegte Schrift offenbart daher in einer Ausprägung einen Quantencomputer QC, der dazu eingerichtet und vorgesehen ist, mit einer verringerten zweiten Anzahl an Kernquantenpunkten der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC auch bei Raumtemperatur des Substrats D oder einem Temperaturmesswert, der einem Wert größer als 0°C entspricht, arbeiten zu können. Bevorzugt ist der Quantencomputer QC gleichzeitig dazu eingerichtet und vorgesehen, mit einer erhöhten vierten Anzahl an Kernquantenpunkten der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bei einem Temperaturmesswert, der einem Wert kleiner als 0°C entspricht, arbeiten zu können. Auf diese Weise kann sich der Quantencomputer QC stets so in Abhängigkeit von seiner Betriebstemperatur im Betrieb und/oder in Betriebspausen umkonfigurieren, dass er stets ein Maximum an Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC und Kernquantenpunkten der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC nutzen kann.
In einer weiteren Ausprägung weist der Quantencomputer QC eine oder mehrere ggf. verlegbare Kühlvorrichtungen KV auf, die zusammen mit dem Quantencomputer QC verlegbar sind. Eine oder mehrere der Kühlvorrichtungen KV sind dabei bevorzugt dazu geeignet und/oder vorgesehen, die Spin-Temperatur von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder die Temperatur des Substrats D zu senken.
In einer weiteren Ausprägung senken eine oder mehrere solcher Kühlvorrichtungen KV die Temperatur von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder die Temperatur von Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder die Temperatur des Substrats D soweit, dass der Quantencomputer QC mit einer gegenüber der verringerten ersten Anzahl an Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC erhöhten dritten Anzahl an Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC arbeiten kann. Bevorzugt senken eine oder mehrere solcher Kühlvorrichtungen KV die Temperatur von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder die Temperatur von Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder die Temperatur des Substrats D soweit, dass der Quantencomputer QC mit einer gegenüber der verringerten zweiten Anzahl an Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit einer erhöhten vierten Anzahl an Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC arbeiten kann.
In einer weiteren Ausprägung umfassen eine oder mehrere der ggf. verlegbaren Kühlvorrichtungen KV des Quantencomputers QC ein oder mehrere Closed Loop Helium Gas Cooling-Systeme HeCLCS oder ein oder mehrere ggf. verlegbares Closed Loop Helium Gas Cooling Systeme HeCLCS umfassen ein oder mehrere ggf. verlegbare Kühlvorrichtungen KV.
In einer weiteren Ausprägung umfasst der Quantencomputer QC eine zweite ggf. verlegbare Energieversorgung BENG2, die von der ersten ggf. verlegbaren Energieversorgung BENG verschieden ist. Bevorzugt versorgt die zweite ggf. verlegbare Energieversorgung BENG2 ein oder mehrere der ggf. verlegbaren Kühlvorrichtungen KV und/oder ein oder mehrere der Closed Loop Helium Gas Cooling-Systeme HeCLCS mit Energie.
In einer anderen Ausprägung weisen der Quantencomputer QC und/oder die mobile Vorrichtung eine mobilen Datenschnittstelle DBIF, insbesondere eine mobilen Funkdatenschnittstelle und/oder eine drahtgebundene Datenschnittstelle, auf.
Bevorzugt kann mittels dieser Datenschnittstelle DBIF in einer weiteren Ausprägung ein übergeordnetes Rechnersystem, beispielsweise eine zentrale Steuervorrichtung ZSE, die Steuervorrichtung µC so steuern, dass die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC den Quantencomputer QC zur Durchführung zumindest einer Manipulation eines Zustands zumindest eines Quantenbits der Quantenbits NV1, NV2, NV3 und/oder zur Durchführung zumindest einer Manipulation eines Zustands zumindest eines nuklearen Kernquantenbits der nuklearen Kernquantenbits CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ veranlasst. Dabei steuert die übergeordnete zentrale Steuereinheit ZSE dabei bevorzugt die Steuervorrichtung µC über die mobile Datenschnittstelle DBIF.
Bevorzugt umfassen die erste ggf. verlegbare Energiereserve BENG und/oder die zweite ggf. verlegbare Energiereserve BENG2 eine oder mehre Batterien und/oder einen oder mehrere Akkumulatoren oder einen oder mehrere Kondensatoren und/oder eine oder mehrere Zusammenschaltung mehrerer dieser Energiespeicher. Bevorzugt weisen der Quantencomputer QC und/oder die mobile Vorrichtung eine oder mehrere Ladevorrichtungen LDV auf. Typischerweise sind eine oder mehrere Ladevorrichtungen LDV dazu bestimmt sind und/oder vorgesehen sind zumindest zeitweise in zumindest einigen oder allen der wiederaufladbaren Energiespeicher BENG, BENG2 Energie zu speichern.
In einer Variante können in dem Quantencomputer QC die erste ggf. verlegbare Energiereserve BENG und/oder die zweite ggf. verlegbare Energiereserve BENG2 einen oder mehrere Energiespeicher umfassen, die Energie mittels chemischer und/oder elektrochemischer Vorgänge aus zumindest einem oder mehreren Fluiden erzeugen. In dem Fall weisen bevorzugt die erste ggf. verlegbare Energiereserve BENG und/oder die zweite ggf. verlegbare Energiereserve BENG2 und/oder der Quantencomputer QC einen oder mehrere Vorratstanks für diese Fluide auf. Einer oder mehrere dieser Vorratstanks versorgen einen oder mehrere Energiespeicher des Quantencomputers QC mit einem oder mehreren dieser Fluide, die typischerweise der Erzeugung von Energie dienen. Bevorzugt umfassen dabei einer oder mehrere der Energiespeicher eine oder mehrere galvanische Zellen und/oder eine oder mehrere Brennstoffzellen und/oder eine oder mehrere Verbrennungsmaschinen und/oder Turbinen und dergleichen, die jeweils mit einem oder mehreren elektrischen Generatoren gekoppelt sind, und/oder eine oder mehrere thermische Energieumwandlungsmaschinen, die jeweils mit einem oder mehreren elektrischen Generatoren gekoppelt sind. Eine oder mehrere der mobilen Energieversorgungen des Quantencomputers QC weisen dabei bevorzugt eine oder mehrere Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, insbesondere einen oder mehrere Spannungswandler und/oder einen oder mehrere Spannungsregler und/oder einen oder mehrere Stromregler, auf. Einer oder mehrere der Energiespeicher versorgen die Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG vorzugsweise mit Energie. Eine oder mehrere der Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG versorgen vorzugsweise wiederum ein oder mehrere Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC mit jeweils für den betreffenden Vorrichtungsteil geeignet aufbereiteter und stabilisierter elektrischer Energie.
In einer weiteren Variante des Quantencomputers QC umfassen die erste ggf. verlegbare Energiereserve BENG und/oder die zweite ggf. verlegbare Energiereserve BENG2 einen oder mehrere Energiespeicher, die Energie mittels mechanischer Vorgänge erzeugen. Bevorzugt umfassen einer oder mehrere dieser Energiespeicher dann einen oder mehrere Generatoren und/oder eine oder mehrere Lichtmaschine und/oder einen oder mehrere als Generator betreibbaren Elektromotoren. Typischerweise weisen eine oder mehrere mobile Energieversorgungen des Quantencomputers QC eine oder mehrere Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, insbesondere einen oder mehrere Spannungswandler oder einen oder mehrere Spannungsregler oder einen oder mehrere Stromregler, auf. Einer oder mehrere der Energiespeicher versorgen eine oder mehrere der Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG mit Energie. Eine oder mehrere der Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG versorgen dann bevorzugt ein oder mehrere andere Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC mit elektrischer Energie.
In einer weiteren Variante des Quantencomputers QC umfassen die erste verlegbare Energiereserve BENG und/oder die zweite verlegbare Energiereserve BENG2 bevorzugt einen oder mehrere Energiespeicher, die Energie mittels der Umwandlung elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Licht, in elektrische Energie erzeugen. Dazu umfassen bevorzugt einer oder mehrere der Energiespeicher eine oder mehrere Solarzellen und/oder eine oder mehrere funktionsäquivalente Vorrichtungen, wie beispielsweise PN-Übergänge. In dem Fall weisen bevorzugt eine oder mehrere der mobilen Energieversorgungen des Quantencomputers QC eine oder mehrere Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, insbesondere einen oder mehrere Spannungswandler und/oder einen oder mehrere Spannungsregler und/oder einen oder mehrere Stromregler, auf. Einer oder mehrere der Energiespeicher der Energiereserve BENG, BENG2 des Quantencomputers QC versorgen dann typischerweise zumindest zeitweise eine oder mehrere der Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG mit Energie. Eine oder mehrere Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG versorgen dann damit ein oder mehrere andere Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC mit elektrischer Energie.
In einer weiteren Variante des Quantencomputers QC umfassen die erste ggf. verlegbare Energiereserve BENG und/oder die zweite ggf. verlegbare Energiereserve BENG2 einen oder mehrere Energiespeicher, die Energie mittels nuklearer Vorgänge erzeugen. Eine oder mehrere der mobile Energieversorgungen des Quantencomputers QC umfassen eine oder mehrere Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, insbesondere einen oder mehrere Spannungswandler und/oder einen oder mehrere Spannungsregler und/oder einen oder mehrere Stromregler. Einer oder mehrere der Energiespeicher der Energiereserve BENG, BENG2 des Quantencomputers QC versorgen bevorzugt zumindest zeitweise eine oder mehrere der Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG mit Energie. Eine oder mehrere dieser Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG versorgen dann wiederum einen oder mehrere Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC mit elektrischer Energie.
In einer weiteren Ausprägung umfassen einer oder mehrere der Energiespeicher eine oder mehrere thermonukleare Batterien oder Radionuklid Batterien oder eine oder mehrere zu einer solchen thermonuklearen Batterie funktionsäquivalente Vorrichtungen.
In einer weiteren Variante umfasst das Substrat D Diamant. In dem Fall sind bevorzugt ein oder mehrere der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC in dem Substrat D Defektzentren und/oder paramagnetische Zentren in Diamant. Ganz besonders bevorzugt sind dann ein oder mehrere der Defektzentren in Diamant NV-Zentren oder ST1-Zentren oder SiV-Zentren oder TR12-Zentren.
Bevorzugt umfasst der verlegbare Quantencomputer QC ein oder mehrere Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC auf Basis von Isotopen mit einem magnetischen Moment µ. Dabei sind bevorzugt die Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC gekoppelt.
Bevorzugt ist das das Substrat D im Wesentlichen zumindest Bereichsweise im Bereich der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC isotopenrein. Dies hat den Vorteil das die magnetischen Momente der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC nicht mit solchen parasitären magnetischen Momenten von Verunreinigungen des Substrats D koppeln. Hierzu weisen die Isotope des Substrats D abgesehen von Atomen, die die Kernquantenpunkte CI1₁, CI12, CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bilden, bevorzugt im Wesentlichen kein magnetisches Kernmoment auf.
In einer weiteren Ausprägung weist der Quantencomputer QC einen oder mehrere Lüfter und/oder einen oder mehrere Wärmetauscher zum Wärmeaustausch mit der Umgebung und/oder einen oder mehrere Wärmetauscher zum Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft und/oder einen oder mehrere Strahlungskühler zum Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft oder der Umgebung mittels elektromagnetischer Wärmestrahlung auf.
In einer weiteren Variante des verlegbaren Quantencomputers QC tauschen ein oder mehrere der Lüfter und/oder ein oder mehrere der Wärmetauscher mit einer oder mehrerer der verlegbaren Kühlvorrichtungen KV Energie in Form von Wärme aus.
In einer weiteren Modifikation weist der Quantencomputer QC eine internen Schirmung AS auf. Die interne Schirmung AS schirmt bevorzugt das Substrat D mit den Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. den Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC gegen elektromagnetische Felder der Steuervorrichtung µC und/oder des Speichers RAM, NVM und/oder der Energieversorgung SRG, TS, LDV, BENG, BENG2 und/oder des Lichtquellentreibers LDRV und/oder der Lichtquelle LD ab. In einer weiteren Modifikation weist der verlegbare Quantencomputer QC eine internen Schirmung AS auf. Die interne Schirmung AS schirmt bevorzugt das Substrat D mit den Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. den Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC gegen Magnetfelder der Steuervorrichtung µC und/oder des Speichers RAM, NVM und/oder der Energieversorgung SRG, TS, LDV, BENG, BENG2 und/oder des Lichtquellentreibers LDRV und/oder der Lichtquelle LD ab.
Um den verlegbaren Quantencomputer QC als verlegen zu können, ist der verlegbare Quantencomputer QC in diesem Fall bevorzugt mit einem oder mehreren Rädern oder einem Fahrgestell oder zu diesen funktionsäquivalenten Vorrichtungsteilen, die auch angetrieben und/oder gebremst sein können, zumindest zeitweise ausgestattet.
In einer anderen Ausprägung weist der verlegbarer Quantencomputer QC zumindest zeitweise eine oder mehrere Antriebsvorrichtungen auf. Vorschlagsgemäß handelt es sich bei einem oder mehreren der Antriebsvorrichtungen um ein Rad oder eine Schiffsschraube oder einen Propeller oder eine Turbine oder ein Raketentriebwerk oder ein Antriebsrad oder ein MHD-Triebwerk. Hierbei steht MHD für magnetohydrodynamisch.
In Ausgestaltungen des verlegbaren Quantencomputers QC, die in einem Fluid betrieben und für Verlegungen bewegt werden sollen ist es zweckmäßig, wenn in gewissen Anwendungsfällen ein solcher verlegbarer Quantencomputer QC aerodynamisch und/oder hydrodynamisch geformte Funktionselemente zur Reduzierung und/oder Kontrolle aerodynamischer Effekte und/oder hydrodynamischer Effekte und/oder zur Erzeugung eines dynamischen Auftriebs, insbesondere Flügel und /oder Flaps, aufweist.
In einigen speziellen Ausführungen des verlegbaren Quantencomputers QC ist es sinnvoll, elektronische Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC, zumindest teilweise in strahlenharter Elektronik ausgeführt sind. Solche vorzugsweise strahlenhart ausgeführte Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC sind beispielsweise:

- die Steuervorrichtung µC und/oder
- der Speicher RAM, NVM der Steuervorrichtung µC und/oder
- der Rechnerkern CPU und/oder
- die Datenschnittstelle DBIF und/oder
- die interne Datenschnittstelle MDBIF und/oder
- der Lichtquellentreiber LDRV und/oder
- der Wellenformgenerator WFG und/oder
- der Verstärker V und/oder
- der Fotodetektor PD und/oder
- die erste Kameraschnittstelle CIF und/oder
- die zweite Kameraschnittstelle CIF2 und/oder
- die erste Kamera CM1 und/oder
- die zweite Kamera CM2 und/oder
- der Temperatursensor ST und/oder
- der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG zur Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen und/oder
- die Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz und /oder
- die Magnetfeldsteuerungen MFSx, MFSy, MFSz und/oder
- die erste Energieaufbereitungsvorrichtung SRG und/oder
- die zweite Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 und/oder
- die Energiereserve BENG und/oder
- die zweite Energiereserve BENG2 und/oder
- die Trennvorrichtung TS und/oder
- die Ladevorrichtung LDV.

Dabei bedeutet strahlenhart im Sinne der hier vorgelegten Schrift, dass diese Funktionselemente des Quantencomputers QC für den Einsatz im Weltraum und/oder in Bereichen erhöhter ionisierender Strahlung, wie beispielsweise Kernreaktoren oder das Umfeld thermonuklearer Batterien vorgesehen und/oder geeignet sind.
In vielen Anwendungsfällen ist es vorteilhaft, wenn der Quantencomputer QC eine Steuervorrichtung µC aufweist, die zumindest zeitweise ein neuronales Netzwerkmodell ausführt. Das neuronale Netzwerkmodell, das die Steuervorrichtung µC typischerweise ausführt, verarbeitet dabei Eingangswerte und/oder die Werte von Eingangssignalen. Das neuronale Netzwerkmodell, das die Steuervorrichtung µC typischerweise ausführt, gibt Ausgangssignale und/oder Ausgangswerte von Ausgangssignalen aus. Die Steuervorrichtung µC beeinflusst dann bevorzugt in Abhängigkeit von Ausgangssignalen und/oder Ausgangswerten des neuronalen Netzwerkmodells, das die Steuervorrichtung µC typischerweise ausführt, Zustände von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Zustände von Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Umgekehrt beeinflusst die Steuervorrichtung µC bevorzugt in Abhängigkeit von Zuständen von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Zuständen von Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC Eingangssignale und/oder Eingangswerte des neuronalen Netzwerkmodells, das die Steuervorrichtung µC typischerweise ausführt.
Somit offenbart die hier vorgelegte Schrift u.a. ein Smartphone und/oder ein tragbares Quantencomputersystem und/oder ein mobiles Quantencomputersystem und/oder Fahrzeug und/oder Roboter und/oder Flugzeug und/oder Flugkörper und/oder Satellit und/oder ein Rumflugkörper und/oder Raumstation und/oder Schwimmkörper und/oder Schiff und/oder Unterwasserfahrzeug und/oder Oberwasserschwimmkörper und/oder Unterwasserschwimmkörper und/oder verlegbares Waffensystem und/oder Gefechtskopf und/oder Über- oder Unterwasserfahrzeug und/oder Geschoss und/oder andere mobile Vorrichtung und/oder bewegliche Vorrichtung. Dabei bezeichnet die hier vorgelegte Schrift alle diese im Folgenden als „Fahrzeug“ der Einfachheit halber. Die hier vorgelegte Schrift schlägt somit ein Fahrzeug in diesem sehr weiten Sinne vor, das einen Quantencomputer QC, wie zuvor beschrieben umfasst. Die hier vorgelegte Schrift schlägt umgekehrt einen Quantencomputer, wie er zuvor beschrieben wurde vor, der ein Fahrzeug in dem zuvor beschriebenen weiten Sinne ist.
In einer weiteren, bevorzugten Varianten ist der Quantencomputer QC dazu vorgesehen, die Datenkommunikation, insbesondere der Steuervorrichtung µC, über eine Datenschnittstelle DBIF zu entschlüsseln und/oder zu verschlüsseln. Bevorzugt handelt es sich um die Datenschnittstelle DBIF der Steuervorrichtung µC.
Bevorzugt umfasst ein solches Fahrzeug im weitesten Sinne Sensoren und/oder Messmittel, die Messwerte über die Umgebung des Fahrzeugs und/oder Zustände des Fahrzeugs und/oder Zustände der Fahrzeuginsassen bzw. Nutzer/Nutzerinnen des Fahrzeugs und/oder Zustände der Zuladung des Fahrzeugs an die Steuervorrichtung µC liefern. U.U. erhält die Steuervorrichtung µC auch Messwerte über die Umgebung des Fahrzeugs über die Datenschnittstelle DBIF. Der Quantencomputer QC und ggf. die Steuervorrichtung µC können bevorzugt in Abhängigkeit von solchen Messwerten eine Lagebeurteilung für den Gesamtzustand des Fahrzeugs und/oder der Umgebung des Fahrzeugs ermitteln. Dabei kann der Gesamtzustand des Fahrzeugs im Sinne der hier vorgelegten Schrift den Zustand des Umfelds des Fahrzeugs und/oder den Zustand der Fahrzeuginsassen und/oder den Zustand einer Zuladung des Fahrzeugs umfassen.
In einer weiteren Ausprägung schlägt die hier vorgelegte Schrift vor, dass zumindest ein oder mehrere Sensoren SENS des Fahrzeugs einer der folgenden Messwerte liefernden Sensoren SENS ist oder zumindest einen der folgenden Messwert liefernden Sensoren SENS als Untersystem umfasst:

- ein Radar-Sensor und/oder
- ein Mikrofon und/oder
- ein Ultraschalmikrofon und/oder
- ein Infraschallmikrofon und/oder
- einen Ultraschalltransducer und/oder
- einen Infrarotsensor und/oder
- einen Gassensor und/oder
- einen Beschleunigungssensor und/oder
- ein Geschwindigkeitssensor und/oder
- einen Strahlungsdetektor und/oder
- ein bildgebendes System und/oder
- eine Kamera und/oder
- eine Infrarotkamera und/oder
- eine Multispektralkamera und/oder
- ein LIDAR-System und/oder
- ein Ultraschallmesssystem und/oder
- ein Dopplerradarsystem und/oder
- ein Quantenradarsystem und/oder
- ein Quantensensor und/oder
- ein Positionssensor und/oder
- ein Navigationssystem und/oder
- ein GPS-Sensor (oder eine funktionsäquivalente Vorrichtung) und/oder
- ein Lagesensor und/oder
- ein Partikelzähler und/oder
- ein Detektionssystem für biologische Stoffe, insbesondere für biologische Kampstoffe, und/oder
- ein Gravimeter und/oder
- ein Kompass und/oder
- ein Gyroskop und/oder
- ein MEMS-Sensor und/oder
- ein Drucksensor und/oder
- ein Neigungswinkelsensor und/oder
- ein Temperatursensor und/oder
- ein Feuchtesensor und/oder
- ein Windgeschwindigkeitssensor und/oder
- ein Wellenfrontsensor und/oder
- ein mikrofluidisches Messsystem und/oder
- ein Abstandsmesssystem und/oder
- ein Längenmesssystem und/oder
- ein biologischer Sensor zur Detektion biologischer Marker und/oder Viren und/oder Mikroben oder dergleichen und/oder
- ein Sensorsystem zur Erfassung biologischer Messwerte von Fahrzeuginsassen und/oder zur Erfassung biologischer Messwerte lebender Ladung, insbesondere von Tieren und/oder biologischen Materialien,
- ein Seat-Occupation-Messystem und/oder
- ein Spannungssensor und/oder ein Stromsensor und/oder ein Leistungssensor.

Als konsequente Weiterentwicklung schlägt die hier vorgelegte Schrift ein Fahrzeug in dem oben beschriebenen weiten Sinne vor, bei dem der Quantencomputer QC in Abhängigkeit von diesen Messwerten das Fahrzeug und/oder Vorrichtungsteile des Fahrzeugs steuert und/oder eine Steuerung des Fahrzeugs oder eines Vorrichtungsteils des Fahrzeugs beeinflusst.
Die hier vorgelegte Schrift schlägt des Weiteren eine Variante vor, bei der das Fahrzeug einen Innenraum aufweist und bei der der Quantencomputer QC in Abhängigkeit von den Messwerten Parameter des Innenraums des Fahrzeugs und/oder einen Vorrichtungsteil im Innenraum des Fahrzeugs beeinflusst.
Die hier vorgestellte technische Lehre offenbart insbesondere, dass es sich bei dem Fahrzeug um ein Waffensystem handeln kann und/oder dass das Fahrzeug ein Waffensystem umfassen kann, das mit dem Quantencomputer QC gekoppelt ist.
Für militärische Anwendungen kann das Fahrzeug ein Feuerleitsystem umfassen. Das Feuerleitsystem kann wiederum einen oder mehrere Quantencomputer QC umfassen und/oder mit einem oder mehreren Quantencomputern QC gekoppelt sein. Dabei hängt bevorzugt die Steuerung des Waffensystems durch das Feuerleitsystem zumindest zeitweise von dem Quantencomputer QC und dessen Signalisierungen ab. Die Steuerung des Waffensystems durch das Feuerleitsystem geschieht bevorzugt im Zusammenwirken des Feuerleitsystems mit dem Quantencomputer QC.
Bevorzugt umfasst das Fahrzeug eine Bewertungsvorrichtung, die die beabsichtigte Steuerung des Waffensystems hinsichtlich der zu erwartenden Wirkungen vor der Ausführung der Steuerung klassifiziert und eine Steuerungsbefehlsklasse ermittelt. Die Bewertungsvorrichtung verhindert bevorzugt eine Ausführung der Steuerung oder schiebt diese Ausführung bis zu einer Freigabe durch einen menschlichen Benutzer auf, wenn der im Zusammenwirken mit dem Quantencomputer QC ermittelte Steuerungsbefehl in eine vorgegebene Steuerungsklasse fällt.
Das Fahrzeug kann beispielsweise mit Hilfe des Quantencomputers QC eine ein oder mehrere Ziele identifizieren.
Das Fahrzeug kann dann beispielsweise mit Hilfe des Quantencomputers QC das eine Ziel oder mehrere Ziele insbesondere unter Zuhilfenahme eines neuronalen Netzwerkprogramms klassifizieren, das beispielsweise ein Steuerrechner µC des Quantencomputers QC ausführen kann.
Im Falle eines Fahrzeugs für militärische Zwecke oder Waffensystems kann das Fahrzeug bzw. das Waffensystem mit Hilfe des Quantencomputers QC eine zeitliche Reihenfolge oder Priorisierung der Bekämpfung mehrerer Ziele ermitteln.
Im Falle eines Fahrzeugs für militärische Zwecke oder Waffensystems kann das Fahrzeug bzw. das Waffensystem mit Hilfe des Quantencomputers QC einen Zeitpunkt zur Bekämpfung eines Ziels ermitteln.
Im Falle eines Fahrzeugs für militärische Zwecke oder Waffensystems kann das Fahrzeug bzw. das Waffensystem mit Hilfe des Quantencomputers QC einen Waffentyp und/oder eine Munition zur Bekämpfung eines Ziels ermitteln.
Die hier vorgelegte Schrift schlägt u.a. als eine mögliche Ausprägung ein Fahrzeug vor, das mit Hilfe des Quantencomputers QC eine Route für das Fahrzeug ermittelt.
Im Falle eines Fahrzeugs für militärische Zwecke oder Waffensystems kann das Fahrzeug bzw. das Waffensystem mit Hilfe des Quantencomputers QC eine Route für eine Waffe oder einen Gefechtskopf oder ein Geschoss oder eine Munition oder ein anderes Fahrzeug ermitteln.
Die hier vorgelegte Schrift schlägt u.a. auch ein Fahrzeug vor, bei dem die Steuervorrichtung µC zumindest zeitweise ein neuronales Netzwerkmodell ausführt und bei dem das neuronale Netzwerkmodell Eingangswerte und/oder Eingangssignale verarbeitet und Ausgangssignale und/oder Ausgangswerte ausgibt. Wie zuvor bereits beschrieben, beeinflusst bevorzugt die Steuervorrichtung µC typischerweise in Abhängigkeit von Ausgangssignalen und/oder Ausgangswerten des neuronalen Netzwerkmodells Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Zustände der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Typischerweise beeinflusst in dieser Ausprägung die Steuervorrichtung µC in Abhängigkeit von Zuständen der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Zuständen der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC Eingangssignale und/oder Eingangswerte des neuronalen Netzwerkmodells.
Substrat
Wie oben beschrieben, umfasst der Quantencomputer QC vorschlagsgemäß ein Substrat D mit einem oder mehreren Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt umfasst das Substrat D Diamant als Substratmaterial. Der Diamant ist bevorzugt isotopenrein oder weist zumindest einen isotopenreinen Teilbereich auf, der bevorzugt die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC aufweist. Bevorzugt sind die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC paramagnetische Zentren. In dem Fall, wenn das Substratmaterial des Materials des Substrats D Diamant umfasst, handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren bevorzugt um ST1-Zentren und/oder bevorzugt um TR1-Zentren und/oder ganz besonders bevorzugt um NV-Zentren. Dies bedeutet, dass Störungen, die von solchen Isotopenverunreinigungen ausgehen, die Funktionstüchtigkeit der Quantenbits nicht oder höchstens ausreichend gering stören. Auf Diamant bezogen heißt das, dass der Diamant bevorzugt im Wesentlichen aus ¹²C-Isotopen als Basis-Isotopen besteht. Solche ¹²C-Isotope weisen kein magnetisches Moment auf, das mit den Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC wechselwirken kann. Bevorzugt befinden sich in dem isotopenreinem Bereich des Substrats D auch die Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Wenn hier von Isotopenreinheit die Rede ist, sind die Isotope, die als Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC dienen, bei der Beurteilung der Isotopenreinheit nicht berücksichtigt. An dieser Stelle verweist diese Schrift ausdrücklich auf die Schrift DE 10 2020 125 189 A1 , deren technische Lehre für die folgenden internationalen Verfahren soweit in den betreffenden Anmeldeländern rechtlich jeweils zulässig durch Referenzieren Teil der Offenlegung dieser Schrift ist. Isotopenrein im Sinne dieser Offenlegung und der
DE 10 2020 125 189 A1 ist ein Material dann, wenn die Konzentration anderer Isotope als der Basis-Isotope, die das Material dominieren, so gering ist, dass der technische Zweck in einem für die Produktion und den Verkauf von Produkten ausreichenden Maße mit einer wirtschaftlich ausreichenden Produktionsausbeute erreicht wird. Die DE 10 2020 125 189 A1 listet die betreffenden Isotopenverhältnisse der relevanten Elemente auf, die die hier offengelegte technische Lehre zu Grunde legt. Da isotopenreine Diamanten extrem teuer sind, ist es sinnvoll, wenn das Substrat D ein Diamant-Material umfasst und beispielsweise das Diamant-Material eine epitaktisch zumindest lokal aufgewachsene isotopenreine Schicht im Wesentlichen aus ¹²C-Isotopen umfasst. Diese kann beispielsweise mittels CVD und anderen Abscheidemethoden auf der ursprünglichen Oberfläche eines als Substrat D verwendeten Silizium-Wafers oder einer Diamantoberfläche abgeschieden werden. Im Folgenden umfasst der Begriff Substrat D von nun an den Teil der Kombination aus Substrat D und epitaktische aufgewachsener Schicht DEPI, in dem die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC gefertigt sind. Typischerweise ist dies die epitaktische Schicht DEPI. Im Wesentlichen bedeutet dabei, dass der Gesamtanteil K_1G' der C-Isotope mit magnetischen Moment, die Bestandteil des Substrats D sind, bezogen auf 100% der C-Atome, die Bestandteil des Substrats D sind, gegenüber den in den Tabellen der DE 10 2020 125 189 A1 angegebenen natürlichen Gesamtanteil K_1G auf einen Anteil K_1G' der C-Isotope mit magnetischen Moment, die Bestandteil des Substrats D sind, bezogen auf 100% der C-Isotope, die Bestandteil des Substrats D sind, herabgesetzt ist. Dabei ist bevorzugt dieser Anteil K_1G' kleiner als 50%, besser kleiner als 20%, besser kleiner als 10%, besser kleiner als 5%, besser kleiner als 2%, besser kleiner als 1%, besser kleiner als 0,5%, besser kleiner als 0,2%, besser kleiner als 0,1% des natürlichen Gesamtanteil K_1G für C-Isotope mit magnetischen Moment an den C-Isotopen des Substrats D im Einwirkungsbereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Bei der Bestimmung des Anteil K_1G' werden diejenigen C-Atome der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC nicht berücksichtigt, da deren magnetische Momente ja beabsichtigt und somit nicht parasitär sind.
Die Verwendung von NV-Zentren und/oder ST1-Zentren und/oder TR12-Zentren oder L1-Zentren als Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC ermöglicht dabei den Betrieb des Quantencomputers QC bei Raumtemperatur und damit überhaupt erst die Verlegbarkeit des Quantencomputers QC. Dabei dient die Elektronenspinkonfiguration eines solchen paramagnetischen Zentrums jeweils als ein Quantenpunkt der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3. der Quantenbits des Quantencomputers QC Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC neben solchen Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 als Quantenbits auch nukleare Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ als nukleare Kernquantenbits. Typischerweise dienen die magnetischen Momente von Isotopen, die solche von null verschiedenen magnetischen Momente aufgrund eines nuklearen Spins aufweisen, als nukleare Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt koppeln solche nuklearen magnetischen Momente der betreffenden Isotope der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit der Elektronenkonfiguration der paramagnetischen Zentren der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Hierdurch kann eine Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mittels einer Manipulation der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC manipulieren. Auch kann die Steuervorrichtung µC die nuklearen Kernquantenzustände der nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mittels eines elektrischen oder optischen Auslesens der Quantenzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC erfassen. Auch kann die Steuervorrichtung µC voneinander entfernte Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mittels Ketten von miteinander verkoppelten Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC miteinander koppeln. Die nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bilden somit nukleare Kernquantenbits. Bei diesen nuklearen Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC handelt es sich bevorzugt um die nuklearen Spins von Isotopen mit einem magnetischen nuklearen Kernmoment. An dieser Stelle verweist die hier vorgelegte Schrift ausdrücklich nochmals auf die Schrift DE 10 2020 125 189 A1 , deren technische Lehre für die folgenden internationalen Verfahren soweit in den betreffenden Anmeldeländern rechtlich jeweils zulässig durch Referenzieren Teil der Offenlegung dieser Schrift ist. Die nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Kernquantenbits zeichnen sich durch sehr lange T2-Zeiten aus. Bevorzugt verwendet der vorgeschlagene Quantencomputer QC seine Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC zur Steuerung und Verschränkung der Zustände der nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und zum Auslesen der Kernquantenzustände der nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Das Auslesen der Quantenzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC kann optisch und/oder elektrisch erfolgen. Hinsichtlich des elektrischen Auslesens verweist diese Schrift ausdrücklich auf die Schrift DE 10 2020 125 189 A1 , deren technische Lehre für die folgenden internationalen Verfahren soweit in den betreffenden Anmeldeländern rechtlich jeweils zulässig durch Referenzieren Teil der Offenlegung der hier vorgelegten Schrift ist. Ein weiterer Vorteil des hier vorgeschlagenen Quantencomputers QC ist die relativ einfache Bedienbarkeit und die bessere Selektivität der Ansteuerung der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und die gute Skalierbarkeit gegenüber anderen Quantencomputern.
Wie oben beschrieben, umfasst typischerweise ein vorschlagsgemäßer Quantencomputer QC ein Substrat D mit einem oder mehreren Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt weist darüber hinaus das Substrat D bevorzugt noch einen oder mehrere nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC auf. Bevorzugt handelt es sich bei den Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC um ein oder mehrere paramagnetische Zentren die ein oder mehrere Quantenbits bilden. Bevorzugt handelt es sich bei den nuklearen Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC um ein oder mehrere Isotope mit magnetischem Moment, die ein oder mehrere Kernquantenbits bilden. Die hier vorgelegte Schrift nimmt dabei ausdrücklich wieder Bezug auf die DE 10 2020 125 189 A1 . Bevorzugt handelt es sich somit bei den nuklearen Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC um die magnetischen Momente vereinzelter Isotope in der Nähe der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Hierbei bedeutet Nähe, dass eine Kopplung der magnetischen Momente der betreffenden Isotope, die die nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bilden, mit dem in der Nähe liegenden Quantenpunkt des in der Nähe liegenden Quantenbits mit der hier vorgestellten Vorrichtung möglich ist.
Die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC weisen bevorzugt ein magnetisches Moment einer Elektronenkonfiguration des jeweiligen Quantenpunkts auf. Die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC koppeln im Sinne der technischen Lehre der hier vorgestellten Schrift bevorzugt mittels dieses magnetischen Moments miteinander. Bevorzugt handelt es sich bei einem oder mehreren Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC um paramagnetische Zentren in dem Substrat D. Bevorzugt ist das Fermi-Niveau des Substrats D im Bereich eines als Quantenpunkts verwendeten paramagnetischen Zentrums so eingestellt, dass das paramagnetische Zentrum elektrisch geladen ist. Bevorzugt ist die elektrische Ladung negativ. Im Falle eines NV-Zentrums als paramagnetisches Zentrum ist das NV-Zentrum bevorzugt negativ geladen. Im Falle eines NV-Zentrums als paramagnetisches Zentrum ist das NV-Zentrum bevorzugt somit ein NV^- -Zentrum. Bevorzugt umfassen die NV-Zentren in dem Substrat D daher NV^- -Zentren. Bevorzugt stellt eine Dotierung des Substrats D im Bereich des paramagnetischen Zentrums sicher, dass das paramagnetische Zentrum in der Vorgesehenen Weise elektrisch geladen ist. Bevorzugt dotieren Isotope ohne magnetisches Moment als Dotieratome das Material des Substrats D im Bereich des betreffenden Quantenpunkts der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt verschieben diese Dotieratome ohne magnetisches Moment das Fermi-Niveau im Bereich dieses betreffenden Quantenpunkts. Bevorzugt verschieben somit diese Dotieratome ohne magnetisches Moment das Fermi-Niveau im Bereich des betreffenden paramagnetischen Zentrums. Bevorzugt umfasst das Substrat D im Wesentlichen abgesehen von den Isotopen, die als Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC dienen, Isotope ohne magnetisches Kernmoment. Da die Atome der III. Hauptgruppe des Periodensystems und der V. Hauptgruppe des Periodensystems in der Regel keine stabilen Isotope ohne magnetisches Moment aufweisen, kommen daher als Material des Substrats (D) bevorzugt Mischungen und/oder Verbindungen aus Isotopen ohne magnetisches Moment, also beispielsweise aus Isotopen der VI. Hauptgruppe - z.B. ¹²C, ¹⁴C, ²⁸Si, ³⁰Si, ⁷⁰Ge, ⁷²Ge, ⁷⁴Ge, ⁷⁶Ge,¹¹²Zn, ¹¹⁴Zn, ¹¹⁶Zn, ¹¹⁸Zn, ¹²⁰Zn, ¹²²Zn, ¹²⁴Zn und/oder der VI. Hauptgruppe ¹⁶O, ¹⁸O, ³²S, ³⁴S, ³⁶S, ⁷⁴Se, ⁷⁶Se, ⁷⁸Se, ⁸⁰Se, ⁸²Se, ¹²⁰Te, ¹²²Te, ¹²⁴Te, ¹²⁶Te, ¹²⁸Te, ¹³⁰Te, und/oder der II. Hauptgruppe ²⁴Mg, ²⁶Mg, ⁴⁰Ca, ⁴²Ca, ⁴⁴Ca, ⁴⁶Ca, ⁴⁸Ca, ⁸⁴Sr, ⁸⁶Sr, ⁸⁸Sr, ¹³⁰Ba, ¹³²Ba, ¹³⁴Ba, ¹³⁶Ba, ¹³⁸Ba, und/oder der II. Nebengruppe ⁴⁶Ti, ⁴⁸Ti, ⁵⁰Ti, ⁹⁰Zr, ⁹⁰Zr, ⁹²Zr, ⁹⁴Zr, ⁹⁶Zr, ¹⁷⁴Hf, ¹⁷6Hf, ¹⁷⁸Hf, und/oder der IV. Nebengruppe ⁵⁰Cr, ⁵²Cr, ⁵³Cr, ⁹²Mo, ⁹⁴Mo, ⁹⁶Mo, ⁹⁸Mo, ¹⁰⁰Mo, ¹⁸⁰W, ¹⁸²W, ¹⁸⁴W, ¹⁸⁶W, und/oder der VI. Nebengruppe ⁵⁴Fe, ⁵⁶Fe, ⁵⁸Fe, ⁹⁶Ru, ⁹⁸Ru, ¹⁰⁰Ru, ¹⁰²Ru, ¹⁰⁴Ru, ¹⁸⁴Os, ¹⁸⁶Os, ¹⁸⁸Os, ¹⁹⁰Os, ¹⁹²Os und/oder der VIII. Nebengruppe ⁵⁸Ni, ⁶⁰Ni, ⁶²Ni, ⁶⁴Ni, ¹⁰²Pd, ¹⁰²Pd, ¹⁰⁴Pd, ¹⁰⁶Pd, ¹⁰⁸Pd, ¹¹⁰Pd, ¹⁹⁰Pt, ¹⁹²Pt, ¹⁹⁴Pt, ¹⁹⁶Pt, ¹⁹⁸Pt und/oder der X. Nebengruppe ⁶⁴Zn, ⁶⁶Zn, ⁶⁸Zn, ⁷⁰Zn, ¹⁰⁶Cd, ¹⁰⁸Cd, ¹¹⁰Cd, ¹¹²Cd, ¹¹⁴Cd, ¹¹⁶Cd, ¹⁹⁶Hg, ¹⁹⁸Hg, ²⁰⁰Hg, ²⁰²Hg, ²⁰⁴Hg und/oder der Lanthaniden: ¹³⁶Ce, ¹³⁸Ce, ¹⁴⁰Ce, ¹⁴²Ce, ¹⁴²Nd, ¹⁴⁴Nd, ¹⁴⁶Nd, ¹⁴⁸Nd, ¹⁵⁰Nd, ¹⁴⁴Sm, ¹⁴⁶Sm, ¹⁴⁸Sm, ¹⁵⁰Sm, ¹⁵²Sm, ¹⁵⁴Sm, ¹⁵²Gd, ¹⁵⁴Gd, ¹⁵⁶Gd, ¹⁵⁸Gd, ¹⁶⁰Gd, ¹⁵⁶Dy, ¹⁵⁸Dy, ¹⁶⁰Dy, ¹⁶²Dy, ¹⁶⁴Dy, ¹⁶²Er, ¹⁶⁴Er, ¹⁶⁶Er, ¹⁶⁸Er, ¹⁷⁰Er, ¹⁶⁸Yb, ¹⁷⁰Yb, ¹⁷²Yb, ¹⁷⁴Yb, ¹⁷⁶Yb, und/oder der Actiniden ²³²Th, ²³⁴Pa, ²³⁴U, ²³⁸U, ²⁴⁴Pu in Frage. Diese Isotope kommen auch als Dotieratome für die Dotierung des Substrats (D) in Frage. Sofern das Substrat D Diamant umfasst und sofern die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC paramagnetische Zentren umfassen, kommen bevorzugt ³²S, ³⁴S, ³⁶S, ¹⁶O und ¹⁸O als Dotierisotope zur Verschiebung des Fermi-Niveaus in Frage. Für die Bildung von NV-Zentren in Diamant als Substrat D ist eine vorteilhafte Wirkung auch für eine Dotierung mit Phosphor beobachtbar, was aber weniger optimal ist. Die Phosphor-Isotope weisen nämlich typischerweise ein magnetisches Moment auf, das mit der Elektronenkonfiguration der paramagnetischen Zentren wechselwirkt. Diese Wechselwirkung ist aber typischerweise unerwünscht.
Lichtquelle LD
Der vorgeschlagene Quantencomputer QC umfasst vorschlagsgemäß bevorzugt eine Lichtquelle LD. Bei der Lichtquelle LD handelt es sich bevorzugt um einen Laser, der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp bestrahlen kann. Bevorzugt bestrahlt die Lichtqualle LD die betreffenden Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB, die in ihrem zeitlichen Intensitätsverlauf pulsmoduliert, also bevorzugt gepulst ist.
Bevorzugt kann die Lichtquelle LD Lichtpulse der Pumpstrahlung LB zu durch die Steuervorrichtung µC vorgebbaren Lichtpulsstartzeitpunkten t_sp bezogen auf einen Referenzzeitpunkt t_0p mit einer Lichtpulsdauer t_dp aussenden. Bevorzugt steuert eine Steuervorrichtung µC des Quantencomputers die Lichtquelle LD mit Hilfe eines Lichtquellentreibers LDRV über einen Steuerdatenbus SDB. Der Lichtquellentreiber LDRV versorgt die Lichtquelle LD mit Energie. Dabei hängt diese Energieversorgung der Lichtquelle LED typischerweise von Steuerbefehlen ab, die der Lichtquellentreiber LDRV über den Steuerdatenbus SDB von der Steuervorrichtung µC erhält. Die Strahlungsleistung der von der Lichtquelle LD abgestrahlten Pumpstrahlung LB hängt typischerweise von Steuerbefehlen ab, die der Lichtquellentreiber LDRV über den Steuerdatenbus SDB von der Steuervorrichtung µC erhält, und von einem oder mehreren Sendesignalen S5. Bevorzugt handelt es sich bei die Lichtquelle LD um einen Halbleiterlaser. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei die Lichtquelle LED um eine Laserdiode. Die Verwendung einer LED (Leuchtdiode) als Lichtquelle LD ist aber auch denkbar. Bei der beispielhaften Verwendung von NV-Zentren als paramagnetischen Zentren NV1, NV2, NV3 in Diamant als Quantenpunkte der Quantenbits des Quantencomputers QC besitzt das als Pumpstrahlung LB verwendet Licht der Lichtquelle LD bevorzugt eine Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder besser 450 nm bis 650 nm und/oder besser 500 nm bis 550 nm und/oder besser 515 nm bis 540 nm. Im Zuge der Erarbeitung des technischen Inhalts dieser Schrift ergab eine Wellenlänge von 532 nm der als Pumpstrahlung LB verwendeten elektromagnetischen Strahlung der Lichtquelle LD gute Resultate. Bevorzugt umfasst die Lichtquelle LD einen Laser, der bevorzugt ein Halbleiterlaser ist. Im Falle von NV-Zentren als paramagnetischen Zentren in Diamant als Substrat D hat sich eine Laser-Diode der Fa. Osram vom Typ PLT5 520B mit 520nm Wellenlänge als beispielhafte Lichtquelle LD für die Bestrahlung der NV-Zentren in Diamant mit Pumpstrahlung LB bewährt. Der vorschlaggemäße Quantencomputer QC umfasst bevorzugt den besagten Lichtquellentreiber LDRV der die Abstrahlung der Pumpstrahlung LB durch die Lichtquelle LD steuert.
Bevorzugt steuert ein Wellenformgenerator WFG den Lichtquellentreiber LDRV und damit die Lichtquelle LD mittels eines Sendesignals S5. Der Wellenformgenerator WFG erzeugt das Sendesignal S5 bevorzugt zeitlich synchronisiert zu den Radiofrequenz- und Mikrowellensignalen die der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG zur Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen (Englisch: Arbitrary-Wave-Form-Generator) erzeugt und mittels einer Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA in das Substrat D einstrahlt. Damit bestrahlt die Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und die Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC in einem festen zeitlichen Phasenverhältnis zu den Lichtpulsen der Bestrahlung der Bestrahlung der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und die Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB durch die Lichtquelle LD. Typischerweise synchronisiert sich der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG auf das Sendesignal S5 den Wellenformgenerator WFG und zwar bevorzugt auf das Sendesignal S5. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Phasenlage zwischen den Radio- und Mikrowellensignalen des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG einerseits und den Lichtpulsen der Lichtquelle LD andererseits in einem vorbestimmbaren Phasenverhältnis zueinander stehen. Bevorzugt stellt der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die Betriebsparameter des Wellenformgenerators WFG und des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG entsprechend der gewünschten Quantenoperation so ein, dass diese die Quantenzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und die Kernquantenzustände der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC wie vorgesehen manipulieren können.
Bevorzugt umfasst die Lichtquelle LD einen Fotodetektor. Bevorzugt umfasst das System aus Lichtquelle LD und Lichtquellentreiber LDRV und einen Regler. Der Fotodetektor PD der Lichtquelle LD kann beispielsweise eine Fotodiode sein, die typischerweise die Intensität der von der Lichtquelle LD abgestrahlten Pumpstrahlung LB überwacht. Bevorzugt ist der Regler Teil des Lichtquellentreibers LDRV. Der Lichtquellentreiber LDRV treibt bevorzugt die Lichtquelle LD in Abhängigkeit von dem Sendesignals S5. Bevorzugt ist der Regler ein P-Regler oder besser ein I-Regler oder besser ein PI-Regler oder besser ein PID-Regler oder ein Regler mit einem frequenzoptimierten Frequenzgang der Verstärkung der geöffneten Regelschleife bzw. der Schleifenverstärkung. Der Regler vergleicht bevorzugt den Wert des Messignals des Fotodetektors der Lichtquelle LD mit dem Sendesignal S5 des Wellenformgenerators WFG. In Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis des Werts des Sendesignals S5 mit dem Wert des Messignals des Fotodetektors der Lichtquelle LD regelt der Regler der Lichtquelle LD dann die Intensität der Pumpstrahlung LB nach. Der Regler der Lichtquelle LD regelt die Intensität der Pumpstrahlung LB bevorzugt über eine Änderung der Treiberleistung des Lichtquellentreibers LDRV nach. In der Folge entspricht im Idealfall im eingeschwungenen Zustand dann die Intensität der Pumpstrahlung LB bis auf Regelabweichungen im Wesentlichen dem Wert des Sendesignals S5. Im Idealfall verfügt der Regler des Lichtquellentreibers LDRV über einen Analogzu-Digital-Wandler und eine Datenschnittstelle zum internen Steuerdatenbus SDB des Quantencomputers QC. In diesem Fall können der Regler und/oder ein Steuerrechner des Lichtquellentreibers LDRV und/oder ein Steuerrechner der Lichtquelle LD beispielsweise über den Steuerdatenbus SDB des Quantencomputers QC die durch den Regler des Lichtquellentreibers LDRV der Lichtquelle LD und/oder den Steuerrechner der Lichtquelle LD und/oder den Regler des Lichtquellentreibers LDRV erfassten Intensitätswerte der Pumpstrahlung LB der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC zur Verfügung stellen. In diesem Fall können der Regler und/oder der besagte Steuerrechner der Lichtquelle LD und/oder der Steuerrechner der Lichtquelle LD beispielsweise über den Steuerdatenbus SDB des Quantencomputers QC die andere Betriebsparameter der Lichtquelle LD wie beispielsweise durch einen Analog-zu-Digital-Wandler und/oder Sensoren innerhalb der Lichtquelle LD und/oder des Lichtquellentreibers LDRV wie beispielsweise jeweilige Betriebsspannungen, jeweilige Temperaturen oder dergleichen der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC ebenfalls zur Verfügung stellen. Bevorzugt verstärken ein Verstärker der Lichtquelle LD und/oder ein Verstärker des Lichtquellentreibers LDRV das Signal des Fotodetektors der Lichtquelle LD, bevor beispielsweise der Analog-zu-Digital-Wandler des Reglers des Lichtquellentreibers LDRV dieses in ein digitales Messsignal für den Regler des Lichtquellentreibers LDRV der Lichtquelle LD wandelt. Über den Steuerdatenbus SDB kann die Steuervorrichtung µC beispielsweise die Lichtquelle LD und/oder den Lichtquellentreiber LDRV und deren Komponenten konfigurieren. Solche Konfigurationsziele können beispielsweise aber nicht nur beispielsweise der Regler des Lichtquellentreibers LDRV der Lichtquelle LD und dessen Regelparameter und/oder die Verstärkung und/oder der Frequenzgang des Verstärkers der Lichtquelle LD und/oder die Verstärkung und/oder der Frequenzgang des Verstärkers des Lichtquellentreibers LDRV und deren Parameter sein. Der Lichtquellentreiber LDRV und die Lichtquelle LD können eine Einheit bilden. Der Lichtquellentreiber LDRV und die Lichtquelle LD können über einen oder mehrere gemeinsame Steuerrechner und/oder einen oder mehrere gemeinsame Analog-zu-Digital-Wandler verfügen. Für die Einstellung analoger Steuerparameter können die Lichtquelle LD und/oder der Lichtquellentreiber LD über einen oder mehrere Digital-zu-Analog-Wandler verfügen, die analoge Steuerpegel innerhalb der Lichtquelle LD und/oder des Lichtquellentreibers LD bereitstellen. Die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC steuert diese Digital-zu-Analog-Wandler vorzugsweise über den Steuerdatenbus SDB. Der ggf. vorhandene Steuerrechner der Lichtquelle LD und/oder der ggf. vorhandene Steuerrechner des LED-Treibers LDRV können ggf. auch die Digital-zu-Analog-Wandler steuern.
Optisches System
Das optische System OS umfasst bevorzugt ein konfokales Mikroskop. Die Lichtquelle LD strahlt die Pumpstrahlung LB ab. In dem Beispiel der 1 passiert die Pumpstrahlung LB den dichroischen Spiegel DBS. Das optische System OS fokussiert die Pumpstrahlung LB auf Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder nukleare Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC im Fokuspunkt des optischen Systems OS. Dabei nutzt das optische System OS bevorzugt sein konfokales Mikroskop. Die Bestrahlung der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC veranlasst die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC typischerweise zur Abgabe von Fluoreszenzstrahlung FL. Das optische System OS erfasst typischerweise zumindest einen Teil der Fluoreszenzstrahlung FL der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Das optische System OS führt diese erfasste Fluoreszenzstrahlung FL über den dichroischen Spiegel DBS dem Fotodetektor PD zu. Bevorzugt trennen der dichroische Spiegel DBS oder eine andere Vorrichtung die Pumpstrahlung LB und die Fluoreszenzstrahlung FL so voneinander, dass im Wesentlichen bevorzugt nur Fluoreszenzstrahlung FL den Fotodetektor PD erreicht. Statt eines dichroische Spiegel DBS kann der hier vorgeschlagene Quantencomputer QC daher auch eine Kombination aus einem halbdurchlässigen Spiegel und einem optischen Filter umfassen. Dabei ist der optische Filter dann bevorzugt relativ zum halbdurchlässigen Spiegel auf der Seite des Fotodetektors PD angeordnet. Bevorzugt lässt der optische Filter dann Strahlung mit der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Fluoreszenzstrahlung FL im Wesentlichen ungedämpft passieren. Bevorzugt lässt der optische Filter dabei dann Strahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp der Pumpstrahlung LB im Wesentlichen nicht passieren. In dem Beispiel der 1 weist der vorgeschlagene Quantencomputer QC einen weiteren halbdurchlässigen oder teilreflektierenden Spiegel STM auf. In dem Beispiel der 1 teilt der weitere halbdurchlässige oder teilreflektierende Spiegel STM einen Teil der Fluoreszenzstrahlung FL ab. Der weitere halbdurchlässige oder teilreflektierende Spiegel STM führt diese abgeteilte Fluoreszenzstrahlung FL einer beispielhaften ersten Kamera CM1 zu. Die erste Kamera CM1 erfasst ein Bild der Fluoreszenzstrahlung FL emittierenden Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Über eine beispielhafte erste Kameraschnittstelle CIF und den Steuerdatenbus SDB kann in dem Beispiel der 1 die Steuervorrichtung µC auf die erste Kamera CM1 und das erfasste Bild der ersten Kamera CM1 zugreifen. Beispielsweise kann ein Nutzer über den externen Datenbus EXTDB oder eine andere Schnittstelle der Steuervorrichtung µC über den Steuerrechner µC auf das Bild der ersten Kamera CM1 zugreifen und Teile des Quantencomputers QC in Abhängigkeit von dem erfassten Bild der ersten Kamera CM1 steuern. Auch kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise das erfasste Bild der ersten Kamera CM1 über den Steuerdatenbus SDB abfragen und dann auswerten oder in einem Speicher RAM, NVM speichern oder sonst wie verarbeiten. Beispielsweise kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC ein Bildverarbeitungsprogramm ausführen. Beispielsweise kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC oder eine andere geeignete Teilvorrichtung des Quantencomputers QC beispielsweise durch Auswertung des von der ersten Kamera CM1 erfassten Bildes einen mechanischen Versatz der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC gegenüber dem optischen System OS feststellen und einen Versatzvektor ermitteln. Bevorzugt korrigieren der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC oder die andere geeignete Teilvorrichtung des Quantencomputers QC diesen von ihr festgestellten Versatz der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC gegenüber dem optischen System OS. Beispielsweise können der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC oder die andere geeignete Teilvorrichtung des Quantencomputers QC mittels einer translatorische Positioniervorrichtung in X-Richtung XT und/oder einer translatorischen Positioniervorrichtung in Y-Richtung YT den festgestellten Versatzvektor eliminieren. Hierzu verschiebt bevorzugt die translatorische Positioniervorrichtung in X-Richtung XT das Substrat D mit der QuantenALU aus Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder nuklearen Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC in x-Richtung in der Art, dass die X-Komponente des festgestellten Versatzvektors bevorzugt im Wesentlichen 0 wird. Beispielsweise kann dabei bevorzugt die Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB mittels einer X-Steuervorrichtung GDX für die translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung steuern und Betriebsparameter der Positioniervorrichtung XT in X-Richtung abfragen. Die X-Steuervorrichtung GDX für die translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung die translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung ist hierzu bevorzugt mit dem Steuerdatenbus SDB verbunden. Bevorzugt führen dabei der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC oder die andere geeignete Teilvorrichtung des Quantencomputers QC einen Regelalgorithmus durch, der einem Pl oder PI-Regler oder einem anderen geeigneten Regler entspricht. Des Weiteren verschiebt bevorzugt die translatorische Positioniervorrichtung in Y-Richtung YT das Substrat D mit der QuantenALU aus Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder nuklearen Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC in Y-Richtung in der Art, dass die Y-Komponente des festgestellten Versatzvektors bevorzugt im Wesentlichen 0 wird. Beispielsweise kann dabei bevorzugt die Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB mittels einer Y-Steuervorrichtung GDY für die translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung die translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung steuern und Betriebsparameter der Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung abfragen. Die Y-Steuervorrichtung GDY für die translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung ist hierzu bevorzugt mit dem Steuerdatenbus SDB verbunden. Bevorzugt führen dabei der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC oder die andere geeignete Teilvorrichtung des Quantencomputers QC einen Regelalgorithmus durch, der einem PI oder PI-Regler oder einem anderen geeigneten Regler entspricht. Bevorzugt weist der Quantencomputer QC auch eine Vorrichtung zur Refokussierung auf. Beispielsweise kann das optische System OS eine Teilvorrichtung umfassen, das eine Verschiebung des optischen Systems OS in Z-Richtung relativ zum Substrat D ermöglicht. Bevorzugt kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus STB diese Teilvorrichtung zur Verschiebung des optischen Systems OS in Z-Richtung steuern. Bevorzugt kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus STB auf Betriebsparameter dieser Teilvorrichtung zur Verschiebung des optischen Systems OS in Z-Richtung zugreifen und das konfokale Mikroskop des optischen Systems OS bevorzugt automatisch fokussieren. Bevorzugt regelt der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus STB den Abstand zwischen optischem System OS und Substrat D in der Art in Abhängigkeit von dem erfassten Bild der ersten Kamera CM1 unter Nutzung dieser Teilvorrichtung zur Verschiebung des optischen Systems OS in Z-Richtung nach, dass der Fokus der erfassten Bilder der ersten Kamera auf den fluoreszierenden Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC liegt und bei einwirkenden mechanischen Störungen auch verbleibt. Sofern die Steuervorrichtung µC durch Manipulationen des Quantenzustands von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC die Fluoreszenzstrahlung FL solcher Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC zu weit vermindert oder unterdrückt, so berücksichtigt die Steuervorrichtung µC die Fluoreszenzstrahlung FL dieser Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt nicht weiter für die Dauer dieses Zustands dieser Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC bei der Lageregelung des Substrats D gegenüber dem optischen System OS bzw. bei der Fokusregelung des optischen Systems OS. Sofern die Steuervorrichtung µC durch Manipulationen des Quantenzustands von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC die Fluoreszenzstrahlung FL solcher Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC in ausreichendem Maße ermöglicht oder erhöht, so berücksichtigt die Steuervorrichtung µC die Fluoreszenzstrahlung FL dieser Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt wieder für die Dauer dieses Zustands dieser Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC bei der Lageregelung des Substrats D gegenüber dem optischen System OS bzw. bei der Fokusregelung des optischen Systems OS. Der vorgeschlagene Quantencomputer QC umfasst also bevorzugt einen oder mehrere Regelkreise zur Stabilisierung der räumlichen Position der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC relativ gegenüber dem Fokuspunkt des optischen Systems OS und ggf. bevorzugt einen oder mehrere Regelkreise zur Stabilisierung des Fokus des optischen Systems OS auf die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder die nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC des Substrats D.
Ggf. regelt die Steuervorrichtung µC die Lichtquelle LD und/oder den Lichtquellentreiber LDRV in Abhängigkeit von dem erfassten Bild der ersten Kamera CM1 nach. Der Lichtquellentreiber LDRV ist hierzu bevorzugt mit dem Steuerdatenbus SDB verbunden. Der Rechnerkern CPU kann über diesen Steuerdatenbus STB dann den Lichtquellentreiber LDRV steuern und dessen Betriebsparameter bevorzugt abfragen. Es ist denkbar, dass der vorgeschlagene Quantencomputer QC innerhalb der Lichtquelle LD und/oder innerhalb des Lichtquellentreibers LDRV eine optischen Überwachungsvorrichtung, beispielsweise eine Monitorfotodiode mit einer dieser Monitorfotodiode zugehörigen Monitordiodenauswertevorrichtung, umfasst, die die Intensität der Emission der Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD überwacht und deren Parameter erfasst. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann dann bevorzugt über den Steuerdatenbus SDB diese erfassten Parameter auslesen. Die Steuervorrichtung µC und/oder die besagte optische Überwachungsvorrichtung der Lichtquelle LD und/oder des Lichtquellentreibers LDRV und/oder eine andere Teilvorrichtung des Quantencomputer QC können dann die Intensität der Emission der Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD beispielsweise in Abhängigkeit vom Wert des Sendesignals S5 oder eines von Ihnen vorgegebenen anderen Parameters nachregeln.
Der Fotodetektor PD erfasst die Fluoreszenzstrahlung FL der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Der Fotodetektor PD wandelt die erfasste Fluoreszenzstrahlung FL in ein Empfängerausgangssignal S0. Ein Verstärker V verstärkt und/oder filtert bevorzugt das Empfängerausgangssignal S0. Bevorzugt verstärkt und/oder filtert der Verstärker V das Empfängerausgangssignal S0 in Abhängigkeit vom Sendesignal S5. Bevorzugt umfasst der Verstärker V einen oder mehrere Analog-zu-Digitalwandler. Bevorzugt kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung Werte dieser Analog-zu-Digital-Wandler über den Steuerdatenbus SDB abfragen. Bevorzugt wandelt ein Analog-zu-Digital-Wandler ADCV des Verstärkers im Zusammenwirken mit einem internen Verstärker IVV des Verstärkers V das Empfängerausgangssignal S0 in Messwerte von Abtastwerten des Empfängerausgangssignals S0. Bevorzugt ist zu diesem Zweck der Verstärker V mit dem Steuerdatenbus SDB verbunden. Bevorzugt kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung STV über den Steuerdatenbus SDB Betriebsparameter des Verstärkers V einstellen und/oder abfragen. Diese Betriebsparameter können beispielsweise die Verstärkung und/oder Filterparameter einer Filterung sein, die der Verstärker V durchführt.
Mikrowellenansteuerung MW/RF-AWFG, mWA
Der vorschlaggemäße Quantencomputer QC umfasst bevorzugt eine oder mehrere Vorrichtungen MW/RF-AWFG, mWA zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Beispielsweise kann eine solche Vorrichtung MW/RF-AWFG, mWA zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC einen oder mehrere Mikrowellen/- Radiofrequenzgeneratoren mit bevorzugt jeweils frei wählbarer Wellenform MW/RF-AWFG und eine oder mehrere über einen oder mehrere Wellenleiter an diese angeschlossene Antennen mWA umfassen. Diese Antennen mWA erzeugen dann das besagte elektromagnetische Wellenfeld am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Ein einfacher Draht kann bereits als Antenne mWA dienen, wenn die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC in ausreichend kleinem Anstand zu dem Draht angeordnet sind. Das besagte elektromagnetische Wellenfeld am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC hängt dabei von den Ausgangssignalen des einen oder der mehreren mehrere Mikrowellen/-Radiofrequenzgeneratoren mit bevorzugt jeweils frei wählbarer Wellenform MW/RF-AWFG ab. Bevorzugt steuert die Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB die eine oder mehrere Vorrichtungen MW/RF-AWFG, mWA zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt synchronisiert das Sendesignal S5 die Erzeugung des elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC durch die eine oder mehrere Vorrichtungen MW/RF-AWFG, mWA zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Beispielsweise kann das Sendesignal S5 die Erzeugung des elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC durch die eine oder mehrere Vorrichtungen MW/RF-AWFG, mWA zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit dem Lichtquellentreiber LDRV und damit mit der Emission der Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD synchronisieren.
Steuervorrichtung µC
Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC die bereits erwähnte Steuervorrichtung µC mit dem Rechnerkern CPU. Bevorzugt handelt es sich bei der Steuervorrichtung µC um einen konventionellen Digitalrechner in Von-Neumann- oder Harvard-Architektur. Die Steuervorrichtung µC umfasst bevorzugt einen Rechnerkern CPU und bevorzugt einen oder mehrere Daten- und Programmspeicher RAM NVM. Beispielsweise kann es sich um einen ARM-Controller handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Rechnerkern CPU um einen ARM-Cortex-A78AE für sicherheitskritische Anwendungen handeln. Der ARM-Cortex-A78AE zeichnet sich dadurch aus, dass er unterstützende Vorrichtungsteile und Funktionen zur Erfüllung der ISO 26262 ASIL Band ASIL D Sicherheitsanforderungen umfasst. Die hier vorgelegte Schrift schlägt daher vor, in bestimmten Fällen einen Rechnerkern CPU vorzusehen, der er unterstützende Vorrichtungsteile und Funktionen zur Erfüllung der ISO 26262 ASIL Band ASIL D Sicherheitsanforderungen oder funktionsäquivalenter Standards wie IEC 61508 und/oder IEC 62061:2021, EN 61511, EN 50129, EN 62304, US RTCA DO-178B, US RTCA DO-254, EUROCAE ED-12B aufweist. Der Daten- und Programmspeicher RAM NVM bzw. die mehreren Daten- und Programmspeicher RAM NVM können ganz oder in Teilen als nicht flüchtiger Speicher NVM und/oder ganz oder in Teilen als flüchtiger Speicher RAM ausgelegt sein. Der Daten- und Programmspeicher der Steuervorrichtung µC kann ganz oder in Teilen nur lesbar sein und ganz oder in Teilen schreib/lesbar sein. Der Daten- und Programmspeicher RAM NVM kann beispielsweise ein RAM, ein SRAM, ein DRAM, ein ROM, ein EEPROM, ein PROM, ein Flash-Speicher und/oder dazu funktionsäquivalente Speicher umfassen. Die Steuervorrichtung µC kann eine Bootstrap-Vorrichtung zum Laden des Startprogramms in den Daten- und Programmspeicher umfassen. Der Daten- und Programmspeicher RAM NVM der Steuervorrichtung µC kann ein BIOS umfassen. Der Daten- und Programmspeicher RAM NVM der Steuervorrichtung µC kann einen Datenspeicher und/oder einen Programmspeicher umfassen. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann eine Datenschnittstelle DBIF zur Kommunikation mit anderen Rechnersystemen, insbesondere einer übergeordneten zentralen Steuereinheit ZSE und zu Nutzerschnittstellen umfassen. Diese Datenschnittstelle DBIF kann drahtgebunden und/oder drahtlos sein. Die hier vorgelegte Schrift verweist auf die einschlägige Literatur zu Datennetzwerken.
Steuerungsaufgaben der Steuervorrichtung µC
Bevorzugt steuert die Steuervorrichtung µC des vorgeschlagenen Quantencomputers QC mittels ihres Rechnerkerns µC auch die Intensität und Modulation der Pumpstrahlung LB und Intensitätsmodulation der Lichtquelle LD. Hierzu kann beispielsweise der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC den zeitlichen Verlauf der Intensität der von der Lichtquelle LD abgestrahlten Pumpstrahlung LB steuern. Bevorzugt ist der zeitliche Intensitätsverlauf der Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD pulsmoduliert. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC steuert mittels des Wellenformgenerators WFG über den Lichtquellentreiber LDRV die Lichtquelle LED. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC steuert dabei bevorzugt die Intensität I_p und/oder die zeitliche Lage t_sp der Pulse und/oder die zeitliche Dauer t_dp der Pulse der gepulsten Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD. Über diese Intensität I_p der Pulse der Pumpstrahlung LB und über die zeitliche Lage t_sp der Pulse der Pumpstrahlung LB und über die zeitliche Dauer t_dp der Pulse der Pumpstrahlung LB kann somit der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des vorgeschlagenen Quantencomputers QC beeinflussen. Daher kann über diese Intensität I_p der Pulse der Pumpstrahlung LB und über die zeitliche Lage t_sp der Pulse der Pumpstrahlung LB und über die zeitliche Dauer t_dp der Pulse der Pumpstrahlung LB somit der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die Zustände von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenpunkte der Quantenbits des Quantencomputers QC miteinander koppeln. Dabei synchronisiert die Vorrichtung beispielsweise mittels des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC diese Pulse der Pumpstrahlung LB und/oder mittels geeigneter Synchronisationen und/oder mittels Synchronisationssignale mit ggf. von dem Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG erzeugten Mikrowellen- und/oder Radiosignalen zur Ansteuerung der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Ein solches Synchronisationssignal kann das Sendesignal S5 sein. Diese von dem Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG erzeugten Mikrowellen- und/oder Radiosignalen beeinflussen die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC je nach Zustand der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC ebenfalls. Über solche Beeinflussungen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des vorgeschlagenen Quantencomputers QC kann der Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC typischerweise auch die Zustände der nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC beeinflussen und ggf. die Zustände nuklearer Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit Zuständen von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC koppeln. Über solche Beeinflussungen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC des vorgeschlagenen Quantencomputers QC kann der Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC typischerweise ebenso die Zustände der nuklearen Kernquantenpunkte CI1, CI2, CI3 der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC beeinflussen und ggf. die Zustände der nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC untereinander koppeln.
Der besagte Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC steuert bevorzugt die eine oder die mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG, mWA zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Diese eine oder mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG, mWA zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC erzeugen bevorzugt ein oder mehrere sich ggf. überlagernde elektromagnetische Felder am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Diese elektromagnetischen Felder sind dabei bevorzugt so gestaltet, dass sie eine geeignete Frequenz, insbesondere eine Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenz, f_HF aufweisen, die typischerweise mit einem zeitlichen Hüllkurvenverlauf in Pulsform moduliert ist. Bevorzugt ist die Erzeugung der Pulse dieser gepulsten elektromagnetischen Felder mit Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenz f_HF mit der Erzeugung der Pulse der Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LED zeitlich beispielsweise über das Sendesignal S5 synchronisiert. Ein solcher Puls dieser gepulsten elektromagnetischen Felder mit Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenz f_HF beginnt vorzugsweise zu einem Pulsstartzeitpunkt t_spHF relativ zum Referenzzeitpunkt t_0HF und weist bevorzugt eine Pulsdauer t_dHF auf. Der besagte Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC steuert dabei bevorzugt sowohl die eine oder die mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG zur Erzeugung des besagten elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der nuklearen Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt stellt der besagte Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC dabei die Frequenz des elektromagnetischen Feldes f_HF ein, das die eine oder die mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC erzeugen. Bevorzugt stellt der besagte Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC ggf. auch einen Pulsstartzeitpunkt t_spHF relativ zum Referenzzeitpunkt t_0HF und ggf. eine Pulsdauer t_dHF eines zeitlichen Hüllkurvenverlaufs der Abstrahlung eines elektromagnetischen Feldes durch die eine oder die mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC in Pulsform ein. Darüber hinaus stellt bevorzugt der besagte Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC auch die Amplitude I_pHF dieses Pulses ein, den diese Vorrichtungen MW/RF-AWFG, mWA erzeugen.
Darüber hinaus steuert der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC ggf. weitere Funktionen des Quantencomputers QC und dessen Teilvorrichtungen und Verfahren. Die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und die Paare aus zwei Quantenpunkten zweier Quantenbits des Quantencomputers QC und die Paare aus jeweils einem Quantenpunkt eines Quantenbits des Quantencomputers QC und jeweils einem nuklearen Kernquantenpunkt eines nuklearem Quantenbits des Quantencomputers QC weisen typischerweise unterschiedliche Resonanzfrequenzen f_HF auf. Ursache sind zum Ersten die unterschiedlichen räumlichen Abstande der Quantenpunkte innerhalb der verschiedenen Paare aus zwei Quantenpunkten untereinander und zum Zweiten die unterschiedlichen räumlichen Abstände innerhalb der verschiedenen Paare aus einem Quantenpunkt und einem diesem Quantenpunkt jeweils zugeordneten nuklearen Kernquantenpunkt. Bevorzugt misst der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC zu Beginn des Betriebes und/oder noch in der Fabrikationsstätte in einem Testlauf bzw. Probebetrieb diese Resonanzfrequenzen f_HF aus. Hierzu nutzt die oben beschriebenen Mittel. An dieser Stelle verweist die hier vorgelegte Schrift ausdrücklich nochmals auf die Schrift DE 10 2020 125 189 A1 . Die so ermittelten Resonanzfrequenzwerte speichert der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC bevorzugt in einem Speicher NVM der Steuervorrichtung µC als gespeicherte Resonanzfrequenzen ab. Bevorzugt ist dieser Speicher ein nicht flüchtiger Speicher NVM. Dies hat den Vorteil, dass diese Ermittlung der Resonanzfrequenzen durch einen Scanvorgang mit einem typischerweise schrittweisen Durchstimmen der Frequenz f_HF dann seltener notwendig ist und nicht bei jedem Neustart des Quantencomputers QC notwendig ist. Im Betrieb nutzt der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC diese im Speicher NVM der Steuervorrichtung µC gespeicherten Resonanzfrequenzen, um die Frequenz f_HF des zu erzeugenden elektromagnetischen Feldes so einzustellen, dass eine oder mehrere Vorrichtungen MW/RF-AWFG, mWA zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes gezielt den Zustand eines ganz bestimmten Quantenpunkts eines ganz bestimmten Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder gezielt den Zustand eines ganz bestimmten Paars von Quantenpunkten und/oder eines ganz bestimmten Paars aus einen Quantenpunkt und einem Kernquantenpunkt gezielt die Zustände einer ganz bestimmten Gruppe von Quantenpunkten beeinflussen können. An dieser Stelle verweist die hier vorgelegte Schrift ausdrücklich nochmals auf die Schrift DE 10 2020 125 189 A1 .
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Lichtquellentreiber LDRV steuern und Betriebsparameter des Lichtquellentreibers LDRV wie beispielsweise interne Temperaturen, interne Versorgungsspannungen etc., auslesen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB der Lichtquelle LD steuern und Betriebsparameter der Lichtquelle LD, wie Temperatur, Lichtabstrahlungsintensität etc. auslesen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Wellenformgenerator WFG steuern und Betriebsparameter des Wellenformgenerators WFG auslesen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Verstärker V steuern und Betriebsparameter des Verstärkers V, wie beispielsweise Verstärkungen und/oder Filterparameter, auslesen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die durch Analog-zu-Digital-Wandler ADCV des Verstärkers V und durch den Verstärker V verstärkten und gefilterten Messwerte des Empfängerausgangssignals S0 des Fotodetektors PD erfassen und auslesen. Sofern möglich, kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF den Fotodetektor PD konfigurieren und ggf. weitere Betriebsparameter, wie beispielsweise eine Vorspannung oder eine Temperatur auslesen oder die Vorspannung einstellen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und eine erste Kameraschnittstelle CIF die erste Kamera CM1 konfigurieren und auslesen. Bevorzugt erfasst die erste Kamera CM1 ein Bild des Substrats D. Bevorzugt erfasst die erste Kamera CM1 ein Bild der Verteilung der Fluoreszenzstrahlung FL des Substrats D und über mittelt dieses Bild bevorzugt an den Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC. Bevorzugt erfasst die erste Kamera CM1 also ein Bild der Verteilung der Fluoreszenzstrahlung FL der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC des Substrats D und übermittelt dieses Bild bevorzugt an den Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann die erste Kamera CM1 somit steuern und Betriebsparameter und Daten der Kamera CM1 auslesen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die X-Steuervorrichtung GDX für die translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung steuern und Betriebsparameter der X-Steuervorrichtung GDX auslesen und ggf. anpassen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die Y-Steuervorrichtung GDY für die translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung steuern und Betriebsparameter der Y-Steuervorrichtung GDY auslesen und ggf. anpassen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und über die X-Steuervorrichtung GDX die translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung steuern und Betriebsparameter der translatorischen Positioniervorrichtung XT in X-Richtung auslesen und ggf. anpassen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und über die Y-Steuervorrichtung GDY die translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung steuern und Betriebsparameter der translatorischen Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung auslesen und ggf. anpassen.
Bevorzugt erfasst der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Position des Substrats D relativ zum optischen System OS. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise und bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und über die erste Kameraschnittstelle CIF und die erste Kamera CIM1 bevorzugt diese Position des Substrats D relativ zum optischen System OS erfassen und Änderungen dieser Position des Substrats D relativ zum optischen System OS mittels der Y-Steuervorrichtung GDY und der translatorischen Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung und mittels der X-Steuervorrichtung GDX und der translatorischen Positioniervorrichtung XT in X-Richtung so korrigieren, dass diese Korrekturen diese Änderungen dieser Position des Substrats D relativ zum optischen System OS rückgängig machen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB einen Temperatursensor ST auslesen und ggf. konfigurieren.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB in Abhängigkeit von der mit dem Temperatursensor ST erfassten Temperatur ein oder mehrere Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC neu konfigurieren oder anders betreiben. Insbesondere kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC ein oder mehrere Lüfter des Quantencomputers QC oder funktionsäquivalente Kühlvorrichtungen wie Wasser- oder Ölkühler mit entsprechenden Kühlmittelkreisläufen in Betrieb setzen oder in ihren Betriebsparametern so verändern, dass die mit dem Temperatursensor TS erfasste Temperatur in einem vorgegebenen Temperaturbereich bleibt. Der vorgeschlagene Quantencomputer QC kann ein oder mehrere Temperatursensoren TS und ein oder mehrere Kühlmittelkreisläufer und/oder ein oder mehrere Lüfter aufweisen. Als Kühlmittel kommen alle geeigneten Fluide in Frage. Luft, Wasser und Öl sind besonders bevorzugt. Die Kühlung dient typischerweise der Abfuhr der Abwärme von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC. Typischerweise ist eine Zieltemperatur im Bereich von 0°C bis 50°C bevorzugt. Ein militärischer Temperaturbereich von -40°C bis 125°C erscheint sinnvoll für militärische Anwendungen. Statt einer Kühlvorrichtung kann der Quantencomputer QC auch eine Heizung für Klimatisierungszwecke aufweisen, wobei der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB in Abhängigkeit von der mit dem Temperatursensor ST erfassten Temperatur diese Heizung dann so steuert, dass das Innere des Quantencomputers QC eine Mindesttemperatur überschreitet. Die Heizung kann beispielsweise elektrisch, chemisch oder thermonuklear sein.
Bevorzugt erfasst der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Position des Substrats D relativ zum optischen System OS und die Position eines Permanentmagneten PM relativ zum Substrat D. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise und bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und über die zweite Kameraschnittstelle CIF2 und die zweite Kamera CIM2 bevorzugt diese Position des Substrats D relativ zum optischen System OS und die Position eines Permanentmagneten PM relativ zum Substrat D beispielsweise in der Seitenansicht erfassen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und die zweite Kameraschnittstelle CIF2 die zweite Kamera CM2 konfigurieren und auslesen. Bevorzugt erfasst die zweite Kamera CM2 ein Bild des Substrats D relativ zum optischen System OS und die Position eines Permanentmagneten PM relativ zum Substrat D beispielsweise in der Seitenansicht. Bevorzugt beleuchtet zu diesem Zweck eine Leuchte LM mit einem Leuchtmittel den Bereich, den die zweite Kamera CM2 erfassen soll. Bevorzugt erfasst die zweite Kamera CM2 dieses Bild und über mittelt dieses Bild bevorzugt an den Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann die zweite Kamera CM2 somit steuern und Betriebsparameter und Daten der zweiten Kamera CM2 auslesen. Diese zweite Kamera CM2 ermöglicht es in Fernwartung den Positioniervorgang und die Positionierung des Substrats D gegenüber dem optischen System OS mittels der translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung und der translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung zu beobachten und zu überprüfen und ggf. den Positionierungsvorgang und die Positionierung des Substrats D gegenüber einem Permanentmagneten PM mittels der Positioniervorrichtung PV dieses Permanentmagneten PM zu beobachten und zu überprüfen, ohne das Gehäuse des Quantencomputers QC überprüfen zu müssen. Bevorzugt überträgt die zweite Kamera CM2 das Bild des beobachteten Bildbereichs über die zweite Kameraschnittstelle CIF2, den Steuerdatenbus SDB, die interne Datenschnittstelle MDBIF, den internen Datenbus INTDB der Steuervorrichtung µC, den Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC, die externe Datenschnittstelle DBIF der Steuervorrichtung µC und den externen Datenbus EXTDB an eine übergeordnete Steuereinheit ZSE oder einen anderen Rechner, der über eine geeignete Mensch-Maschine-Schnittstelle verfügt. Diese Mensch-Maschine-Schnittstelle kann einen Bildschirm und eine Tastatur oder der gleichen aufweisen, sodass ein Bediener des Quantencomputers QC hier Eingaben für die Steuerung von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC oder des Quantencomputers QC als Ganzes vornehmen kann. Diese oder eine andere Mensch-Maschine-Schnittstelle kann zur Darstellung von Rechenergebnissen des Quantencomputers QC dienen und/oder Statusmeldungen des Quantencomputers QC, insbesondere des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC und/oder Betriebsparameter und/oder Statusmeldungen von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC darstellen. Insbesondere kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle Bilder und/oder Video-Sequenzen der ersten Kamera CM1 und/oder der zweiten Kamera CM2 darstellen. Diese Bilder und/oder Video-Sequenzen können durch den Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC oder einen Rechner, der über den externen Datenbus EXTDB mit dem Quantencomputer QC verbunden ist, für die Darstellung zuvor bearbeitet sein. Bei dem Rechner kann es sich um eine zentrale Steuereinheit ZSE handeln. Beispielsweise kann es sich um Falschfarbenbilder, Bildausschnitte und verzerrte Bilder und Videos oder der Gleichen handeln.
Die erste Kamera CM1 und/oder die zweite Kamera CM2 brauchen nicht notwendigerweise RGB-Kameras sein. Vielmehr können sie auch empfindlich für für den Menschen nicht sichtbare Strahlung sein. Die erste Kamera CM1 und/oder die zweite Kamera CM2 können auch Multispektralkameras sein, um beispielsweise die Fluoreszenzstrahlung FL der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC optimal beobachten zu können. Die erste Kamera CM1 umfasst bevorzugt eine Abbildungsoptik und eine bildgebende Fotodetektorschaltung, beispielsweise einen CCD-Sensor-IC, und eine Kameraauswerteelektronik, die an die erste Kameraschnittstelle CIF gekoppelt ist. Die zweite Kamera CM2 umfasst bevorzugt eine zweite Abbildungsoptik und eine zweite bildgebende Fotodetektorschaltung, beispielsweise einen zweiten CCD-Sensor-IC, und eine zweite Kameraauswerteelektronik, die an die zweite Kameraschnittstelle CIF2 gekoppelt ist.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB eine Steuervorrichtung PVC für eine Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM steuern und Betriebsparameter der Steuervorrichtung PVC für eine Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM auslesen und ggf. modifizieren.
Beispielsweise kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB Änderungen der Position des Substrats D relativ zum optischen System OS und die Position eines Permanentmagneten PM relativ zum Substrat D beispielsweise in der Seitenansicht erfassen und solche Änderungen der Position des Permanentmagneten PM relativ zum Substrat D mittels einer Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PV wieder ausgleichen. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC verwendet hierfür bevorzugt die Steuervorrichtung PVC für eine Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann hierdurch bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM mittels der die Steuervorrichtung PVC steuern und Betriebsparameter der Positioniervorrichtung PV auslesen und ggf. modifizieren. Insbesondere kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielhaft bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB mittels der Positioniervorrichtung PV die Position des Permanentmagneten PM bevorzugt steuern und verändern. Bevorzugt kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC Änderungen der Position des Permanentmagneten PM relativ zum Substrat D mittels der zweiten Kamera CM2 erfassen und mittels der Positioniervorrichtung PV wieder kompensieren.
Der vorgeschlagene Quantencomputer QC umfasst somit erste Mittel (CM1, CM2), um Änderungen der Anordnung von Vorrichtungsteilen (OS, D, PM) zueinander zu erfassen, und zweite Mittel (XT, YT, PV), um die erfassten Änderungen rückgängig zu machen. Die ersten Mittel können auch funktionsäquivalente Sensoren, insbesondere Positionssensoren umfassen. Die zweiten Mittel können auch andere funktionsäquivalente Aktoren umfassen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB einen Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG zu Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen (Englisch: Arbitrary-Wave-Form-Generator) steuern und dessen Betriebsparameter auslesen und ggf. anpassen. Insbesondere kann beispielsweise bevorzugt der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die erzeugte Wellenformen des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG programmieren bzw. einstellen oder die eingestellte Wellenform auslesen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA einstellen und konfigurieren und/oder eine solche Konfiguration der Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA auslesen. Der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG steuert typischerweise die Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA mit der vom Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG erzeugten Wellenformen des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG an. Die Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA bestrahlt das Substrat D mit den Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit der elektromagnetischen Strahlung entsprechend der vom Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG erzeugten Wellenformen des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG.
Hierdurch manipuliert die elektromagnetischen Strahlung entsprechend der vom Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG erzeugten Wellenformen des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG den Quantenzustand der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC im Substrat D. Hierdurch kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Quantenzustand der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC im Substrat D manipulieren. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann typischerweise über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB mittels des Wellenformgenerators WFG und des Lichtquellentreibers LDRV und der Lichtquelle LD ebenfalls aber in anderer Weise den Quantenzustand der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC im Substrat D manipulieren.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB eine Kühlvorrichtung KV des Substrats D und ggf. in der 1 nicht eingezeichnete Hilfsvorrichtungen der Kühlvorrichtung KV des Substrats D steuern und deren Statusinformationen erfassen und auslesen. Bei der Hilfsvorrichtung der der Kühlvorrichtung KV des Substrats D kann es sich beispielsweise um ein sogenanntes Closed Loop Helium Gas Cooling-System HeCLCS handeln, dass Helium als Kühlmittel verwendet. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die Closed Loop Helium Gas Cooling-System HeCLCS steuern. Beispielsweise kann dieses Kühlmittel eine Kühlfläche als Kühlvorrichtung KV durchströmen, wobei auf der Oberfläche der als Kühlvorrichtung KV dienenden Kühlfläche das Substrat D thermisch leitfähig befestigt ist und wobei hierdurch das Substrat durch das Closed Loop Helium Gas Cooling-System HeCLCS gekühlt wird. Bevorzugt positionieren die translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung und die translatorischen Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung den Verbund aus der Kühlvorrichtung KV und Substrat D.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB eine Ladevorrichtung LDV steuern und Betriebsparameter und Daten der Ladevorrichtung LDV auslesen. Ein solcher Betriebsparameter kann beispielsweise der Spannungswert der Netzspannung des elektrischen Versorgungsnetzes sein, das die Ladevorrichtung LDV mit elektrischer Energie versorgt, sein.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB eine Trennvorrichtung TS steuern und Betriebsparameter und Daten der Trennvorrichtung TS auslesen. Beispielsweis kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Ausgänge der Ladevorrichtung LDV von der ersten Energiereserve BENG und/oder der zweiten Energiereserve BENG2 trennen, sodass diese zum Ersten die erste Energiereserve BENG und/oder die zweite Energiereserve BENG2 nicht mehr mit elektrischer Energie lädt und zum Zweiten die übrigen Vorrichtungsteile des Quantencomputers nicht oder nur noch wesentlich weniger stört. Beispielsweis kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Ausgänge der Ladevorrichtung LDV mit der ersten Energiereserve BENG und/oder mit der zweiten Energiereserve BENG2 verbinden, sodass diese die erste Energiereserve BENG und/oder die zweite Energiereserve BENG2 mit elektrischer Energie lädt.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die erste Energiereserve BENG steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der ersten Energiereserve BENG auslesen. Beispielsweise kann die erste Energiereserve BENG mehrere Untermodule umfassen, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC überwacht. Beispielsweise kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Temperatur dieser Untermodule und/oder den Druck in diesen Untermodulen und/oder den Ladezustand dieser Untermodule erfassen. Hierzu umfasst die erste Energiereserve BENG bevorzugt geeignete Sensoren, deren Werte der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC erfassen kann. Im Fehlerfall kann dadurch Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC diesen Fehlerfall an den erfassten Parametern dieser Untermodule erfassen und fehlerhafte Untermodule aus dem Verband herausschalten und die entstehende Lücke überbrücken. Als fehlerhaft versteht die hier vorgelegte Schrift insbesondere defekte Untermodule und/oder Untermodule mit Fehlfunktionen und/oder Untermodule, die vermutlich defekt sind und/oder vermutlich Fehlfunktionen aufweisen. Hierzu umfasst die erste Energiereserve BENG bevorzugt geeignete Schalter und/oder Umschalter, deren Schaltzustand der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beeinflussen kann.
Bevorzugt kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Energieversorgung einer ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG beeinflussen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die erste Energieaufbereitungsvorrichtung SRG steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG erfassen und auslesen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Energieversorgung der übrigen Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Sofern DMA-Zugriffe der übrigen Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC zulässig sind, können diese beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB mittels eines DMA-Zugriffs auf die Steuervorrichtung µC und/oder den Speicher RAM, NVM der Steuervorrichtung µC und/oder den der Rechnerkern CPU und/oder die Steuervorrichtung µC und die Datenschnittstelle DBIF und den externen Datenbus EXTDB auf Vorrichtungen außerhalb des Quantencomputers QC zugreifen.
Die ggf. vorhandenen internen Steuerrechner von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC können beispielsweise bevorzugt über die Steuervorrichtung µC und die Datenschnittstelle DBIF und den externen Datenbus EXTDB mit Vorrichtungen außerhalb des Quantencomputers QC kommunizieren und mit diesen externen Vorrichtungen Daten austauschen. Bei solchen externen Vorrichtungen kann es sich beispielsweise um Steuergeräte eines Kraftfahrzeugs Kfz oder der gleichen handeln. Insbesondere ist ein Datenaustausch mit dem Internet oder einem vergleichbaren Datennetzwerk mit einer Vielzahl von Rechnersystemen denkbar. Zu diesen Rechnersystemen kann beispielsweise eine zentrale Steuereinheit ZSE eines Quantencomputersystems QUSYS gehören, deren Teil der Quantencomputer QC sein kann.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann den flüchtigen Speicher RAM der Steuervorrichtung µC mit Daten beschreiben und lesen. Typischerweise umfasst der Dateninhalt des flüchtigen Speichers RAM Programmdaten und/oder Betriebsdaten und/oder Programmbefehle.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann die Daten des nicht flüchtigen Speichers NVM der Steuervorrichtung µC lesen. Bevorzugt umfasst der nicht flüchtige Speicher NVM der Steuervorrichtung µC einen beschreibbaren nicht flüchtigen Speicher wie einen Flash-Speicher. Typischerweise umfasst der Dateninhalt des nicht flüchtigen Speichers NVM Programmdaten und/oder Betriebsdaten und/oder Programmbefehle. Bevorzugt umfasst der Dateninhalt eines nicht flüchtigen und beschreibbaren Speichers NVM die Parameter der Resonanzfrequenzen für die Ansteuerung der Kernquantenbits CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise den Speicher RAM, NVM der Steuervorrichtung µC lesen und/oder mit Daten beschreiben.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann bevorzugt über die die Datenschnittstelle DBIF und den externen Datenbus EXTDB auf ein übergeordnetes Rechnersystem, beispielsweise eine zentrale Steuereinheit ZSE und/oder die Steuervorrichtungen anderer Quantencomputer QC1 bis QC16 zugreifen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann über die interne Datenschnittstelle MDBIF auf den Steuerdatenbus SDB und über diesen Steuerdatenbus SDB auf andere Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC zugreifen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Lichtquellentreiber LDRV steuern und/oder Betriebsparameter und Daten des Lichtquellentreibers LDRV auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise die Leuchtintensität und andere einstellbare Betriebsparameter umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus dem Lichtquellentreiber LDRV auslesen kann, können beispielsweise Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC den Lichtquellentreiber LDRV des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Wellenformgenerator WFG steuern und/oder Betriebsparameter und Daten des Wellenformgenerators WFG auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise die Daten der zu erzeugenden Wellenform des Sendesignals S5 des Wellenformgenerators WFG und/oder die Geschwindigkeit / Frequenz der Erzeugung der so vorgegebenen Wellenform des erzeugten Sendesignals S5 des Wellenformgenerators WFG und andere einstellbare Betriebsparameter des Wellenformgenerators WFG umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus dem Wellenformgenerator WFG auslesen kann, können beispielsweise Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC den Wellenformgenerator WFG des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Verstärker V steuern und/oder Betriebsparameter und Daten des Verstärker V auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise die Verstärkung und/oder Filterparameter des Verstärkers V und andere einstellbare Betriebsparameter des Verstärker V umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus dem Verstärker V auslesen kann, können beispielsweise interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC den Verstärker V des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Fotodetektor PD steuern und/oder Betriebsparameter und Daten des Fotodetektor PD auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise die Verstärkung und/oder Filterparameter eines möglicherweise vorhandenen und in den Fotodetektor PD integrierten Ansteuerschaltkreises sein, der das eigentliche photonensensitive Element des Fotodetektors PD ansteuert und die für die Detektion von Photonen relevanten Werte erfasst und in ein auslesbares Signal wandelt. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus dem Fotodetektors PD auslesen kann, können beispielsweise interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC den Fotodetektor PD des Quantencomputers QC überwachen und steuern. Im einfachsten Fall kann es sich aber auch um einen vollkommen passiven Fotodetektor PD ohne jede Intelligenz handeln, der lediglich ein analoges Ausgangssignal an den Verstärker V übergibt.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und eine erste Kameraschnittstelle CIF die erste Kamera CM1 steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der ersten Kamera CM1 auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der ersten Kamera CM1 wie Helligkeit, Kontrast, Farbeinstellungen, Blenden, Fokus etc. der ersten Kamera CM1 und andere einstellbare Betriebsparameter der ersten Kamera CM1 umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der ersten Kamera CM1 auslesen kann, können beispielsweise die Bilddaten, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die erste Kamera CM1 des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die erste Kameraschnittstelle CIF steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der ersten erste Kameraschnittstelle CIF auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der ersten Kameraschnittstelle CIF wie Speichertiefe, DMA-Zugriffsparameter und andere einstellbare Betriebsparameter der ersten erste Kameraschnittstelle CIF umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der ersten Kameraschnittstelle CIF auslesen kann, können beispielsweise die Bilddaten der ersten Kamera CM1, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die erste Kameraschnittstelle CIF des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und eine zweite Kameraschnittstelle CIF2 die zweite Kamera CM2 steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der zweiten Kamera CM2 auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der zweiten Kamera CM2 wie Helligkeit, Kontrast, Farbeinstellungen, Blenden, Fokus etc. der zweiten Kamera CM2 und andere einstellbare Betriebsparameter der zweiten Kamera CM2 umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der zweiten Kamera CM2 auslesen kann, können beispielsweise die Bilddaten, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die zweite Kamera CM2 des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die zweite Kameraschnittstelle CIF2 steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der zweiten erste Kameraschnittstelle CIF2 auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der zweiten Kameraschnittstelle CIF2 wie Speichertiefe, DMA-Zugriffsparameter und andere einstellbare Betriebsparameter der zweiten erste Kameraschnittstelle CIF2 umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der zweiten Kameraschnittstelle CIF2 auslesen kann, können beispielsweise die Bilddaten der zweiten Kamera CM2, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die zweite Kameraschnittstelle CIF2 des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB eine Leuchte mit einem Leuchtmittel LM zur Beleuchtung des Sichtfeldes der zweiten Kamera CM2 steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der Leuchte mit dem Leuchtmittel LM auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der Leuchte mit dem Leuchtmittel LM wie Helligkeit, Ausrichtung und andere einstellbare Betriebsparameter der Leuchte mit dem Leuchtmittel LM umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der Leuchte mit dem Leuchtmittel LM auslesen kann, können interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Leuchte mit dem Leuchtmittel LM des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB einen oder mehrere Temperatursensoren ST steuern und/oder Betriebsparameter und Daten des einen oder der mehreren Temperatursensoren ST auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter des einen oder der mehreren Temperatursensoren ST und andere einstellbare Betriebsparameter des einen oder der mehreren Temperatursensoren ST umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus des einen oder der mehreren Temperatursensoren ST auslesen kann, können Temperaturdaten, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des einen oder der mehreren Temperatursensoren ST des Quantencomputers QC und des Quantencomputers QC selbst überwachen und steuern.
Der eine Temperatursensor ST bzw. die mehreren Temperatursensoren ST können als temperatursensitive Sensorelemente beispielsweise NTC-Widerstände, PTC-Widerstände, PN-Übergänge, Thermoelemente (z.B. Platin/Rhodium Thermoelemente) oder dergleichen und/oder Auswerteelektroniken umfassen.
Sofern der Quantencomputer QC in heißen oder sehr kalten Umgebungen eingesetzt werden soll, kann der Quantencomputer QC eine oder mehrere Heizvorrichtungen und/oder Kühlvorrichtungen für den Quantencomputer QC als Ganzes aufweisen. Sofern der Quantencomputer QC in heißen oder sehr kalten Umgebungen eingesetzt werden soll, kann dann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB diese eine oder mehreren Heizvorrichtungen für den Quantencomputer QC und/oder diese einer oder mehreren Kühlvorrichtungen für den Quantencomputer QC als Ganzes steuern und/oder Betriebsparameter und Daten dieser einen oder mehreren Heizvorrichtungen und/oder Kühlvorrichtungen für den Quantencomputer QC auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der einen oder der mehreren Heizvorrichtungen und/oder einer oder mehrerer Kühlvorrichtungen für den Quantencomputer QC und andere einstellbare Betriebsparameter der einen oder der mehreren Heizvorrichtungen und/oder Kühlvorrichtungen für den Quantencomputer QC umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus dem einen oder den mehreren Heizvorrichtungen und/oder Kühlvorrichtungen für den Quantencomputer QC auslesen kann, können Temperaturdaten, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC der einen oder der mehreren Heizvorrichtungen und/oder Kühlvorrichtungen für den Quantencomputer QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB den Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG zur Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen steuern und/oder Betriebsparameter und Daten des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG wie Wellenform, Wellenfrequenz, Amplitude und zeitliche Verzögerung gegenüber einem Synchronisationssignal, wie beispielsweise dem Sendesignal S5, und andere einstellbare Betriebsparameter des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG auslesen kann, können interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC den Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB und über die Magnetfeldsteuerungen MFSx, MFSy, MFSz die Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz wie Empfindlichkeit, Bestromung und andere einstellbare Betriebsparameter des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus den Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz auslesen kann, können die Magnetfeldmesswerte, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die erste Magnetfeldsteuerung MFSx steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der ersten Magnetfeldsteuerung MFSx auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der ersten Magnetfeldsteuerung MFSx wie die einzustellende Stärke der magnetischen Flussdichte B_x in Richtung der ersten Richtung, die einzustellende Bestromung des ersten Magnetfelderzeugungsmittels MGx und andere einstellbare Betriebsparameter der ersten Magnetfeldsteuerung MFSx umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der ersten Magnetfeldsteuerung MFSx auslesen kann, können die Magnetfeldmesswerte, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die erste Magnetfeldsteuerung MFSx des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die zweite Magnetfeldsteuerung MFSy steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der zweiten Magnetfeldsteuerung MFSy auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der zweiten Magnetfeldsteuerung MFSy wie die einzustellende Stärke der magnetischen Flussdichte B_y in Richtung der zweiten Richtung, die einzustellende Bestromung des zweiten Magnetfelderzeugungsmittels MGy und andere einstellbare Betriebsparameter der zweiten Magnetfeldsteuerung MFSy umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der zweiten Magnetfeldsteuerung MFSy auslesen kann, können die Magnetfeldmesswerte, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die zweite Magnetfeldsteuerung MFSy des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die dritte Magnetfeldsteuerung MFSz steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der dritten Magnetfeldsteuerung MFSz auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der dritten Magnetfeldsteuerung MFSz wie die einzustellende Stärke der magnetischen Flussdichte B_z in Richtung der dritten Richtung, die einzustellende Bestromung des dritten Magnetfelderzeugungsmittels MGy und andere einstellbare Betriebsparameter der dritten Magnetfeldsteuerung MFSz umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der dritten Magnetfeldsteuerung MFSz auslesen kann, können die Magnetfeldmesswerte, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die dritte Magnetfeldsteuerung MFSz des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die erste Energieaufbereitungsvorrichtung SRG steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG wie die an andere Vorrichtungsteile zu liefernde Spannungswerte und maximale Stromstärken und andere einstellbare Betriebsparameter der ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG auslesen kann, können interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die erste Energieaufbereitungsvorrichtung SRG des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die zweite Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der zweiten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 auslesen. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der zweiten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 wie die an andere Vorrichtungsteile zu liefernde Spannungswerte und maximale Stromstärken und andere einstellbare Betriebsparameter der zweiten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der zweiten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 auslesen kann, können interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die zweite Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die Energiereserve BENG steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der Energiereserve BENG auslesen. Sofern die Energiereserve BENG über eine eigene Steuer- und Überwachungsvorrichtung verfügt, kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB Steuerungsdaten and diese Steuer- und Überwachungsvorrichtung der Energiereserve BENG senden. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der Energiereserve BENG wie maximale Temperaturen etc. umfassen. Die Steuer- und Überwachungsvorrichtung der Energiereserve BENG verfügt vorzugsweise über Mittel, um wichtige, insbesondere sicherheitsrelevante Betriebsparameter der Energiereserve BENG zu überwachen. Diese Mittel können Temperatursensoren, Spannungs- und Stromsensoren oder Drucksensoren zur Messung des Binnendrucks von Batteriezellen umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der Energiereserve BENG auslesen kann, können beispielsweise interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Energiereserve BENG des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die Energiereserve BENG steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der zweiten Energiereserve BENG2 auslesen. Sofern die zweite Energiereserve BENG2 über eine eigene Steuer- und Überwachungsvorrichtung verfügt, kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB Steuerungsdaten and diese Steuer- und Überwachungsvorrichtung der zweiten Energiereserve BENG2 senden. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der zweiten Energiereserve BENG2 wie maximale Temperaturen etc. umfassen. Die Steuer- und Überwachungsvorrichtung der zweiten Energiereserve BENG2 verfügt vorzugsweise über Mittel, um wichtige, insbesondere sicherheitsrelevante Betriebsparameter der zweiten Energiereserve BENG2 zu überwachen. Diese Mittel können Temperatursensoren, Spannungs- und Stromsensoren oder Drucksensoren zur Messung des Binnendrucks von Batteriezellen umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der zweiten Energiereserve BENG2 auslesen kann, können beispielsweise interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die zweiten Energiereserve BENG2 des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die Trennvorrichtung TS steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der Trennvorrichtung TS auslesen. Sofern die Trennvorrichtung TS über eine eigene Steuer- und Überwachungsvorrichtung verfügt, kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB Steuerungsdaten and diese Steuer- und Überwachungsvorrichtung der Trennvorrichtung TS senden. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der Trennvorrichtung TS wie Schließzustand (verbunden/getrennt), maximale Temperaturen etc. umfassen. Die Steuer- und Überwachungsvorrichtung der Trennvorrichtung TS verfügt vorzugsweise über Mittel, um wichtige, insbesondere sicherheitsrelevante Betriebsparameter der Trennvorrichtung TS zu überwachen. Diese Mittel können Temperatursensoren, Spannungs- und Stromsensoren umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der Trennvorrichtung TS auslesen kann, können beispielsweise interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Trennvorrichtung TS des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC kann beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB die die Ladevorrichtung LDV steuern und/oder Betriebsparameter und Daten der die Ladevorrichtung LDV auslesen. Sofern die die Ladevorrichtung LDV über eine eigene Steuer- und Überwachungsvorrichtung verfügt, kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise bevorzugt über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB Steuerungsdaten and diese Steuer- und Überwachungsvorrichtung der die Ladevorrichtung LDV senden. Die Steuerungsdaten können beispielsweise Betriebsparameter der die Ladevorrichtung LDV wie Netzspannung der Energieversorgung PWR der Ladevorrichtung LDV, einzustellende Ausgangsspannungen der Ladevorrichtung LDV, maximale Temperaturen etc. umfassen. Die Steuer- und Überwachungsvorrichtung der Trennvorrichtung TS verfügt vorzugsweise über Mittel, um wichtige, insbesondere sicherheitsrelevante Betriebsparameter der der Ladevorrichtung LDV zu überwachen. Diese Mittel können Temperatursensoren, Spannungs- und Stromsensoren umfassen. Die Daten, die der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB aus der der Ladevorrichtung LDV auslesen kann, können beispielsweise die tatsächliche Netzspannung der Energieversorgung PWR der Ladevorrichtung LDV, tatsächlich eingestellte Ausgangsspannungen der Ladevorrichtung LDV, interne Stromstärken, interne Werte elektrische Spannungen, Betriebstemperaturen, Identifikationsdaten wie die Seriennummer etc. und daraus abgeleitete Werte etc. umfassen. Typischerweise kann hierdurch der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die Ladevorrichtung LDV des Quantencomputers QC überwachen und steuern.
Der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC weist bevorzugt eine Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV auf, die den Quantencomputer QC überwacht, während er Quantencomputer QC ein Quantencomputerprogramm mit einem Quantencomputerprogrammablauf ausführt, das bevorzugt in seinem Speicher RAM, NVM abgelegt ist. Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist „überwachen“ hierbei so zu verstehen, dass die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV eine zusätzliche Vorrichtung zu den Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC ist. Die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV hat bezogen auf die Steuervorrichtung µC die Funktion eines Watchdogs. Bezogen auf die Quantenkomponenten des Quantencomputers QC hat die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV jedoch darüberhinausgehende Funktionen. Da der Betrieb der Quantenkomponenten des Quantencomputers QC nur statistischen Gesetzen folgt und ansonsten auch nicht deterministische Anteile hat, ist die Anwendung eines konventionellen Watchdogs nur für die Steuervorrichtung µC sinnvoll und für die Anwendung auf die Quantenkomponenten des Quantencomputers QC und deren Zusammenwirken untereinander und mit der Steuervorrichtung µC und den anderen Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC nicht sinnvoll. Das hier vorgelegte Dokument stellt mit der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV einen neuen zusätzlichen Vorrichtungsteil vor, der auch diese nicht deterministischen Teile des Quantencomputers QC auf Defekte überwacht. Unterüberwachung ist hier zunächst im Normalbetrieb die Beobachtung der Vorgänge im Quantencomputer QC und die Bewertung dieser Beobachtungen gemeint. Das hier vorgelegte Dokument schlägt auch vor, dass die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV dem Quantencomputer QC zwischen zwei Quantencomputerprogrammberechnungen vordefinierte Aufgaben stellen kann und die Antwort des Quantencomputers QC nach Zeitpunkt und Inhalt statistisch bewerten kann. Eine solche Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV ist somit das Quantencomputeräquivalent für einen Quantencomputer QC zu einem Question-And-Answer-Watchdog für einen normalen Prozessor. Ohne die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV ist der Quantencomputer QC also immer noch ein funktionsfähiger Quantencomputer QC. Die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV ist insbesondere keine Steuervorrichtung µC, die in Abhängigkeit von erfassten Quantenzuständen der Quantenbits des Quantencomputers Programmverzweigungen und/oder Sprünge im Quantencomputerprogrammablauf initiiert. Die hier vorgelegte Schrift verweist hierzu auf die noch unveröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 10 2021 110 964.7 und deren ggf. durch Prioritätsinanspruchnahme entstandenen Nachanmeldungen. Diese Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV überwacht den korrekten Quantencomputerprogrammablauf des Quantencomputerprogramms des Quantencomputers QC überwacht. Bevorzugt überwacht die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV zumindest den Wert und/oder Werteverlauf zumindest eines, besser mehrere und optimal aller der folgenden Betriebsparameter überwacht:

- einen oder mehrere Werte von Betriebsspannungen von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC,
- einen oder mehrere Werte von Stromaufnahmen von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC,
- den Prozessortakt des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC und/oder dessen Frequenz,
- die Prozessortakte anderer Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC und/oder deren Frequenz,
- die Lichtabgabe der Lichtquelle LD des Quantencomputers QC, insbesondere die Intensität der Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD,
- die Signalerzeugung des der Wellenformgenerators WFG des Quantencomputers QC,
- die Funktionstüchtigkeit der Datenschnittstelle DBIF,
- die Funktionstüchtigkeit der die internen Datenschnittstelle MDBIF,
- die Funktionstüchtigkeit des Lichtquellentreibers LDRV,
- die Funktionstüchtigkeit des Verstärkers V,
- die Funktionstüchtigkeit der Fotodetektor PD,
- die Temperatur mittels eines Temperatursensors ST,
- die Funktionstüchtigkeit des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG zur Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen,
- die Funktionstüchtigkeit der Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz,
- die Funktionstüchtigkeit der Magnetfeldsteuerungen MFSx, MFSy, MFSz,
- die Funktionstüchtigkeit der ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG,
- die Funktionstüchtigkeit der zweiten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2,
- die Funktionstüchtigkeit der Energiereserve BENG,
- die Funktionstüchtigkeit der zweiten Energiereserve BENG2,
- die Funktionstüchtigkeit der Trennvorrichtung TS,
- die Funktionstüchtigkeit der Ladevorrichtung LDV.
- -die Detektionsfähigkeit von elektromagnetischer Strahlung eines Fotodetektors
- -die bestimmungsgemäß korrekte Erzeugung elektromagnetischer Felder, insbesondere von Mikrowellenfeldern und/oder Radiowellenfeldern eine Vorrichtung des Quantencomputers QC zur Manipulation eines oder mehrerer Quantenbits QUB,
- -den komplexen und/oder realen und/oder imaginären Leitwert einer Leitung und der Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne MWA, die Teil der Vorrichtung des Quantencomputers QC zur Manipulation eines oder mehrerer Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC ist.

Kommt es an diesen Stellen zu Störungen, so ist zum Ersten nicht mehr sicher, ob der Quantencomputer QC die Ergebnisse von Quantencomputerberechnungen in korrekter Weise ermittelt hat, und/oder zum Zweiten ob alle Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC korrekt funktionieren und/oder zum Dritten ob der Quantencomputerprogrammablauf des Quantencomputers QC korrekt ist, da beispielsweise Verzweigungen und/oder Daten und/oder Quantenzustände inkorrekt sein können. Daher kann es ggf. zu unsicheren Entscheidungen kommen.
Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV
Typischerweise sind die T2-Zeiten der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC begrenzt. Daher entstehen zwischen zwei Quantencomputerberechnungen zeitliche Pausen, in denen eine Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Funktionstüchtigkeit des restlichen Quantencomputers QC prüfen kann.
Typischerweise führt also der Quantencomputer QC seine Quantencomputerberechnungen innerhalb von ersten Zeiträumen, die typischerweise kürzer als die T2-Zeiten der der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC sind, durch. Die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV führt Prüfungen der übrigen Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC bevorzugt innerhalb von zweiten Zeiträumen durch. Die ersten Zeiträume sind bevorzugt von den zweiten Zeiträumen verschieden. Eine Quantencomputerberechnung im Sinne dieser Schrift umfasst zumindest eine Quantenoperation, wie Beispielsweise eine Initialisierung eines oder mehrerer Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder beispielsweise die Ausführung eines Quanten-Gates wie beispielsweise einer CNOT-Operation oder einer CCNOT-Operation oder eines Hadamard-Gates oder eines ₇t-Pulses oder eines X-Gates etc.
Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf das Buch von Steven Prawer (Herausgeber), Igor Aharonovich (Herausgeber), „Quantum Information Processing with Diamond: Principles and Applications“, Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials, Band 63, Woodhead Publishing, 8. Mai 2014, ISBN-10 : 0857096567, ISBN-13 : 978-0857096562.
Da das Ergebnis einer Quantenberechnung des Quantencomputers QC nur mit einer gewissen Statistik korrekte Ergebnisse liefert, sammelt die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV mehrere der als Antwort des restlichen Quantencomputers QC von dem Rechnerkern CPU übermittelten Ergebnisse mehrerer gleichartiger Anfragen der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV zur Durchführung von Quantenberechnungen an den Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC und wertet diese bevorzugt statistisch aus. Weicht die ermittelte Statistik der von dem Rechnerkern CPU übermittelten Ergebnisse mehrerer gleichartiger Anfragen der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV zur Durchführung von Quantenberechnungen an den Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC von einer erwarteten Statistik um mehr als x*σ ab, so schließt die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV typischerweise auf einen nicht statistischen Fehler des Quantencomputers QC.
Ein nicht statistischer Fehler des Quantencomputers QC im Sinne des hier vorgelegten Dokuments sind ein Defekt oder eine Fehlfunktion eines Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC und/oder ein Datenverlust und/oder eine Datenverfälschung und/oder eine unerlaubte Veränderung eines Quantenzustands eines Quantenbits des Quantencomputers QC, die sich nicht durch die natürlichen statistischen Fehler beim Auslesen von Quantenzuständen erklären lassen. Ein nicht statistischer Fehler des Quantencomputers QC im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist im Sinne des hier vorgelegten Dokuments typischerweise auch ein hinreichend wahrscheinlicher Verdacht auf einen Defekt oder eine Fehlfunktion eines Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC und/oder ein hinreichend wahrscheinlicher Verdacht auf einen Datenverlust und/oder ein hinreichend wahrscheinlicher Verdacht auf eine Datenverfälschung und/oder ein hinreichend wahrscheinlicher Verdacht auf eine unerlaubte Veränderung eines Quantenzustands eines Quantenbits des Quantencomputers QC, wobei diese vermuteten nicht statistischen Fehler sich nicht durch die natürlichen statistischen Fehler beim Auslesen von Quantenzuständen erklären lassen.
Ein nicht statistischer Quantenfehler ist dabei ein nicht statistischer Fehler, der von einem konventionellen Watchdog und/oder Q&A-Watchdog insbesondere aufgrund einer Quantennatur eines an dem nicht statistischen Quantenfehler beteiligten Vorrichtungsteils oder Verfahrensschritts aus physikalischen Gründen nicht sicher erfasst werden kann.
Hierbei steht σ für die Standardabweichung der statistischen Verteilung des Werts der erwarteten Antwort. Bevorzugt liegt x in der Größer zwischen 1 und 4. Je nach Art des nicht statistischen Fehlers bei der Ausführung eines Quantencomputerprogramms initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC Gegenmaßnahmen ein, da die Quantenüberwachungsvorrichtung QUV dann auf einen nicht statistischen Fehler des Quantencomputers QC schließt.
Im einfachsten Fall können beispielhafte Gegenmaßnahmen beispielsweise ein Zurücksetzen und neues Initialisieren des Quantencomputers QC und/oder von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC und/oder der Start eines umfangreicheren Selbsttestprogrammes umfassen.
Eine besondere Gegenmaßnahme kann beispielsweise auch eine translatorische Verschiebung des Substrats D gegenüber dem optischen System OS sein, sodass andere Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit anderen Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC die bisher benutzten Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC ersetzten. In dem Fall ist eine Neuinitialisierung des Quantencomputers QC unvermeidbar. Insbesondere ermittelt der Rechnerkern CPU mittels der Verfahren der DE 10 2020 007 977 B4 die Resonanzfrequenzen zur Ansteuerung und Manipulation und Verschränkung der anderen Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit anderen Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und speichert diese bevorzugt in seinem nicht flüchtigen Speicher NVM und weniger bevorzugt in seinem flüchtigen Speicher RAM ab. Für die eine translatorische Verschiebung des Substrats D gegenüber dem optischen System OS nutzt der Rechnerkern CPU bevorzugt die translatorische Positioniervorrichtung XT des Substrats D in X-Richtung und die translatorische Positioniervorrichtung des Substrats D in Y-Richtung.
Beispielsweise kann darüber hinaus die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in dem ersten Zeitraum eine vorgegebene Quantencomputerberechnung durchzuführen und das Ergebnis der Quantencomputerberechnung an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV zurück zu übermitteln. Antwortet der Quantencomputers QC nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC so kann ein Fahler vorliegen. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Hierfür führt die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC bevorzugt statistische Aufzeichnungen. Entspricht die statistische Verteilung der Inhalte der Antworten des Rechnerkerns CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC nicht einer erwarteten statistischen Verteilung, so schließt die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC bevorzugt ebenfalls auf einen nicht statistischen Fehler. Je nach Art des nicht statistischen Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so schließt die Quantenüberwachungsvorrichtung QUV auf einen nicht statistischen Fehler. Im Fall eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Eine solche Prüfung prüft typischerweise auch die bestimmungsgemäß korrekte Erzeugung elektromagnetischer Felder, insbesondere von Mikrowellenfeldern und/oder Radiowellenfeldern durch eine Vorrichtung des Quantencomputers QC zur Manipulation eines oder mehrerer Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC im Sinne der hier vorgelegten Schrift sind beispielsweise der Wellenformgenerator, der Lichtquellentreiber LDRV, die Lichtquelle LD, der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG zu Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen (Englisch: Arbitrary-Wave-Form-Generator) und die Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA sowie im weitesten Sinne die Magnetfelderzeugungsmittel MGx, MGy, MGz und die zugehörigen Magnetfeldsteuerungen MFSx, MFSy, MFSz sowie die Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz. Eine solche Prüfung testet zum Teil auch -den komplexen und/oder realen und/oder imaginären Leitwert einer Leitung und der Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne MWA, die Teil der Vorrichtung des Quantencomputers QC zur Manipulation eines oder mehrerer Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC ist.
Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen einen oder mehrere Werte von Betriebsspannungen von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC, von anderen Vorrichtungsteilen in den zweiten Zeiträumen abzufragen und innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so schließt die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung bevorzugt auf einen nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen einen oder mehrere Werte von Stromaufnahmen von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC, von anderen Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC in den zweiten Zeiträumen abzufragen und innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Der Taktgeber OSZ des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC versorgt typischerweise den Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC mit einem Takt zum Betrieb des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC. Der Taktgeber OSZ des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC kann darüber hinaus bevorzugt weitere Digitalschaltungen und Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC mit einem Takt zum Betrieb dieser Digitalschaltungen und Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC versorgen.
Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, mittels insbesondere während oder nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen und/oder dem zweiten Zeitraum den Prozessortakt des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC und/oder dessen Frequenz zu überprüfen. Tritt ein Fehler, wie eine falsche Prozessortaktfrequenz oder ein Prozessortakt-Jitter auf, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Prozessortakt als fehlerhaft. Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV einen solchen Fehler bevorzugt als nicht statistischen Fehler. Somit überwacht die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC bevorzugt den Taktgeber OSZ des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC.
Je nach Art eines Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen maximalen Häufigkeitswert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV diesen Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC vorzugsweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Ggf. verfügt die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC über eine eigene Überwachungstakterzeugung ÜOSZ. Bevorzugt versorgt die Überwachungstakterzeugung ÜOSZ der die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise die die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC mit einem Takt zum Betrieb des die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC.
Beispielsweise kann der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen den Prozessortakt der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC und/oder dessen Frequenz und/oder die Überwachungstakterzeugung ÜOSZ überprüfen. Tritt ein Fehler, wie eine falsche Prozessortaktfrequenz oder ein Prozessortakt-Jitter auf, so bewertet der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC den Prozessortakt der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC als fehlerhaft. Somit überwacht der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC bevorzugt die Überwachungstakterzeugung ÜOSZ der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC.
Je nach Art eines Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV diesen Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Bevorzugt verfügt die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV über eine separate Energieversorgung mit bevorzugt einer weiteren Energiereserve und einer eigenen Energieaufbereitungsvorrichtung. Bevorzugt speisen die Ladevorrichtung LDV oder eine andere weitere Ladevorrichtung diese weitere eigenen Energieaufbereitungsvorrichtung und/oder das Laden diese weitere Energiereserve. Diese optionalen Vorrichtungsteile, die weitere Energiereserve, die weitere Energieaufbereitungsvorrichtung und die weitere Ladevorrichtung und ggf. eine weitere Trennvorrichtung der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC und deren Verbindungsleitungen sind in der 1 zur besseren Übersicht nicht mehr eingezeichnet.
Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, mittels insbesondere während oder nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen und/oder dem zweiten Zeitraum Prozessortake anderer Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC und/oder deren Frequenz zu überprüfen. Tritt ein Fehler, wie eine falsche Prozessortaktfrequenz oder ein Prozessortakt-Jitter auf, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den betreffenden Prozessortakt als fehlerhaft. Somit überwacht die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC bevorzugt auch die Taktgeber anderer Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC. Diese Taktgeber anderer Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC sind in der 1 zur besseren Übersicht ebenfalls nicht eingezeichnet. Je nach Art eines Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers der anderen Prozessortakte anderer Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Lichtabgabe der Lichtquelle LD des Quantencomputers QC zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen einen oder mehrere Werte von Monitordioden der Lichtquelle LD des Quantencomputers QC in den zweiten Zeiträumen abzufragen und innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Ansteuerung der Lichtquelle LD des Quantencomputers QC durch den Lichtquellentreiber LDRV und die die Funktionstüchtigkeit des Lichtquellentreibers LDRV zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen mittels eines Analog-zu-Digitalwandlers oder dergleichen einen oder mehrere Werte der Betriebsparameter des Lichtquellentreibers LDRV und/oder einen oder mehrere Werte der Ansteuerungssignale des Lichtquellentreibers LDRV für die Lichtquelle LD des Quantencomputers QC in den zweiten Zeiträumen zu erfassen und innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, mittels insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Erzeugung des Sendesignals S5 durch den Wellenformgenerator WFG des Quantencomputers QC zu überprüfen. Hierzu kann der Quantencomputer QC und/oder der Wellenformgenerator WFG über eine Messvorrichtung, beispielsweise ein digitales Speicheroszilloskop oder eine ähnlich Signalerfassungsvorrichtung umfassen, dass den zeitlichen Verlauf des Sendesignals S5 erfasst. Beispielsweise kann es sich um einen Analog-zu-Digitalwandler handeln, der diesen Signalverlauf des Sendesignals S5 erfasst. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen den Wellenformgenerator WFG des Quantencomputers QC in den zweiten Zeiträumen zur Erzeugung eines Sendesignals S5 zu veranlassen und mittels der besagten Signalerfassungsvorrichtung den zeitlichen Verlauf des Sendesignals S5 zu erfassen. Bevorzugt bewertet der Rechnerkern CPU den so erfassten zeitlichen Verlauf des Sendesignals S5 und übermittelt des Ergebnis dieser Bewertung an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV als Antwort auf die Anfrage der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV. Ebenso ist es denkbar, dass der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC den erfassten Signalverlauf des Sendesignals S5 an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV als Antwort auf die Anfrage der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV übermittelt und dann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den erfassten Signalverlauf des Sendesignals S5 bewertet. Die Antwort des Rechnerkerns CPU soll dabei innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC erfolgen. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, mittels insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Erzeugung des Ausgangsignals des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC zu überprüfen. Hierzu kann der Quantencomputer QC und/oder der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC über eine Messvorrichtung, beispielsweise ein digitales Speicheroszilloskop oder eine ähnlich Signalerfassungsvorrichtung umfassen, dass den zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC erfasst. Beispielsweise kann es sich um einen Analog-zu-Digitalwandler handeln, der diesen Signalverlauf des Ausgangssignals des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC erfasst. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen die Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC in den zweiten Zeiträumen zur Erzeugung eines Ausgangssignals mit einer bestimmten Wellenform zu Testzwecken zu veranlassen und mittels der besagten Signalerfassungsvorrichtung den zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC zu erfassen. Auch kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels der Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen die Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC in den zweiten Zeiträumen zur Erzeugung eines Ausgangssignals mit einer bestimmten Wellenform zu Testzwecken zu veranlassen und mittels der besagten Signalerfassungsvorrichtung die von der Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne MWA reflektierte Leistung nach Betrag und/oder Phase zu erfassen und so auf die Impedanz der Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne MWA und ihrer Zuleitung zu schließen und diese zu erfassen. Bevorzugt bewertet der Rechnerkern CPU den so erfassten zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC und /oder der erfassten Messwerte und übermittelt das Ergebnis dieser Bewertung an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV als Antwort auf die Anfrage der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV. Ebenso ist es denkbar, dass der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC den erfassten Signalverlauf des Ausgangssignals des Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV als Antwort auf die Anfrage der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV übermittelt und dann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den erfassten Signalverlauf des Ausgangssignals Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerators MW/RF-AWFG des Quantencomputers QC bewertet. Die Antwort des Rechnerkerns CPU soll dabei innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC erfolgen. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, mittels insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Funktionstüchtigkeit der Datenschnittstelle DBIF zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen zur Kommunikation über die Datenschnittstelle DBIF und den externen Datenbus EXTDB mit einem übergeordneten Rechnersystem zu Testzwecken in den zweiten Zeiträumen zu veranlassen. Bei dem übergeordneten Rechnersystem kann es sich beispielsweise um eine zentrale Steuereinheit ZSE handeln. Bevorzugt antwortet das übergeordnete Rechnersystem innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne mit einer bewertbaren Antwort. Bevorzugt bewertet der Rechnerkern CPU die über die die Datenschnittstelle DBIF und den externen Datenbus EXTDB von dem externen Rechnersystem erhaltene Nachricht und übermittelt des Ergebnis dieser Bewertung an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV als Antwort auf die Anfrage der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV. Ebenso ist es denkbar, dass der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC die über die die Datenschnittstelle DBIF und den externen Datenbus EXTDB von dem externen Rechnersystem erhaltene Nachricht an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV als Antwort auf die Anfrage der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV übermittelt und dann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV die über die Datenschnittstelle DBIF und den externen Datenbus EXTDB von dem externen Rechnersystem erhaltene Nachricht bewertet. Die Antwort des Rechnerkerns CPU und des übergeordneten Rechnersystems, beispielsweise der zentralen Steuereinrichtung ZSE, soll dabei bevorzugt innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC erfolgen. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, mittels insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Funktionstüchtigkeit der internen Datenschnittstelle MDBIF zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen zur Kommunikation über die internen Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB mit einem internen Rechnerkern eines anderen Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC in den zweiten Zeiträumen zu veranlassen. Bevorzugt antwortet der interne Rechnerkern des anderen Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne mit einer bewertbaren Antwort. Bevorzugt bewertet der Rechnerkern CPU die über die die interne Datenschnittstelle MDBIF und den internen Datenbus INTDB und den Steuerdatenbus SDB von dem internen Rechnerkern des anderen Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC erhaltene Nachricht und übermittelt des Ergebnis dieser Bewertung an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV als Antwort auf die Anfrage der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV. Ebenso ist es denkbar, dass der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC die über die die interne Datenschnittstelle MDBIF und den internen Datenbus INTDB und den Steuerdatenbus SDB von dem internen Rechnerkern des anderen Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC erhaltene Nachricht an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV als Antwort auf die Anfrage der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV übermittelt und dann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV die über die die internen Datenschnittstelle MDBIF und den internen Datenbus INTDB und den Steuerdatenbus SDB von dem internen Rechnerkern des anderen Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC erhaltene Nachricht bewertet. Die Antwort des Rechnerkerns CPU und des internen Rechnerkerns des anderen Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC soll dabei bevorzugt innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC erfolgen. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Funktionstüchtigkeit des Verstärkers V und die Funktionstüchtigkeit des Fotodetektors PD zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen die Lichtquelle LD des Quantencomputers QC zu einer definierten Lichtemission oder eine Teststrahlungsquelle des Quantencomputers QC in den zweiten Zeiträumen zur Abgabe einer Testlichtemission veranlassen, die den Fotodetektor PD bestrahlt, und/oder den Fotodetektor PD zur Erzeugung eines Testsignals für den Verstärker V in den zweiten Zeiträumen veranlassen und die erfassten Werte im Verstärker V abzufragen und/oder Betriebsparameter des Verstärkers V und des Fotodetektor PD zu erfassen und innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC kann die bevorzugt vorgesehene Teststrahlungsquelle des Quantencomputers QC typischerweise über die interne Datenbusschnittstelle MDBIF und den internen Datenbus INTDB und den Steuerdatenbus SDB steuern. Typischerweise kann die der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC den Fotodetektor PD des Quantencomputers QC beispielsweise mittels einer optischen Teststrahlungsquelle mit einem optischen Testsignal bestrahlen um die Funktionstüchtigkeit des Quantencomputers QC sicherzustellen. Zur besseren Übersicht ist diese Teststrahlungsquelle des Quantencomputers QC zur Bestrahlung des Fotodetektors PD mit Teststrahlung in der 1 nicht eingezeichnet.
Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen Temperaturen innerhalb des Quantencomputers QC mittels eines oder mehrerer Temperatursensoren ST zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen eine oder mehrere Temperaturen innerhalb des Quantencomputers QC mittels eines oder mehrerer Temperatursensoren ST des Quantencomputers QC zu erfassen und die erfassten Temperaturmesswerte innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Funktionstüchtigkeit der Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz und/oder die Funktionstüchtigkeit der Magnetfeldsteuerungen MFSx, MFSy, MFSz und/oder die Funktionstüchtigkeit der Magnetfelderzeugungsmittel MGx, MGy, MGz zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen mittels der Magnetfeldsteuerungen MFSx, MFSy, MFSz und der Magnetfelderzeugungsmittel MGx, MGy, MGz des Quantencomputers QC verschiedene magnetische Flussdichten einzustellen und mittels der Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz zu erfassen und die erfassten Messwerte innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Funktionstüchtigkeit der ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG und/oder die Funktionstüchtigkeit der zweiten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 und/oder die Funktionstüchtigkeit der weiterer Energieaufbereitungsvorrichtungen zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen mittels der ersten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG und/oder der zweiten Energieaufbereitungsvorrichtung SRG2 und/oder der weiterer Energieaufbereitungsvorrichtungen bestimmte Versorgungsspannungen von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC einzustellen und/oder zu modifizieren und beispielsweise mittels Messvorrichtungen deren Spannungswerte und/oder Stromwerte zu und die erfassten Messwerte innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Funktionstüchtigkeit der Energiereserve BENG und/oder die Funktionstüchtigkeit der zweiten Energiereserve BENG2 und/oder die Funktionstüchtigkeit ggf. weiterer Energiereserven ggf. weiterer Vorrichtungsteile oder bereits benannter Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen mittels Ladevorrichtungen, wie der bereits benannten Ladevorrichtung LDV, den Ladezustand der der Energiereserve BENG und/oder die Funktionstüchtigkeit der zweiten Energiereserve BENG2 und/oder die Funktionstüchtigkeit ggf. weiterer Energiereserven ggf. weiterer Vorrichtungsteile zu verändern und dabei die Werte der jeweiligen Stromaufnahme und des Spannungsverlaufs mittels geeigneter Messmittel des Quantencomputers QC zu erfassen und so beispielsweise auf die Impedanz dieser Energiereserven zu schließen. In dem Fall veranlasst die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels der besagten Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB die erfassten Messwerte innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU veranlassen, insbesondere nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den zweiten Zeiträumen die Funktionstüchtigkeit der Trennvorrichtung TS des Quantencomputers QC und die die Funktionstüchtigkeit der Ladevorrichtung LDV des Quantencomputers QC zu überprüfen. Beispielsweise kann die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels einer Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB veranlassen, nach der Durchführung einer Quantencomputerberechnung in den ersten Zeiträumen die Trennvorrichtung TS zu öffnen und mittels der Ladevorrichtungen, wie der bereits benannten Ladevorrichtung LDV, den Ladezustand der der Energiereserve BENG und/oder die Funktionstüchtigkeit der zweiten Energiereserve BENG2 und/oder die Funktionstüchtigkeit ggf. weiterer Energiereserven ggf. weiterer Vorrichtungsteile zu verändern und dabei die Werte der jeweiligen Stromaufnahme und des Spannungsverlaufs mittels geeigneter Messmittel des Quantencomputers QC zu erfassen und die Trennvorrichtung TS zu schließen und mittels der Ladevorrichtungen, wie der bereits benannten Ladevorrichtung LDV, den Ladezustand der der Energiereserve BENG und/oder die Funktionstüchtigkeit der zweiten Energiereserve BENG2 und/oder die Funktionstüchtigkeit ggf. weiterer Energiereserven ggf. weiterer Vorrichtungsteile erneut zu verändern und dabei zweite Werte der jeweiligen Stromaufnahme und des Spannungsverlaufs mittels geeigneter Messmittel des Quantencomputers QC zu erfassen. In dem Fall veranlasst die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC den Rechnerkern CPU mittels der besagten Anfragebotschaft über den internen Datenbus INTDB die erfassten Messwerte und zweiten Messwert innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters an die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC weiterzugeben. Antwortet der Rechnerkern CPU nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensterst nach der Stellung der Anfrage durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC an den Rechnerkern CPU der Steuerungsvorrichtung µC des Quantencomputers QC mit ersten du zweiten Werten, die innerhalb von erwarteter Wertebereiche liegen, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC die Ausführung als fehlerhaft. Je nach Art des Fehlers initiiert die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC eine Gegenmaßnahme oder ändert die Datenbasis einer statistischen Auswertung. Überschreitet beispielsweise die Häufigkeit eines bestimmten Fehlers einen zulässigen Wert, so bewertet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV den Fehler als nicht statistischen Fehler. Im Falle eines nicht statistischen Fehlers leitet die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC typischerweise Gegenmaßnahmen ein. Dabei kann es sich die in der hier vorgelegten Schrift bereits beschriebenen Gegenmaßnahmen oder andere Gegenmaßnahmen handeln.
Quantencomputersystem QSYS
Wenn der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC in ein Quantencomputersystem QUSYS mit einem zweiten, vorzugsweise mobilen Quantencomputer QC2 eingebunden ist, ist es vorteilhaft, wenn über mindestens eine Signalverbindung, beispielsweise einen externen Datenbus EXTDB von dem Quantencomputer QC eine Signalisierung, insbesondere eines Quantencomputerberechnungsergebnisses, an den zweiten Quantencomputer QC2 und/oder umgekehrt erfolgen kann.
Bevorzugt umfasst das Quantencomputersystem QUSYS mit wenigstens zwei Quantencomputern, einem ersten Quantencomputer QC1 und einem zweiten Quantencomputer QC2, mit mehreren Messeinrichtungen zur Erfassung von Betriebsgrößen des Quantencomputersystems QUSYS oder einer Vorrichtung oder eines Systems. Dabei hängen typischer Weise ggf. die Zustände der Vorrichtung bzw. des Systems von dem Quantencomputersystem QUSYS ab, wobei die der erste Quantencomputer QC1 bevorzugt zumindest zweitweise die gleiche Quantencomputerberechnung durchführt, die der zweite Quantencomputer QC2 durchführt. Dabei umfasst die Quantencomputerberechnung bevorzugt eine Überwachungsmaßnahme zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des jeweiligen Quantencomputers QC1, QC2. Dabei führt bevorzugt der erste Quantencomputer QC1 die Quantencomputerberechnung des ersten Quantencomputers QC1 unabhängig von der Durchführung der Quantencomputerberechnung des zweiten Quantencomputers QC2 durch. Dies ermöglicht den Vergleich der Ergebnisse der Quantencomputerberechnungen durch die Rechnerkerne CPU der Steuervorrichtungen µC der Quantencomputer QC1, QC2 und/oder die Quantencomputerüberwachungsvorrichtungen QUV der Quantencomputer QC1, QC1.
Verfahren zur Überwachung
Die hier vorgelegte Schrift schlägt darüber hinaus ein Verfahren zur Überwachung des Ablaufs eines auf mindestens einer Steuervorrichtung µC eines Quantencomputers QC ablauffähigen Quantencomputerprogramms mittels einer Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC vor. Dabei umfasst der Quantencomputer QC Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und bevorzugt Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und die Steuervorrichtung µC mit dem Rechnerkern CPU und erste Mittel zur Manipulation von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. zur Manipulation von Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und zweite Mittel zum Auslesen des Zustands von Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Dabei steuert bevorzugt der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die ersten Mittel zur Manipulation von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und die zweiten Mittel zum Auslesen des Zustands von Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Dabei löst die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV bevorzugt bei einer Manipulation einer Teilmenge der Quantenpunkte und/oder ggf. der Kernquantenpunkte der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und ggf. Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC während der Quantencomputerprogrammlaufzeit eine Ausnahmebedingung (Exception), insbesondere eine Unterbrechung (Interrupt) des Quantencomputerprogrammablaufs, aus, wenn diese Manipulation nicht vorgesehen war. Dies kann bei einem Programmsprung durch Störungen wie kosmischer Strahlung geschehen, was hierdurch abgefangen wird.
Die hier vorgelegte Schrift schlägt für den Quantencomputer QC einen nicht flüchtigen Speicher NVM, insbesondere ein Read-Only-Memory oder ein Flash-Memory oder einen nicht flüchtigen Speicher, für einen Quantencomputer QC insbesondere als Teil eines Steuergeräts eines Fahrzeugs vor. Bevorzugt ist in dem nicht flüchtigen Speicher NVM ein Quantencomputerprogramm abgespeichert, das auf mindestens einem Rechnerkern µC des Quantencomputers QC ablauffähig und zur Ausführung des vorbeschrieben Verfahrens nach geeignet ist.
Die hier vorgelegte Schrift schlägt zur weiteren Absicherung der Funktionstüchtigkeit des Quantencomputers QC mit mindestens einem Rechnerkern CPU einer Steuervorrichtung µC und mit einer Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV das Folgende vor:

Auf dem mindestens einen Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC soll ein Quantencomputerprogramm ablauffähig sein. Die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV überwacht während der Quantencomputerprogrammlaufzeit den Ablauf des Quantencomputerprogramms während der Ausführung durch die anderen Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC. Beim einem Zugriff des Rechnerkerns CPU auf einen bestimmten Adressbereich innerhalb eines Speichers RAM, NVM der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC oder auf andere vorbestimmte Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC erzeugt die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV eine Ausnahmebedingung (Exception), insbesondere eine Unterbrechung (Interrupt) des Quantencomputerprogrammablaufs. Woraufhin der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die Ausführung des Quantencomputerprogramms typischerweise in vorzugsweise vorbestimmter Weise unterbricht.

Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC oder eine zentrale Steuereinheit ZSE oder ein anderes Rechnersystem, die beispielsweise mit dem Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC über den externen Datenbus EXTDB verbunden sein können, können beispielsweise die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV konfigurieren. Bevorzugt weist der Quantencomputer QC und/oder der Rechnerkern µC Mittel zum Durchlaufen einer Ausnahmebedingungs-Routine (Exception-Routine) nach dem Auslösen einer Ausnahmebedingung während der Quantencomputerprogrammlaufzeit auf. Die Ausnahmebedingungsroutine kann selbst wieder ein Quantencomputerprogramm sein.
Weiteres Überwachungsverfahren
Die hier vorgelegte Schrift schlägt ein Verfahren zum Betrieb eines Quantencomputersystems QUSYS mit einem Quantencomputer QC und mit einer Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV mit folgenden beispielhaften Schritten vor:

- Überwachen des korrekten Quantencomputerprogrammablaufs des Quantencomputerprogramms des Quantencomputers QC, insbesondere durch die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV oder ein andere Rechnersystem;
- Durchführen vorbestimmter Quantencomputerberechnungen mit mindestens einer Quantenoperation zur Berechnung vorbestimmter Quantencomputerberechnungsergebnisse in vorbestimmten Zeiträumen vor vorbestimmten Zeitpunkten, insbesondere durch den Quantencomputer QC, und
- Ansteuern einer Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV nach diesen vorbestimmten Zeitpunkten und Durchführung eines Rücksetzens (Reset-Funktion) oder Reinitialisierens des Quantencomputers QC auf einen vordefinierten Quantencomputerprogrammrestartzustand oder dergleichen, wenn diese Ansteuerung nicht in vorbestimmter Weise erfolgt durchführt.

Datenbusse
Der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC umfasst bevorzugt eine Datenschnittstelle DBIF mit der der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC mit übergeordneten Rechnersystemen du/oder anderen Quantencomputern QC2 kommunizieren und Daten austauschen kann. Insbesondere kann der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC über die Datenschnittstelle DBIF mit einer zentralen Steuereinheit ZSE kommunizieren und Daten austauschen. Die Datenschnittstelle kann drahtgebunden und/oder drahtlos sein.
Über die interne Datenschnittstelle MDBIF und den Steuerdatenbus SDB kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC und/oder die Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV mit des Quantencomputers QC mit den Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC kommunizieren und Daten und Signale austauschen
Magnetisches System
Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC ein System zur Kompensation externer Magnetfelder und des Erdmagnetfelds. Hierzu verfügt der vorgeschlagene mobile Quantencomputer QC vorzugsweise über Sensorsystem zur dreidimensionalen Erfassung des dreidimensionalen Vektors der magnetischen Flussdichte B. Vorzugsweise erfasst das Sensorsystem zur dreidimensionalen Erfassung des dreidimensionalen Vektors der magnetischen Flussdichte B diesen dreidimensionalen Vektors der magnetischen Flussdichte B in der Nähe des Substrats D. Beispielsweise kann das Sensorsystem zur dreidimensionalen Erfassung des dreidimensionalen Vektors der magnetischen Flussdichte B drei Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz für die drei Raumrichtungen X, Y, und Z umfassen. Es ist denkbar ein einziges Sensorsystem einzusetzen, wenn es die Ausrichtung des Magnetfelds zulässt. Beispielsweise kann der Quantencomputer QC einen Magnetfeldsensor MSx für die magnetische Flussdichte B_x in Richtung der X-Achse umfassen. Beispielsweise kann der Quantencomputer QC einen Magnetfeldsensor MSy für die magnetische Flussdichte B_y in Richtung der Y-Achse umfassen. Beispielsweise kann der Quantencomputer QC einen Magnetfeldsensor MSz für die magnetische Flussdichte B_z in Richtung der Z-Achse umfassen.
Typischerweise umfasst der vorgeschlagene mobile Quantencomputer QC magnetfelderzeugende Vorrichtungen PM, MGx, MGy, MGz. Die magnetfelderzeugenden Vorrichtungen können Permanentmagnete PM und/oder Spulen MGx, MGy, MGz, insbesondere Helmholtz-Spulen und Helmholtz-Spulenpaare, als Magnetfelderzeugungsmittel umfassen. Die Permanentmagnete PM erzeugen permanent eine magnetische Flussdichte. Die Spulen MGx, MGy, MGz erzeugen eine magnetische Flussdichte entsprechend ihrer elektrischen Bestromung. Bevorzugt sind die Permanentmagneten PM und die Magnetfelderzeugungsmittel MGx, MGy, MGz Teil eines magnetischen Kreises. Bevorzugt, aber nicht notwendigerweise umfasst der magnetische Kreis ein Joch. Bevorzugt befindet sich der Permanentmagnet PM in einem Luftspalt. Bevorzugt kann eine Positioniervorrichtung PV den Permanentmagneten PM relativ zu Substrat D und/oder in dem Luftspalt neu positionieren und so die auf das Subastrat D mit den Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC einwirkende magnetische Flussdichte B verändern.
Bevorzugt umfasst die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC eine Navigationsvorrichtung GPS, die dem Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC die aktuelle Position mitteilt. Bevorzugt kann die Steuervorrichtung µC mit Hilfe geomagnetischer Karten des Erdmagnetfelds die sich daraus ergebende Erdmagnetfeldstärke und deren magnetischen Flussdichteanteil bestimmen. Wird der Quantencomputer QC translatorisch bewegt oder rotiert, so kann beispielsweise der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC Vorhersagewerte für zukünftige translatorische Koordinaten und/oder zukünftige Rotationen über den externen Datenbus EXTDB erhalten oder aus erhaltenen oder ermittelten Geschwindigkeitswerten und Rotationsgeschwindigkeitswerten voraussagen. Daher kann dann der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC Änderungen des auf die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und die Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC zukünftig einwirkenden Magnetfelds voraussagen und mittels einer Veränderung des im Quantencomputer QC erzeugten Magnetfelds mittels der magnetfelderzeugende Vorrichtungen PM, MGx, MGy, MGz kompensieren.
Das Verfahren zur Verhinderung von Störungen des Betriebs des Quantencomputers QC durch Änderungen externer Magnetfelder infolge einer Bewegung des Quantencomputers QC läuft bevorzugt wie folgt ab:

In einem ersten Schritt a) stellt die Steuervorrichtung µC bevorzugt beispielsweise mittels Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz das derzeit wirkende externe Magnetfeld fest. In einem zweiten Schritt erfasst die Steuervorrichtung µC beispielsweise mittels eines Navigationssystems NAV und/oder einer Positionsermittlungsvorrichtung GPS die aktuellen Koordinaten und/oder die aktuelle Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung. Auf Basis dieser Daten und ggf. zusätzlicher Daten, wie zum Beispiel einer elektronischen Karte des Erdmagnetfeldes berechnet beispielsweise die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC das zu erwartende neue externe Magnetfeld und passt bevorzugt die Bestromung der Magnetfelderzeugungsmittel MGx, MGy, MGz so an, dass diese Änderung des externen Magnetfelds durch die Bewegung des Quantencomputers QC im Wesentlichen nicht wirksam wird und die Berechnungsergebnisse von Quantencomputerprogrammen des Quantencomputers QC im Wesentlichen nicht beeinflussen.

Zur Vereinfachung der Darstellung nehmen wir hier an, dass die Navigationsvorrichtung GPS, nicht nur die translatorischen Koordinaten bestimmt, also beispielsweise die Position auf der Erdoberfläche, sondern auch die winkelmäßige Ausrichtung des Quantencomputers QC und die Winkelgeschwindigkeit der Veränderung dieser Winkel. Nur unter Berücksichtigung der translatorischen Veränderungen und der rotatorischen Veränderungen der Position und Ausrichtung des Quantencomputers QC kann das Rechnersystem CPU des Quantencomputers QC die notwendige Anpassung der Magnetfelderzeugung geeignet vorausberechnen und die magnetfelderzeugende Vorrichtungen PM, MGx, MGy, MGz geeignet steuern.
Hierzu kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise die erste Magnetfeldsteuerung MFSx veranlassen, die Bestromung des ersten Magnetfelderzeugungsmittels MGx, das bevorzugt eine magnetische Flussdichte B_x erzeugt, mit elektrischem Strom anzupassen.
Hierzu kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise auch die zweite Magnetfeldsteuerung MFSy veranlassen, die Bestromung des zweiten Magnetfelderzeugungsmittels MGy, das bevorzugt eine magnetische Flussdichte B_y erzeugt, mit elektrischem Strom anzupassen. Hierzu kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise auch die dritte Magnetfeldsteuerung MFSz veranlassen, die Bestromung des dritten Magnetfelderzeugungsmittels MGz, das bevorzugt eine magnetische Flussdichte B_z erzeugt, mit elektrischem Strom anzupassen.
Hierzu kann der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC beispielsweise auch die Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM veranlassen, die Positionierung des Permanentmagneten PM der bevorzugt eine permanente, räumlich inhomogene magnetische Flussdichte B erzeugt, räumlich anzupassen und damit die magnetische Flussdichte am Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC anzupassen.
Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC erfasst mittels der besagten Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSz bevorzug das tatsächliche Magnetfeld und regelt die magnetische Flussdichte mittels der unmittelbar zuvor beschriebenen Stellglieder in Form der magnetfelderzeugende Vorrichtungen PM, MGx, MGy, MGz nach, um Abweichungen zwischen dem erfassten Vektor der magnetischen Flussdichte und dem gewünschten Vektor der magnetischen Flussdichte auszugleichen.
Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC ein Beschleunigungssensorsystem, das translatorische und/oder rotatorische Beschleunigungen erkennen kann und die entsprechenden Werte an den Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC liefert, sodass dieser ggf. Gegenmaßnahmen in Form von Gegenbeschleunigungen eines in den Figuren nicht gezeichneten Lageregelungssystems ergreifen kann. Ggf. kann der Rechnerkeren CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC für einige solcher Gegenmaßnahmen die Positioniervorrichtung PV des Permanentmagneten PM und/oder die translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung und/oder die translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung nutzen. Auch kann ggf. der Rechnerkeren CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC den Fokus des optischen Systems OS in Abhängigkeit von solchen Koordinatenprognosen und/oder Geschwindigkeitsprognosen und/oder Beschleunigungsprognosen für translatorische Bewegungen und rotatorische Bewegungen modifizieren, um den Fokus zu halten. Beispielsweise kann der Rechnerkeren CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC auf Basis solcher Koordinatenprognosen und/oder Geschwindigkeitsprognosen und/oder Beschleunigungsprognosen für translatorische Bewegungen und rotatorische Bewegungen Deformationen und mechanische Schwingungen innerhalb des Quantencomputers QC vorhersagen und ggf. solche mittels geeigneter Sensoren wie Kameras und Positions- und Abstandssensoren innerhalb des Quantencomputers QC erkennen und kompensieren.
Energieversorgung
Der Quantencomputer QC erhält bevorzugt seine Energie über eine Energieversorgung EV. Eine Ladevorrichtung LDV der Energieversorgung EV erhält die Energie von extern aus einer Energiequelle PWR.
Einen guten Überblick über mögliche elektrische Energiequellen gibt das Buch: Vasily Y. Ushakov (Autor), „Electrical Power Engineering: Current State, Problems and Perspectives (Green Energy and Technology)“, Taschenbuch - 18. August 2018, Springer; 1st ed. 2018 Edition (18. August 2018), ISBN-10: 3319872850, ISBN-13: 978-3319872858.
Diese Energiequelle kann beispielsweise eine der folgenden Energiequellen sein:

Elektrischer Generator

Die Energiequelle kann ein elektrischer Generator sein, der mechanische Energie in elektrische Energie umsetzt. Bei der mechanischen Energie kann es sich beispielsweise um eine über eine Welle übertragene Energie oder die Energie eines sich bewegenden Fluids handeln. Es kann sich beispielsweise um eine elektrische Maschine, wie einen Synchron oder Asynchron oder Gleichstrommotor, einen Linearmotor, einen Reluktanzmotor oder einen BLDC-Motor oder dergleichen handeln, die die mechanische Energie einer linearen und/oder rotatorischen Bewegung mittels Induktion in Leitungen eines Stators und/oder Rotors in elektrische Energie umsetzt. Es kann sich auch um einem magnetohydrodynamischen Generator, kurz als MHD-Generator bezeichnet, handeln, der die Bewegung eines elektrisch leitenden Fluids in elektrische Energie umsetzt. Bei dem Fluid kann es sich um ein Plasma oder eine elektrisch leitende Flüssigkeit, beispielsweise eine Salzlösung oder ein geschmolzenes Metall handeln. Die eigentliche Energiequelle können beispielsweise ein Kernreaktor, ein Verbrennungsmotor, eine Heizvorrichtung, ein Jet-Triebwerk, ein Raketentriebwerk, ein Schiffsantrieb, ein Stirlingmotor, eine Turbine, eine Wasserturbine, eine Gasturbine, eine Wind-Turbine, ein Gezeitenkraftwerk, ein Wellenkraftwerk und dergleichen sein. Magnetohydrodynamische Generatoren sind beispielsweise aus den Schriften DE 20 2021 101 169 U1 , WO 2021 159 117 A1 , EP 3 863 165 A1 , US 2021 147 061 A1 , CN 108 831 576 B , US 2019 368 464 A1 , WO 2019 143 396 A2 , EP 3 646 452 B1 , CN 20 634 1126 U , EP 3 279 603 B1 , EP 3 400 642 B1 , EP 3 345 290 B1 , EP 3 093 966 B1 , WO 2016 100 008 A2 , DE 10 2014 225 346 A1 , RU 2014 143 858 A , EP 3 007 350 B1 , US 2016 377 029 A1 , RU 2 566 620 C2 , EP 3 075 064 A1 , EP 2 874 292 B1 , EP 2 986 852 B1 , CN 10 385 5907 B , RU 126 229 U1 , WO 2014 031 037 A2 bekannt. Aufgrund der Vielzahl der Schriften verzichtet die hier vorgestellte Schrift auf eine vollständige Aufzählung. Die hier vorgelegte Schrift verweist auf das Buch Hugo K. Messerle (Autor), „Magnetohydrodynamic Electrical Power Generation (UNESCO Energy Engineering Series)“, John Wiley & Sons Ltd (1. August 1995), ISBN-10: 0471942529, ISBN-13: 978-0471942528.
Elektrochemische Zelle
Die Energiequelle kann eine elektrochemische Zelle sein. Dabei kann es sich beispielsweise um eine elektrochemische Zelle im weitesten Sinne handeln, die mittels chemischer Reaktionen elektrische Energie bereitstellt. Zu diesen elektrochemischen Zellen rechnet die die vorgelegte Schrift Akkumulatoren, Batterien und Brennstoffzellen.
Nukleare Energiequellen
Bei den nuklearen Energiequellen unterscheidet die hier vorgelegte Schrift zwischen solchen, die auf der einen Seite die nukleare Energie zuerst in mechanische Energie, beispielsweise mittels Dampfkreisläufen und Turbinen umsetzen und dann mittels er oben erwähnten Generatoren in elektrische Energie umsetzen und auf der anderen Seite die nukleare Energie direkt in elektrische Energie umsetzen. Hier nennt die hier vorgelegte Schrift beispielhaft betavoltaische Zellen und thermonuklearer Generatoren. Diese haben den Vorteil, dass sie mobil ausgeführt werden können. Daher passen sie besonders gut zu der hier vorgestellten technischen Lehre. Die hier in Betracht gezogenen Radionuklidbatterien nutzen bevorzugt die Isotope ⁶⁰Co, ⁹⁰Sr, ¹⁰⁶Ru, ¹⁴⁴Cs, ¹⁴⁷Pm, ²¹⁰Pm, ²¹⁰Po, ²³⁸Pu, ²⁴²Cm, ²⁴¹Am , ²⁴³Am. Bevorzugt ist der Quantencomputer QC durch eine Strahlenschirmung, beispielsweise aus Blei vor der Strahlung einer solchem nuklearen Energiequelle geschützt. Zu den Radionuklidbatterien gehören auch betavoltaische Zellen, die beispielsweise Betastrahlung von beta-Strahlern unmittelbar in elektrische Energie umsetzen.
Solche Radionuklidbatterien sind beispielsweise aus den Schriften DE 1 240 967 B , DE 1 564 070 B1 , DE 2 124 465 B2 , DE 7 219 216 U , DE 19 782 844 538 B1 , DE 69 411 078 T2 , US 5 443 657 A , US 5 859 484 A , DE 19 602 875 A1 , DE 19 738 066 A1 , DE 19 957 669 A1 , DE 19 957 669 A1 , US 8 552 616 B2 , WO 2009 103 974 A1 und US 2018 226 165 A1 bekannt.
Die Energiequelle kann auch eine erneuerbare Energiequelle wie eine Solarzelle oder ein Wasserkraftwerk mit einer Wasserturbine und einem Generator oder eine Windkraftanlage mit einer Windturbine und einem Generator sein.
Die Energiequelle können auch herkömmliche Kohle- Braunkohle, Öl- und Gaskraftwerke sein, die kohlenstoffhaltige und/oder kohlenwasserstoffhaltige Brennstoffe verfeuern, um thermische Energie zu erzeugen und dann die thermische Energie in mechanische Energie umsetzen und dann die mechanische Energie in elektrische Energie umsetzen.
Die Energiequelle können so genannte Energy Harvesting Devices sein. Dabei handelt es sich um Vorrichtungen, die in der Umwelt oder sonst wie ohnehin vorhandene Energieunterschiede nutzen, um z.B. aus der Bewegungsenergie einer Person oder eines anderen bewegten Objekts oder aus thermischen Unterschieden, beispielsweise in Heizungssystemen oder der gleichen Energie zu gewinnen.
Schließlich kann die Energiequelle ganz einfach auch das Stromnetz sein, wobei die Primärenergiequelle dann unbestimmt bleiben kann.
Bevorzugt bereitet die Ladevorrichtung LDV die Energie der Energieversorgung PWR der Ladevorrichtung LDV soweit auf, dass die Ladevorrichtung LDV mit der Energie der Energieversorgung PWR eine Energiereserve BENG, BENG2 laden kann. Beispielsweise kann es sich um einen Spannungswandler und/oder einen Buck-Konverter oder einen Boost-Konverter oder um einen Buck-Boost-Konverter je nach Art der Energieversorgung PWR handeln. Bevorzugt überwacht die Ladevorrichtung LDV den Ladevorgang der jeweiligen Energiereserve BENG, BENG2, wenn sie diese lädt.
Sofern der Quantencomputer QC kein Quantencomputerprogramm ausführt und/oder keine Quantenoperationen durchführt, kann die Ladevorrichtung LDV auch Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC über jeweilige Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, SRG2 versorgen. Bevorzugt lädt die Ladevorrichtung LDV dann auch eine oder mehrere der Energiereserven BENG, BENG2 des Quantencomputers QC. In dem Beispiel der 1 weist der vorgeschlagene Quantencomputer QC beispielhaft zwei Energiereserven BENG, BENG2 und zwei Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, SRG2 auf. Die hier vorgelegte Schrift weist darauf hin, dass die Anzahl der Energiereserven, Energieaufbereitungsvorrichtungen und Ladevorrichtungen und Trennvorrichtungen größer als in dem Beispiel der 2 sein kann.
Die Ladevorrichtung LDV stellt zwar eine Barriere für Transienten der Energieversorgung PWR dar. Die Ladevorrichtung LDV kann aber diese transienten Störungen der Energieversorgung PWR in der Regel nicht vollständig unterdrücken. Auch produziert die Ladevorrichtung LDV, beispielsweise wenn die Ladevorrichtung LDV ein Schaltnetzteil ist, selbst transiente Störungen. Daher hat es sich bewährt, ein oder mehrere rauscharme Energiereserven BENG, BENG2 für die Versorgung besonders störanfälliger Vorrichtungsteile wie den Fotodetektor PD, den Verstärker V, den Lichtquellentreiber LDRV, die Lichtquelle LD und ggf. für magnetfelderzeugenden Vorrichtungsteile MFSx, MFSy, MFSz, MGx, MGy, MGz und Vorrichtungsteile mit zeitlich besonders sensitivem Signalschema wie der Wellenformgenerator WFG und den Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG zur Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen (Englisch: Arbitrary-Wave-Form-Generator) vorzusehen. Besonders bevorzugt stabilisieren diese Vorrichtungsteile innerhalb dieser Vorrichtungsteile ihre internen Versorgungsspannungen nochmals, um das Rauschen und die Störungen der Energieversorgung maximal zu unterdrücken. Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC zur Versorgung der Vorrichtungsteile aus der einen Energiereserve oder der Mehrzahl von Energiereserven BENG, BENG2 eine oder mehrere Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, SRG2. Die Energieaufbereitungsvorrichtungen passen bevorzugt den Spannungspegel, der von der Ladevorrichtung LDV bzw. den Energiereserven BENG, BENG2 geliefert wird auf die benötigten Spannungspegel des jeweils versorgten Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC bevorzugt mit einem Spannungsvorhalt an. In einer zweiten Regelstufe, die bevorzugt ein Linear-Regler ist können dann beispielsweise diese Linearregler den Spannungsvorhalt nutzen, um die eigentliche Versorgungsspannung der betreffenden Vorrichtungssteile des Quantencomputers QC rauscharm und präzise einzustellen.
Bevorzugt trennen eine oder mehrere Trennvorrichtungen TS die eine Ladevorrichtung bzw. die mehreren Ladevorrichtungen LDV von der einen Energieaufbereitungsvorrichtung bzw. den mehreren Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, SRG2 und/oder der einen rauscharmen Energiereserve bzw. von den mehreren rauscharmen Energiereserven BENG, BENG2, wenn der Quantencomputer ein Quantencomputerprogramm ausführt und/oder eine Quantenoperation ausführt. Eine Quantenoperation im Sinne der hier vorgelegten Schrift ist eine Manipulation eines Quantenpunkts NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder eines Kernquantenpunkts CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Ein Quantencomputerprogramm ist im Sinne der hier vorgestellten Schrift ein Programm, dass mindestens eine Quantenoperation umfasst. Bevorzugt kodieren ein oder mehrere binäre Daten im Speicher NVN, RAM der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC eine solche Quantenoperation. Beispielsweise kann es sich um ein vorbestimmtes Datenwort handeln. Eine Quantenoperation im Sinne der hier vorgelegten Schrift manipuliert zumindest den Quantenzustand zumindest eines Quantenpunkts der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder manipuliert zumindest den Quantenzustand zumindest eines Kernquantenpunkts der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Das Datenwort, das eine solche Quantenoperation symbolisiert bezeichnet die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift auch als Quanten-Op-Code. Ein Quantencomputerprogramm umfasst zumindest einen Quanten-Op-Code. In dem vorstehenden Fall, wenn der Quantencomputer QC ein Quantencomputerprogramm ausführt und/oder eine Quantenoperation ausführt, versorgen die eine Energiereserve bzw. die mehreren Energiereserven BENG, BENG2 die eine Energieaufbereitungsvorrichtung bzw. den mehreren Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, SRG2 bevorzugt mit elektrischer Energie, die besonders rauscharm ist.
Bevorzugt verbinden eine oder mehrere Trennvorrichtungen TS die eine Ladevorrichtung bzw. die mehreren Ladevorrichtungen LDV mit der einen Energieaufbereitungsvorrichtung bzw. den mehreren Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, SRG2 und/oder der einen rauscharmen Energiereserve bzw. von den mehreren rauscharmen Energiereserven BENG, BENG2, wenn der Quantencomputer QC kein Quantencomputerprogramm ausführt und/oder keine Quantenoperation ausführt. In dem Fall lädt die Ladevorrichtung LDV bevorzugt die eine Energiereserve bzw. die mehreren Energiereserven BENG, BENG2 und versorgt ggf. die eine Energieaufbereitungsvorrichtung bzw. den mehreren Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG, SRG2 mit elektrischer Energie, die typischerweise nun weniger rauscharm ist.
Magnetfeldabschirmung
Um den Einfluss externer Magnetfelder zu verringern, ist es sinnvoll, wenn der vorgeschlagene Quantencomputer QC mit einer Abschirmung AS für diese externen magnetischen Felder versehen ist. Diese Abschirmung kann beispielsweise eine passive Abschirmung AS beispielsweise in Form von µ-Metall-Matten und/oder eine aktive Abschirmung AS in Form eines magnetfelderzeugenden Systems sein, das ein magnetisches Gegenfeld zu einem externen magnetischen Störfeld erzeugt und dieses dadurch in seiner Wirkung reduziert und/oder sogar kompensiert. Bevorzugt umfasst daher der vorgeschlagene Quantencomputer einen oder mehrere Sensoren MSx, MSy, MSz zur Erfassung der Stärke der magnetischen Flussdichte B und/oder der magnetischen Feldstärke H. Bevorzugt nutzt die Steuervorrichtung µC die durch den einen oder die mehreren Sensoren MSx, MSy, MSz erfassten Werte der magnetischen Flussdichte B und/oder der magnetischen Feldstärke H zur Steuerung von Magnetfelderzeugungsmitteln MGx, MGy, MGz. Die Magnetfelderzeugungsmittel MGx, MGy, MGz erzeugen bevorzugt eine kompensierende magnetische Flussdichte B eines magnetischen Gegenfeldes, dass die magnetische Flussdichte B des magnetischen Störfeldes kompensiert.
Bevorzugt erfasst ein erster Sensor MSx die Stärke der magnetischen Flussdichte B und/oder der magnetischen Feldstärke H in einer ersten Richtung, beispielsweise einer X-Achse. Eine erste Magnetfeldsteuerung MFSx versorgt bevorzugt ein erstes Magnetfelderzeugungsmittel MGx mit elektrischer Energie. Das erste Magnetfelderzeugungsmittel MGx erzeugt bevorzugt eine magnetische Flussdichte B_x, die bevorzugt im Wesentlichen eine Richtung aufweist, die bevorzugt der ersten Richtung, also beispielsweise der Richtung der X-Achse, entspricht. Die erste Magnetfeldsteuerung MFSx bestromt bevorzugt das erste Magnetfelderzeugungsmittel MGx mit einem ersten elektrischen Strom Ix. Bevorzugt steuert die Steuervorrichtung µC das erste Magnetfelderzeugungsmittel MGx über die erste Magnetfeldsteuerung MFSx. Bevorzugt regelt die erste Magnetfeldsteuerung MFSx die Erzeugung der magnetischen Flussdichte B_x durch das erste Magnetfelderzeugungsmittel MGx in der Art, dass die vom ersten Sensor MSx erfasste magnetische Flussdichte B bzw. die vom ersten Sensor MSx erfasste magnetische Feldstärke H einem ersten Wert entspricht. Bevorzugt ist dieser erste Wert Null. Hierfür wertet die erste Magnetfeldsteuerung MFSx den vom ersten Sensor MSx erfassten Wert der magnetischen Flussdichte B bzw. den vom ersten Sensor MSx erfassten Wert der magnetischen Feldstärke H aus.
Bevorzugt erfasst ein zweiter Sensor MSy die Stärke der magnetischen Flussdichte B und/oder der magnetischen Feldstärke H in einer zweiten Richtung, beispielsweise einer Y-Achse. Bevorzugt ist die Richtung der Y-Achse senkrecht zur Richtung der X-Achse gewählt. Eine zweite Magnetfeldsteuerung MFSy versorgt bevorzugt ein zweites Magnetfelderzeugungsmittel MGy mit elektrischer Energie. Das zweites Magnetfelderzeugungsmittel MGy erzeugt bevorzugt eine magnetische Flussdichte B_y, die bevorzugt im Wesentlichen eine Richtung aufweist, die bevorzugt der zweiten Richtung, also beispielsweise der Richtung der Y-Achse, entspricht. Die zweite Magnetfeldsteuerung MFSy bestromt bevorzugt das zweite Magnetfelderzeugungsmittel MGy mit einem zweiten elektrischen Strom Iy. Bevorzugt steuert die Steuervorrichtung µC das zweite Magnetfelderzeugungsmittel MGy über die zweite Magnetfeldsteuerung MFSy. Bevorzugt regelt die zweite Magnetfeldsteuerung MFSy die Erzeugung der magnetischen Flussdichte B_y durch das zweite Magnetfelderzeugungsmittel MGy in der Art, dass die vom zweiten Sensor MSy erfasste magnetische Flussdichte B bzw. die vom zweiten Sensor MSy erfasste magnetische Feldstärke H einem zweiten Wert entspricht. Bevorzugt ist dieser zweite Wert Null. Hierfür wertet die zweite Magnetfeldsteuerung MFSy den vom zweiten Sensor MSy erfassten Wert der magnetischen Flussdichte B bzw. den vom zweiten Sensor MSy erfassten Wert der magnetischen Feldstärke H aus.
Bevorzugt erfasst ein dritter Sensor MSz die Stärke der magnetischen Flussdichte B und/oder der magnetischen Feldstärke H in einer dritten Richtung, beispielsweise einer Z-Achse. Bevorzugt ist die Richtung der Z-Achse senkrecht zur Richtung der X-Achse und senkrecht zur Richtung der Y-Achse gewählt. Eine dritte Magnetfeldsteuerung MFSz versorgt bevorzugt ein drittes Magnetfelderzeugungsmittel MGz mit elektrischer Energie. Das dritte Magnetfelderzeugungsmittel MGz erzeugt bevorzugt eine magnetische Flussdichte B_z, die bevorzugt im Wesentlichen eine Richtung aufweist, die bevorzugt der dritten Richtung, also beispielsweise der Richtung der Z-Achse, entspricht. Die dritte Magnetfeldsteuerung MFSz bestromt bevorzugt das dritte Magnetfelderzeugungsmittel MGz mit einem dritten elektrischen Strom Iz. Bevorzugt steuert die Steuervorrichtung µC das dritte Magnetfelderzeugungsmittel MGz über die dritte Magnetfeldsteuerung MFSz. Bevorzugt regelt die dritte Magnetfeldsteuerung MFSz die Erzeugung der magnetischen Flussdichte B_z durch das dritte Magnetfelderzeugungsmittel MGz in der Art, dass die vom dritten Sensor MSz erfasste magnetische Flussdichte B bzw. die vom dritten Sensor MSz erfasste magnetische Feldstärke H einem dritten Wert entspricht. Bevorzugt ist dieser dritte Wert Null. Hierfür wertet die dritte Magnetfeldsteuerung MFSz den vom dritten Sensor MSz erfassten Wert der magnetischen Flussdichte B bzw. den vom dritten Sensor MSz erfassten Wert der magnetischen Feldstärke H aus.
Der vorgeschlagene Quantencomputer QC verfügt typischerweise über ein optisches System OS, das es der Lichtquelle LED erlaubt, die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB zu bestrahlen. Bevorzugt handelt es sich bei dem optischen System OS um ein konfokales Mikroskop. Bevorzugt ermöglicht das optische System OS aber auch die optische Auslesung des Zustands von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Hierzu weist der Quantencomputer QC des Quantencomputersystems QUSYS beispielsweise bevorzugt einen dichroischen Spiegel DBS auf, der die von den Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC emittierte Fluoreszenzstrahlung FL passieren lässt und die Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD auf die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC lenkt und die Pumpstrahlung LB von dem Fotodetektor PD zur Detektion der Fluoreszenzstrahlung FL abhält. Statt eines dichroischen Spiegels DBS kann der Quantencomputer QC der Quantencomputersystems QUSYS beispielsweise auch einen dichroischen Spiegel DBS aufweisen, der die von den Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC emittierte Fluoreszenzstrahlung FL wegspiegelt und die Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD über das optische System OS auf die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC passieren lässt, sodass die Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD diese Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp bestrahlt. In dem Fall erfasst bevorzugt das optische System OS die Fluoreszenzstrahlung FL der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der dichroischen Spiegel DBS spiegelt diese Fluoreszenzstrahlung FL auf den Fotodetektor PD zur Detektion der Fluoreszenzstrahlung FL. Dier vorschlagsgemäße Quantencomputer QC umfasst somit, sofern er eine optische Auslesung der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC verwendet, einen Fotodetektor PD zur Erfassung der Fluoreszenzstrahlung FL der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Der Fotodetektor PD erzeugt typischerweise in Abhängigkeit von der Fluoreszenzstrahlung FL ein Empfangssignal S0. Ein im Signalpfad nachfolgender Verstärker V verstärkt und filtert typischerweise das Empfangssignal S0 zu einem verstärkten Empfangssignal S1. Der Verstärker V dient somit typischerweise zur Verstärkung und/oder Filterung des Ausgangssignals des Fotodetektors PD, das typischerweise das Empfangssignal S0 ist. Bevorzugt ist das verstärkte Empfangssignal S1 ein digitalisiertes Signal bestehend aus einem oder mehreren Abtastwerten. Bevorzugt erfasst die Steuervorrichtung µC beispielsweise mittels eines Analog-zu-Digital-Wandlers ADCV den Wert des verstärkten Empfangssignals S1. Der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC umfasst, sofern er eine elektronische Auslesung der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC verwendet, eine entsprechende Vorrichtung zum elektronischen Auslesen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. An dieser Stelle verweist die hier vorgelegte Schrift ausdrücklich nochmals auf die Schrift DE 10 2020 125 189 A1 . Bevorzugt sind diese Vorrichtungsteile in einem vorzugsweise gemeinsamen Gehäuse GH untergebracht, das bevorzugt im Sinne der hier vorgelegten Schrift Teil des Quantencomputers QC ist. Wie oben bereits beschrieben, befinden sich die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und die Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt innerhalb des besagten Substrats D. Bevorzugt ist das Substrat D mit Dotierstoffen dotiert. Bevorzugt umfasst das Substrat D im Wesentlichen bevorzugt zumindest im Wirkungsbereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC im Wesentlichen Atome ohne ein magnetisches Moment. Im Falle von Diamant als Material des Substrats D umfasst der Diamant bevorzugt im Wesentlichen ¹²C-Isotope. Besonders bevorzugt bilden im Falle der Verwendung von NV-Zentren in Diamant als Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC Sauerstoffatome ¹⁶O,¹⁸O und/oder Phosphor- und/oder Schwefelatome ³²S, ³⁴S, ³⁶S ohne magnetisches Moment in dem Substrat D im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC die Dotierung aus. Diese Dotierung im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC hat zwei Aufgaben. Zum Ersten verändern diese Dotieratome das Fermi-Niveau E_F im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Im Falle der Verwendung von NV-Zentren als Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC verschiebt diese Dotierung mit den besagten Dotieratomen das Fermi-Niveau E_F im Bereich dieser Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Im Falle einer n-Dotierung verschiebt diese n-Dotierung das Fermi-Niveau E_F im Bereich dieser Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC so, dass das Fermi-Niveau angehoben wird und dass daher dann die energetisch niedriger liegenden die NV-Zentren bevorzugt negativ geladen sind. Die NV-Zentren stellen dann daher NV^--Zentren dar. Da NV^--Zentren aufgrund des negativen Ladungselektrons über ein magnetisches Moment dieser Elektronenkonfiguration verfügen, sind NV^- Zentren somit für die Verwendung als Quantenpunkt NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC besonders geeignet. Zum Zweiten führt diese Dotierung, die bevorzugt eine n-Dotierung ist, dazu, dass die Fehlstellen (Englisch Vacancies) im Diamant während der Implantation zur Bildung der NV-Zentren elektrisch geladen sind und sich daher aufgrund der elektrischen Abstoßung der negativ geladenen Einzelfehlstellen nicht zusammenballen. Hierdurch bleibt die Konzentration der Einzelfehlstellen hoch, was die Wahrscheinlichkeit einer Bildung von NV-Zentren bei der Implantation von Stickstoff in Diamant anhebt. Dabei werden mit einer Dotierung eines Diamant Substrats D mit Schwefel zeitlich vor der Stickstoff-Implantation die besten Ergebnisse erzielt. Bevorzugt ist eine Dotierung mit einem Schwefelisotop ohne magnetisches Kernmoment. Solche Isotope sind die Isotope ³²S, ³⁴S, ³⁶S. Eine Alternative stellt eine Dotierung mit den Sauerstoffisotopen ¹⁶O,¹⁸O da, die aber weniger geeignet ist. Es ist bekannt, dass eine n-Dotierung mit Phosphor ebenfalls erfolgreich sein soll. Allerdings weist Phosphor ein magnetisches Kernmoment auf. Grundsätzlich ist also eine N-Dotierung mit Atomen, die kein magnetisches Kernmoment aufweisen sinnvoll. Eine Verschiebung des Fermi-Niveaus E_F mit anderen Mitteln, beispielsweise mittels auf ein geeignetes Potenzial gegenüber dem Substrat D vorgeladenen, bevorzugt sehr dünnen Elektroden, führte im Vorfeld der Ausarbeitung dieser Schrift ebenfalls zu solchen Effekten. Bevorzugt weist das Substrat D des Quantencomputers somit zumindest zeitweise lokal eine Verschiebung des Fermi-Niveaus E_F auf, sodass dieses dann energetisch so verschoben ist, dass die Ausbeute an Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC in Form von NV-Zentren während der Implantation der Stickstoffatome erhöht ist. In analoger Weise kann das Fermi-Niveau E_F anderer Substratmaterialien und/oder in Relation zu anderen paramagnetischen Zentren (z.B. des ST1-Zentrums) bei der Ausbildung dieser paramagnetischen Zentren beeinflusst werden. Bevorzugt befinden sich die Lichtquelle LD und der Lichtquellentreiber LDRV und das Substrat D und die Vorrichtungen zur Erzeugung des elektromagnetischen Wellenfeldes MW/RF-AWFG, mWA, MGx, MGy, MGz und die Steuervorrichtung µC und die Speicher RAM, NVM der Steuervorrichtung µC und das optische System OS und ggf. der Verstärker V und die Abschirmung AS sich innerhalb des Gehäuses GH, wodurch sie bevorzugt gegenüber von außen eindringender elektromagnetischer Störstrahlung abgeschirmt sind. Hierzu umfasst das Material des Gehäuses GH bevorzugt ein elektrisch leitfähiges Material. Bevorzugt bildet das Gehäuse GH einen Faraday'schen Käfig. Bevorzugt umfasst das Material des Gehäuses GH auch ein Material zur Abschirmung magnetostatischer und/oder quasistatischer magnetischer Felder. Hierfür umfasst das Material des Gehäuses GH bevorzugt sogenanntes µ-Metall, bei dem es sich um ein besonders weichmagnetisches Material handelt.
Das bevorzugte, hier für die Verwendung in Quantencomputern QC und quantentechnologischen Vorrichtungen vorgeschlagene µ-Metall (Mu-Metall, englisch Mu-metal oder englisch permalloy) gehört typischerweise zu einer Gruppe weichmagnetischer Nickel-Eisen-Legierung mit 72 bis 80 % Nickel sowie Anteilen von Kupfer, Molybdän, Kobalt oder Chrom mit hoher magnetischer Permeabilität, die in dem vorgeschlagenen Quantencomputer QC bzw. der vorgeschlagenen quantentechnologischen Vorrichtung zur Abschirmung AS niederfrequenter externer Magnetfelder eingesetzt wird.
Solches µ-Metall besitzt vorschlaggemäß eine hohe Permeabilität (µ_r=50.000 bis 140.000 oder mehr), die bewirkt, dass sich der magnetische Fluss der externen niederfrequenten Magnetfelder im Material des Gehäuses GH des Quantencomputers QC konzentriert. Dieser Effekt führt bei der Abschirmung AS niederfrequenter oder statischer magnetischer Störfelder zu einer beachtlichen Schirmdämpfung. Somit sind die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC auch dann gegen solche externen magnetischen Felder geschrimt, wenn der Quantencomputer QC im Zuge einer Verlegung die räumliche Orientierung und/oder den Ort ändert, wobei mit einer solchen Änderung der Orientierung des Quantencomputers QC und/oder der Ortsänderung eines solchen Quantencomputers QC typischerweise eine Änderung der Orientierung und oder der Stärke der magnetischen Felder, die auf den Quantencomputer QC einwirken, relativ zum Quantencomputer QC einhergeht. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Quantencomputer QC z.B. zur Gewichtsersparnis nicht über eine aktive Schirmung gegen externe magnetische Felder verfügt, die das störende Magnetfeld mittels eines Magnetfeldsensors MSX, MSy, MSz erfassen würde und mittels geeigneter Mittel MFSx, MFSy, MFSz, MGX, MGy, MGz ein magnetisches Gegenfeld zur Kompensation erzeugen würde.
Die hier vorgelegte Schrift schlägt u.a. auch vor, dass die Abschirmung AS des Quantencomputers QC Teil des Gehäuses GH des Quantencomputers QC oder das Gehäuse GH des Quantencomputers QC selbst sein kann. Wie bereits beschrieben, steuert die Steuervorrichtung µC die Lichtquelle LD mit Hilfe des besagten Lichtquellentreibers LDRV. Dabei erzeugt die Steuervorrichtung µC vorzugsweise ein Lichtquellensteuersignal, das beispielsweise das Sendesignal S5 sein kann, mittels geeigneter Mittel. Der Lichtquellentreiber LDRV versorgt dann typischerweise die Lichtquelle LD in Abhängigkeit von dem Lichtquellensteuersignal der Steuervorrichtung µC mit elektrischer Energie. Die Lichtquelle LD erzeugt die Pumpstrahlung LB somit bevorzugt in Abhängigkeit von dem Lichtquellensteuersignal der Steuervorrichtung µC. Vorzugsweise erzeugt somit die Lichtquelle LD die Pumpstrahlung LB bevorzugt in Abhängigkeit von dem Sendesignal S5. In dem Fall der 1 übermittelt die Steuervorrichtung µC das Lichtquellensteuersignal bevorzugt über den Steuerdatenbus SDB und den Wellenformgenerator WFG als Sendesignal S5. Im Folgenden kann der Leser also zur Vereinfachung und zum besseren Verständnis annehmen, dass in der 1 das Lichtquellensteuersignal gleich dem Sendesignal S5 ist. Die Lichtquelle LD bestrahlt dann mittels des optischen Systems OS den Quantenpunkt oder die mehreren Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB einer Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Die Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp liegt bevorzugt zwischen 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder besser zwischen 450 nm bis 650 nm und/oder besser zwischen 500 nm bis 550 nm und/oder besser zwischen 515 nm bis 540 nm und/oder optimal bei einer Wellenlänge von 532 nm. Im Falle von NV-Zentren in Diamant hat sich eine Laser-Diode der Fa. Osram vom Typ PLT5 520B mit 520nm Wellenlänge als beispielhafte Quelle der Pumpstrahlung LB für die Bestrahlung von NV-Zentren in Diamant als Material des Substrats D bewährt. Die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC emittieren dann in Abhängigkeit von ihrem Zustand und von der Pumpstrahlung LB Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzwellenlänge λ_fl. Im Falle von NV-Zentren als paramagnetischen Zentren von Quantenpunkten der Quantenbits des Quantencomputers QC liegt die <fluoreszenzwellenlänge typischerweise im Bereich von 638 nm. Die Intensität I_fl der Fluoreszenzstrahlung FL hängt dabei typischerweise von der Intensität I_pmp der Pumpstrahlung LB und damit auch von dem Lichtquellensteuersignal ab. Der eine Quantenpunkt oder die mehreren Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC emittieren somit Fluoreszenzstrahlung FL mit einer Fluoreszenzstrahlungswellenlänge λ_fl bei Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Im Falle einer optischen Auslesung des Zustands der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC bzw. des Quantenpunkts des Quantenbits des Quantencomputers QC erfasst der Fotodetektor PD mittels des optischen Systems OS die Fluoreszenzstrahlung FL und wandelt die Fluoreszenzstrahlung FL in ein Empfängerausgangssignal S0 um. Das Empfängerausgangssignal S0 hängt typischerweise von der Fluoreszenzstrahlung FL ab, die den Fotodetektor PD trifft. Bevorzugt hängt das Empfängerausgangssignal S0 von Intensität I_fl der Fluoreszenzstrahlung FL, die den Fotodetektor PD trifft, ab. In dem Fall der optischen Auslesung des Zustands des oder der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC verstärkt und/oder filtert der Verstärker V das Empfängerausgangssignal S0 und stellt das Signal bevorzugt dem Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC als verstärktes Empfangssignal S1 zur Verfügung. Bevorzugt legt der Verstärker V die Werte der Abtastwerte des verstärkten und mittels eines Analog-zu-Digital-Wandlers des Verstärkers V digitalisierten Abtastwerte des verstärkten Empfangssignals S1 in einem Speicher des Verstärkers V ab. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC kann dann beispielsweise über den Steuerdatenbus SDB diese Abtastwerte des verstärkten Empfangssignals S1 aus dem Speicher des Verstärkers V abfragen und weiterverarbeiten. Im Falle der elektronischen Auslesung der Quantenpunkte NV1, V2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC erzeugen in 1 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnete Vorrichtungen HS1 bis HS3 und VS1 zum elektronischen Auslesen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit einer Kontrolleinheit B CBB ein zweites Empfangssignal. Wie bereits beschrieben, steuert die die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die eine oder mehreren Vorrichtungen zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Durch Ansteuerung der einer oder mehreren Vorrichtungen (LH1, LH2, LH3, LV1) zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder durch Steuerung der Emission der Lichtquelle LD kann die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC somit die Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC ändern und/oder miteinander verkoppeln. Bevorzugt verfügt die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC über Mittel, um aus einem oder mehreren Empfangssignalen, insbesondere aus dem ersten Empfangssignal und oder dem zweiten Empfangssignal ein Messwertsignal mit einem oder mehreren Messwerten zu erzeugen. Da diese Empfangssignale von den Zuständen der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ abhängen hängt das Messwertsignal typischerweise somit ebenfalls von Zuständen der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC ab.
Zur Erreichung der Verlegbarkeit wurde bis hierher die Verwendung eines raumtemperaturfähigen Quantencomputers QC auf Basis von paramagnetischen Zentren als Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC unter Verwendung nuklearer magnetischer Momente als Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit optischer Pumpstrahlung LB und optischer Zustandsauslesung oder elektronischer Zustandsauslesung der Quantenpunktzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und einer geeigneten verlegbaren, möglichst passiven Abschirmung AS vorgeschlagen.
Dier hier vorgelegte Vorschlag schlägt nun vor, dass der Quantencomputer QC und/oder die mobile Vorrichtung eine ggf. verlegbare Energieversorgung EV zur Versorgung des Quantencomputers QC mit Energie aufweist. Erst hierdurch wird die Verlegbarkeit komplettiert. Bevorzugt befindet sich die Energieversorgung EV innerhalb des Gehäuses GH. Dabei kann das Gehäuse GH ein Teilgehäuse mit einem magnetisch abgeschirmten Bereich umfassen, in dem sich die für Magnetfelder empfindlichen Teilvorrichtungen des Quantencomputers QC befinden. Außerhalb dieses Teilgehäuses, aber noch innerhalb des Gehäuses GH befinden sich bevorzugt die Teile des Quantencomputers QC, die zum Ersten nicht oder weniger empfindlich gegen magnetische und elektromagnetische externe Störfelder sind und/oder selbst elektromagnetische und/oder magnetische Störfelder erzeugen. Die Energieversorgung EV ist daher bevorzugt außerhalb des Teilgehäuses innerhalb des Gehäuses GH des Quantencomputers QC platziert. Die Quantencomputer QC1 bis QC16 eines Quantencomputersystems QUSYS können auch ein gemeinsames Gehäuse GH aufweisen.
Typischerweise ist der vorgeschlagene Quantencomputer QC zusammen mit allen notwendigen Mitteln zu seinem Betrieb Teil des Quantencomputersystem QUSYS, also z.B. des Smartphones oder des tragbaren Quantencomputersystems QUSYS oder des Fahrzeugs oder des verlegbaren Waffensystems.
Diese Mittel zum Betrieb des Quantencomputers QC müssen somit ebenfalls verlegbar sein. Das vorgeschlagene Quantencomputersystem QUSYS umfasst als verlegbare Mittel für dessen Betrieb und insbesondere eine oder mehrere ggf. verlegbare Energieversorgungen EV und/oder einen oder mehrere Quantencomputer QC. Im Sinne dieser Schrift sind diese Mittel zum Betrieb des Quantencomputers QC ebenfalls Teil des Smartphones oder des Kleidungsstücks oder des tragbaren Quantencomputersystem QUSYS oder des Fahrzeugs oder des verlegbaren Waffensystems. Dabei ist für die Auslegung der Ansprüche unerheblich, ob der Betrieb des Quantencomputers QC trotz des Vorhandenseins aller Mittel zum Betrieb des Quantencomputers QC als Teil des Quantencomputers QC an Mittel und/oder Kommandos außerhalb des Quantencomputers QC gekoppelt ist. Wichtig ist, dass der Quantencomputer QC ohne diese an Mittel und/oder Kommandos außerhalb des Quantencomputers QC potenziell funktionstüchtig ist. Beispielsweise soll ein Quantencomputersystem QUSYS, dass aufgrund der Programmierung der zentralen Steuereinrichtung ZSE und/oder der Programmierung einer Steuervorrichtung µC eines Quantencomputers QC des Quantencomputersystems QUSYS auf ein externes Startkommando wartet, von den Ansprüchen immer noch umfasst sein.
Die mobile ggf. verlegbare Energieversorgung EV umfasst bevorzugt eine oder mehrere ggf. verlegbare Ladevorrichtungen LDV mit einer oder mehreren Energieversorgungen PWR der Ladevorrichtung en LDV, eine oder mehrere ggf. verlegbare Trennvorrichtungen TS, eine oder mehrere ggf. verlegbare Energiereserven BENG und eine oder mehrere ggf. verlegbare Energieaufbereitungsvorrichtungen SRG. Die mobile Energieversorgung EV umfasst bevorzugt eine Energieaufbereitungsvorrichtung SRG, insbesondere einen Spannungswandler oder einen Spannungsregler oder einen Stromregler, die verhindert, dass Änderungen des Energieinhalts der Energiereserve BENG der Energieversorgung EV, beispielsweise des Ladezustands eines Akkumulators als Energiereserve BENG der Energieversorgung EV, sich auf den Quantencomputer QC und/oder das Quantencomputersystem QUSYS auswirkt. Dabei versorgen die die mobile Energieversorgung EV die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG mit Energie und die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG z.B. den Quantencomputer QC und ggf. weitere Teile des Quantencomputersystems QUSYS mit elektrischer Energie. In dem Fall versorgt also die Energieversorgung EV z.B. den Quantencomputer QC nur indirekt über die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG mit elektrischer Energie.
Typischerweise ist der Quantencomputer QC vorschlagsgemäß dazu eingerichtet und vorgesehen, mit einer verringerten ersten Anzahl an Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC auch bei Raumtemperatur arbeiten zu können. Raumtemperatur als Betriebstemperatur der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC führt zu einer Verbreiterung der Resonanzen im Resonanzspektrum, sodass diese sich überlagern. Bevorzugt weist der vorgeschlagene Quantencomputer QC daher eine ggf. verlegbare Kühlvorrichtung KV auf, die zusammen mit dem Quantencomputer QC verlegbar ist. Die betreffende ggf. verlegbare Kühlvorrichtung KV ist bevorzugt dazu geeignet und/oder vorgesehen ist, die Temperatur der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC zu senken. Die Absenkung der Betriebstemperatur der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC führt zu einer Verschmälerung der Resonanzen im Resonanzspektrum, sodass diese sich in geringerem Maße oder nicht überlagern. Eine solche Kühlung mittels einer Kühlvorrichtung KV senkt bevorzugt die Temperatur der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC soweit ab, dass der Quantencomputer QC mit einer gegenüber der ersten Anzahl an Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC erhöhten zweiten Anzahl an Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC arbeiten kann.
Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC als ggf. verlegbare Kühlvorrichtung KV ein Closed Loop Helium Gas Cooling System HeCLCS, auch das als Closed Cycle Cryocooler bezeichnet wird. Wir verweisen hier beispielsweise auf https://en.wikipedia.org/wiki/Cryocooler.
Eine weitere Ausprägung des Vorschlags betrifft einen Quantencomputer, der eine ggf. verlegbare zweite verlegbare Energieversorgung aufweist. Die ggf. verlegbare zweite Energieversorgung kann mit der ersten ggf. verlegbaren Energieversorgung (Bat) ganz oder teilweise identisch sein. Bevorzugt versorgt diese zweite ggf. verlegbare Energieversorgung BENG die ggf. verlegbare Kühlvorrichtung KV, mit Energie. Dies hat den Vorteil, dass die erste Energieversorgung nicht durch transiente Störungen der Elektromotoren der verlegbaren Kühlvorrichtung KV gestört wird.
Eine weitere Ausprägung des Vorschlags betrifft einen Quantencomputer QC zur Verwendung in einer mobilen Vorrichtung. Ganz besonders bevorzugt ist eine Verwendung in einem Smartphone oder einen tragbaren Quantencomputersystem QUSYS oder in einem Fahrzeug Kfz oder in einem Waffensystem. Das bedeutet, dass die hier vorgelegte Schrift ein verlegbares Waffensystem mit einem Quantencomputer QC vorschlägt, der Teil des verlegbaren Waffensystems ist. Besonders bevorzugt ist die Verwendung des Quantencomputers QC als Teil des Feuerleitsystems des Waffensystems oder des Navigationssystems GPS, NAV des Waffensystems. Besonders bevorzugt verwendet das Waffensystem den Quantencomputer QC zu Lösung NP-vollständiger Probleme, wie beispielsweise aber nicht nur die Identifikation von Zielen, die Klassifikation von Zielen, Die Zuordnung von Zielen zu bekannten feindlichen Objekten wie Flugzeug und/oder Raketentypen, Fahrzeugtypen, Schiffstypen, Flugkörpertypen, Schwimmkörpertypen, Typen von Unterwasserfahrzeugen, Typen von Unterwasserobjekten, Typen von Raumfahrzeugen, Typen von Satelliten etc. Des Weiteren können die Auswahl der Reihenfolge der Zielbekämpfung und/oder die Auswahl der Waffenmittel und/oder die Auswahl der Munition zur Bekämpfung der Ziele zu den Problemen gehören, die das Waffensystem mit Hilfe des Quantencomputers QC löst. Außerdem kann das verlegbare Waffensystem mit Hilfe des Quantencomputer QC die Route des jeweiligen Geschosses oder Gefechtskopfes oder Waffenträgers zum Ziel mit Hilfe des Quantencomputers QC festlegen und/oder modifizieren und/oder überwachen.
Ein solches Verfahren beginnt mit der Erfassung von Umfelddaten durch das Quantencomputersystem QUSYS in einem Schritt A). Die Erfassung der Umfelddaten erfolgt typischerweise mittels geeigneter Sensoren, die Teil des Quantencomputersystems QUSYS sein können oder die mit diesem Quantencomputersystem QUSYS über Datenverbindungen verbunden sind und Umfelddaten an das Quantencomputersystem QUSYS übermitteln. In einem Schritt B) identifiziert das Quantencomputersystem QUSYS Objekte im Umfeld des Quantencomputersystems QUSYS, wobei diese Umfeld auch entfern vom Quantencomputersystem QUSYS sein kann. Dabei klassifiziert in einem Schritt C) das Quantencomputersystem QUSYS die identifizierten Objekte im Umfeld des Quantencomputersystems QUSYS. Typischerweise klassifiziert das Quantencomputersystem QUSYS in dem Schritt C) die Objekte nach Gefährlichkeit und/oder Verwundbarkeit und/oder strategischer Wirkung, um eine Maximierung einer Waffenwirkung zu erzielen. Bevorzugt erfolgt diese Klassifikation in Schritt C) mittels eines neuronalen Netzwerkmodells, das das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ausführt. Bevorzugt nutzt das Quantencomputersystem QUSYS für diesen Schritt C) eine oder mehr Quantenoperationen zur Manipulation des Quantenzustand eines oder mehrere Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits eines oder mehrerer Quantencomputer QC1 bis QC16 des Quantencomputersystems QUSYS um die Klassifikation der Objekte durchzuführen. In einem Schritt D legt das Quantencomputersystem QUSYS die Waffen und/oder die Munition und/oder die Konfiguration und/oder die Reihenfolge der angegriffenen Objekte und/oder die angegriffenen und/oder die nicht angegriffenen Objekte fest. Bevorzugt erfolgt diese Festlegung in Schritt D) mittels eines neuronalen Netzwerkmodells, das das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ausführt. Bevorzugt nutzt das Quantencomputersystem QUSYS in dem Schritt D) eine oder mehr Quantenoperationen zur Manipulation des Quantenzustand eines oder mehrere Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits eines oder mehrerer Quantencomputer QC1 bis QC16 des Quantencomputersystems QUSYS um diese Festlegungen durchzuführen. In einem Schritt E) Schlägt das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ein oder mehr dieser Festgelegten Angriffsszenarien einem Bediener, beispielsweise einem oder mehreren Piloten und/oder einem mehreren Feuerleitoffizieren oder der Gleichen vor. Sofern diese den Feuerbefehl geben, kann beispielsweise das Quantencomputersystem QUSYS das freigegebene Angriffsszenario in einem Schritt F) umsetzen. Dies ist in 12 dargestellt.
Bevorzugt weist der Quantencomputer QC eine Abschirmung AS auf. Bevorzugt schirmt die Abschirmung AS die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC, also beispielsweise die NV-Zentren, gegen elektromagnetische Felder und/oder elektromagnetische Wellen ab.
Der Quantencomputer QC umfasst bevorzugt ein optisches System OS, dass die elektromagnetische Strahlung der Lichtquelle LD auf die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC, also beispielsweise die paramagnetischen Zentren bzw. die NV-Zentren lenkt. Das optische System OS umfasst bevorzugt ein konfokales Mikroskop.
Bevorzugt umfasst das optische System OS eine erste Kamera CM1, die die Fluoreszenzstrahlung FL der paramagnetischen Zentren NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder von Clustern solcher paramagnetischer Zentren, also beispielsweise von NV-Zentren und/oder Clustern von NV-Zentren, erfasst. Andere fluoreszierende Defektzentren mit anderen Fluoreszenzwellenlängen sind denkbar. Solche anderen fluoreszierende Defektzentren mit anderen Fluoreszenzwellenlängen können somit eine Fluoreszenzstrahlung mit einer Fluoreszenzwellenlänge aufweisen, die von der Fluoreszenzwellenlänge λ_fl der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC verschieden ist und daher beispielsweise mittels eines dichroischen Spiegels an Stelle des halbdurchlässigen Spiegels STM oder mittels eines optischen Filters von der Pumpstrahlung LB und der Fluoreszenzstrahlung FL der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC optisch abgetrennt werden kann. Bevorzugt ist das Substrat D auf einem Positioniertisch gelagert. Der Positioniertisch umfasst bevorzugt eine translatorische Positioniervorrichtung XT in X-Richtung und eine translatorische Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung die die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC über den Steuerdatenbus SDB bevorzugt steuert. Bevorzugt erfasst die erste Kamera CM1 die Position des Substrats D relativ zum optischen System OS und damit die Position der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC im Substrat D. Damit erfasst die erste Kamera CM1 die Position der paramagnetischen Zentren, also beispielsweise der NV-Zentren, relativ zum optischen System OS. Verlagert sich das Substrat D beispielsweise durch mechanische Schwingungen oder andere Störungen relativ zum optischen System OS, so erfasst ein Bildverarbeitungssystem des Quantencomputers QC diese mechanische Verlagerung beispielsweise durch Auswertung der Position fluoreszierender paramagnetischer Defektzentren. Das Bildverarbeitungssystem erfasst dabei bevorzugt mittels der ersten Kamera CM1 die Fluoreszenzmuster der Defektzentren und vergleicht deren Position auf dem Bild mit Sollpositionen.. Das Bildverarbeitungssystem ermittelt bevorzugt einen Verschiebungsvektor und Repositioniert das Substrat D mittels des Positioniertisches XT, YT gegenüber dem optischen System OS in Abhängigkeit von dem ermittelten Verschiebungsvektor. Diese Repositionierung führt die Bildverarbeitungsvorrichtung bevorzugt in der Art aus, dass die Position des Quantenpunkts des Quantenbits des Quantencomputers QC, beispielsweise des paramagnetischen Zentrums bzw. eines Clusters paramagnetischer Zentren, relativ zum optischen System OS im nach Abschluss der Repositionierung bevorzugt Wesentlichen unverändert ist. Bevorzugt ist das Bildverarbeitungssystem Teil des Quantencomputers QC. Typischerweise arbeitet die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers als das Bildverarbeitungssystem. Das Bildverarbeitungssystem kann aber auch eine separate Teilvorrichtung des Quantencomputers QC sein. In dem Fall steuert bevorzugt die Steuervorrichtung µC das gesonderte Bildverarbeitungssystem über den Steuerdatenbus SDB. Das Bildverarbeitungssystem kann dann beispielsweise Teil der ersten Kameraschnittstelle CIF sein. Statt eines Bildverarbeitungssystems können auch andere Positionsverschiebungssensoren die Verlagerungen des Substrats D relativ zum optischen System Positionsverschiebungen des Substrats D relativ zum optischen System detektieren. Der vorgeschlagene Quantencomputer QC regelt auf Basis der Positionsverschiebungsdaten solcher Positionsverschiebungssensoren die Lage des Substrats D relativ zum optischen System OS dann nach. Beispielsweise können solche Positionsverschiebungssensoren die erfassten Positionsverschiebungsdaten der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC über den Steuerdatenbus SDB übermitteln, sodass die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC beispielsweise in Abhängigkeit von diesen erfassten Positionsverschiebungsdaten über den Steuerdatenbus SDB den Positioniertisch mittels der translatorischen Positioniervorrichtung XT in X-Richtung und mittels der translatorischen Positioniervorrichtung YT in Y-Richtung die die Steuervorrichtung µC das Substrat D gegenüber dem optischen System OS in Abhängigkeit von diesen ermittelten Positionsverschiebungsdaten wieder so repositioniert, als wenn im Wesentlichen keine Verschiebung stattgefunden hätte. Dies stellt sicher, dass der Quantencomputer QC auch bei Vibrationen , Beschleunigungen und der gleichen funktioniert.
Bevorzugt umfasst der Quantencomputer QC einen Fotodetektor PD und einen Verstärker V. Der Fotodetektor PD erfasst die Fluoreszenzstrahlung FL der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC, wenn die Lichtquelle LD sie mit ihrer elektromagnetischen Strahlung, die als Pumpstrahlung LB dient, bestrahlt. Dies nutzt der Quantencomputer QC bevorzugt zum Auslesen des Quantenzustands der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei den Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC um paramagnetische Zentren als Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei den paramagnetischen Zentren um NV-Zentren in Diamant. Der Verstärker V verstärkt und/oder filtert das Empfängerausgangssignal S0 des Fotodetektors PD zu einem verstärkten Empfängerausgangssignal S1. Das verstärkte Empfängerausgangssignal kann beispielsweise auch eine geordnete Menge von Daten in einem Speicher des Verstärkers V sein, wobei der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC bevorzugt über den Steuerdatenbus SDB diesen Speicher des Verstärkers V zumindest teilweise auslesen kann.
Des Weiteren kann der Quantencomputer QC parallel oder alternativ zu dieser optischen Auslesung des Zustands von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC auch eine elektronische Auslesung von Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC vornehmen. Zu diesem Zweck kann der Quantencomputer QC alternativ oder parallel zu dem Fotodetektor PD und dem Verstärker V eine Vorrichtung zum elektronischen Auslesen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC aufweisen. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung zum elektronischen Auslesen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC elektrisch leitfähige Leitungen zum Anlegen elektrische Felder im Wirkungsbereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und Kontakte zur Absaugung von Ladungsträgeren im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Des Weiteren umfasst bevorzugt die Vorrichtung zum elektronischen Auslesen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC Vorrichtungen zur Bereitstellung der Steuersignale zur Ansteuerung der besagten elektrisch leitfähigen Leitungen zum Anlegen elektrische Felder im Wirkungsbereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC. Des Weiteren umfasst bevorzugt die Vorrichtung zum elektronischen Auslesen der Zustände der Quantenpunkte NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC, NV3 Vorrichtungen Verstärker zur Verstärkung der über die Kontakte zur Absaugung von Ladungsträgeren im Bereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC abgesaugten elektrischen Ströme von Ladungsträgern. Bevorzugt weist der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC einen oder mehrere Digital-zu-Analog-Wandler auf, die die an der Erzeugung der Steuersignale zur Ansteuerung der besagten elektrisch leitfähigen Leitungen LH1, LH2, LH3, LV1 zum Anlegen elektrische Felder im Wirkungsbereich der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mitwirken. Bevorzugt weist die erste horizontale Treiberstufe HD1 zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC einen Analog-zu-Digital-Wandler auf, den der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus STB bevorzugt steuern kann. Bevorzugt weist die zweite horizontale Treiberstufe HD2 zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenpunkts NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC einen Analog-zu-Digital-Wandler auf, den der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus STB bevorzugt steuern kann. Bevorzugt weist die dritte horizontale Treiberstufe HD3 zur Ansteuerung des dritten anzusteuernden Quantenpunkts NV3 des dritten Quantenbits des Quantencomputers QC einen Analog-zu-Digital-Wandler auf, den der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus STB bevorzugt steuern kann. Bevorzugt steuert die Steuervorrichtung µC einen oder mehreren dieser Digital-zu-Analog-Wandler über einen internen Steuerdatenbus SDB des Quantencomputers QC an.
Zusammenfassung
Das hier vorgelegte Dokument beschreibt einen Quantencomputer QC, der vorzugsweise NV-Zentren in Diamant als Quantenbits umfasst. Hierbei stehen die NV-Zentren in Diamant auch für andere paramagnetische Zentren mit äquivalenten Eigenschaften. Auch sind andere Materialien denkbar.
Der Quantencomputer QC nutzt stark an die Quantenbits, hier in Form von NV-Zentren, gebundene nukleare Spins von stark an diese Quantenbits - die NV-Zentren - gekoppelten Atomkernen als nukleare Quantenbits, die das hier vorgelegte Dokument auch als starke nukleare Quantenbits bezeichnet.
Der Quantencomputer QC nutzt schwach an die Quantenbits, hier in Form von NV-Zentren, gebundene nukleare Spins von schwach an diese Quantenbits - die NV-Zentren - gekoppelten Atomkernen als nukleare Quantenbits, die das hier vorgelegte Dokument auch als schwache nukleare Quantenbits bezeichnet.
Die Resonanzenergie für die Kopplung dieser schwach gekoppelten nuklearen Spins dieser schwach an das jeweilige Quantenbit - hier das jeweilige NV-Zentrum - gekoppelten Atomkerne hängt dabei nur schwach von dem jeweiligen Spinzustand der Elektronenkonfiguration des jeweils mit diesem nuklearen Spin schwach gekoppelten Quantenbits - hier des NV-Zentrums - ab. Der Quantencomputer QC ist vorzugsweise dazu eingerichtet, einen SWOP des Quantenzustands eines Quantenbits - hier des NV-Zentrums - mit dem Quantenzustand eines schwach an dieses Quantenbit - hier dieses NV-Zentrum - gebundenen nuklearen Spins eines nuklearen Quantenbits unter Hartmann-Hahn Bedingungen mittels eines Mikrowellenpulses zur Ansteuerung dieses Quantenbits - hier dieses NV-Zentrums - durchzuführen. Der Quantencomputer QC ist vorzugsweise dazu eingerichtet, einen SWOP des Quantenzustands eines Quantenbits - hier eines NV-Zentrums - mit dem Quantenzustand eines stark an dieses Quantenbit - hier dieses NV-Zentrum - gebundenen nuklearen Spins eines nuklearen Quantenbits mittels eines Radiowellenpulses unter Nutzung der starken Kopplung zwischen diesem Quantenbit - hier diesem NV-Zentrum - und dem stark gebundenen nuklearen Spins eines nuklearen Quantenbits durchzuführen. Der Quantencomputer QC umfasst bevorzugt Mittel MW/RF-AWFG, MWA zur Erzeugung des Radiowellenpulses und/oder des Mikrowellenpulses. Der Quantencomputer QC umfasst bevorzugt Mittel MGx, MGy, MGz, MSx, MSy, MSz, MFSx, MFSy, MFSz zur Einstellung der magnetischen Flussdichte B zur Erfüllung der Hartmann-Hahn Bedingung. Der Quantencomputer QC umfasst bevorzugt eine Lichtquelle LD zur Bestrahlung der Quantenbits - hier der NV-Zentren - mit Pumpstrahlung LB der Pumpstrahlungswellenlänge λ_pmp. Der Quantencomputer QC umfasst typischerweise eine Steuervorrichtung µC, die zumindest einen Speicher RAM, NVM umfasst. In dem Speicher RAM, NVM ist vorzugsweise ein Quantencomputerprogramm mit OP-Codes und mit zumindest einem Symbol für einen Quanten-OP-Codes als OP-Code abgelegt. Dies bedeutet auch, dass typischerweise zumindest einer der Speicher RAM, NVM dazu eingerichtet ist, dass dort ein Quantencomputerprogramm mit OP-Codes und mit zumindest einem Symbol für einen Quanten-OP-Codes als OP-Code abgelegt wird. Die Steuervorrichtung µC ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das Quantencomputerprogramm abzuarbeiten. Die Steuervorrichtung µC ist typischerweise dazu eingerichtet, die Lichtquelle LD und die Mittel MGx, MGy, MGz, MSx, MSy, MSz, MFSx, MFSy, MFSz zur Einstellung der magnetischen Flussdichte B und die Mittel MW/RF-AWFG, MWA zur Erzeugung des Radiowellenpulses und/oder des Mikrowellenpulses in Abhängigkeit von den OP-Codes und/oder Quanten-OP-Codes des Quantencomputerprogramms zu steuern. Die Quanten-OP-Codes im Speicher RAM, NVM umfassen typischerweise CROT-Befehle für die Manipulation eines stark gebundenen nuklearen Spins. Im Sinne dieser Schrift umfassen die Quanten-OP-Codes im Speicher RAM, NVM CROT-Befehle für die Manipulation eines stark gebundenen nuklearen Spins, wenn diese Quanten-OP-Codes zumindest eine CROT-Operation zumindest eines Quantenbits und/oder zumindest eines nuklearen Quantenbits bei Ausführung umfassen. Ein Quanten-OP-Code im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist ein Op-Code, der bei Ausführung durch den Quantencomputer QC und/oder die Steuervorrichtung µC eine Manipulation und/oder Auslesung zumindest eines Quantenbits und/oder nuklearen Quantenbits zur Folge hat. Typischerweise umfassen die Quanten-OP-Codes im Speicher RAM, NVM CROT-Befehle für die Manipulation eines schwach gebundenen nuklearen Spins eines schwach an ein Quantenbit gebundenes nukleares Quantenbit. Ein Speicher RAM, NVM der Steuervorrichtung µC ist vorzugsweise dazu eingerichtet für einen oder mehrere oder alle nuklearen Spins, bei denen der Quantencomputer QC dazu eingerichtet ist, diese als nukleare Quantenbits zu nutzen, eine Information, insbesondere als Flag, bereitzuhalten, die angibt, ob es sich um einen stark an ein Quantenbit - hier ein NV-Zentrum - gebundenen nukleares Quantenbit - hier in Form eines nuklearen Spins - oder einen schwach an ein Quantenbit - hier ein NV-Zentrum - gebundenen nukleares Quantenbit - hier in Form eines nuklearen Spins - handelt. Der Speicher RAM, NVM der Steuervorrichtung µC hält vorzugsweise für einen oder mehrere oder alle nuklearen Spins, bei denen der Quantencomputer QC dazu eingerichtet ist, diese als nukleare Quantenbits zu nutzen, eine Information bereit, die angibt, an welches Quantenbit - hier NV-Zentrum - der betreffende nukleare Spin als nukleares Quantenbit gebunden ist. Die Steuervorrichtung µC führt einen CROT-OP-Code und/oder eine CROT-Operation eines nuklearen Quantenbits - hier eines nuklearen Spins - vorzugsweise in Abhängigkeit von diesen Informationen, die sich im Speicher RAM, NVM befinden, aus.
Vorzugsweise umfasst der Speicher RAM, NVM für zumindest ein nukleares Quantenbit vorzugsweise in Form einen nuklearen Spin eines Atomkerns, den der Quantencomputer QC als nukleares Quantenbit benutzt, eine Information darüber, mit welchem Quantenbit - hier NV-Zentrum - dieses nukleare Quantenbit - hier in Form dieses nuklearen Spins - koppelbar ist. Der Speicher RAM, NVM umfasst vorzugsweise für zumindest diesen einen nuklearen Spin eines Atomkerns, den der Quantencomputer QC als nukleares Quantenbit benutzt, eine Information darüber, auf welcher Position und/oder in welcher gruppe von Positionen dieser zumindest eine Atomkern sich im Kristallgitter relativ zur Position des als Quantenbit genutzten, zugeordneten paramagnetischen Zentrums- hier des zugeordneten NV-Zentrums - im Kristallgitter befindet.
Vorzugsweise ist der Quantencomputer QC dazu eingerichtet, dass der Quantencomputer QC für das Auslesen der nuklearen Quantenzustände von n nuklearen Spins von n Atomkernen von n nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC, die an ein Quantenbit - hier ein NV-Zentrum - gekoppelt sind, 2ⁿ CROT-Gatter auszuführen, um Kombinationen von Quantenzuständen zu überprüfen. Dabei ist vorzugsweise n eine ganze positive Zahl größer 2. Der Quantencomputer QC ist vorzugsweise dazu eingerichtet, den Übergang des Quantenzustands des Quantenbits - hier den NV-Übergang des NV-Zentrums - zu detektieren, wenn sich die n nuklearen Spins der n Atomkerne Kerne der n nuklearen Quantenbits in einem dieser 2ⁿ Kombinationen von Quantenzuständen dieser n Quantenbits (Quantenbits und nukleare Quantenbits als Gemeinschaft) befinden.
Vorteil
Der hier vorgestellte Quantencomputer kann durch unterschiedliche Ansteuerung von schwach und stark an die NV-Zentren gekoppelten nuklearen Spins von Atomkernen nuklearer Quantenbits eine höhere Anzahl von Quantenbits bei verbesserter Fidelity realisieren. Die Vorteile sind hierauf aber nicht beschränkt.
Figurenliste

1 zeigt den oben beschriebenen beispielhaften verlegbaren Quantencomputer QC schematisch vereinfacht.
2 zeigt zwei beispielhafte Quantenbits QUB1, QUB2.
3 zeigt das Blockdiagramm eines beispielhaften Quantencomputers QC mit einem beispielhaften schematisch angedeuteten Drei-Bit-Quantenregister.
4 zeigt ein beispielhaftes Quantencomputersystem QUSYS mit einer beispielhaften zentralen Steuereinheit ZSE.
5 zeigt ein beispielhaftes Flugzeug FZ als beispielhaftes Fahrzeug mit mehreren verlegbaren Quantencomputern QC1, QC2.
6a zeigt ein anderes Einsatzbeispiel des vorschlagsgemäßen verlegbaren Quantencomputers QC in einem Flugzeug FZ.
6b zeigt einen Verlegbaren Quantencomputer QC in einem See-Container SC auf einem Tieflader TL mit einer Zugmaschine ZM.
6c zeigt einen beispielhaften Flugzeugträger FZT als beispielhaftem Schwimmkörper.
6d zeigt eine Fabrikhalle FHB als Beispiel einer stationären Vorrichtung in die hier beispielhaft mehrere verlegbare Quantencomputer QC eingebracht wurden.
7 zeigt eine anderes Beispiel eines Fahrzeugs mit einem vorschlagsgemäßen Quantencomputersystem QUSYS mit hier beispielhaft zwei Quantencomputern QC, wobei es sich um ein beispielhaftes Unterseeboot SUB handelt.
8 zeigt ein Fahrzeug mit einem ersten Quantencomputer QC1, einem zweiten Quantencomputer QC2, einer zentralen Steuereinheit ZSE und einem externen Datenbus EXTDB, der diese zu einem Quantencomputersystem QUSYS verbindet, wobei das Fahrzeug ist in dem Beispiel der 8 ein beispielhaftes Kraftfahrzeug KFZ ist.
9 zeigt eine Überprüfung, ob die Lösung eines NP-vollständigen Problems tatsächlich eine Lösung ist.
10 zeigt ein Quantencomputersystem QUSYS mit einer Daisy-Chain-Anordnung der Quantencomputer QC1 bis QC16.
11 zeigt ein Quantencomputersystem QUSYS mit mehreren Unterquantencomputersystemen.
12 zeigt die Lösung eines NP-Vollständigen Problems mit Hilfe eines mobilen verlegbaren Quantencomputers QC.
13 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines Verstärkers V, wie er in der 1 eingezeichnet ist.
14 zeigt ein Beispiel eines Kleidungsstücks mit einem verlegbaren Quantencomputersystem QUSYS.
15 zeigt ein Beispiel eines Satelliten oder Raumfahrzeugs als Beispiel eines Fahrzeugs mit einem verlegbaren Quantencomputersystem QUSYS.
16 zeigt ein Beispiel eines Smartphones mit einem verlegbaren Quantencomputersystem QUSYS.
17 entspricht weitestgehend der 1, wobei zusätzlich die mechanische Grundkonstruktion MGK eingezeichnet ist.
18 zeigt die verschiedenen Positionen der koppelnden nuklearen Spins.
19 zeigt die Verschiebung der Energieaufspaltung durch Hyperfein-WW hf Zeeman, nZ und Quadrupol Q.
20 zeigt eine vorschlagsgemäße Pulssequenz zur Charakterisierung eines Quantenbits in Form eines NV-Zentrums.
21 zeigt die Pulssequenz für ein Ramsey- oder Hahn-Echo.
22 zeigt ein Beispiel für die Ansteuerung eines stark an das NV-Zentrum des Quantenbits gekoppelten, nuklearen Spins des Atomkerns eines nuklearen Quantenbits.
23 zeigt ein Beispiel für die Ansteuerung eines schwach an das NV-Zentrum des Quantenbits gekoppelten, nuklearen Spins des Atomkerns eines nuklearen Quantenbits.
24 zeigt beispielhaft einen Bernstein-Vazirani-Code in der Quantencomputerprogrammbeschreibungssprache Quiskit.
25 zeigt den Source-Code des Beispiels der 24 (BV-Code) in Form beispielhafter Assembler OpCodes, die der Quantencomputer QC ausführt.
26 zeigt das Beispiel einer Addition von 2m mal 3 Bit Werten.

Beschreibung der Figuren
Die Figuren erläutern den Vorschlag schematisch und vereinfacht. Die Offenlegung der hier vorgelegten Schrift ist nicht auf die Figuren begrenzt und umfasst auch andere Kombinationen.
Figur 1
1 zeigt den oben beschriebenen beispielhaften verlegbaren Quantencomputer QC schematisch vereinfacht. Die hier vorgelegte Schrift verzichtet auf eine Wiederholung der Beschreibung an dieser Stelle.
Figur 2
Die 2 zeigt zwei beispielhafte Quantenbits QUB1, QUB2. Im Folgenden beschreibt die hier vorgelegte Schrift zunächst das erste Quantenbit QUB1. Das zweite Quantenbit QUB2 ergibt sich analog. Das Substrat D besitzt eine Unterseite US auf dem ein Rückseitenkontakt BSC angebracht ist. Besonders bevorzugt ist das Substrat D aus Diamant gefertigt. Bevorzugt erfolgt die Bestrahlung der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC und der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB von der Unterseite US des Substrats D. Die Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der zweiten nuklearen Quantenbits umfassen bevorzugt stark und/oder schwach an die jeweiligen NV1, NV2, NV3 der ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC gebundene nukleare Spins als zweite nukleare Quantenbits. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet die zweiten nuklearen Quantenbits synonym auch als Kernquantenbits. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet die nuklearen Spins der nuklearen Quantenbits synonym auch als Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der zweiten nuklearen Quantenbits. Bevorzugt weisen die Isotope des Substrats D im Wesentlichen kein magnetisches Kernmoment µ auf. Eine epitaktische Schicht DEPI ist zur Verbesserung der elektronischen Eigenschaften auf dem Substrat D aufgebracht. Bevorzugt umfassen das Substrat D und/oder die epitaktische Schicht DEPI im Wesentlichen nur Isotope ohne ein magnetisches Kernmoment µ. Bevorzugt umfasst das Substrat D und/oder die epitaktische Schicht DEPI im Wesentlichen nur einen Isotopentyp eines Isotops ohne ein magnetisches Kernmoment µ. Das Paket aus Substrat D und epitaktischer Schicht DEPI besitzt eine Oberfläche OF. Auf der Oberfläche OF ist eine vertikale Leitung LV1 als Teil einer beispielhaften Crossbar-Struktur aufgebracht, die von einem mit einer vertikalen Modulation modulierten vertikalen elektrischen Strom IV1 durchströmt wird. Die Oberfläche OF und die vertikale Leitung LV1 sind von einer Isolation IS bedeckt. Ggf. befindet sich eine weitere Isolation zwischen der vertikalen Leitung LV1 und der Oberfläche OF, um die vertikale Leitung LV1 elektrisch zu isolieren. Auf der Isolation IS ist eine erste horizontale Leitung LH1 aufgebracht, die von einem mit einer ersten horizontalen Modulation modulierten ersten horizontalen elektrischen Strom IH1 durchströmt wird. Die erste vertikale Leitung LV1 und die erste horizontale Leitung LH1 sind bevorzugt gegeneinander elektrisch isoliert. Bevorzugt ist der Winkel α₁₁ zwischen der ersten horizontalen Leitung LH1 und der ersten vertikalen Leitung LV1 ein rechter Winkel von 90°. Die erste horizontale Leitung LH1 und die erste vertikale Leitung LV1 kreuzen sich bevorzugt oberhalb des paramagnetischen Zentrums des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC um ein NV-Zentrum in Diamant. Bevorzugt befindet sich direkt unter dem Kreuzungspunkt der ersten horizontalen Leitung LH1 mit der ersten vertikalen Leitung LV1 der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC in einem ersten Abstand d1 unter der Oberfläche OF in der epitaktischen Schicht DEPI. Der erste Abstand d1 liegt bevorzugt zwischen 10µm und 20µm, schlechter zwischen 5µm und 40µm, schlechter zwischen 2,5µm und 80µm. Im Falle von Diamant als Material der epitaktischen Schicht DEPI kann der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC beispielsweise ein NV-Zentrum sein. Auch ist die Verwendung von SiV und/oder TR12-Zentren und anderen paramagnetischen Zentren in Diamant denkbar. Ist die horizontale Modulation des ersten horizontalen Stromes IH1 gegenüber der vertikalen Modulation des ersten vertikalen Stromes IV1 um +/- π/2 verschoben, so ergibt sich dann am Ort des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC beispielsweise ein rotierendes Magnetfeld B_NV, das den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC beeinflusst. Dieses kann die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC zur Manipulation des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC nutzen. Hierbei wählt die Steuervorrichtung µC die Frequenz so gewählt, dass der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC in Resonanz mit dem rotierenden Magnetfeld B_NV gerät. Die zeitliche Dauer des Pulses bestimmt dann den Drehwinkel der Quanteninformation des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC. Die Polarisationsrichtung bestimmt die Richtung.
Die 2 umfasst beispielhaft sechs Kernquantenpunkte der zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC und zwar
zum Ersten einen ersten, stark an den ersten Quantenpunkt NV1 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC gebundenen Kernquantenpunkt CI1₁ des ersten zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC, der dem ersten Quantenpunkt NV1 des ersten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC zugeordnet ist, und zum Zweiten einen zweiten, stark an den ersten Quantenpunkt NV1 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC gebundenen Kernquantenpunkt CI1₂ des zweiten zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC, der dem ersten Quantenpunkt NV1 des ersten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC zugeordnet ist, und zum Dritten einen dritten, schwach an den ersten Quantenpunkt NV1 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC gebundenen Kernquantenpunkt CI1₃ des dritten zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC, der dem ersten Quantenpunkt NV1 des ersten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC zugeordnet ist, und zum Vierten einen ersten, stark an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC gebundenen Kernquantenpunkt CI2₁ des ersten zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC, der dem zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC zugeordnet ist, und zum Fünften einen zweiten, stark an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC gebundenen Kernquantenpunkt CI2₂ des zweiten zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC, der dem zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC zugeordnet ist, und zum Sechsten einen dritten, schwach an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC gebundenen Kernquantenpunkt CI2₃ des dritten zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC, der dem zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits des Quantencomputers QC zugeordnet ist.
Jeder der Kernquantenpunkte der zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bildet mit den Leitungen LV1, LH1, LH2 jeweils ein Kernquantenbit (zweites nukleares Quantenbit). In dem jeweiligen Kernquantenbit ist der Quantenpunkt NV1, NV2 durch den Kernquantenpunkt CI1₁, CI1₂, CI1₃ in QUB1 und CI2₁, CI2₂, CI2₃ in QUB2 ersetzt.
Isotope mit einem magnetischen Kernspin bilden bevorzugt die Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃ der zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC in dem Substrat D. Im Falle von Diamant als Material der epitaktischen Schicht DEPI bzw. des Substrats D kann ein Kernquantenpunkt eines zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC beispielsweise ein ¹³C-Isotop oder ein Atomkern eines Stickstoffatoms eines NV-Zentrums sein.
2 zeigt ein beispielhaftes Quantenregister mit einem ersten ersten elektronischen Quantenbit QUB1 und einem zweiten ersten elektronischen Quantenbit QUB2. Die elektronischen Quantenbits QUB1, QUB2 des Quantenregisters besitzen ein gemeinsames Substrat D und eine gemeinsame epitaktische Schicht DEPI. Die erste vertikale Leitung des ersten ersten elektronischen Quantenbits QUB1 ist die erste vertikale Leitung LV1 des zweiten ersten elektronischen Quantenbits QUB2. Die erste vertikale Leitung LV1 und die erste horizontale Leitung LH1 kreuzen bevorzugt oberhalb des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten ersten elektronischen Quantenbits QUB1 des Quantencomputers QC, der bevorzugt in einem ersten Abstand d1 unter der Oberfläche OF liegt, in einem bevorzugt rechten Winkel α₁₁ von 90°. Die erste vertikale horizontale Leitung LV1 und die zweite horizontale Leitung LH2 kreuzen bevorzugt oberhalb des zweiten Quantenpunkts NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC, der bevorzugt in einem zweiten Abstand d2 unter der Oberfläche liegt, in einem bevorzugt rechten Winkel α₁₂. Bevorzugt sind der erste Abstand d1 und der zweite Abstand d2 ähnlich zueinander. Bei NV-Zentren in Diamant als Quantenpunkte NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC liegen diese Abstände d1, d2 bevorzugt bei 10nm bis 20nm. Ein mit einer horizontalen Modulation modulierter erster vertikaler Strom IV1 durchströmt die erste vertikale Leitung LV1. Ein mit einer ersten horizontalen Modulation modulierten erster horizontaler Strom IH1 durchströmt die erste horizontale Leitung LH1. Ein mit einer zweiten horizontalen Modulation modulierter zweiter horizontaler Strom IH2 durchströmt die zweite horizontale Leitung LH2. Der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC ist vom zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC mit einem Abstand sp12 beabstandet.
Die 2 zeigt ein beispielhaftes Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister CECEQUREG.
Das Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister umfasst ein Elektron-Elektron-Quantenregister, bei dem der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits QUB1 des Quantencomputers QC mit dem zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits QUB2 des Quantencomputers QC koppen kann.
Das Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister umfasst ein erstes Kern-Elektron-Quantenregister, bei dem der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits QUB1 des Quantencomputers QC mit dem ersten Kernquantenpunkt CI1₁ des ersten Kernquantenbits der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC koppen kann.
Das Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister umfasst ein zweites Kern-Elektron-Quantenregister, bei dem der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits QUB1 des Quantencomputers QC mit dem zweiten Kernquantenpunkt CI1₂ des zweiten Kernquantenbits der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC koppen kann.
Das Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister umfasst ein drittes Kern-Elektron-Quantenregister, bei dem der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits QUB1 des Quantencomputers QC mit dem dritten Kernquantenpunkt CI1₃ des zweiten Kernquantenbits der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC koppen kann.
Das Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister umfasst ein viertes Kern-Elektron-Quantenregister, bei dem der zweite Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits QUB2 des Quantencomputers QC mit dem ersten Kernquantenpunkt CI2₁ des vierten Kernquantenbits der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC koppen kann.
Das Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister umfasst ein fünftes Kern-Elektron-Quantenregister, bei dem der zweite Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits QUB2 des Quantencomputers QC mit dem zweiten Kernquantenpunkt 1,CI2₂ des fünften Kernquantenbits der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC koppen kann.
Das Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister umfasst ein sechstes Kern-Elektron-Quantenregister, bei dem der zweite Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits QUB2 des Quantencomputers QC mit dem dritten Kernquantenpunkt CI2₃ des sechsten Kernquantenbits der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC koppeln kann.
Dies ist die einfachste Form eines Quantenbusses mit einer ersten QuantenALU QUALU1 (NV1, CI1₁, CI1₂, CI1₃) und einer zweiten QuantenALU QUALU2 (NV2, CI2₁, CI2₂, CI2₃). Dabei kann die Steuervorrichtung µC die Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃ der ersten QuantenALU NV1, CI1₁, CI1₂, CI1₃ und die Kernquantenpunkte der zweiten QuantenALU QUALU2 mit Hilfe des ersten Quantenpunktes NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC und des zweiten Quantenpunkts NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC miteinander verschränken. Dabei dienen der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC und der zweite Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt dem Transport der Abhängigkeit und die Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC den Berechnungen und der Speicherung. Ausgenutzt wird hierbei, dass die Reichweite der Kopplung der Quantenpunkte NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC untereinander größer ist als die Reichweite der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC untereinander und dass die T2-Zeit der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC länger ist als die der Quantenpunkte NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC.
Typischerweise ist der Abstand zwischen den Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃ der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC und dem zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC größer als die Elektron-Kern-Kopplungsreichweite, sodass der Zustand der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃ der nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC den Zustand des zweiten Quantenpunkts NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC nicht beeinflussen kann und der Zustand des zweiten Quantenpunkts NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC den Zustand der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃ der nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC nicht beeinflussen kann.
Typischerweise ist der Abstand zwischen den Kernquantenpunkten CI2₁, CI2₂, CI2₃ der nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC und dem ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC größer als die Elektron-Kern-Kopplungsreichweite, sodass der Zustand der Kernquantenpunkte CI2₁, CI2₂, CI2₃ der nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC den Zustand des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC nicht beeinflussen kann und der Zustand des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC den Zustand der Kernquantenpunkte CI2₁, CI2₂, CI2₃ der nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC nicht direkt beeinflussen kann.
2 zeigt ein beispielhaftes Quantenregister mit einer zweiten horizontalen Abschirmleitung SH2 und mit einer ersten horizontalen Abschirmleitung SH1 und mit einer dritten horizontalen Abschirmleitung SH3. Die zusätzlichen Abschirmleitungen ermöglichen die Einspeisung weiterer Ströme zur Verbesserung der Selektion der Quantenpunkte der Quantenbits des Quantencomputers QC während der Ausführung der Operationen durch Bestromung der vertikalen und horizontalen Leitungen. Die beiden zusätzlichen Leitungen ermöglichen eine noch bessere Einstellung.
2 zeigt ein beispielhaftes zwei Bit Elektron-Elektron Quantenregister mit einer gemeinsamen ersten vertikalen Leitung LV1, mehreren Abschirmleitungen und zwei Quantenpunkten NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC. In der 2 ist zur Erläuterung des Ausleseprozesses eine erste vertikale Abschrimleitung SV1 parallel zu der ersten vertikalen Leitung LV1 eingezeichnet. Da es sich um ein Querschnittsbild handelt, ist die entsprechende zweite vertikale Abschirmleitung SV2, die auf der anderen Seite der ersten vertikalen Leitung LV1 ebenfalls parallel zu dieser verläuft, nicht eingezeichnet. Durch Kontakte sind die Abschirmleitungen in diesem Beispiel mit dem Substrat D verbunden. Wird nun ein Extraktionsfeld zwischen zwei parallellaufende Abschirmleitungen durch Anlegen einer Extraktionsspannung zwischen diesen Abschrimleitungen SV1, SV2 angelegt, so kommt es zu einem messbaren Stromfluss, wenn die Lichtquelle LD die Quantenpunkte NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit Pumpstrahlung LB bestrahlt und diese sich im richtigen Quantenzustand befinden. Weiteres kann beispielsweise in Petr Siyushev, Milos Nesladek, Emilie Bourgeois, Michal Gulka, Jaroslav Hruby, Takashi Yamamoto, Michael Trupke, Tokuyuki Teraji, Junichi Isoya, Fedor Jelezko, „Photoelectrical imaging and coherent spin-state readout of single nitrogenvacancy centers in diamond“, Science 363, 728-731 (2019) 15 February 2019 gefunden werden.
Die beiden Quantenpunkte NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC der 2 sind jeweils Teil mehrerer Kern-Elektron-Quantenregister. Jeder Quantenpunkt NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC ist in dem Beispiel der 2 Teil einer jeweiligen QuantenALU QUALU1, QUALU2.
Der erste Quantenpunkt NV1 ersten Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC kann im Beispiel der 2 mit einem ersten Kernquantenpunkt CI1₁ des ersten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC wechselwirken, wenn der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG die erste horizontale Leitung LH1 und die erste vertikale Leitung LV1 mit einem ersten horizontalen Strom IH1 und einem ersten vertikalen Strom IV1 bestromt, die der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG mit einer ersten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz f_{RWEC1_1} für die erste QuantenALU QUALU1 oder einer ersten Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz f_{MwCE1_1} für die erste QuantenALU QUALU1 moduliert. Der Quantencomputer QC misst diese erste Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz f_{RWEC1_1} für die erste QuantenALU QUALU1 und diese erste Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE1_1}) für die erste QuantenALU QUALU1 bevorzugt in einem Initialisierungsschritt einmalig durch eine ODMR-Messung. Der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC legt die Messwerte in einem Speicher NVM, RAM des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC ab, die dieser abruft, wenn der Rechnerkern CPU das entsprechende erste Kern-Elektron-Quantenregister CEQUREG1 ansteuern soll. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.
Der erste Quantenpunkt NV1 der Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC kann im Beispiel der 2 mit einem zweiten Kernquantenpunkt CI1₂ des zweiten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC wechselwirken, wenn der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG die erste horizontale Leitung LH1 und die erste vertikale Leitung LV1 mit einem ersten horizontalen Strom IH1 und einem ersten vertikalen Strom IV1 bestromt, die der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG mit einer zweiten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz f_{RWEC2_1} für die erste QuantenALU QUALU1 oder einer zweiten Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz f_{MWCE2_1} für die erste QuantenALU QUALU1 moduliert. Der Quantencomputer QC misst diese zweite Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz f_{RWEC2_1} für die erste QuantenALU QUALU1 und diese zweite Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE2_1}) für die erste QuantenALU QUALU1 bevorzugt in einem Initialisierungsschritt einmalig durch eine ODMR-Messung. Der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC legt die Messwerte in einem Speicher NVM, RAM des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC ab, die dieser abruft, wenn der Rechnerkern CPU das entsprechende erste Kern-Elektron-Quantenregister CEQUREG1 ansteuern soll. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.
Der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC kann im Beispiel der 2 mit einem dritten Kernquantenpunkt CI1₃ des dritten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC wechselwirken, wenn der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG die erste horizontale Leitung LH1 und die erste vertikale Leitung LV1 mit einem ersten horizontalen Strom IH1 und einem ersten vertikalen Strom IV1 bestromt, die der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG mit einer dritten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz f_{RWEC3_1} für die erste QuantenALU QUALU1 oder einer dritten Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz f_{MWCE3_1} für die erste QuantenALU QUALU1 moduliert. Der Quantencomputer QC misst diese dritte Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz f_{RWEC3_1} für die erste QuantenALU QUALU1 und diese dritte Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE3_1}) für die erste QuantenALU QUALU1 bevorzugt in einem Initialisierungsschritt einmalig durch eine ODMR-Messung. Der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC legt die Messwerte in einem Speicher NVM, RAM des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC ab, die dieser abruft, wenn der Rechnerkern CPU das entsprechende erste Kern-Elektron-Quantenregister CEQUREG1 ansteuern soll. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.
Der zweite Quantenpunkt NV2 des Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 kann im Beispiel der 2 mit einem ersten Kernquantenpunkt CI2₁ des ersten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC wechselwirken, wenn der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG die zweite horizontale Leitung LH2 und die erste vertikale Leitung LV1 mit einem zweiten horizontalen Strom IH2 und einem ersten vertikalen Strom IV1 bestromt, die der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG mit einer vierten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz f_{RWEC1_2} für die zweite QuantenALU QUALU2 oder einer vierten Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz f_{MWCE1_2} für die zweite QuantenALU QUALU2 moduliert. Der Quantencomputer QC misst diese vierte Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz f_{RWEC1_2} für die zweite QuantenALU QUALU2 und diese vierte Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE1_2}) für die zweite QuantenALU QUALU2 bevorzugt in einem Initialisierungsschritt einmalig durch eine ODMR-Messung. Der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC legt die Messwerte in einem Speicher NVM, RAM des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC ab, die dieser abruft, wenn der Rechnerkern CPU das entsprechende erste Kern-Elektron-Quantenregister CEQUREG1 ansteuern soll. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.
Der zweite Quantenpunkt NV2 des Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC kann im Beispiel der 2 mit einem zweiten Kernquantenpunkt CI2₂ des zweiten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 wechselwirken, wenn der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG die zweite horizontale Leitung LH2 und die erste vertikale Leitung LV1 mit einem zweiten horizontalen Strom IH2 und einem ersten vertikalen Strom IV1 bestromt, die der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG mit einer fünften Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz f_{RWEC2_2} für die zweite QuantenALU QUALU2 oder einer fünften Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz f_{MWCE2_2} für die zweite QuantenALU QUALU2 moduliert. Der Quantencomputer QC misst diese fünfte Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz f_{RWEC2_2} für die zweite QuantenALU QUALU2 und diese fünfte Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE2_2}) für die zweite QuantenALU QUALU2 bevorzugt in einem Initialisierungsschritt einmalig durch eine ODMR-Messung. Der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC legt die Messwerte in einem Speicher NVM, RAM des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC ab, die dieser abruft, wenn der Rechnerkern CPU das entsprechende erste Kern-Elektron-Quantenregister CEQUREG1 ansteuern soll. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.
Der zweite Quantenpunkt NV2 des Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 kann im Beispiel der 2 mit einem dritten Kernquantenpunkt CI2₃ des dritten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC wechselwirken, wenn der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG die zweite horizontale Leitung LH2 und die erste vertikale Leitung LV1 mit einem zweiten horizontalen Strom IH2 und einem ersten vertikalen Strom IV1 bestromt, die der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG mit einer sechsten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz f_{RWEC2_2} für die zweite QuantenALU QUALU2 oder einer sechsten Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz f_{MWCE3_2} für die zweite QuantenALU QUALU2 moduliert. Der Quantencomputer QC misst diese sechste Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz f_{RWEC3_2} für die zweite QuantenALU QUALU2 und diese sechste Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE3_2}) für die zweite QuantenALU QUALU2 bevorzugt in einem Initialisierungsschritt einmalig durch eine ODMR-Messung. Der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC legt die Messwerte in einem Speicher NVM, RAM des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC ab, die dieser abruft, wenn der Rechnerkern CPU das entsprechende erste Kern-Elektron-Quantenregister CEQUREG1 ansteuern soll. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.
Da die Reichweite der Kopplung der Quantenpunkte NV1, NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC größer ist, können diese miteinander gekoppelt werden. Der zweite Quantenpunkt NV2 zweiten Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC kann in dem Beispiel der 2 mit dem ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC wechselwirken, wenn der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG die die erste horizontale Leitung LH1 und die die zweite horizontale Leitung LH2 und die erste vertikale Leitung LV1 mit einem ersten horizontalen Strom IH1 und einem zweiten horizontalen Strom IH2 und einem ersten vertikalen Strom IV1 bestromt, die der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG mit einer Elektron1-Elektron2- Mikrowellenresonanzfrequenz f_MWEE12 für die Kopplung des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC mit dem zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC moduliert. Der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC misst diese Elektron1-Elektron2- Mikrowellenresonanzfrequenz f_MWEE12 für die Kopplung des ersten Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC bevorzugt in dem besagten Initialisierungsschritt einmalig durch eine weitere ODMR-Messung. Der Rechnerkern CPU des Quantencomputers QC legt die Messwerte werden in einem Speicher RAM, NVM des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC ab, die dieser Rechnerkern CPU abruft, wenn das entsprechende Elektron-Elektron-Quantenregister umfassend den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC und den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC angesteuert werden soll. Der Rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.
Figur 3
3 zeigt das Blockdiagramm eines beispielhaften Quantencomputers QC mit einem beispielhaften schematisch angedeuteten Drei-Bit-Quantenregister, das ggf. auch z.B. durch ein Drei-Bit-Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) mit drei QuantenALUs ersetzt werden könnte. Eine Erweiterung auf ein n-Bit-Quantenregister ist dem Fachmann leicht möglich.
Der Kern der beispielhaften Ansteuervorrichtung der 3 ist eine Steuervorrichtung µC die bevorzugt einen Rechnerkern CPU umfasst. Bevorzugt weist die Gesamtvorrichtung eine Magnetfeldkontrolle bevorzugt in Form einer ersten Magnetfeldsteuerung MFSx und einer zweiten Magnetfeldsteuerung MFSy und einer dritten Magnetfeldsteuerung MFSz auf, die ihre Betriebsparameter bevorzugt von der besagten Steuervorrichtung µC erhält und bevorzugt Betriebsstatusdaten an diese Steuervorrichtung µC zurückgibt. Die Magnetfeldkontrolle MFSx, MFSy, MFSz ist bevorzugt ein mehrdimensionaler Regler, dessen Aufgabe es ist, ein externes magnetisches Feld durch aktive Gegenregelung zu kompensieren. Bevorzugt nutzt die Magnetfeldkontrolle MFSx, MFSy, MFSz hierfür einen oder mehrere Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSZ, die bevorzugt den magnetischen Fluss in dem Quantencomputer QC bevorzugt in der Nähe der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der nicht in der Figur zu besseren Übersicht eingezeichneten Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC erfasst. Bevorzugt handelt es sich bei den Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSZ um Quantensensoren. Hier sei beispielhaft auf die Anmeldungen DE 10 2018 127 394.0 , DE 10 2019 130 114.9 , DE 10 2019 120 076.8 und
DE 10 2019 121 137.9 verwiesen. Mit Hilfe der Magnetfeldkontrollvorrichtung, beispielsweise in Form des ersten Magnetfelderzeugungsmittels MGx und des zweiten Magnetfelderzeugungsmittels MGy und des dritten Magnetfelderzeugungsmittels MGz und, regelt die Magnetfeldkontrolle MFSx, MFSy, MFSz die magnetische Flussdichte B in der Nähe der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und der nicht in der Figur zu besseren Übersicht eingezeichneten Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC nach. Die hier vorgelegte Schrift schlägt vor, als Magnetfeldsensoren MSx, MSy, MSZ bevorzugt Quantensensoren zu verwenden verwendet, da dieser die höhere Genauigkeit aufweist, um das Magnetfeld ausreichend zu stabilisieren.
Die Steuervorrichtung µC steuert bevorzugt über eine Kontrolleinheit A CBA die horizontalen und vertikalen Treiberstufen HD1, HD2, HD3 an, die bevorzugt die horizontalen Leitungen LH1, LH2, LH3 und vertikalen Leitungen LV1 mit den jeweiligen horizontalen und vertikalen Strömen bestromen und die richtigen Frequenzen und zeitlichen Burst-Dauern und Burst-Positionen bezogen auf einen zeitlichen Startpunkt t₀ erzeugen.
Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des ersten horizontalen Abschirmstromes ISH1 für die erste horizontale Abschirmleitung SH1 in der ersten horizontalen Treiberstufe HD1 ein.
Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des zweiten horizontalen Abschirmstromes ISH2 für die zweite horizontale Abschirmleitung SH2 in der ersten horizontalen Treiberstufe HD1 und in der zweiten horizontalen Treiberstufe HD2 ein.
Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des dritten horizontalen Abschirmstromes ISH3 für die dritte horizontale Abschirmleitung SH3 in der zweiten horizontalen Treiberstufe HD2 und in der dritten horizontalen Treiberstufe HD3 ein.
Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des vierten horizontalen Abschirmstromes ISH4 für die vierte horizontale Abschirmleitung SH4 in der dritten horizontalen Treiberstufe HD3 und in der vierten horizontalen Treiberstufe HD4, die aus Platzmangel nur angedeutet ist, ein.
Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des ersten horizontalen Stromes IH1 für die erste horizontale Leitung LH1 in der ersten horizontalen Treiberstufe HD1 ein.
Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des zweiten horizontalen Stromes IH2 für die zweite horizontale Leitung LH2 in der zweiten horizontalen Treiberstufe HD2 ein.
Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des dritten horizontalen Stromes IH3 für die dritte horizontale Leitung LH3 in der dritten horizontalen Treiberstufe HD3 ein.
Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des ersten vertikalen Abschirmstromes ISV1 für die erste vertikale Abschirmleitung SV1 in der ersten vertikalen Treiberstufe HV1 ein.
Die Kontrolleinheit A CBA stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung µC die Frequenz und die Pulsdauer des ersten vertikalen Stromes IV1 für die erste vertikale Leitung LV1 in der ersten vertikalen Treiberstufe VD1 ein.
Synchronisiert durch die Kontrolleinheit A CBA speisen diese Treiberstufen VD1, HD1, HD2, HD3, HD4 ihren Strom in einem festen Phasenverhältnis bezogen auf einen gemeinsamen Synchronisationszeitpunkt in die Leitungen SV1, LV1, SV2, SH1, LH1, SH2, LH2, SH3, LH3, SH4 ein.
Die folgenden Vorrichtungselemente des vorschlagsgemäßen Quantencomputers QC sind bei elektronischer Auslesung der Quantenzustände der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC bzw. der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC notwendig.
Eine Kontrolleinheit B CBB ist über den Steuerdatenbus SDB mit der Steuervorrichtung µC verbunden Die Steuervorrichtung konfiguriert die Eine Kontrolleinheit B CBB über den Steuerdatenbus SDB und stellt Betriebsparameter ein und liest Daten und Betriebszustände über den Steuerdatenbus SDB aus. Bevorzugt erfasst die Kontrolleinheit B CBB den jeweiligen Fotostrom, den die Empfängerstufen HS1, HS2, HS3, VS1 erfassen und stellt die Messdaten der Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB zur Verfügung.
Zuvor konfiguriert die Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB und typischerweise über die Kontrolleinheit B CBB eine erste horizontale Empfängerstufe HS1 in der Art, dass sie die von der ersten horizontalen Treiberstufe HD1 eingespeisten Ströme auf der anderen Seite der Leitungen wieder entnimmt.
Zuvor konfiguriert die Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB und typischerweise über die Kontrolleinheit B CBB eine zweite horizontale Empfängerstufe HS2 bevorzugt in der Art, dass sie die von der zweiten horizontalen Treiberstufe HD2 eingespeisten Ströme auf der anderen Seite der Leitungen wieder entnimmt.
Zuvor konfiguriert die Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB und typischerweise über die Kontrolleinheit B CBB eine dritte horizontale Empfängerstufe HS3 in der Art, dass sie die von der dritten horizontalen Treiberstufe HD3 eingespeisten Ströme auf der anderen Seite der Leitungen wieder entnimmt.
Zuvor konfiguriert die Steuervorrichtung µC über den Steuerdatenbus SDB und typischerweise über die Kontrolleinheit B CBB eine erste vertikale Empfängerstufe VS1 in der Art, dass sie die von der ersten vertikalen Treiberstufe VD1 eingespeisten Ströme auf der anderen Seite der Leitungen wieder entnimmt.
Des Weiteren weist das beispielhafte System der 3 eine Lichtquelle LD für Pumpstrahlung LB im Sinne dieser Schrift auf. Mittels eines Lichtquellentreibers LDRV kann die Steuervorrichtung µC die Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC mit der Pumpstrahlung LB über das optische System OS bestrahlen. Bei Bestrahlung mit dieser Pumpstrahlung LB erzeigen die paramagnetischen Zentren der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC Fotoelektronen, die durch die erste horizontale Empfängerstufe HS1 und/oder die zweite horizontale Empfängerstufe HS2 und/oder die dritte horizontale Empfängerstufe HS3 und/oder die erste vertikale Empfängerstufe VS1 durch Anlegen eines Extraktionsfeldes beispielsweise an die angeschlossenen Abschirmleitungen SH1, SH2, SH3, SH4, SV1, SV2 abgesaugt werden können.
Der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG zur Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen (Englisch: Arbitrary-Wave-Form-Generator) umfasst in dem Beispiel der 3 die Kontrolleinheit A CBA, die erste horizontale Treiberstufe HD1, die zweite horizontale Treiberstufe HD2, die dritte horizontale Treiberstufe HD2 und die erste vertikale Treiberstufe VD1.
Darüber hinaus kann der Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator MW/RF-AWFG zur Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen (Englisch: Arbitrary-Wave-Form-Generator) auch so aufgefasst werden, dass er in dem Beispiel der 3 die Kontrolleinheit B CBB, die erste horizontale Empfängerstufe HS1, die zweite horizontale Empfängerstufe HS2, die dritte horizontale Empfängerstufe HS2 und die erste vertikale Empfängerstufe VS1 umfasst.
Die Leitungen SV1, LV1, SV2, SH1, LH1, SH2, LH2, SH3, LH3, SH4 bilden in dem Beispiel der 3 die beispielhafte Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne mWA.
Figur 4
4 zeigt ein beispielhaftes Quantencomputersystem QUSYS mit einer beispielhaften zentralen Steuereinheit ZSE. Die beispielhafte zentrale Steuereinheit ZSE ist in diesem Beispiel über einen vorzugsweise bidirektionalen Datenbus, den externen Datenbus EXTDB, mit einer Vielzahl von Quantencomputern QC1 bis QC16 verbunden. Bevorzugt umfasst ein solches QuantenComputersystem QUSYS mehr als einen Quantencomputer QC1 bis QC16. In dem Beispiel der 4 umfasst jeder der Quantencomputer QC1 bis QC16 je eine Steuervorrichtung µC1 bis µC16.
Bevorzugt umfasst das Quantencomputersystem QUSYS eine Ladevorrichtung LDV, die mit der Energie aus einer Energieversorgung PWR der Ladevorrichtung LDV eine Energiereserve BENG lädt und/oder eine Energieaufbereitungsvorrichtung SRG mit elektrischer Energie versorgt. Die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG versorgt ein oder mehrere Vorrichtungsteile des Quantencomputersystems QUSYS mit elektrischer Energie aus der Energiereserve BENG und/oder mit elektrischer Energie der Ladevorrichtung LDV. Bevorzugt versorgt die Energieaufbereitungsvorrichtung SRG versorgt ein oder mehrere Vorrichtungsteile des Quantencomputersystems QUSYS mit elektrischer Energie aus der Energiereserve BENG, wenn ein Vorrichtungsteil des Quantencomputersystem QUSYS eine Quantenoperation zur Manipulation eines Quantenpunkts NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und/oder zur Manipulation eines Kernquantenpunkts CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC ausführt. In dem Beispiel der 4 sind beispielhaft 16 Quantencomputer QC1 bis QC16 über den externen Datenbus EXTDB mit der Zentralensteuereinrichtung ZSE verbunden. Bei dem externen Datenbus EXTDB kann es sich um ein beliebiges, geeignetes Datenübertragungssystem handeln. Es kann beispielsweise drahtgebunden, drahtlos, lichtwellenleitergebunden, optisch, akustisch, funkgestützt sein. Im Falle eines drahtgebundenen Systems kann der externe Datenbus EXTDB ganz oder in Teilabschnitten beispielsweise ein Eindrahtdatenbus, wie beispielsweise einen LIN-Bus oder ein Zweidrahtdatenbus, wie beispielsweise einen CAN-Datenbus sein. Der externe Datenbus EXTDB kann ganz oder in Teilabschnitten beispielsweise ein komplexerer Datenbus mit mehreren Leitern und/oder mehreren logischen Pegeln etc. handeln. Der externe Datenbus EXTDB kann ganz oder in Teilabschnitten beispielsweise ein Ethernet-Datenbus sein. Der externe Datenbus EXTDB kann ganz aus einer Art von Datenbus bestehen oder aus verschiedenen Datenübertragungstrecken unterschiedlicher Art zusammengesetzt sein. Der externe Datenbus EXTDB kann sternförmig wie in dem Beispiel der 4 angeordnet sein. Der externe Datenbus EXTDB kann ganz oder in Teilen auch beispielsweise wie in einer Daisy-Chain (https://de.wikipedia.org/wiki/Daisy_Chain) als Verkettung der Busknoten in Form der Quantencomputer QC1 bis QC16 ausgeführt sein, wobei dann bevorzugt jede der Steuervorrichtungen der betreffenden Quantencomputer dieses Teils des Quantencomputer-Systems QUSYS bevorzugt über mehr als eine Datenschnittstelle verfügen, um mehr als einen externe Datenbus EXTDB an den betreffenden Quantencomputer beispielsweise für eine solche Verkettung anschließen zu können. Es ist denkbar, dass dann einer oder mehrere Quantencomputer der Quantencomputer QC1 bis QC16 als Bus-Master und damit als zentrale Steuereinrichtungen ZSE für untergeordnete Teil-Netze des Quantencomputersystems QUSYS agieren.
Es ist daher des Weiteren denkbar, dass es sich bei der zentralen Steuereinrichtung ZSE des Quanten-Computer-Systems QUSYS um die Steuervorrichtung µC eines Quantencomputers QC handelt bzw. dass die zentrale Steuervorrichtung ZSE des Quanten-Computer-Systems QUSYS ein Quanten-Computer QC mit einer Steuereinrichtung µC ist, wobei hier im Falle der 4 auf die „normalen“ Rechnereigenschaften der Steuervorrichtung µC abgehoben wird, die das Quanten-Computer-System QUSYS als zentrale Steuereinrichtung ZSE steuern. Aus der Perspektive der Quantencomputer QC1 bis QC16 entspricht die zentrale Steuereinrichtung ZSE einem externen Überwachungscomputer des Quantencomputersystems QUSYS.
Das Datenübertragungsnetz des Quantencomputersystems QSYS kann ganz oder in Teilen einer linearen Kette von Busknoten in Form der Quantencomputer QC1 bis QC16 längs eines Teils des externen Datenbusses EXTDB oder längs des externen Datenbusses EXTDB entsprechen, die auch zu einem Ring (Stichwort Token-Ring) geschlossen sein.
Das Datenübertragungsnetz des Quantencomputersystems QSYS kann ganz oder in Teilen einer Sternstruktur von Busknoten in Form der Quantencomputer QC1 bis QC16, die an einer oder mehreren Datenleitungen und/oder Datenübertragungsmedien angeschlossen sind. Eine Sternstruktur liegt z.B. bei Funkübertragung der Daten vor. Auch kann einer, mehrere oder alle Quantencomputer der Quantencomputer QC1 bis QC16 über eine Punkt-Zu-Punkt-Verbindung mit der zentralen Steuereinrichtung ZSE verbunden sein. In dem Fall muss die zentrale Steuereinrichtung ZSE für jede Punkt-zu-Punkt-Verbindung über eine separate Datenschnittstelle verfügen.
Das Datenübertragungsnetz des Quantencomputersystems QSYS kann als Baumstruktur angelegt sein, wobei einzelne Quantencomputer beispielsweise über mehr als eine Datenbusschnittstelle verfügen und als Bus-Master, also zentrale Steuereinrichtung ZSE für Sub-Netz des Datenübertragungsnetzes aus Datenbussen und Quantencomputern dienen können.
Das Quantencomputersystem QUSYS kann somit hierarchisch strukturiert sein, wobei die Steuervorrichtungen µC einzelner Quantencomputer Zentrale Steuereinrichtung ZSE von Unterquantencomputersystemen sind. Die Unterquantencomputersysteme sind dabei selbst Quantencomputersysteme QUSYS. Die zentrale Steuereinrichtung ZSE des Unterquantencomputersystems ist dabei bevorzugt selbst ein Quantencomputer, der bevorzugt selbst wieder Teil eines übergeordneten Quantencomputersystems QUSYS ist.
Durch diese Hierarchisierung können unterschiedliche Berechnungen in unterschiedlichen Unterquantencomputersystemen parallel bearbeitet werden, wobei die Anzahl der verwendeten Quantencomputer je nach Aufgabe anders gewählt wird.
Bevorzugt umfasst somit das Quantencomputersystem QUSYS mehrere miteinander gekoppelte Rechnereinheiten. Bei den Rechnereinheiten handelt es sich typischerweise um Rechnerkerne CPU der Steuervorrichtungen µC der Quantencomputer QC1 bis QC16. Eine solche Rechnereinheit kann eine Programm der künstlichen Intelligenz verwenden, die mit den Quantencomputern und/oder den Quantenregistern und/oder den Quantenbits gekoppelt werden kann. Dabei kann sowohl die Eingabe in das Programm der künstlichen Intelligenz von dem Zustand der Quantenpunkte der Quantenbits dieser Komponenten des Quantencomputersystems abhängen, als auch die Ansteuerung der Quantenbits und Quantenpunkte dieser Komponenten des Quantencomputersystems von den Ergebnissen des Programms der künstlichen Intelligenz abhängen. Das Programm der künstlichen Intelligenz kann sowohl in der die zentrale Steuereinrichtung ZSE als auch in den Steuervorrichtungen µC1 bis µC16 der Quantencomputer QC1 bis QC16 ausgeführt werden. Hierbei können auch nur Teile des Programms der künstlichen Intelligenz in der die zentrale Steuereinrichtung ZSE ausgeführt werden, während andere Teile des Programms der künstlichen Intelligenz in der Steuervorrichtungen µC von Quantencomputern innerhalb des Quantencomputersystems ausgeführt werden. Auch können hierbei auch nur Teile des Programms der künstlichen Intelligenz in einer der Steuervorrichtungen µC1 bis µC16 der Quantencomputer QC1 bis QC16 ausgeführt werden, während andere Teile des Programms der künstlichen Intelligenz in anderen Steuervorrichtungen µC1 bis µC16 anderer Quantencomputer QC1 bis QC16 innerhalb des Quantencomputersystems QUSYS ausgeführt werden. Dies Abarbeitung eines Programms der künstlichen Intelligenz kann also über das Quantencomputersystem QUSYS verteilt sein oder in einer Steuervorrichtung der Steuervorrichtungen µC1 bis µC16 der Quantencomputer QC1 bis QC16 konzentriert erfolgen. Dabei wirkt das Programm der künstlichen Intelligenz mit Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits der Quantencomputer QC1 bis QC16 zusammen. Die Steuervorrichtung kann also in Wirklichkeit auch ein System aus Steuervorrichtungen µC1 bis µC16 sein. Eine Steuervorrichtung kann eine beispielsweise somit die zentrale Steuereinrichtung ZSE eines Quantencomputersystems QSYS mit einem oder mehreren Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits der Quantencomputer QC1 bis QC16 und/oder eine oder mehrere Steuervorrichtungen µC eines oder mehrerer Quantencomputers QC1 bis QC16 mit jeweils einem oder mehreren Quantenpunkten NV1, NV2, NV3 der Quantenbits der Quantencomputer QC1 bis QC16 umfassen. Komplexere Topologien mit weiteren zwischengeschalteten Rechnerknoten und Datenbusverzweigungen sind denkbar. Die Steuervorrichtung, die wie beschrieben auch ein Verbund von Steuervorrichtung sein kann, führt ein Programm der künstlichen Intelligenz aus. Ein solche Programm der künstlichen Intelligenz kann beispielsweise ein neuronales Netzwerkmodell mit neuronalen Netzwerkknoten sein.
Beispielsweise können eine oder mehrere der Steuervorrichtung der Steuervorrichtungen µC1 bis µC16 der Quantencomputer QC1 bis QC16 und/oder die zentrale Steuereinheit ZSE ein Verfahren des maschinellen Lernens ausführen. Die hier vorgelegte Schrift verweist hierzu beispielhaft auf Akinori Tanaka, Akio Tomiya, Koji Hashimoto, „Deep Learning and Physics (Mathematical Physics Studies)“ 21. Februar 2021, Herausgeber: Springer; 1st ed. 2021 Edition, ISBN-10: 9813361077, ISBN-13: 978-9813361072 und Ovidiu Calin, „Deep Learning Architectures: A Mathematical Approach (Springer Series in the Data Sciences)“, Springer; 1st ed. 2020 Edition (14. Februar 2021), ISBN-10: 3030367231, ISBN-13: 978-3030367237. Die in diesen Schriften erläuterten Verfahren sind Teil der Offenlegung der hier vorgelegten Schrift, sofern ein Quantencomputer QC, wie ihn die hier vorgestellte Schrift darlegt, ausführt. Eine der häufigsten Techniken in der künstlichen Intelligenz, die ein vorschlagsgemäßer Quantencomputer QC und/der ein vorschlagsgemäßes Quantencomputersystem QUSYS ausführen können, ist maschinelles Lernen. Maschinelles Lernen ist ein selbstadaptiver Algorithmus, den ein vorschlagsgemäßer Quantencomputer QC und/der ein vorschlagsgemäßes Quantencomputersystem QUSYS ausführen können. Das sogenannte Deep Learning, das ein vorschlagsgemäßer Quantencomputer QC und/der ein vorschlagsgemäßes Quantencomputersystem QUSYS ausführen können, ist typischerweise eine Teilmenge des maschinellen Lernens. Ein vorschlagsgemäßer Quantencomputer QC und/der ein vorschlagsgemäßes Quantencomputersystem QUSYS nutzen beim maschinellen Lernen eine Reihe hierarchischer Schichten bzw. eine Hierarchie von Konzepten, um den Prozess des maschinellen Lernens durchzuführen. Vorzugsweise verwenden der vorschlagsgemäßer Quantencomputer QC bzw. das vorschlagsgemäße Quantencomputersystem QUSYS ein Modell künstlicher neuronaler Netze, die virtuell wie das menschliche Gehirn organisiert und konstruiert sind. Die virtuellen Neuronen des neuronalen Netzwerksmodells, das der vorschlagsgemäße Quantencomputer QC bzw. das vorschlagsgemäße Quantencomputersystem QUSYS ausführt, sind bevorzugt virtuell wie ein Netz miteinander verbunden. Die erste virtuelle Schicht des neuronalen Netzes, der sichtbaren Eingangsschicht, verarbeitet eine Rohdateneingabe, wie beispielsweise die einzelnen Pixel eines Bildes. Die Dateneingabe enthält Variablen, die der Beobachtung zugänglich sind, daher „sichtbare Schicht“. Diese erste virtuelle Schicht des neuronalen Netzwerkmodells leitet ihre Ausgaben an die nächste virtuelle Schicht des Netzwerkmodells bei der Ausführung des neuronalen Netzwerkmodells durch den vorschlagsgemäßen Quantencomputer QC bzw. durch das vorschlagsgemäße Quantencomputersystem QUSYS weiter. Diese zweite virtuelle Schicht verarbeitet die Informationen der vorherigen virtuellen Schicht und gibt das Ergebnis ebenfalls bei der Ausführung des neuronalen Netzwerkmodells durch den vorschlagsgemäßen Quantencomputer QC bzw. durch das vorschlagsgemäße Quantencomputersystem QUSYS weiter. Die nächste dritte virtuelle Schicht des neuronalen Netzwerkmodells nimmt die Informationen der zweiten virtuellen Schicht bei der Ausführung des neuronalen Netzwerkmodells durch den vorschlagsgemäßen Quantencomputer QC bzw. durch das vorschlagsgemäße Quantencomputersystem QUSYS entgegen. Die dritte virtuelle Schicht des neuronalen Netzwerkmodells verarbeitet diese Informationen bei der Ausführung des neuronalen Netzwerkmodells durch den vorschlagsgemäßen Quantencomputer QC bzw. durch das vorschlagsgemäße Quantencomputersystem QUSYS weiter. Diese Schichten werden als versteckte Ebenen (englisch hidden layers) bezeichnet. Die in ihnen enthaltenen Merkmale werden zunehmend abstrakt. Ihre Werte sind nicht in den Ursprungsdaten angegeben. Stattdessen sollte bevorzugt das neuronale Netzwerkmodell bei der Ausführung des neuronalen Netzwerkmodells durch den vorschlagsgemäßen Quantencomputer QC bzw. durch das vorschlagsgemäße Quantencomputersystem QUSYS bestimmen, welche Konzepte für die Erklärung der Beziehungen in den beobachteten Daten nützlich sind. Dies geht nun über alle virtuellen Ebenen des künstlichen neuronalen Netzwerkmodells so weiter. Das Ergebnis wird in der sichtbaren letzten virtuellen Schicht bei der Ausführung des neuronalen Netzwerkmodells durch den vorschlagsgemäßen Quantencomputer QC bzw. durch das vorschlagsgemäße Quantencomputersystem QUSYS ausgegeben. Dies unterteilt die gewünschte komplizierte Datenverarbeitung in eine Reihe von verschachtelten einfachen Zuordnungen, die eine jeweils andere Schicht des neuronalen Netzwerkmodells beschreibt.
Das neuronale Netzwerkmodell verwendet dabei typischerweise ein oder mehrere Eingangswerte und/oder ein oder mehrere Eingangssignale. Das neuronale Netzwerkmodell, liefert typischerweise ein oder mehrere Ausgangswerte und/oder ein oder mehrere Ausgangssignale. Es wird hier nun vorgeschlagen das Programm der künstlichen Intelligenz durch ein Programm zu ergänzen, das eine oder mehrere der oben erwähnten Quantenoperationen auf einem oder mehreren Quantencomputern der Quantencomputer QC1 bis QC16 ausführt. Diese Kopplung KANN BEISPIELSWEISE IN DER EINEN Richtung dadurch geschehen, dass die Ansteuerung eines oder mehrere Quantenpunkte NV1 bis NV3. insbesondere mittels horizontaler Leitungen LH1, LH2, LH3 und/oder vertikaler Leitungen LV1, von einem oder mehreren Ausgangswerten und/oder einem oder mehreren Ausgangssignalen des neuronalen Netzwerkmodells abhängt. In der anderen Richtung werden zu einem Zeitpunkt Zustände eines oder mehrerer Quantenpunkte ausgelesen und in dem Programm der künstlichen Intelligenz, in diesem Beispiel dem neuronalen Netzwerkmodell, als Eingabe verwendet. Der Wert eines oder mehrerer Eingangswerte und/oder eines oder mehrerer Eingangssignale des Programms der künstlichen Intelligenz, hier des neuronalen Netzwerkmodells, hängt dann von dem Zustand eines oder mehrerer der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des jeweiligen Quantencomputers QC und/oder einem oder mehreren Kernquantenpunkten CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI33 der nuklearen Quantenbits des jeweiligen Quantencomputers QC ab.
Figur 5
5 zeigt ein Flugzeug FZ mit mehreren verlegbaren Quantencomputern QC1, QC2. In dem Beispiel der 5 weist das beispielhafte Flugzeug FZ einen ersten Quantencomputer QC1 und einen zweiten Quantencomputer QC2 und eine zentrale Steuereinheit ZSE auf, die mit den beispielhaft zwei Quantencomputern QC1, QC2 über einen externen Datenbus EXTDB verbunden ist. Der externe Datenbus EXTDB ist der bevorzugt Teil des vorschlagsgemäßen Flugzeugs FZ. Die verlegbaren Quantencomputer QC1, QC2 nehmen in dem vorschlagsgemäßen Flugzeug FZ bevorzugt die Lösung NP-harter Probleme wahr.
Nähere Informationen zu NP-harten Problemen finden sich beispielsweise unter

• https://de.wikipedia.org/wiki/NP_(Komplexit%C3%A4tsklasse) und
• https://en.wikipedia.org/wiki/NP-hardness

Solche Probleme können beispielsweise die Anordnung bestimmter Lasten im Frachtraum oder Optimierungsprobleme, wie z.B. die optimale Reiseroute betreffen. Es ist auch denkbar, dass die verlegbaren Quantencomputer QC1, QC2 in dem Flugzeug FZ Aufgaben der künstlichen Intelligenz durchführen oder unterstützen. Bevorzugt sind die verlegbaren Quantencomputer QC1, QC2 über den externen Datenbus EXTDB mit der zentralen Steuereinrichtung ZSE verbunden, die typischerweise ein anderes Steuergerät des Flugzeugs FZ ist. Beispielsweise kann die zentrale Steuereinrichtung ZSE ein Rechnersystem im Cockpit des Flugzeugs FZ oder in einem Serverraum des Flugzeugs FZ sein. Das vorschlagsgemäße Flugzeug FZ umfasst somit bevorzugt ein Quantencomputersystem QUSYS mit mindestens einem Quantencomputer QC1, QC2.
Die Quantencomputer QC1, QC2 können auch die Piloten und die übrigen Rechnersysteme des Flugzeugs FZ unterstützen. Beispielsweise können die Quantencomputer QC1, QC2 des Flugzeugs FZ das Fluglageregelungssystem FLR und/oder das Navigationssystem und den Autopiloten NAV unterstützen oder deren Funktion ganz oder teilweise übernehmen. Natürlich sind die Funktionen eines Quantencomputers QC auf diese Funktionen eines Flugzeugs FZ nicht beschränkt.
Beispielsweise kommen in Frage:
Airborne Weather Radar
Die Auswertung des Airborne Weather Radars: Das Wetterradar ist meist im Bug hinter einem Radom, einer geschlossenen Schutzhülle (radar nose), des Flugzeugs FZ eingebaut. Es ermittelt das Wetter in der Umgebung. Das Wetterradar kann Daten über den externen Datenbus EXTDB an einen oder mehrerer Quantencomputer QC1, QC2 übertragen. Die Quantencomputer QC1, QC2 können dann die Daten des Wetterradars auswerten. Bevorzugt erhalten die Quantencomputer QC1, QC2 weitere Datenbeispielsweise über Funkschnittstellen des Flugzeugs FZ von anderen Stellen, wie beispielsweise Wetterdiensten, Zentralen der Fluggesellschaften, Flugzeugherstellern etc. Typische NP vollständige Probleme, die besonders gut mit Quantencomputern QC in diesem Zusammenhang lösbar sind, sind die Bewertung der Wetterdaten und die Optimierung der Flugstrecke hinsichtlich Gefährdung Flugzeit, Kosten, etc. Die Quantencomputer QC1, QC2 kann diese Berechnungen NP-vollständiger Probleme durchführen und die Piloten frühzeitig vor gefährlichen Wetterphänomenen warnen und Optimierungsvorschläge unterbreiten. Ggf. können konventionelle Rechnersysteme des Flugzeugs die Ergebnisses der Quantencomputerprogramme, die auf den Quantencomputern QC1, QC2 ausgeführt wurden auf konventionelle Weise noch einmal verifizieren, da dann ja keine Optimierungssuche mehr notwendig ist, und den Piloten die Richtigkeit der Quantencomputerberechnung bestätigen. Die hier vorgelegte Schrift verweist hier beispielhaft auf 9.
ECAM (Electronic Centralized Aircraft Monitoring) oder EICAS (Engine Indication and Crew Alerting System)
Als weitere Anwendung kommt beispielsweise eine Unterstützung des ECAM (Electronic Centralized Aircraft Monitoring) durch die Quantencomputer QC1, QC2 des Quantencomputersystems QUSYS des Flugzeugs in Frage. Dieses elektronische System zeigt in dem Flugzeug bevorzugt die wichtigsten Triebwerksparameter an und überprüft sämtliche Flugzeugsysteme, etwa für Kraftstoff und Hydraulik. Es meldet Fehler, insbesondere nicht statistische Fehler - also insbesondere Defekte und Fehlfunktionen, und gibt Hinweise, wie das Problem zu beheben ist. Dieses elektronische System zeigt in dem Flugzeug FZ typischerweise die wichtigsten Triebwerksparameter an und überprüft sämtliche Flugzeugsysteme, etwa für Kraftstoff und Hydraulik. Es meldet vermutete oder erkannte Fehler, insbesondere nicht statistische Fehler - also insbesondere Defekte und Fehlfunktionen, und gibt Hinweise, wie das Problem zu beheben ist. Hierzu können die Quantencomputer QC1, QC2 Quantencomputerberechnungen durchführen um die Wahrscheinlichkeiten kritischer Kombinationen von Flugzeug- und Umweltparametern erkennen zu können und Maßnahmen, Maßnahmenabfolgen und Flugstrecken etc. so zu ermitteln, dass die Wahrscheinlichkeit kritischer Situationen bei maximaler Effektivität minimiert wird.
TCAS (Traffic Alert and Collision Avoidance System)
Das TCAS ist ein bordeigenes Frühwarnsystem des vorschlagsgemäßen Flugzeugs FZ zur Vermeidung von Flugzeugkollisionen in der Luft. Sind zwei Flugzeuge auf Kollisionskurs, empfiehlt es den beiden Piloten ein geeignetes Ausweichmanöver, um einen drohenden Zusammenstoß abzuwenden. Die Quantencomputer QC1, QC2 können beispielsweise unter Berücksichtigung der Wetterlage etc. Ausweichkurse vorschlagen, die zum Ersten eine minimale Kollisionswahrscheinlichkeit haben und zum anderen auch hinsichtlich der Wetterbedingungen optimal sind.
Figur 6
Figur 6a
6a zeigt ein anderes Einsatzbeispiel des vorschlagsgemäßen verlegbaren Quantencomputers QC in einem Flugzeug FZ. In dem Beispiel der 6a handelt es sich um ein militärisches Flugzeug FZ. Ein militärisches Flugzeug kann beispielsweise ein Abfangjäger der ein Langstreckenbomber oder ein allgemeines Kampfflugzeug oder ein Hubschrauber oder dergleichen sein.
Es kann sich auch um eine Drohne oder dergleichen handeln.
In dem Beispiel der 6a umfasst das Kampfflugzeug einen Quantencomputer QC. Der Quantencomputer QC kann beispielsweise im Zusammenwirken mit einer zentralen Steuereinheit ZSE des Flugzeugs FZ das NP-vollständige Problem der Risikobewertung von Objekten im Umfeld des Flugzeugs und entlang der Route zum Ziel, der Zielauswahl und Zielfestlegung und der Reihenfolge der Zielbekämpfung der Munitions- und Waffenauswahl und die schnellste und zugleich risikoärmste Route zum Ziel bearbeiten. Der Quantencomputer QC ist in dem Beispiel der 6 über einen externen Datenbus EXTDB innerhalb des Flugzeugs FZ mit der zentralen Steuereinheit ZSE verbunden. Der Quantencomputer QC entspricht bevorzugt einem Quantencomputer QC der 1 bzw. der vorhergehenden Beschreibung.
In dem Beispiel der 6a ist das beispielhafte Kampfflugzeug FZ mit einer ersten Rakete RKT und einer zweiten Rakete RKT bewaffnet. Statt der Bewaffnung mit Raketen RKT und/oder zusätzlich zur Bewaffnung mit Raketen ist auch die Bewaffnung mit anderen Waffen wie Maschinenkanonen, Störsendern, Aufklärungsvorrichtungen etc. denkbar. Insofern sind die Raketen nur Beispiele für zusätzliches Equipment, das als Zuladung durch das Kampfflugzeug FZ transportiert werden kann. Insofern ist das Flugzeug FZ nur ein Beispiel für ein Fahrzeug im weitesten Sinne.
In dem Beispiel der 6a verfügt das Fahrzeug in Form des Flugzeugs FZ über ein Quantencomputersysteme QUSYS ähnlich der 4 mit einer oder mehreren zentralen Steuervorrichtungen ZSE, die über einen oder mehrere externe Datenbusse EXTDB mit einem oder mehreren Quantencomputern QC verbunden sind.
In dem Beispiel der 6a verfügt die Zuladung in der beispielhaften Form von zwei Raketen RKT jeweils über eigene Quantencomputersysteme QUSYS ähnlich der 4 mit einer oder mehreren zentralen Steuervorrichtungen ZSE der jeweiligen Zuladung, die über einen oder mehrere externe Datenbusse EXTDB der jeweiligen Zuladung mit einem oder mehreren Quantencomputern QC der jeweiligen Zuladung verbunden sind. In dem Beispiel der 6a verfügt jede der beiden beispielhaften Raketen RKT jeweils über ein jeweiliges eigenes Quantencomputersystem QUSYS der jeweiligen Rakete RKT ähnlich der 4 mit einer oder mehreren jeweiligen zentralen Steuervorrichtungen ZSE der jeweiligen Rakete RKT, die über einen oder mehrere externe Datenbusse EXTDB der jeweiligen Rakete RKT mit einem oder mehreren Quantencomputern QC der jeweiligen Rakete RKT verbunden sind.
Das Kampfflugzeug FZ verfügt somit in dem dargestellten Zustand über mehrere Quantencomputersysteme QUSYS. Ein erstes Quantencomputersystem QUSYS umfasst dabei zumindest eine zentrale Steuereinheit ZSE des Kampflugzeugs FZ und zumindest einen externen Datenbus EXTDB des Kampfflugzeugs FZ und zumindest einen Quantencomputer QC des Kampfflugzeugs FZ. Ein beispielhaftes zweites Quantencomputersystem QUSYS umfasst dabei zumindest eine zentrale Steuereinheit ZSE der ersten beispielhaften Rakete RKT und zumindest einen externen Datenbus EXTDB der ersten beispielhaften Rakete RKT und zumindest einen Quantencomputer QC der ersten beispielhaften Rakete RKT. Ein beispielhaftes drittes Quantencomputersystem QUSYS umfasst dabei zumindest eine zentrale Steuereinheit ZSE der zweiten beispielhaften Rakete RKT und zumindest einen externen Datenbus EXTDB der zweiten beispielhaften Rakete RKT und zumindest einen Quantencomputer QC der zweiten beispielhaften Rakete RKT.
Die hier vorgelegte Schrift schlägt vor, dass ein externer Datenbus EXTDB das erste Quantencomputersystem mit dem zweiten und dritten Quantencomputersystem verbindet, solange die Zuladungen mit dem Flugzeug FZ verbunden sind.
Nach dem Abfeuern der Raketen RKT, wenn sich also das Flugzeug FZ von seiner Zuladung in Form der Raketen RKT trennt, trennt eine Quantencomputersystemtrennvorrichtung QCTV das Quantencomputersystem QUSYS der abgetrennten Zuladung, hier der abgefeuerten Rakete RKT, von dem Quantencomputersystem QUSYS des Flugzeugs FZ. Das Fahrzeug ist hier beispielhaft ein Flugzeug FZ. Es kann sich bei einem Fahrzeug im Sinne der hier vorgelegten Schrift aber auch um ein Kraftfahrzeug, ein Zweirad, ein Dreirad oder einen Lastwagen, ein Nutzfahrzeug, einen Roboter, ein Transportfahrzeug, einen Drohne, eine Roboterdrohne, einen Flugkörper, einen Schwimmkörper, einen Tauchkörper, ein Schiff, ein U-Boot, eine See-Mine, eine Landmine, eine Rakete, ein Geschoss, einen Satelliten, eine Raumstation, einen Anhänger, einen Schleppkahn, einen Container, insbesondere einen See-Container oder dergleichen handeln. Die Quantencomputersystemtrennvorrichtung QCTV trennt bevorzugt einen externen Datenbus EXTDB, der beispielsweise ein erstes Quantencomputersystem QUSYS mit einem zweiten Quantencomputersystem QUSYS verbindet im Bedarfsfall auf, sodass das Quantencomputersystem QUSYS, das zuvor das erste und das zweite Quantencomputersystem QUSYS umfasste, durch die Auftrennung mittels der Quantencomputersystemtrennvorrichtung QCTV in zwei separate Quantencomputersysteme QUSYS zerfällt. Die Quantencomputersystemtrennvorrichtung QCTV kann aber auch umgekehrt ein zuvor separates erstes Quantencomputersystem QUSYS mit einem zuvor separaten zweiten Quantencomputersystem QUSYS beispielsweise über einen oder mehrere externe Datenbusse EXTDB verbinden und im Bedarfsfall koppeln, sodass ein neues, vergrößertes Quantencomputersystem QUSYS entsteht, das anschließend das erste und das zweite Quantencomputersystem QUSYS umfasst durch die Verbindung dieser beiden Quantencomputersysteme über Quantencomputersystemtrennvorrichtung zu einem Quantencomputersystem QUSYS verschmilzt. In einem solchen neuen Quantencomputersystem QUSYS aus mindesten zwei zuvor separaten Quantencomputersystemen QUSYS ist die zentrale Steuereinheit ZSE des Quantencomputersystems QUSYS des Fahrzeugs, hier des Kampfflugzeugs FZ, bevorzugt höher priorisiert als die zentrale Steuereinheit ZSE des Quantencomputersystems QUSYS der Zuladung, hier der Rakete RKT. Diese Verschmelzung ist besonders Vorteilhaft während des Ladevorgangs bei dem die Zuladung mit dem Fahrzeug verbunden wird.
Nach der Trennung der Zuladung von dem Fahrzeug kann das Quantencomputersystem QUSYS der Zuladung bevorzugt autonom agieren. In dem Beispiel der 6a bedeutet dies, dass nach der Trennung der Raketen RKT als beispielhafter Zuladung von dem Kampfflugzeug FZ als beispielhaftem Fahrzeug das Quantencomputersystem QUSYS der Rakete RKT bevorzugt autonom agieren kann. Es ist jedoch denkbar, dass das Quantencomputersystem QUSYS der Zuladung, hier in Form einer Rakete RKT, nach der Trennung von dem Fahrzeug, hier in Form des Kampfflugzeugs FZ, über eine drahtlose oder drahtgebundene oder über einen Lichtwellenleiter oder eine funktionsäquivalente Datenübertragungsstrecke mit dem Quantencomputersystem QUSYS des Fahrzeugs, hier des Kampfflugzeugs FZ, verbunden bleibt. Im Extremfall ist es denkbar, dass beispielsweise jeder der Quantencomputer QC1 bis QC16 der 4 der Quantencomputer QC eines einzelnen Fahrzeugs ist, die über eine Funkverbindungsstrecke als externen Datenbus EXTDB mit einer zentralen Steuereinheit ZSE in einem Führungsfahrzeug und/oder untereinander verbunden sind. Beispielsweise kann es sich bei einem beispielhaften Quantencomputersystem QUSYS um einen Drohen-Schwarm handeln, bei dem jede der Drohnen einen oder mehrere Quantencomputer QC umfasst, die drahtlos, beispielsweise über Funkstrecken oder Laserstrahlverbindungen als externen Datenbus EXTDB, miteinander kommunizieren. Im beispielhaften Falle eines Drohnenschwarms kann daher das Quantencomputersystem QUSYS der Quantencomputer QC1 bis QC16 der beispielhafte Drohnen auch keine zentrale Steuereinrichtung ZSE umfassen. Bevorzugt sind alle Drohnen in etwa gleich gestaltet und organisieren sich dann bevorzugt mittels Schwarmtechnologien selbst.
In dem Beispiel der 6a umfasst jede Rakete RKT für sich beispielhaft einen Quantencomputer QC. Der Quantencomputer QC kann beispielsweise im Zusammenwirken mit einer zentralen Steuereinheit ZSE der betreffenden Rakete RKT das NP-komplexe Problem der Risikobewertung von Objekten im Umfeld der betreffenden Rakete RKT und entlang der Route der betreffenden Rakete RKT zum Ziel, der Zielauswahl und Zielfestlegung und der Reihenfolge der Zielbekämpfung der Munitions- und Waffenauswahl und die schnellste und zugleich risikoärmste Route zum Ziel bearbeiten. Bei der Rakete RKT kann es sich auch um eine Drohne oder einen Marschflugkörper handeln, der mehrere Ziele ggf. bekämpfen kann. Der Quantencomputer QC der betreffenden Rakete RKT ist in dem Beispiel der 6a über einen externen Datenbus EXTDB innerhalb der betreffenden Rakete RKT mit der zentralen Steuereinheit ZSE der betreffenden Rakete RKT verbunden. Der Quantencomputer QC der betreffenden Rakete RKT entspricht bevorzugt einem Quantencomputer QC der 1 bzw. der vorhergehenden Beschreibung.
Figur 6b
Die 6b zeigt einen beispielhaften verlegbaren Quantencomputer QC in einem See-Container SC auf einem Tieflader TL mit einer Zugmaschine ZM. Sowohl der See-Container SC als auch der Tieflader TL als auch die Zugmaschine ZM können ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder jeweils ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS umfassen. Innerhalb des See-Containers SC können ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS platziert sein. Alle diese Quantencomputer QC und/oder Quantencomputersysteme QUSYS können während des Transports und/oder davor und/oder danach zu einem oder mehreren Quantencomputersystem QUSYS, wie am Beispiel der 6a erläutert insbesondere zeitweise zusammengeschaltet sein. In dem Beispiel der 6c versorgt eine zusätzliche Energiereserve BENG das Quantencomputersystem QUSYS mit dem Quantencomputer QC innerhalb des beispielhaften See-Containers SC mit elektrischer Energie.
Figur 6c
Die 6c zeigt einen beispielhaften Flugzeugträger FZT. Der beispielhafte Flugzeugträger FZT umfasst ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS. Der beispielhafte Flugzeugträger FZT ist ein Beispiel für ein Kriegsschiff, das ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS umfasst. Der beispielhafte Flugzeugträger FZT ist ein Beispiel für ein Schiff, das ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS umfasst. Der beispielhafte Flugzeugträger FZT ist ein Beispiel für einen Schwimmkörper, der ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS umfasst. Der beispielhafte Flugzeugträger FZT ist ein Beispiel für ein Fahrzeug, das ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS umfasst. Bevorzugt handelt es sich bei den Quantencomputern QC und/oder Quantencomputersystemen QUSYS um verlegbare Quantencomputer QC im Sinne der hier vorgelegten Schrift. Beispielsweise können Quantencomputersysteme QUSYS und/oder Quantencomputer QC von Flugzeugen FZ des Flugzeugträgers FZT während des Transports durch den Flugzeugträger FZT und/oder in dem Flugzeugträger FZT mit einem oder mehreren Quantencomputern QC und/oder Quantencomputersystemen QUSYS des Flugzeugträgers FZT beispielsweise über ein oder mehrere Quantencomputersystemtrennvorrichtungen QCTV und einen oder mehrere externe Datenbusse EXTDB zu größeren Quantencomputersystemen QUSYS verbunden ein.
In dem Beispiel der 6c umfasst der Flugzeugträger FZT beispielhaft einen oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS. Einer oder mehrere dieser Quantencomputer QC und/oder ein oder mehreren Quantencomputersysteme QUSYS können beispielsweise im Zusammenwirken mit einer zentralen Steuereinheit ZSE des Flugzeugträgers FZT das NP-vollständige Problem der Risikobewertung von Objekten im Umfeld des Flugzeugträgers FZT und entlang der Route zu einem Ziel, der Zielauswahl und Zielfestlegung und der Reihenfolge der Zielbekämpfung der Flugzeug-, Munitions- und Waffenauswahl und die schnellste und zugleich risikoärmste Route zum Ziel bearbeiten. Der bzw. die Quantencomputer QC und/oder das Quantencomputersystem bzw. die Quantencomputersysteme QUSYS des Flugzeugträgers FZT sind bevorzugt über einen externen Datenbus EXTDB und ggf. geeignete Quantencomputersystemtrennvorrichtungen QCTV innerhalb des Flugzeugträgers FZT miteinander und mit denen anderer Vorrichtungen auf dem Flugzeugträger FZT verbunden. Ein Quantencomputer QC des Flugzeugträgers FZT entspricht bevorzugt einem Quantencomputer QC der 1 bzw. der vorhergehenden Beschreibung.
Figur 6d
Die 6d zeigt eine Fabrikhalle FHB als Beispiel einer stationären Vorrichtung in die hier beispielhaft mehrere Quantencomputer QC eingebracht wurden. In dem Beispiel der 6d versorgt das normale Stromnetz PWR die verlegbaren Quantencomputersysteme QUSYS mit Ihren Quantencomputers QC innerhalb der beispielhaften stationären Vorrichtungen FBH mit elektrischer Energie. Die stationäre Vorrichtung FHB kann beispielsweise ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS mit einem oder mehreren Quantencomputern QC umfassen. Der bzw. die Quantencomputer QC und/oder das Quantencomputersystem bzw. die Quantencomputersysteme QUSYS der stationären Vorrichtung FHB sind bevorzugt über einen externen Datenbus EXTDB und ggf. geeignete Quantencomputersystemtrennvorrichtungen QCTV innerhalb der stationären Vorrichtung FHB miteinander und mit denen anderer Vorrichtungen der stationären Vorrichtung FHB verbunden. Ein Quantencomputer QC der stationären Vorrichtung FHB entspricht bevorzugt einem Quantencomputer QC der 1 bzw. der vorhergehenden Beschreibung.
Figur 7
7 zeigt eine anderes Beispiel eines Fahrzeugs mit einem vorschlagsgemäßen Quantencomputersystem QUSYS mit hier beispielhaft zwei Quantencomputern QC. Es handelt sich um ein beispielhaftes Unterseeboot SUB. Das beispielhafte Unterseeboot SUB weist ein Energiesystem ERS als Energiequelle des U-Boots SUB auf. Das Energiesystem ERS stellt auch die Energieversorgung PWR der Ladevorrichtung LDV des Quantencomputersystems QUSYS des Unterseeboots SUB dar. Das Untersee-Boot SUB verfügt typischerweise über eine sehr große Energiereserve BTR. Eine Antrieb ENG treibt in dem Beispiel der 7 das Unterseeboot SUB über eine oder mehrere beispielhafte Schiffsschrauben SCHR an.
In dem Beispiel der 7 verfügt das Unterseeboot SUB über eine Mehrzahl von Raketen RKT als Bewaffnung. Es kann sich auch um Marschflugkörper oder andere Vorrichtungen handeln, die sich als vom Unterseeboot SUB trennbare Vorrichtungen auf dem Unterseeboot SUB befinden. Insofern sind die Raketen RKT hier nur Beispiele für Vorrichtungen, die von einem Fahrzeug trennbar sind und beispielsweise wie hier als Zuladung sich auf oder in dem Fahrzeug, hier ein Unterseeboot SUB, befinden. Beispielsweise können eine oder mehrere der Raketen RKT des Unterseeboots SUB ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS und/oder einen oder mehrere Quantencomputer QC umfassen. Bevorzugt sind die ein oder mehreren Quantencomputersysteme QUSYS und/oder ein oder mehreren Quantencomputer QC mittele einer Quantencomputersystemtrennvorrichtung QCTV und eines externen Datenbusses EXTDB mit dem einen und/oder den mehreren Quantencomputersystemen QUSYS und/oder dem einen oder den mehreren Quantencomputern QC1, QC2 des Unterseeboots SUB verbunden. Die hier vorgelegte Schrift beschreibt die Trennung und Verbindung von Quantencomputersystemen QUSYS bereits in der Beschreibung der 6a. Hier nimmt das Unterseeboot SUB die Rolle des Flugzeugs FZ der 6a ein. Die dort offengelegten zusammenhänge gelten auch hier soweit zutreffend und werden soweit zutreffend und sinnvoll beansprucht. Eine Raketenabschusskontrolle RKTC ist ein Beispiel eines Feuerleitsystems eines Fahrzeugs. Hier ist das Fahrzeug das Unterseeboot SUB. In dem Beispiel der 7 können die Raketenabschusskontrolle RKTC und das Unterseeboot SUB jeweils ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS und/oder ein oder mehrere Quantencomputer QC aufweisen. Da die Raketenabschusskontrolle RKTC Teil des Unterseeboots ist, sind auch der eine oder die mehreren Quantencomputersysteme QUSYS und/oder der eine oder die mehreren Quantencomputer QC der Raketenabschusskontrolle RKTC Teil des Unterseeboots SUB. Bevorzugt verbindet ein externer Datenbus EXTDB das eine oder die mehreren Quantencomputersysteme QUSYS und/oder den einen oder die mehreren Quantencomputer QC der Raketenabschusskontrolle RKTC mit dem einen oder den mehreren Quantencomputersystemen QUSYS und/oder dem einen oder den mehreren Quantencomputern QC des Unterseeboots SUB.
In dem Beispiel der 7 verfügt das Unterseeboot SUB über eine Mehrzahl von Torpedos TRP als Bewaffnung. Es kann sich um Marschflugkörper oder andere Vorrichtungen handeln, die sich als vom Unterseeboot SUB trennbare Vorrichtungen auf dem Unterseeboot SUB befinden und beispielsweise über die Torpedorohre als Beispiel einer mechanischen Trennvorrichtung beispielsweise durch Abfeuern abgetrennt werden. Insofern sind die Torpedos TRP hier nur Beispiele für Vorrichtungen, die von einem Fahrzeug trennbar sind und beispielsweise wie hier als Zuladung sich auf oder in dem Fahrzeug, hier ein Unterseeboot SUB, befinden. Beispielsweise können eine oder mehrere der Torpedos TRP des Unterseeboots SUB ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS und/oder einen oder mehrere Quantencomputer QC umfassen. Bevorzugt sind die ein oder mehreren Quantencomputersysteme QUSYS und/oder ein oder mehreren Quantencomputer QC mittels einer Quantencomputersystemtrennvorrichtung QCTV und eines externen Datenbusses EXTDB mit dem einen und/oder den mehreren Quantencomputersystemen QUSYS und/oder dem einen oder den mehreren Quantencomputern QC1, QC2 des Unterseeboots SUB verbunden. Die hier vorgelegte Schrift beschreibt die Trennung und Verbindung von Quantencomputersystemen QUSYS bereits in der Beschreibung der 6a. Hier nimmt das Unterseeboot SUB die Rolle des Flugzeugs FZ der 6a ein. Die dort offengelegten Zusammenhänge gelten auch hier soweit zutreffend und werden soweit zutreffend und sinnvoll beansprucht. Eine Torpedoabschusskontrolle TRPC ist ein Beispiel eines Feuerleitsystems eines Fahrzeugs. Hier ist das Fahrzeug das Unterseeboot SUB. In dem Beispiel der 7 können die Torpedoabschusskontrolle TRPC und das Unterseeboot SUB jeweils ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS und/oder ein oder mehrere Quantencomputer QC aufweisen. Da die Torpedoabschusskontrolle TRPC teil des Unterseeboots SUB ist, sind auch der eine oder die mehreren Quantencomputersysteme QUSYS und/oder der eine oder die mehreren Quantencomputer QC der Torpedoabschusskontrolle RKTC Teil des Unterseeboots SUB. Bevorzugt verbindet ein externer Datenbus EXTDB das eine oder die mehreren Quantencomputersysteme QUSYS und/oder den einen oder die mehreren Quantencomputer QC der Torpedoabschusskontrolle TRPC mit dem einen oder den mehreren Quantencomputersystemen QUSYS und/oder dem einen oder den mehreren Quantencomputern QC des Unterseeboots SUB.
Darüber hinaus verfügt das Unterseeboot SUB in dem Beispiel der 7 vorzugsweise über eine Vielzahl von Sensoren SENS, die beispielsweise ein externer Datenbus EXTDB mit einem oder mehreren Quantencomputersystemen QUSYS und/oder Quantencomputern QC an Bord des Unterseeboots SUB verbindet. Hierbei kann es sich beispielsweise um Schallsensoren und/oder Ultraschallsensoren, Leitfähigkeitssensoren, Antennen, Sensoren für elektromagnetische und/oder ionisierende Strahlung, Partikeldetektoren, Drucksensoren, Geschwindigkeitssensoren, Positionssensoren, Lagesensoren, Beschleunigungssensoren, Magnetometer, LIDAR-Sensoren, RADAR-Sensoren, Quantensensoren und der Gleichen handeln. Bei den Sensoren SENS kann es sich auch um Sensorsysteme, Sensorarrays und andere Messysteme handeln. Die Sensoren SENS können Messwerte innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs, hier eines Unterseeboots SUB, erfassen.
In dem Beispiel der 7 können beispielsweise ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS an Bord des Fahrzeugs, hier eines Unterseeboots SUB, beispielsweise im Zusammenwirken mit einer zentralen Steuereinheit ZSE des Fahrzeugs das NP-vollständige Problem der Risikobewertung von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs, hier beispielhaft des Unterseeboots SUB, und/oder entlang des Kurses zum Ziel des Fahrzeugs, der Zielauswahl und Zielfestlegung und der Reihenfolge der Zielbekämpfung der Munitions- und Waffenauswahl und die schnellste und zugleich risikoärmste Route des Fahrzeugs zum Ziel bearbeiten. Die Quantencomputer QC1, QC2 des Unterseeboots SUB und der anderen Vorrichtungsteile sind in dem Beispiel der 7 über einen externen Datenbus EXTDB innerhalb des Unterseeboots SUB mit der zentralen Steuereinheit ZSE des Unterseeboots SUB verbunden. Die Quantencomputer QC1, QC2 und die der anderen Vorrichtungsteile entsprechen bevorzugt einem Quantencomputer QC der 1 bzw. der vorhergehenden Beschreibung.
Figur 8
8 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeug mit einem ersten Quantencomputer QC1, einem zweiten Quantencomputer QC2, einer zentralen Steuereinheit ZSE und einem externen Datenbus EXTDB, der diese zu einem Quantencomputersystem QUSYS verbindet. Das Fahrzeug ist in dem Beispiel der 8 ein beispielhaftes Kraftfahrzeug KFZ. Als beispielhafte Sensoren SENS umfasst das Fahrzeug einen GPS-Empfänger GPS zur Ermittlung der aktuellen Position auf der Erdoberfläche und ein Navigationssystem NAV. Das Fahrzeug kann einen oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS umfassen, die über einen oder mehrere externe Datenbusse EXTDB miteinander verbunden sein können. Die einen oder mehreren externen Datenbusse können die einen oder die mehreren Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS mit einem oder mehreren Aktoren und/oder einen oder mehreren Sensoren verbinden. Bei den Sensoren kann es sich auch um Sensorsysteme handeln. Beispielsweise kann es sich um Beschleunigungs- und Lagesensoren, Aufprallsensoren, Ultraschallmesssysteme, Radarsysteme, LIDAR-Systeme, Sensorsysteme des Antriebs und der Energiespeicher etc. handeln. Bei den Aktoren kann es sich um Sender, Laser, Motoren etc. handeln.
In dem Beispiel der 8 können beispielsweise ein oder mehrere Quantencomputer QC und/oder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS an Bord des Fahrzeugs, hier eines Autos KFZ, beispielsweise im Zusammenwirken mit einer zentralen Steuereinheit ZSE des Fahrzeugs das NP-vollständige Problem der Risikobewertung von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs, hier beispielhaft des Autos KFZ, und/oder entlang der Route zum Ziel des Fahrzeugs, der Zielauswahl und Zielfestlegung und der Reihenfolge der Zielanfahrt und die schnellste und zugleich risikoärmste Route des Fahrzeugs zum Ziel bearbeiten. Die Quantencomputer QC1, QC2 des Fahrzeugs, hier beispielhaft des Autos KFZ, und der anderen Vorrichtungsteile des Fahrzeugs, hier beispielhaft des Autos KFZ, sind in dem Beispiel der 8 über einen externen Datenbus EXTDB innerhalb des Fahrzeugs, hier beispielhaft des Autos KFZ, bevorzugt mit der zentralen Steuereinheit ZSE des Fahrzeugs, hier beispielhaft des Autos KFZ, verbunden. Die Quantencomputer QC1, QC2 und die der anderen Vorrichtungsteile entsprechen bevorzugt einem Quantencomputer QC der 1 bzw. der vorhergehenden Beschreibung.
Figur 9
9 zeigt eine typische Lösung eines NP-vollständigen Problems. Die Ausarbeitung des hier vorgelegten Vorschlags ergab, dass eine Problemlösung mit einem Quantencomputer in vier statt in drei Schritten abläuft.
Computerprogramme, die auf konventionellen Rechnern mit Harvard oder non Neumann-Architektur laufen, lösen Probleme bevorzugt mit den Schritten Analyse, Elaboration und Synthese.
Im Analyseschritt (Schritt A)) passt der Rechner das Problem auf die Arbeitsweise des Rechners an. Beispielsweise übersetzt eine Einlese-Routine ein Textfile mit lesbaren Zahlen in Binärdaten, die im Speicher des Rechners abgelegt werden.
In einem zweiten Schritt, der Elaboration (Schritt B), führt der Rechner beispielsweise dann eine Berechnung durch, bei der beispielsweise diese Binärdaten als Eingabedaten dienen und ermittelt binäre Ergebnisdaten.
In einem dritten Schritt, dem Syntheseschritt (Schritt D), passt der Rechner dieses Ergebnis an den Weiterverwendungszweck an. Beispielsweise könnte in dem hier beschriebenen Beispiel der Rechner die binären Ergebnisdaten in lesbare Ziffern der entsprechenden Zahlen in einem Ausgabetext-File wandeln.
Die Ausarbeitung ergab nun, dass insbesondere in sicherheitsrelevanten Anwendungen nach einer Lösung eines NP-vollständigen Problems im Elaborations-Schritt B) mittels eines Quantencomputers QC das Quantencomputersystem QUSYS eine Überprüfung in einem Schritt C) durchführen muss. In diesem Prüfschritt überprüften das Quantencomputersystem QUSYS oder der Quantencomputer QC bevorzugt mittels eines konventionellen Rechnerkerns CPU oder einer zentralen Steuereinheit ZSE, ob die in der Elaboration ermittelte Lösung tatsächlich eine Lösung ist. Bei Quantenoperationen handelt es sich ja immer um statistische Operationen, die auch falsche Ergebnisse liefern können. Ggf. wiederholt das Quantencomputersystem QUSYS die Berechnung.
Figur 10
10 entspricht der 4, wobei nun die beispielhaft 16 Quantencomputer QC1 bis QC16 des Quantencomputersystems QUSYS in den externen Datenbus EXTDB beispielhaft eingefügt sind. Die Steuervorrichtung µC beispielhaft jedes der Quantencomputer QC1 bis QC16 verfügt über beispielhaft zwei externe Datenschnittstellen DBIFa und DBIFb anstelle einer Datenbusschnittstelle DBIF, wie in 1 dargestellt. Hierdurch kann beispielsweise die zentrale Steuereinheit ZSE jedem der Quantencomputer QC eine eindeutige Busknotenadresse zuweisen. Typischerweise geben die Steuervorrichtungen µC der Quantencomputer QC1 bis QC16 Daten, die sie von der Datenbusseite mit der zentralen Steuervorrichtung ZSE nur dann an Quantencomputer und Busknoten der anderen Datenbushälfte weiter, wenn sie selbst bereits eine gültige Busknotenadresse von der Zentralen Steuervorrichtung ZSE erhalten haben. Auf diese Weise kann die zentrale Steuervorrichtung ZSE nach und nach beginnend mit dem ersten Quantencomputer QC1 allen Quantencomputern der Quantencomputer QC1 bis QC16 eine Quantencomputeradresse als Busknotenadresse des externen Datenbusses EXTDB zuweisen. Nach dem Einschalten oder einem System-Reset besitzen bevorzugt alle Quantencomputer QC1 bis QC16 eine typischerweise allen gleiche ungültige Default-Quantencomputeradresse als initiale Busknotenadresse. Dadurch kann die zentrale Steuervorrichtung den noch nicht mit einer gültigen Busknotenadresse versehenen und ihr am nächsten liegenden Quantencomputer der Quantencomputer QC1 bis QC16 mit einer gültigen Busknotenadresse versehen. Dadurch kann die zentrale Steuervorrichtung ZSE im nächsten Schritt den dahinter liegenden Quantencomputer der Quantencomputer QC1 bis QC16 erreichen und initialisieren und so fort, bis alle Quantencomputer der Quantencomputer QC1 bis QC16 eine gültige Quantencomputeradresse als Busknotenadresse erhalten haben. Bevorzugt führt also das Quantencomputersystem QSYS nach dem Einschalten eine Initialisierung der Quantencomputer QC1 bis QC16 des Quantencomputersystems QUSYS durch. Bevorzugt gehört zu der Initialisierung des Quantencomputersystems QUSYS auch die Durchführung eines Autoadressierungsverfahrens zur Vergabe von Busknotenadressen an die Busknoten des externen Datenbusses EXTDB. In dem Beispiel der 10 sind die Busknoten die Quantencomputer QC1 bis QC16. In dem Beispiel der 10 übernimmt die zentrale Steuervorrichtung ZSE bevorzugt die Rolle eines Busmaster, der die Busknotenadressen generiert und zuweist und die Quantencomputer QC1 bis QC16 steuert.
Figur 11
11 zeigt ein beispielhaftes Quantencomputersystem QUSYS mit vier Unterquantencomputersystemen.
Der erste Quantencomputer QC1 bildet mit dem zweiten Quantencomputer QC2 und dem dritten Quantencomputer QC3 und dem vierten Quantencomputer QC4 ein erstes Unterquantencomputersystem. Ein erster Unterdatenbus UDB1 verbindet die Quantencomputer QC1, QC2, QC3, QC4 des ersten Unterquantencomputersystems. Der erste Quantencomputer QC1 kann als Busmaster für die anderen Quantencomputer QC2, QC3, QC4 des ersten Unterquantencomputersystems dienen.
Der fünfte Quantencomputer QC5 bildet mit dem sechsten Quantencomputer QC6 und dem siebten Quantencomputer QC7 und dem achten Quantencomputer QC8 ein zweites Unterquantencomputersystem. Ein zweiter Unterdatenbus UDB2 verbindet die Quantencomputer QC5, QC6, QC7, QC8 des zweiten Unterquantencomputersystems. Der fünfte Quantencomputer QC5 kann als Busmaster für die anderen Quantencomputer QC6, QC7, QC8 des zweiten Unterquantencomputersystems dienen.
Der neunte Quantencomputer QC9 bildet mit dem zehnten Quantencomputer QC10 und dem elften Quantencomputer QC11 und dem zwölften Quantencomputer QC12 ein drittes Unterquantencomputersystem. Ein dritter Unterdatenbus UDB3 verbindet die Quantencomputer QC9, QC10, QC11, QC12 des dritten Unterquantencomputersystems. Der neunte Quantencomputer QC9 kann als Busmaster für die anderen Quantencomputer QC10, QC11, QC12 des dritten Unterquantencomputersystems dienen.
Der dreizehnte Quantencomputer QC13 bildet mit dem vierzehnten Quantencomputer QC14 und dem fünfzehnten Quantencomputer QC15 und dem sechzehnten Quantencomputer QC16 ein viertes Unterquantencomputersystem. Ein vierter Unterdatenbus UDB4 verbindet die Quantencomputer QC13, QC14, QC15, QC16 des vierten Unterquantencomputersystems. Der dreizehnte Quantencomputer QC13 kann als Busmaster für die anderen Quantencomputer QC14, QC15, QC16 des vierten Unterquantencomputersystems dienen.
In dem Beispiel der 11 verbindet der externe Datenbus EXTDB den ersten Quantencomputer QC1 und den fünften Quantencomputer QC5 und den neunten Quantencomputer QC9 und den dreizehnten Quantencomputer QC13 und die zentrale Steuereinheit ZSE.
Figur 12
12 zeigt die Lösung eines NP-Vollständigen Problems mit Hilfe eines mobilen verlegbaren Quantencomputers QC. Ein solches Verfahren beginnt mit der Erfassung von Umfelddaten durch das Quantencomputersystem QUSYS in einem Schritt A). Die Erfassung der Umfelddaten erfolgt typischerweise mittels geeigneter Sensoren, die Teil des Quantencomputersystems QUSYS sein können oder die mit diesem Quantencomputersystem QUSYS über Datenverbindungen verbunden sind und Umfelddaten an das Quantencomputersystem QUSYS übermitteln. In einem Schritt B) identifiziert das Quantencomputersystem QUSYS Objekte im Umfeld des Quantencomputersystems QUSYS, wobei diese Umfeld auch entfern vom Quantencomputersystem QUSYS sein kann. Dabei klassifiziert in einem Schritt C) das Quantencomputersystem QUSYS die identifizierten Objekte im Umfeld des Quantencomputersystems QUSYS. Typischerweise klassifiziert das Quantencomputersystem QUSYS in dem Schritt C) die Objekte nach Gefährlichkeit und/oder Verwundbarkeit und/oder strategischer Wirkung, um eine Maximierung einer Waffenwirkung zu erzielen. Bevorzugt erfolgt diese Klassifikation in Schritt C) mittels eines neuronalen Netzwerkmodells, das das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ausführt. Bevorzugt nutzt das Quantencomputersystem QUSYS für diesen Schritt C) eine oder mehr Quantenoperationen zur Manipulation des Quantenzustand eines oder mehrere Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 eines oder mehrerer Quantenbits eines oder mehrerer Quantencomputer QC1 bis QC16 des Quantencomputersystems QUSYS um die Klassifikation der Objekte durchzuführen. In einem Schritt D legt das Quantencomputersystem QUSYS die Waffen und/oder die Munition und/oder die Konfiguration und/oder die Reihenfolge der angegriffenen Objekte und/oder die angegriffenen und/oder die nicht angegriffenen Objekte fest. Bevorzugt erfolgt diese Festlegung in Schritt D) mittels eines neuronalen Netzwerkmodells, das das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ausführt. Bevorzugt nutzt das Quantencomputersystem QUSYS in dem Schritt D) eine oder mehr Quantenoperationen zur Manipulation des Quantenzustand eines oder mehrere Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 eines oder mehrerer Quantenbits eines oder mehrerer Quantencomputer QC1 bis QC16 des Quantencomputersystems QUSYS um diese Festlegungen durchzuführen. In einem Schritt E) Schlägt das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ein oder mehr dieser Festgelegten Angriffsszenarien einem Bediener, beispielsweise einem oder mehreren Piloten und/oder einem mehreren Feuerleitoffizieren oder der Gleichen vor. Sofern diese den Feuerbefehl geben, kann beispielsweise das Quantencomputersystem QUSYS das freigegebene Angriffsszenario in einem Schritt F) umsetzen.
Diese beispielhafte Anwendung kann für die Lösung NP-vollständiger Probleme verallgemeinert werden. Ein solches verallgemeinertes Verfahren beginnt mit der Erfassung von Daten durch das Quantencomputersystem QUSYS in einem Schritt A). Die Erfassung der Daten erfolgt typischerweise mittels geeigneter Sensoren und/oder Datenbanken oder anderer Datenquellen, die Teil des Quantencomputersystems QUSYS sein können oder die mit diesem Quantencomputersystem QUSYS über Datenverbindungen verbunden sind und die Daten an das Quantencomputersystem QUSYS übermitteln. In einem Schritt B) identifiziert das Quantencomputersystem QUSYS geeignete Datenobjekte. Dabei klassifiziert in einem Schritt C) das Quantencomputersystem QUSYS die identifizierten Datenobjekte. Typischerweise klassifiziert das Quantencomputersystem QUSYS in dem Schritt C) die Objekte nach Kategorien, die für die Lösung des jeweiligen Problems relevant sind, um eine Maximierung der Wirkung zu erzielen. Bevorzugt erfolgt diese Klassifikation in Schritt C) mittels eines neuronalen Netzwerkmodells, das das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ausführt. Bevorzugt nutzt das Quantencomputersystem QUSYS für diesen Schritt C) eine oder mehr Quantenoperationen zur Manipulation des Quantenzustand eines oder mehrere Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 eines oder mehrerer Quantenbits eines oder mehrerer Quantencomputer QC1 bis QC16 des Quantencomputersystems QUSYS um die Klassifikation der Datenobjekte durchzuführen. In einem Schritt D) legt das Quantencomputersystem QUSYS die Mittel zur Erzielung des Zwecks und die Parameter und Mittelkonfigurationen bei der Anwendung dieser Mittel und/oder die Reihenfolge der bearbeiteten bzw. nicht bearbeiteten Datenobjekte und/oder die Reihenfolge der angewendeten Mittel fest. Bevorzugt erfolgt diese Festlegung in Schritt D) mittels eines neuronalen Netzwerkmodells, das das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ausführt. Bevorzugt nutzt das Quantencomputersystem QUSYS in dem Schritt D) eine oder mehrere Quantenoperationen zur Manipulation des Quantenzustand eines oder mehrere Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 eines oder mehrerer Quantenbits eines oder mehrerer Quantencomputer QC1 bis QC16 des Quantencomputersystems QUSYS um diese Festlegungen durchzuführen. In einem Schritt E) Schlägt das Quantencomputersystem QUSYS bevorzugt ein oder mehr dieser Festgelegten Szenarien einem Bediener oder der Gleichen vor. Sofern diese ein Startsignal geben, kann beispielsweise das Quantencomputersystem QUSYS das freigegebene Szenario in einem Schritt F) umsetzen.
Figur 13
Die 13 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines Verstärkers V, wie er in der 1 eingezeichnet ist. Ein interner Verstärker IVV des Verstärkers V verstärkt und filtert das Empfängerausgangssignal S0 zu einem Ausgangssignal V1 des internen Verstärkers IVV des Verstärkers V. Ein Analog-zu-Digital-Wandler ADCV des Verstärkers V wandelt das Ausgangssignal V1 des internen Verstärkers IVV des Verstärkers V zu digitalisierten Abtastwerten auf einer Datenleitung V2 zwischen der Steuervorrichtung µCV des Verstärkers V und dem Analog-zu-Digital-Wandler ADCV des Verstärkers V. Die Steuervorrichtung µCV des Verstärkers V und legt diese Abtastwerte bevorzugt in einem Speicher MEMV des Verstärkers V; über einen Speicherdatenbus MEMDBV zwischen Steuervorrichtung µCV des Verstärkers V und Speicher MEMV des Verstärkers V ab. Die Steuervorrichtung µC des verlegbaren Quantencomputers QC kann dann über den Steuerdatenbus SDB, die Datenschnittstelle VIF des Verstärkers V, dien internen Steuerdatenbus SDBV des Verstärkers V und die Steuervorrichtung µCV des Verstärkers V auf die Daten im Speicher MEMV des Verstärkers V zugreifen und diese weiterverarbeiten.
14 zeigt ein Beispiel eines Kleidungsstücks mit einem verlegbaren Quantencomputersystem QUSYS. Für die Nacharbeit verweist die hier vorgelegte Schrift beispielhaft auf die Schrift WO 2020 239 172 A1 , die eine Methode zur CMOS-Integration offenbart.
Die hier vorgelegte Schrift schlägt vor, ein oder mehrere Quantencomputer QC1, QC2 und eine zentrale Steuereinheit ZSE in das Material eines Kleidungsstücks KLST einzuarbeiten. Bevorzugt entspricht das Quantencomputersystem QUSYS dem Quantencomputersystem QUSYS der 4, 10 oder 11 oder ähnlichen. Bei dem Kleidungsstück kann es sich auch um eine Armbanduhr oder dergleichen handeln.
Figur 15
15 zeigt ein Beispiel eines Satelliten oder Raumfahrzeugs als Beispiel eines Fahrzeugs mit einem verlegbaren Quantencomputersystem QUSYS. Die hier vorgelegte Schrift schlägt vor, ein oder mehrere Quantencomputer QC1, QC2 und eine zentrale Steuereinheit ZSE in den Satelliten oder das Raumfahrzeug zu integrieren. Bevorzugt entspricht das Quantencomputersystem QUSYS dem Quantencomputersystem QUSYS der 4, 10 oder 11 oder ähnlichen.
Figur 16
16 zeigt ein Beispiel eines Smartphones mit einem verlegbaren Quantencomputersystem QUSYS. Die hier vorgelegte Schrift schlägt vor, ein oder mehrere Quantencomputer QC1, QC2 und eine zentrale Steuereinheit ZSE in das Smartphones integrieren. Für die Nacharbeit verweist die hier vorgelegte Schrift beispielhaft auf die Schrift WO 2020 239 172 A1 , die eine Methode zur CMOS-Integration offenbart. Bevorzugt entspricht das Quantencomputersystem QUSYS dem Quantencomputersystem QUSYS der 4, 10 oder 11 oder ähnlichen.
Figur 17
17 entspricht weitestgehend der 1. Zusätzlich ist die mechanische Grundkonstruktion MGK eingezeichnet. Bevorzugt verbindet die in 17 schematisch gezeichnete mechanische Grundkonstruktion MGK die optischen Funktionselementen (LD, DBS, OS, D, KV, XT, YT, MWA, MGX, MGy, MGz, MGz, PM, PV, MSy, MSx, MSz, STM, PD, CM1, CM2) des Quantencomputers QC miteinander. Vorzugsweise ist die mechanische Grundkonstruktion MGK über vierte Mittel, beispielsweise Schwingungsdämpfer, mit dem Gehäuse GH des Quantencomputers QC mechanisch verbunden. Die vierten Mittel verhindern oder dämpfen die Übertragungen von Körperschall etc. vom Gehäuse GH des Quantencomputers QC oder anderen Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC auf die mechanische Grundkonstruktion MGK mit den optischen Funktionselementen (LD, DBS, OS, D, KV, XT, YT, MWA, MGX, MGy, MGz, MGz, PM, PV, MSy, MSx, MSz, STM, PD, CM1, CM2) des Quantencomputers QC. Vorzugsweise ist der Quantencomputer QC selbst mechanisch gedämpft durch entsprechende vierte Mittel an oder in der mobilen Vorrichtung, beispielsweise einem Fahrzeug, befestigt. Das hier vorgelegte Dokument weist auf die vielfältige Definition des Begriffs Fahrzeug in diesem Zusammenhang in diesem Dokument hin.
Die Zuleitungen von Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC die nicht direkt mechanisch mit der mechanische Grundkonstruktion MGK verbunden sind zu Vorrichtungsteilen (LD, DBS, OS, D, KV, XT, YT, MWA, MGX, MGy, MGz, MGz, PM, PV, MSy, MSx, MSz, STM, PD, CM1, CM2), die direkt mit der mechanische Grundkonstruktion MGK verbunden sind, weisen bevorzugt fünfte Mittel auf, die dazu eingerichtet sind, die Übertragung von Körperschall und Kräften von den Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC die nicht direkt mechanisch mit der mechanische Grundkonstruktion MGK verbunden sind zu Vorrichtungsteilen (LD, DBS, OS, D, KV, XT, YT, MWA, MGX, MGy, MGz, MGz, PM, PV, MSy, MSx, MSz, STM, PD, CM1, CM2) zu minimieren.
Figur 18
18 zeigt die verschiedenen Positionen der koppelnden nuklearen Spins.

Für die Kopplungsstärken der koppelnden nuklearen Spins der nuklearen Quantenbits wurden bi der Ausarbeitung der hier vorgestellten technischen Lehre folgende Kopplungsstärken gefunden.

Nummer	Position	Kopplungsstärke
1	J-Position direkt neben dem Stickstoff	126 MHz
2	A-Position	13,8 MHz
3	B-Position	13,2 MHz
4	C-Position	Bei der Ausarbeitung nicht benutzt
5	D-Position	6.5 MHz
6	E-Position	4,2 MHz
7	F-Position	4,2 MHz
8	G-Position	2,6 MHz
9	H-Position	2,6 MHz
10	schwach gekoppelt	0.8 MHz

Figur 19
19 zeigt die Verschiebung der Energieaufspaltung durch Hyperfein-WW hf Zeeman, nZ und Quadrupol Q. Hierbei bedeuten:

Q= Quadrupol Anteil
hf= Hyperfeinwechselwirkung
nZ=nuklearer Zeeman Aufspaltung

Figur 20
20 zeigt eine vorschlagsgemäße Pulssequenz zur Charakterisierung eines Quantenbits in Form eines NV-Zentrums.
Die Pulssequenz beginnt mit einem Laserpuls der Lichtquelle LD. Die zeitliche Dauer und die Amplitude des Laser-Pulses hängen von den optischen Gegebenheiten innerhalb des Quantencomputers QC ab. Das hier vorgelegte Dokument empfiehlt, diese Werte mittels einer Reihe von Experimenten an der konkreten Quantencomputervorrichtung zu ermitteln.
Nach dem Laser-Puls folgt in dem hier vorgelegten Beispiel ein CROT θ Signal über die Mikrowelle als Mikrowellenburst mit der Mikroellenfrequenz und der Dauer τ_MW zum Ansprechen des betreffenden NV-Zentrums. Das CROT-θ-Signal dreht den Elektronenspin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um den Winkel θ.
Auf dieses CROT θ Signal folgt wieder ein Laserpuls mit der Pumpstrahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge. Dabei erfasst der Fotodetektor PD die Intensität der Fluoreszenzstrahlung des NV-Zentrums. Der Quantencomputer QC kann beispielsweise die detektierten Photonen zählen und einen Zähler um jeweils einen Zählschritt erhöhen, wenn er ein Photon der Fluoreszenzstrahlung detektiert. Der Quantencomputer QC vermisst nun für jeweils eine zeitliche Dauer τ_MW die Anzahl der in einem vorgegebenen Zeitraum detektierten Photonen. In Abhängigkeit von der zeitlichen Dauer τ_MW des Mikrowellenbursts ergibt sich eine sinusförmige Verteilung der Zählschritte: Die Rabi-Oszillation. Ist die Rabi-Frequenz bekannt, so kann ein Mikrowellenpuls vorgegebener zeitlicher Dauer τ_MW den Elektronenspin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um einen vorgebbaren Winkel θ drehen. Der Winkel ergibt sich dann als θ=π(τ_MW/τ_MWπ). Hierbei ist τ_MWπ die halbe zeitliche Periodendauer der Rabi-Oszillation.
Bevorzugt speichert die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die Periodendauer oder die halbe zeitliche Periodendauer oder die Rabi-Frequenz in einem ihrer Speicher für die Verwendung bei der Ansteuerung des NV-Zentrums ab.
Auf diese Weise kann der Quantencomputer QC den Mikrowellenburst für die Ausführung eines X-Gatters oder eines H-Gatters oder eines CROT-Gatters definieren.
Diese Routinen benötigt man zur Charakterisierung des Systems des Quantencomputers QC.
Figur 21
21 zeigt die Pulssequenz für ein Ramsey- oder Hahn-Echo.
Nach der Initialisierung des NV-Zentrums mittels eines Laserpulses der Lichtquelle LD definiert ein erster (π/2)-CROT-Befehl um die X-Achse mittels eines entsprechenden Mikrowellenbursts die X-Achse. Es folgt ein π-CROT-Befehl um die x-Achse mittels eines entsprechenden zweiten Mikrowellenbursts. Nach einer Zeit τ seit dem zeitlichen Beginn des ersten Mikrowellenpulses erfolgt ein -π-CROT-Befehl um die x-Achse mittels eines entsprechenden dritten Mikrowellenbursts. Dabei ist die Mikrowellenphase des dritten Mikrowellenbursts zur Mikrowellenphase des ersten Mikrowellenbursts um 180° phasenversetzt. Die Messungen werden nun für verschiedene Zeiten τ durchgeführt. Es ergibt sich das Schwingungssignal, das die Zeitkonstante T2 aufweist. Dies ist die gesuchte T2 Zeit.
Diese Routinen benötigt man zur Charakterisierung des Systems des Quantencomputers QC.
Figur 22
22 zeigt ein Beispiel für die Ansteuerung eines stark an das NV-Zentrum des Quantenbits gekoppelten, nuklearen Spins des Atomkerns eines nuklearen Quantenbits. Die Ansteuerung erfolgt im ESLAC.
Nach der Initialisierung des NV-Zentrums mittels eines Laserpulses der Lichtquelle LD definiert ein erster π-CROT-Befehl um die X-Achse mittels eines entsprechenden Mikrowellenbursts die X-Achse.
Dieser Befehl koppelt den nuklearen Spin des ¹³C-Isotops mit dem NV-Zentrum.
Nach dem Laser-Puls folgt in dem hier vorgelegten Beispiel ein CROT θ Signal über die Radiowelle als Radiowellenburst mit der Radiowellenfrequenz und der Dauer τ_RF zum Ansprechen des betreffenden NV-Zentrums. Das CROT-θ-Signal dreht den nuklearen Spin des ¹³C-Isotops, das mit dem NV-Zentrum gekoppelt ist, um den Winkel θ.
Auf dieses CROT θ Signal folgt ein π-CROT-Befehl um die X-Achse mittels eines entsprechenden Mikrowellenbursts, der das NV-Zentrum und das ¹³C-Isotop wieder voneinander entkoppelt.
Auf diesen π-CROT-Befehl um die X-Achse folgt wieder ein Laserpuls mit der Pumpstrahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge. Dabei erfasst der Fotodetektor PD die Intensität der Fluoreszenzstrahlung des NV-Zentrums. Der Quantencomputer QC kann beispielsweise die detektierten Photonen zählen und einen Zähler um jeweils einen Zählschritt erhöhen, wenn er ein Photon der Fluoreszenzstrahlung detektiert. Der Quantencomputer QC vermisst nun für jeweils eine zeitliche Dauer τ_RF die Anzahl der in einem vorgegebenen Zeitraum detektierten Photonen. In Abhängigkeit von der zeitlichen Dauer τ_RF des Radiowellenbursts ergibt sich eine sinusförmige Verteilung der Zählschritte: Die Rabi-Oszillation. Ist die Rabi-Frequenz bekannt, so kann ein Radiowellenpuls vorgegebener zeitlicher Dauer τ_RF den nuklearen Spin des ¹³C-Atomkerns um einen vorgebbaren Winkel θ drehen. Der Winkel ergibt sich dann als θ=π(τ_RF/τ_RFπ). Hierbei ist τ_RFπ die halbe zeitliche Periodendauer der Rabi-Oszillation.
Bevorzugt speichert die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die Periodendauer oder die halbe zeitliche Periodendauer oder die Rabi-Frequenz in einem ihrer Speicher für die Verwendung bei der Ansteuerung des ¹³C-Isotops über das NV-Zentrum ab.
Auf diese Weise kann der Quantencomputer QC den Radiowellenburst für die Ausführung eines X-Gatters oder eines H-Gatters oder eines CROT-Gatters definieren.
In dem Beispiel ist die Kopplungsstärke des nuklearen Spins des ¹³C-Isotops mit dem NV-Zentrum 13,3MHz.
Diese Routinen benötigt man zur Charakterisierung des Systems des Quantencomputers QC.
Figur 23
23 zeigt ein Beispiel für die Ansteuerung eines schwach an das NV-Zentrum des Quantenbits gekoppelten, nuklearen Spins des Atomkerns eines nuklearen Quantenbits.
Beim dem Verfahren überträgt der Quantencomputer QC unter einer Hartmann-Hahn (HH) Bedingung, die Information des Quantenzustands des NV-Zentrums auf den Quantenzustand des nuklearen Spins des betreffenden jeweiligen Atomkerns.
Nach der Initialisierung des NV-Zentrums mittels eines Laserpulses der Lichtquelle LD definiert ein erster π/2-CROT-Befehl um die X-Achse mittels eines entsprechenden Mikrowellenbursts die X-Achse.
Anschließend führt der Quantencomputer QC ein CROT um die Y-Achse durch. Dies ist der sogenannte Spinlock. Dies führt dazu, dass die Ausrichtung des Spins des Elektrons des NV-Zentrums mit einer Rabi-Frequenz (Spinlock) rotiert. Der Quantencomputer QC stellt die Rabi-Frequenz durch Einstellung des Magnetfelds B so ein, dass die Rabi-Frequenz in Resonanz mit der Lamor-Frequenz des nuklearen Spins des Atomkerns liegt. Der Quantencomputer QC nutzt für die Einstellung des Magnetfelds bevorzugt das erste Magnetfelderzeugungsmittel MGx und/oder das zweite Magnetfelderzeugungsmittel MGy und/oder das dritte Magnetfelderzeugungsmittel MGz.
Dadurch, dass dann die Rabi-Frequenz des NV-Zentrums in Resonanz mit der Lamor-Frequenz des nuklearen Spins des Atomkerns liegt, kann ein definierter Spin-Spin-SWAP (Spin-Austausch) stattfinden. Der Übergang des Spin-Spin-Swaps ist dabei wieder durch eine Zeitkonstante als Kopplungskonstante gekennzeichnet. Damit wird ein teilweiser Spin-Spin-Swap steuerbar. (z.B. 50% Spin-Austausch). Die Spinlockzeit τ_SL steuert diesen Übergang.
Die 23 zeigt beispielhaft eine Sequenz zum Koppeln eines schwach an das NV-Zentrum gekoppelten nuklearen Spins eines ¹³C Isotops als nuklearer Spin eines nuklearen Quantenbits.
Die Kopplungsstärke liegt in dem Beispiel der 23 bei 1,803 MHz.
Dieses Verfahren unter Hartmann-Hahn (HH) Bedingung ist besonders wirksam für die Kopplung zwischen NV-Zentren und schwach an diese gekoppelte nukleare Spins.
Dieser Befehl koppelt den schwach gekoppelten nuklearen Spin des ¹³C-Isotops mit dem NV-Zentrum.
Auf dieses Spinlock-Signal folgt ein π/2-CROT-Befehl um die X-Achse mittels eines entsprechenden Mikrowellenbursts, der das NV-Zentrum und das ¹³C-Isotop wieder voneinander entkoppelt.
Auf diesen π/2-CROT-Befehl um die X-Achse folgt wieder ein Laserpuls mit der Pumpstrahlung mit der Pumpstrahlungswellenlänge. Dabei erfasst der Fotodetektor PD die Intensität der Fluoreszenzstrahlung des NV-Zentrums. Der Quantencomputer QC kann beispielsweise die detektierten Photonen zählen und einen Zähler um jeweils einen Zählschritt erhöhen, wenn er ein Photon der Fluoreszenzstrahlung detektiert. Der Quantencomputer QC vermisst nun für jeweils eine zeitliche Dauer τ_SL der Spinlock-Zeit die Anzahl der in einem vorgegebenen Zeitraum detektierten Photonen. In Abhängigkeit von der zeitlichen Dauer τ_SL der Spinlock-Zeit ergibt sich eine sinusförmige Verteilung der Zählschritte: Die Rabi-Oszillation. Ist die Rabi-Frequenz bekannt, so kann eine Spinlock-Zeit vorgegebener zeitlicher Dauer τ_SL den schwach gebundenen nuklearen Spin des ¹³C-Atomkerns um einen vorgebbaren Winkel θ drehen. Der Winkel ergibt sich dann als θ=π(τ_SL/τ_SLπ). Hierbei ist τ_SLπ die halbe zeitliche Periodendauer der Rabi-Oszillation.
Bevorzugt speichert die Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC die Periodendauer oder die halbe zeitliche Periodendauer oder die Rabi-Frequenz in einem ihrer Speicher für die Verwendung bei der Ansteuerung des schwach gebundenen nuklearen Spins des ¹³C-Isotops über das NV-Zentrum ab.
Auf diese Weise kann der Quantencomputer QC den Spinlock-Mikrowellenburst für die Ausführung eines X-Gatters oder eines H-Gatters oder eines CROT-Gatters auf den schwach gebundenen nuklearen Spin des schwach gebundenen nuklearen Quantenbits definieren.
In dem Beispiel ist die Kopplungsstärke des nuklearen Spins des ¹³C-Isotops mit dem NV-Zentrum 1,803MHz.
Diese Routinen benötigt man zur Charakterisierung des Systems des Quantencomputers QC.
Figur 24
24 zeigt beispielhaft einen Bernstein-Vazirani-Code in der Quantencomputerprogrammbeschreibungssprache Quiskit (24a)
Die Steuervorrichtung µC oder ein anderer Prozessor übersetzt mit Hilfe eines Transpilers diese Standardgatter in CROT-Befehle. (24b).
Zur besseren Kompaktheit sind die CROT Befehle mit dem Buchstaben R bezeichnet. Der zweite Buchstabe nach dem R bezeichnet die Drehachse. Der Wert in Klammern bezeichnet den Drehwinkel.
q_0 bezeichnet in der 24b einen ersten nuklearen Spin eines ersten nuklearen Quantenbits.
q_1 bezeichnet in der 24b einen zweiten nuklearen Spin eines zweiten nuklearen Quantenbits.
q_2 bezeichnet in der 24b den Elektronenspin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums als Quantenbit.
Figur 25
25 zeigt den Source-Code des Beispiels der 24 (BV-Code) in Form beispielhafter Assembler OpCodes, die der Quantencomputer QC ausführt. Die Quanten-Op-Codes sind in einem für Menschen lesbaren Text-File angegeben. Ein Quanten-Op-Code im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist ein Op-Code, bei dessen Ausführung der Quantencomputer QC zumindest ein Quantenbit des Quantencomputers QC manipuliert. Vorzugsweise kodiert der Transpiler die CROT-Op-Codes durch binäre Zahlen eines Maschinencodes. Die beispielhafte Syntax des Beispiels der 25 sieht einen Op-Code pro Zeile vor. Diese einfachen Befehle in Form dieser Op-Codes veranlassen den Quantencomputer QC einfache, ausführbare Pulse zu erzeugen.
Die OP-Codes der 25 sind:

NV_1_X1: Initialisierung der X-Achse durch einen π-Mikrowellenpuls auf das NV-Zentrum als Quantenbit (CROT mit 180°)
qn1_CXNOT: CROT um 180° mit X Drehachse auf das nukleare Quantenbit 1 (π-Puls) (hier das ¹⁴N-Stickstoffatom des NV-Zentrums), wenn NV m=1 ist. (q_1 in 24b)
qn1_CHYNOT: CROT um 90° mit Y Drehachse auf das nukleare Quantenbit 1 (π/2-Puls) (hier das ¹⁴N-Stickstoffatom des NV-Zentrums), wenn NV m=1 ist. (q_1 in 24b)
qn2_3/2CXNOT: CROT um 270° mit X Drehachse auf das nukleare Quantenbit 2 (3π/2-Puls) (hier ein ¹³C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn NV m=1 ist.. (q_0 in 24b)
qn2_CHYNOT: CROT um 90° mit Y Drehachse auf das nukleare Quantenbit 2 (π/2-Puls) (hier ein ¹³C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn NV m=1 ist. (q_0 in 24b)
NV_1_X2: CROT des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um π mit Drehachse X mit viel Mikrowellenleistung also unabhängig von Zustand des nuklearen Quantenbits 1 (hier das ¹⁴N-Stickstoffatom des NV-Zentrums) (q_2 in 24b),
NV_1_X3: CROT des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um π mit Drehachse X abhängig von Zustand des nuklearen Quantenbits 2 (hier ein ¹³C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn der nukleare Spin des ¹³C-Isotops down ist (q_2 in 24b).
NV_1_RY2: CROT des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um π/2 mit Drehachse Y abhängig von Zustand des nuklearen Quantenbits 2 (hier ein ¹³C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn der nukleare Spin des ¹³C-Isotops down ist (q_2 in 24b).
NV_1_RY3: CROT des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um π/2 mit Drehachse Y abhängig von Zustand des nuklearen Quantenbits 2 (hier ein ¹³C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn der nukleare Spin des ¹³C-Isotops up ist (q_2 in 24b).
NV_1_Y3: CROT des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um π mit Drehachse Y abhängig von Zustand des nuklearen Quantenbits 2 (hier ein ¹³C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn der nukleare Spin des ¹³C-Isotops down ist (q_2 in 24b).
NV_1_RY2: CROT des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um π/2 mit Drehachse Y abhängig von Zustand des nuklearen Quantenbits 2 (hier ein ¹³C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn der nukleare Spin des ¹³C-Isotops down ist (q_2 in 24b).
NV_1_RY3: CROT des Elektronenspins der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums um π/2 mit Drehachse Y abhängig von Zustand des nuklearen Quantenbits 2 (hier ein ¹³C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn der nukleare Spin des ¹³C-Isotops up ist (q_2 in 24b).
qn1_CXNOT: CROT um 180° mit X Drehachse auf das nukleare Quantenbit 1 (π-Puls) (hier das ¹⁴N-Stickstoffatom des NV-Zentrums), wenn NV m=1 ist. (q_1 in 24b)
qn1_CHYNOT: CROT um 90° mit Y Drehachse auf das nukleare Quantenbit 1 (π/2-Puls) (hier das ¹⁴N-Stickstoffatom des NV-Zentrums), wenn NV m=1 ist. (q_1 in 24b)
qn2_3/2CXNOT: CROT um 270° mit X Drehachse auf das nukleare Quantenbit 2 (3π/2-Puls) (hier ein ¹³C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn NV m=1 ist.. (q_0 in 24b)
qn2_CHYNOT: CROT um 90° mit Y Drehachse auf das nukleare Quantenbit 2 (π/2-Puls) (hier ein ¹³C-Isotop, das an das NV-Zentrum gekoppelt ist), wenn NV m=1 ist. (q_0 in 24b)

Figur 26
26 zeigt das Beispiel einer Addition von 2m mal 3 Bit Werten. Für die Realisierung verwendet der Algorithmus viele Toffoli-Gatter (CCNOT Gatter). Im Gegensatz zu Quantencomputern auf Basis supraleitender Quantenbits kommt der hier vorgestellte Quantencomputer mit Einzelgatteroperationen aus. Quantencomputer auf Basis supraleitender Quantenbits benötigen bis zu 23 Quantengatter um ein einziges Toffoli-Gatter (CCNOT Gatter) zu realisieren.
Der hier vorgestellte Quantencomputer realisiert die Toffoli-Gatter (CCNOT Gatter) mit NV-¹⁴N-¹³C Kopplungen der entsprechenden Spins.
Figur 27
27 zeigt einen Quantencomputer QC, der in einer kardanischen Aufhängung KAH montiert ist. Die kardanische Aufhängung KAH ermöglicht, den Quantencomputer QC gegen Rotationsbeschleunigungen und/oder Rotationen um die erste Achse AX1 und die zweite Achse AX2 zu schützen. In dem Beispiel der 27 umfasst die beispielhafte kardanische Aufhängung KAH einen ersten Pfosten P1 und einen zweiten Pfosten P2. An dem ersten Pfosten P1 und dem zweiten Pfosten P2 der kardanischen Aufhängung KAH ist beispielhaft ein erster Aufhängungsring R1 drehbar um eine erste Achse AX1 aufgehängt. Eine erste Energiekopplung EK1 verbindet drehbar um die erste Achse elektrisch leitend die Leitung der Energieversorgung PWR des ersten Pfostens P1 mit der Leitung der Energieversorgung PWR des ersten Aufhängungsring R1. In dem ersten Aufhängungsring R1 der kardanischen Aufhängung KAH ist drehbar um eine zweite Achse AX2 ein zweiter Aufhängungsring R2 montiert. Eine zweite Energiekopplung EKe verbindet die Leitung der Energieversorgung PWR des ersten Aufhängungsring R1 elektrisch leitend und drehbar um die zweite Achse AX2 mit Leitung der Energieversorgung PWR des zweiten Aufhängungsring R2.
Der Quantencomputer QC ist fest an den zweiten Aufhängungsring R2 montiert. Hierdurch ist der Quantencomputer QC drehbar um die erste Achse AX1 und drehbar um die zweite Achse AX2 an der kardanischen Aufhängung KAH montiert. Bevorzugt versorgt die Leitung der Energieversorgung PWR des zweiten Aufhängungsring R2 den Quantencomputer QC mit elektrischer Energie.
Der Kreisel KR ist fest an den zweiten Aufhängungsring R2 montiert. Hierdurch ist der Kreisel KR drehbar um die erste Achse AX1 und drehbar um die zweite Achse AX2 an der kardanischen Aufhängung KAH montiert. Bevorzugt treibt ein Antrieb des Kreisels KR den Kreisel KR mit elektrischer Energie aus der Leitung der Energieversorgung PWR des zweiten Aufhängungsring R2 an.
Im Sinne des hier vorgelegten Dokuments könne vorzugsweise die kardanische Aufhängung KAH des Quantencomputers QC und der Kreisel KR als Teil des Quantencomputers betrachtet werden.
Es ist denkbar, dass die kardanische Aufhängung KAH über einen ersten Antrieb verfügt, der den ersten Aufhängungsring R1 gegenüber dem ersten Pfosten P1 und/oder dem zweiten Pfosten P2 um die erste Achse AX1 um einen ersten Drehwinkel drehen kann. Es ist denkbar, dass der erste Antrieb den ersten Aufhängungsring R1 um die erste Achse AX1 in Abhängigkeit von einem Signal des Quantencomputers QC und/oder der Steuervorrichtung µC um einen vorgegebenen ersten Drehwinkel dreht.
Es ist denkbar, dass ein erster Drehwinkelsensor der kardanischen Aufhängung KAH die Verdrehung in Form eines ersten Werts des ersten Drehwinkels des ersten Aufhängungsrings R1 gegenüber dem ersten Pfosten P1 und/oder dem zweiten Pfosten P2 um die erste Achse AX1 erfasst und über eine erste Drehwinkelsignalleitung und ggf. zwischengeschaltete Signalkupplungen an den Quantencomputer QC und/oder dessen Steuervorrichtung µC meldet. Hierbei ermöglicht eine Signalkupplung eine Verdrehung des ersten Aufhängungsrings R1 gegenüber dem ersten Pfosten P1 um einen beliebigen ersten Drehwinkel, ohne dass die Drehwinkelsignalleitung verdrillt oder unterbrochen wird.
Es ist denkbar, dass die kardanische Aufhängung KAH über einen zweiten Antrieb verfügt, der den zweiten Aufhängungsring R2 um die zweite Achse AX2 um einen zweiten Drehwinkel gegenüber dem ersten Aufhängungsring R1 verdrehen kann. Es ist denkbar, dass der zweite Antrieb den zweiten Aufhängungsring R2 um die zweite Achse AX2 in Abhängigkeit von einem Signal des Quantencomputers QC und/oder der Steuervorrichtung µC um einen vorgegebenen zweiten Drehwinkel dreht.
Die erste Achse AX1 ist bevorzugt senkrecht zur ersten Achse AX1 angeordnet.
Es ist denkbar, dass ein zweiter Drehwinkelsensor der kardanischen Aufhängung KAH die Verdrehung des zweiten Aufhängungsrings R1 gegenüber dem ersten Aufhängungsring R1 erfasst und über eine zweite Drehwinkelsignalleitung und ggf. zwischengeschaltete Signalkupplungen an den Quantencomputer QC und/oder dessen Steuervorrichtung µC meldet. Hierbei ermöglicht eine Signalkupplung vorzugsweise eine Verdrehung des zweiten Aufhängungsrings R2 gegenüber dem ersten Aufhängungsring R1 um einen beliebigen zweiten Drehwinkel, ohne dass die zweite Drehwinkelsignalleitung verdrillt oder unterbrochen wird.
Der Kreisel oder die Kreisel KR stelle sich, dass bei ausgekuppelten, nicht vorhandenen oder nicht angetriebenen ersten Antrieben und zweiten Antrieben der Quantencomputer QC auch bei einer Drehung der kardanischen Aufhängung KAH um die erste Achse AX1 und/oder zweite Achse AX2 der Quantencomputer QC seine Ausrichtung nicht ändert.
Bevorzugt umfasst die kardanische Aufhängung KAH je einen Kreisel KR je Achse (AX1, AX2) der kardanischen KAH. Bevorzugt stehen die Achsen verschiedener Kreisel KR senkrecht zu einander.
Natürlich können statt des Quantencomputers QC sich an der Stelle des Quantencomputers QC auch nur wesentliche Teile des Quantencomputers QC, wie beispielsweise das Substrat D mit den Quantenbits QUB und/oder nuklearen Quantenbits CQUB befinden. Die Signale der anderen Vorrichtungsteile des Quantencomputers müssen dann mittels geeigneter Signalkupplungen verdrillungsfrei zu diesen Vorrichtungsteilen transportiert werden oder von diesen wegtransportiert werden.
Glossar
Fahrzeug
Es kann sich bei einem Fahrzeug im Sinne der hier vorgelegten Schrift aber auch um ein Kraftfahrzeug, ein Zweirad, ein Dreirad oder einen Lastwagen, ein Nutzfahrzeug, einen Roboter, ein Transportfahrzeug, einen Drohne, eine Roboterdrohne, einen Flugkörper, einen Schwimmkörper, einen Tauchkörper, ein Schiff, ein U-Boot, eine See-Mine, eine Landmine, eine Rakete, ein Geschoss, einen Satelliten, eine Raumstation, einen Anhänger, einen Schleppkahn, einen Container, insbesondere einen See-Container und/oder Smartphone und/oder ein Kleidungsstück und/oder ein Schmuckstück und/oder ein tragbares Quantencomputersystem und/oder ein mobiles Quantencomputersystem und/oder Fahrzeug und/oder Roboter und/oder Flugzeug und/oder ein Rumflugkörper und/oder Unterwasserfahrzeug und/oder Oberwasserschwimmkörper und/oder Unterwasserschwimmkörper und/oder eine bewegliche medizinische Vorrichtung und/oder ein verlegbares Waffensystem und/oder Gefechtskopf und/oder Über- oder Unterwasserfahrzeug und/oder Geschoss und/oder andere mobile Vorrichtung und/oder bewegliche Vorrichtung und/oder dergleichen handeln. Sofern die hier vorgelegte Schrift ein bestimmtes Fahrzeug beschreibt, sind von der Beschreibung grundsätzlich auch alle anderen vorbeschriebenen Fahrzeuge umfasst und beansprucht, soweit dies im betreffenden Kontext sinnvoll ist. Insbesondere sind auch alle Anwendungen auf Waffen und Waffensysteme und bewegliche medizinische Vorrichtungen mitumfasst, die typischerweise zumindest zeitweise verlegbar sind. Im Sinne der hier vorgelegten Schrift legt diese Schrift den Begriff Fahrzeug also sehr weit als „transportable Vorrichtung“ aus, die ggf. insbesondere ggf. zeitweise über einen eigenen Antrieb und/oder Hilfsmittel zum Transport zu Wasser und/oder zu Lande und/oder in der Luft und/oder im Weltraum verfügt.
horizontal
Das Eigenschaftswort „horizontal“ wird in dieser Offenlegung sofern nicht ausdrücklich anders angegeben als Teil des Namens der Vorrichtungsteile und der zugehörigen Größen verwendet. Dies geschieht, da die Quantenbits durchnummeriert sind. Hierdurch können die Spalten (vertikal) und Zeilen (horizontal) innerhalb von zweidimensionalen Quantenbit-Anordnungen besser unterschieden werden. Eine „horizontale Leitung“ ist demnach eine Leitung innerhalb einer solchen zwei- oder eindimensionalen Anordnung, die längs einer Zeile entlanggeführt ist. Der zugeordnete Strom wird dann beispielsweise in analoger Weise als „horizontaler Leitungsstrom“ bezeichnet, um ein Beispiel für die Benennung einer Größe zu geben.
Isotopenrein
Isotopenrein im Sinne dieser Offenlegung ist ein Material dann, wenn die Konzentration anderer Isotope als der Basis-Isotope, die das Material dominieren, so gering ist, dass der technische Zweck in einem für die Produktion und den Verkauf von Produkten ausreichenden Maße mit einer wirtschaftlich ausreichenden Produktionsausbeute erreicht wird. Dies bedeutet, dass Störungen, die von solchen Isotopenverunreinigungen ausgehen, die Funktionstüchtigkeit der Quantenbits nicht oder höchstens ausreichend gering stören. Auf Diamant bezogen heißt das, dass der Diamant bevorzugt im Wesentlichen aus ¹²C-Isotopen als Basis-Isotopen besteht, die kein magnetisches Moment haben.
Nähe
Wenn in dieser Offenlegung beispielsweise von einer „Vorrichtung, die zur Erzeugung eines zirkular polarisierten Mikrowellenfeldes sich in der Nähe des Lot-Punktes (LOTP) oder am Lot-Punkt (LOTP) befindet“ die Rede ist, so ist der Begriff Nähe so zu verstehen, dass diese Vorrichtung mit ihrem polarisierten Mikrowellenfeld oder sonst wie auf den Quantenpunkt (NV), der sich auf der Lot-Linie (LOT) befindet, eine beabsichtigte Wirkung ausübt oder ausüben kann, wobei beabsichtigt wiederum im Zusammenhang mit der hier vorgelegten Offenlegung so zu verstehen ist, dass durch die beabsichtigte Wirkung ein Verfahrensschritt in den Funktionsschritten zur bestimmungsgemäßen Nutzung einer hier vorgeschlagenen Vorrichtung durchgeführt werden kann.
NP Vollständigkeit
In der Informatik bezeichnet man ein Problem als NP-vollständig (vollständig für die Klasse der Probleme, die sich nichtdeterministisch in Polynomialzeit lösen lassen), wenn es zu den schwierigsten Problemen in der Klasse NP gehört, also sowohl in NP liegt als auch NP-schwer ist. Dies bedeutet umgangssprachlich, dass es sich vermutlich nicht effizient lösen lässt.
Formal wird NP-Vollständigkeit nur für Entscheidungsprobleme definiert (mögliche Lösungen nur „ja“ oder „nein“), während man bei anderen Problemtypen von NP-Äquivalenz spricht (etwa bei Suchproblemen oder Optimierungsproblemen). Umgangssprachlich wird diese Unterscheidung jedoch oft nicht vollzogen, so dass man ganz allgemein von „NP-vollständigen Problemen“ spricht, unabhängig davon, ob ein Entscheidungsproblem vorliegt oder nicht. Dies ist möglich, da verschiedene Problemtypen ineinander überführbar (aufeinander reduzierbar) sind.
Ein Entscheidungsproblem ist NP-vollständig, wenn es

• in der Komplexitätsklasse NP liegt: Ein deterministisch arbeitender Rechner benötigt nur polynomiell viel Zeit, um zu entscheiden, ob eine vorgeschlagene Lösung eines zugehörigen Suchproblems tatsächlich eine Lösung ist, und
• zu den NP-schweren Problemen gehört: Alle anderen Probleme, deren Lösungen deterministisch in polynomieller Zeit überprüft werden können, können auf das Problem derart zurückgeführt werden, dass diese Rückführung auf einem deterministischen Rechner höchstens polynomielle Zeit in Anspruch nimmt. Man spricht von einer Polynomialzeitreduktion.

NP-vollständige Probleme lassen sich vermutlich nicht effizient lösen, da ihre Lösung auf realen Rechnern viel Zeit in Anspruch nimmt. In der Praxis wirkt sich dies nicht in jedem Fall negativ aus, das heißt, es gibt für viele NP-vollständige Probleme Lösungsverfahren, anhand deren sie für in der Praxis auftretende Größenordnungen in akzeptabler Zeit lösbar sind.
Viele in der Praxis auftauchende und wichtige Probleme sind NP-vollständig, was NP-Vollständigkeit zu einem zentralen Begriff der Informatik macht. Weiter verstärkt wird diese Bedeutung durch das sogenannte P-NP-Problem:

• Für kein NP-vollständiges Problem konnte bisher nachgewiesen werden, dass es in polynomieller Zeit lösbar wäre.
• Falls nur ein einziges dieser Probleme in polynomieller Zeit lösbar wäre, dann wäre jedes Problem in NP in polynomieller Zeit lösbar, was große Bedeutung für die Praxis haben könnte (jedoch nicht notwendigerweise haben muss).

Seit der Einführung der NP-Vollständigkeit durch Cook wurde die Vollständigkeit zu einem allgemeinen Konzept für beliebige Komplexitätsklassen ausgebaut.
Quantencomputerprogramm und Quantenoperation und Quanten-Op-Code
Ein Quantencomputerprogramm ist im Sinne der hier vorgestellten Schrift ein Programm, das mindestens eine Quantenoperation umfasst und von einer Steuervorrichtung µC eines verlegbaren Quantencomputers QC ausgeführt wird. Bevorzugt kodieren ein oder mehrere binäre Daten im Speicher NVN, RAM der Steuervorrichtung µC des verlegbaren Quantencomputers QC eine solche Quantenoperation. Beispielsweise kann es sich um ein vorbestimmtes Datenwort handeln. Eine Quantenoperation im Sinne der hier vorgelegten Schrift manipuliert zumindest den Quantenzustand zumindest eines Quantenpunkts der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des verlegbaren Quantencomputers QC und/oder manipuliert zumindest den Quantenzustand zumindest eines Kernquantenpunkts der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ des der nuklearen Quantenbits (Kernquantenbits) des verlegbaren Quantencomputers QC. Das Datenwort, das eine solche Quantenoperation symbolisiert bezeichnet die technische Lehre der hier vorgelegten Schrift auch als Quanten-Op-Code. Ein Quantencomputerprogramm umfasst somit zumindest einen Quanten-Op-Code. Der Quanten-Op-Code kann auch mehrere Datenwörter umfassen.
Reines Substrat
Ein reines Substrat im Sinne dieser Offenlegung liegt dann vor, wenn die Konzentration anderer Atome als der Basis-Atome, die das Material des Substrats dominieren, so gering ist, dass der technische Zweck in einem für die Produktion und den Verkauf von Produkten ausreichenden Maße mit einer wirtschaftlich ausreichenden Produktionsausbeute erreicht wird. Dies bedeutet, dass Störungen, die von solchen atomaren Verunreinigungen ausgehen, die Funktionstüchtigkeit der Quantenbits nicht oder höchstens ausreichend gering stören. Auf Diamant bezogen heißt das, dass der Diamant bevorzugt im Wesentlichen aus C-Atomen besteht und keine oder nur unwesentlich viele Fremdatome umfasst. Bevorzugt enthält der das Substrat möglichst keine ferromagnetischen Verunreinigungen wie beispielsweise Fe und/oder Ni, da deren Magnetfelder mit dem Spin des Quantenpunkts (NV) des jeweiligen Quantenbits des Quantencomputers QC wechselwirken können.
unwesentliche Phasendrehung
Eine unwesentliche Phasendrehung des Zustandsvektors eines Quantenpunkts eines Quantenbits des Quantencomputers QC im Sinne dieser Offenlegung ist eine Phasendrehung, die für den Betrieb und die Funktionstüchtigkeit als unwesentlich oder korrigierbar betrachtet werden kann. Sie kann daher in erster Näherung als gleich Null angenommen werden.
vertikal
Das Eigenschaftswort „vertikal” wird in dieser Offenlegung sofern nicht ausdrücklich anders angegeben als Teil des Namens der Vorrichtungsteile und der zugehörigen Größen verwendet. Dies geschieht, da die Quantenbits durchnummeriert sind. Hierdurch können die Spalten (vertikal) und Zeilen (horizontal) innerhalb von zweidimensionalen Quantenbit-Anordnungen besser unterschieden werden. Eine „vertikal Leitung” ist demnach eine Leitung innerhalb einer solchen zwei- oder eindimensionalen Anordnung, die längs einer Spalte entlanggeführt ist. Der zugeordnete Strom wird dann beispielsweise in analoger Weise als „vertikal Leitungsstrom” bezeichnet, um ein Beispiel für die Benennung einer Größe zu geben.
ZPL-Tab elle

Die Tabelle ist nur eine beispielhafte Zusammenstellung einiger möglicher paramagnetischer Zentren. Diese können als Quantenbits benutzt werden. Das hier vorgelegte Dokument empfiehlt die Verwendung von NV-Zentren als paramagnetische Zentren von Quantenpunkten von Quantenbits des Quantencomputers QC besonders. Die funktionaläquivalente Nutzung anderer paramagnetischer Zentren in anderen Materialien des Kristalls des Substrats D ist ausdrücklich möglich. Die Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp der Pumpstrahlung LB sind ebenfalls beispielhaft. Andere Pumpstrahlungswellenlängen λ_pmp sind in der Regel möglich, wenn sie kürzer als die Wellenlänge der anzuregenden ZPL sind.

Material des Kristalls des	Störstellenzentrum	ZPL	beispielhafte Pumpstrahlungs wellenlänge (λ_pmp)	Referenz
Substrats D
Diamant	NV-Zentrum		520nm, 532nm
Diamant	SiV-Zentrum	738 nm	685 nm	/2/, /3/, /4/
Diamant	GeV-Zentrum	602 nm	532 nm	/4/, /5/
Diamant	SnV-Zentrum	620 nm	532 nm	/4/, /6/
Diamant	PbV-Zentrum	520 nm,	450 nm	/4/, /7/
		552 nm		/4/, /7/
		715 nm	532 nm	/7/
Diamant	ST1-Zentrum	555 nm	532 nm	/15/
Diamant	TR12-Zentrum	471 nm	410 nm	/16/
Silizium	G-Zentrum	1278,38 nm	637 nm	/8/
Siliziumkarbid	V_SI-Zentrum	862 nm(V1) 4H,	730 nm	/1/, /9/, /10/
		858,2 nm(V1') 4H	730 nm	/1/, /9/, /10/
		917 nm(V2) 4H,	730 nm	/1/, /9/, /10/
		865 nm(V1) 6H,	730 nm	/1/, /9/, /10/
		887 nm(V2) 6H,	730 nm	/1/, /9/, /10/
		907 nm(V3) 6H	730 nm	/1/, /9/, /10/
Siliziumkarbid	DV-Zentrum	1078-1132 nm 6H	730 nm	/9/
Siliziumkarbid	V_CV_SI-Zentrum	1093-1140 nm 6H	730 nm	/9/
Siliziumkarbid	CAV-Zentrum	648.7 nm 4H, 6H, 3C	730 nm	/9/
		651.8 nm 4H, 6H, 3C	730 nm	/9/
		665.1 nm 4H, 6H, 3C	730 nm	/9/
		668.5 nm 4H, 6H, 3C	730 nm	/9/
		671.7 nm 4H, 6H, 3C	730 nm	/9/
		673 nm 4H, 6H, 3C	730 nm	/9/
		675.2 nm 4H, 6H, 3C	730 nm	/9/
		676.5 nm 4H, 6H, 3C	730 nm	/9/
Siliziumkarbid	N_CV_SI-Zentrum	1180 nm-1242 nm 6H	730 nm	/9/, /13/, /14/

Liste der Referenzliteratur zu obiger Tabelle

/1/ Marina Radulaski, Matthias Widmann, Matthias Niethammer, Jingyuan Linda Zhang, Sang-Yun Lee, Torsten Rendler, Konstantinos G. Lagoudakis, Nguyen Tien Son, Erik Janzen, Takeshi Ohshima, Jörg Wrachtrup, Jelena Vučković, „Scalable Quantum Photonics with Single Color Centers in Silicon Carbide“, Nano Letters 17 (3), 1782-1786 (2017), DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b05102, arXiv:1612.02874
/2/ C. Wang, C. Kurtsiefer, H. Weinfurter, and B. Burchard, „Single photon emission from SiV centres in diamond produced by ion implantation“ J. Phys. B: At. Mol.Opt. Phys., 39(37), 2006
/3/ Björn Tegetmeyer, „Luminescence properties of SiV-centers in diamond diodes“ Promotionsschrift, Universität Freiburg, 30.01.2018
/4/ Carlo Bradac, Weibo Gao, Jacopo Forneris, Matt Trusheim, Igor Aharonovich, „Quantum Nanophotonics with Group IV defects in Diamond“, DOI: 10.1038/s41467-020-14316-x, arXiv:1906.10992
/5/ Rasmus H⊘y Jensen, Erika Janitz, Yannik Fontana, Yi He, Olivier Gobron, Ilya P. Radko, Mihir Bhaskar, Ruffin Evans, Cesar Daniel Rodriguez Rosenblueth, Lilian Childress, Alexander Huck, Ulrik Lund Andersen, „Cavity-Enhanced Photon Emission from a Single Germanium-Vacancy Center in a Diamond Membrane“, arXiv:1912.05247v3 [quant-ph] 25 May 2020
/6/ Takayuki Iwasaki, Yoshiyuki Miyamoto, Takashi Taniguchi, Petr Siyushev, Mathias H. Metsch, Fedor Jelezko, Mutsuko Hatano, „Tin-Vacancy Quantum Emitters in Diamond“, Phys. Rev. Lett. 119, 253601 (2017), DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.253601, arXiv:1708.03576 [quant-ph]
/7/ Matthew E. Trusheim, Noel H. Wan, Kevin C. Chen, Christopher J. Ciccarino, Ravishankar Sundararaman, Girish Malladi, Eric Bersin, Michael Walsh, Benjamin Lienhard, Hassaram Bakhru, Prineha Narang, Dirk Englund, „Lead-Related Quantum Emitters in Diamond“ Phys. Rev. B 99, 075430 (2019), DOI: 10.1103/PhysRevB.99.075430, arXiv:1805.12202 [quant-ph]
/8/ M. Hollenbach, Y. Berencen, U. Kentsch, M. Helm, G. V. Astakhov „Engineering telecom singlephoton emitters in silicon for scalable quantum photonics“ Opt. Express 28, 26111 (2020), DOI: 10.1364/OE.397377, arXiv:2008.09425 [physics.app-ph]
/9/ Castelletto and Alberto Boretti, „Silicon carbide color centers for quantum applications“ 2020 J. Phys. Photonics2 022001
/10/ V. Ivády, J. Davidsson, N. T. Son, T. Ohshima, I. A. Abrikosov, A. Gali, „Identification of Si-vacancy related room-temperature qubits in 4H silicon carbide“, Phys. Rev.B, 2017, 96,161114
/11/ J. Davidsson, V. Ivády, R. Armiento, N. T. Son, A. Gali, I. A. Abrikosov, „First principles predictions of magneto-optical data for semiconductor point defect identification: the case of divacancy defects in 4H-SiC“, New J. Phys., 2018, 20, 023035
/12/ J. Davidsson, V. Ivády, R. Armiento, T. Ohshima, N. T. Son, A. Gali, I. A. Abrikosov „Identification of divacancy and silicon vacancy qubits in 6H-SiC“, Appl. Phys. Lett. 2019, 114, 112107
/13/ S. A. Zargaleh, S. Hameau, B. Eble, F. Margaillan, H. J. von Bardeleben, J. L. Cantin, W. Gao , „Nitrogen vacancy center in cubic silicon carbide: a promising qubit in the 1.5µm spectral range for photonic quantum networks“ Phys. Rev.B, 2018, 98, 165203
/14/ S. A. Zargaleh et al „Evidence for near-infrared photoluminescence of nitrogen vacancy centers in 4H-SiC“ Phys. Rev.B, 2016, 94, 060102
/15/ P. Balasubramanian, M. H. Metsch, Reddy, R. Prithvi, J. Lachlan, N. B. Manson, M. W. Doherty, F. Jelezko, „Discovery of ST1 centers in natural diamond“ Nanophotonics, Vol. 8, Nr. 11, 2019, Seiten 1993-2002. https://doi.org/10.1515/nanoph-2019-0148
/16/ J. Foglszinger, A. Denisenko, T. Kornher, M. Schreck, W. Knolle, B. Yavkin, R. Kolesov, J. Wrachtrup „ODMR on Single TR12 Centers in Diamond“ arXiv:2104.04746v1 [physics.optics]

Nicht statistischer Fehler des Quantencomputers QC
Ein nicht statistischer Fehler des Quantencomputers QC im Sinne des hier vorgelegten Dokuments sind ein Defekt oder eine Fehlfunktion eines Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC und/oder ein Datenverlust und/oder eine Datenverfälschung und/oder eine unerlaubte Veränderung eines Quantenzustands eines Quantenbits des Quantencomputers QC, die sich nicht durch die natürlichen statistischen Fehler beim Auslesen von Quantenzuständen erklären lassen. Ein nicht statistischer Fehler des Quantencomputers QC im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist im Sinne des hier vorgelegten Dokuments typischerweise auch ein hinreichend wahrscheinlicher Verdacht auf einen Defekt oder eine Fehlfunktion eines Vorrichtungsteils des Quantencomputers QC und/oder ein hinreichend wahrscheinlicher Verdacht auf einen Datenverlust und/oder ein hinreichend wahrscheinlicher Verdacht auf eine Datenverfälschung und/oder ein hinreichend wahrscheinlicher Verdacht auf eine unerlaubte Veränderung eines Quantenzustands eines Quantenbits des Quantencomputers QC, wobei diese vermuteten nicht statistischen Fehler sich nicht durch die natürlichen statistischen Fehler beim Auslesen von Quantenzuständen erklären lassen.
Ein nicht statistischer Quantenfehler ist dabei ein nicht statistischer Fehler, der von einem konventionellen Watchdog und/oder Q&A-Watchdog insbesondere aufgrund einer Quantennatur eines an dem nicht statistischen Quantenfehler beteiligten Vorrichtungsteils oder Verfahrensschritts aus physikalischen Gründen nicht sicher erfasst werden kann.
Sonstiges
Die obige Beschreibung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und beschränkt diese Offenbarung nicht auf die gezeigten und/oder beschriebenen Beispiele. Andere Variationen zu den offengelegten Beispielen können von denjenigen, die über gewöhnliche Fachkenntnisse auf dem Gebiet verfügen, anhand der Zeichnungen, der Offenbarung und der Ansprüche verstanden und ausgeführt werden. Die unbestimmten Artikel „ein“ oder „eine“ und dessen Flexionen schließen eine Vielzahl nicht aus, während die Erwähnung einer bestimmten Anzahl von Elementen nicht die Möglichkeit ausschließt, dass mehr oder weniger Elemente vorhanden sind. Eine einzige Einheit kann die Funktionen mehrerer in der Offenbarung genannter Elemente erfüllen, und umgekehrt können mehrere Elemente die Funktion einer Einheit erfüllen. Zahlreiche Alternativen, Äquivalente, Variationen und Kombinationen sind möglich, ohne dass der Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung verlassen wird. Soweit nichts anders angegeben ist, können sämtliche Merkmale der vorliegenden Erfindung frei miteinander kombiniert werden. Dies betrifft die gesamte hier vorgelegte Schrift und zwar insbesondere auch jede Aussage und jede Kombination aus Substantiv und Adjektiv in der hier vorgelegten Schrift. Auch die in der Figurenbeschreibung beschriebenen Merkmale können, soweit nichts anderes angegeben ist, als Merkmale der Erfindung frei mit den übrigen Merkmalen kombiniert werden. Ein Beschränkung einzelner Merkmale der Ausführungsbeispiele auf die Kombination mit anderen Merkmalen der Ausführungsbeispiele ist dabei ausdrücklich nicht vorgesehen. Außerdem können gegenständliche Merkmale der Vorrichtung umformuliert auch als Verfahrensmerkmale Verwendung finden und Verfahrensmerkmale umformuliert als gegenständliche Merkmale der Vorrichtung. Eine solche Umformulierung ist somit automatisch mit offenbart. Die jeweils geltende Beanspruchung ergibt sich aus den jeweils geltenden Ansprüchen.
In der vorausgehenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen. Die Beispiele in der Beschreibung und den Zeichnungen sollten als illustrativ betrachtet werden und sind nicht als einschränkend für das beschriebene spezifische Beispiel oder Element zu betrachten. Aus der vorausgehenden Beschreibung und/oder den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen können durch Abänderung, Kombination oder Variation bestimmter Elemente mehrere Beispiele abgeleitet werden. Darüber hinaus können Beispiele oder Elemente, die nicht wörtlich beschrieben sind, von einer fachkundigen Person aus der Beschreibung und/oder den Zeichnungen abgeleitet werden.
Bezugszeichenliste

ADCV: Analog-zu-Digital-Wandler des Verstärkers V;
AS: Abschirmung;
AX1: erste Drehachse der kardanischen Aufhängung KAH;
AX2: zweite Drehachse der kardanischen Aufhängung KAH;
BENG: erste Energiereserve;
BENG2: zweite Energiereserve;
BNV: rotierendes Magnetfeld;
BSC: Rückseitenkontakt;
BTR: Energiereserve des Fahrzeugs (U-Boot, Kfz etc.);
CBA: Kontrolleinheit A;
CBB: Kontrolleinheit B;
CECEQUREG: Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister;
CEQUREG1: erstes Kern-Elektron-Quantenregister;
CEQUREG2: zweites Kern-Elektron-Quantenregister;
CI1: erster Kernquantenpunkt des ersten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften ersten Kernquantenpunkt CI1 eines nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des Kernquantenpunkts CI1 des nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 .;
CI11: erster Kernquantenpunkt CI1₁ des ersten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC mit einem stark an den ersten Quantenpunkt NV1 gebundenen ersten nuklearen Spin eines beispielhaften ersten ¹³C-Kohlenstoffisotops (für den beispielhaften Fall, dass der erste Quantenpunkt ein NV-Zentrum in Diamant ist). Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften ersten Kernquantenpunkt CI1₁ des ersten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des Kernquantenpunkts CI1₁ bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der erste Kernquantenpunkt CI1₁ des ersten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC ist in der 3 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der erste Kernquantenpunkt CI1₁ des ersten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der erste Kernquantenpunkt CI1₁ des ersten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;
CI12: zweiter Kernquantenpunkt CI1₂ des zweiten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC mit einem stark an den ersten Quantenpunkt NV1 gebundenen zweiten nuklearen Spin eines zweiten beispielhaften ¹³C-Kohlenstoffisotops (für den beispielhaften Fall, dass der erste Quantenpunkt ein NV-Zentrum in Diamant ist). Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften zweiten Kernquantenpunkt CI1₂ des zweiten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des Kernquantenpunkts CI1₂ des nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der zweite Kernquantenpunkt CI1₂ des zweiten Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC ist in der 3 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der zweite Kernquantenpunkt CI1₂ des zweiten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der zweite Kernquantenpunkt CI1₂ des zweiten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;
CI13: dritter Kernquantenpunkt CI1₃ des dritten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC mit einem schwach an den ersten Quantenpunkt NV1 gebundenen dritten nuklearen Spin eines dritten beispielhaften ¹³C-Kohlenstoffisotops (für den beispielhaften Fall, dass der erste Quantenpunkt ein NV-Zentrum in Diamant ist). Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften dritten Kernquantenpunkt CI1₃ des dritten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des Kernquantenpunkts CI1₃ des dritten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der dritte Kernquantenpunkt CI1₃ des dritten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC ist in der 3 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der dritte Kernquantenpunkt CI1₃ des dritten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der dritte Kernquantenpunkt CI1₃ des dritten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;
CI2: zweiter Kernquantenpunkt des zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften zweiten Kernquantenpunkt CI2 des zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des Kernquantenpunkts CI2 des zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 .;
CI21: erster Kernquantenpunkt CI2₁ des ersten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC mit einem stark an den zweiten Quantenpunkt NV2 gebundenen ersten nuklearen Spin eines ersten beispielhaften ¹³C-Kohlenstoffisotops (für den beispielhaften Fall, dass der zweite Quantenpunkt NV2 ein NV-Zentrum in Diamant ist). Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften ersten Kernquantenpunkt CI2₁ des ersten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des ersten Kernquantenpunkts CI2₁ des ersten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der erste Kernquantenpunkt CI2₁ des ersten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC ist in der 3 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der erste Kernquantenpunkt CI2₁ des ersten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der erste Kernquantenpunkt CI2₁ des ersten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;
CI22: zweiter Kernquantenpunkt CI2₂ des zweiten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC mit einem stark an den zweiten Quantenpunkt NV2 gebundenen zweiten nuklearen Spin eines zweiten beispielhaften ¹³C-Kohlenstoffisotops (für den beispielhaften Fall, dass der zweite Quantenpunkt NV2 ein NV-Zentrum in Diamant ist). Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften zweiten Kernquantenpunkt CI2₂ des zweiten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des zweiten Kernquantenpunkts CI2₂ des zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der zweite Kernquantenpunkt CI2₂ des zweiten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC ist in der 3 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der zweite Kernquantenpunkt CI2₂ des zweiten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der zweite Kernquantenpunkt CI2₂ des zweiten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;
CI23: dritter Kernquantenpunkt CI2₃ des dritten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC mit einem stark an den zweiten Quantenpunkt NV2 gebundenen dritten nuklearen Spin eines dritten beispielhaften ¹³C-Kohlenstoffisotops (für den beispielhaften Fall, dass der zweite Quantenpunkt NV2 ein NV-Zentrum in Diamant ist). Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften dritten Kernquantenpunkt CI2₃ des dritten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des dritten Kernquantenpunkts CI2₃ des dritten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der dritte Kernquantenpunkt CI2₃ des dritten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC ist in der 3 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der dritte Kernquantenpunkt CI2₃ des dritten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der dritte Kernquantenpunkt CI2₃ des dritten nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU QUALU2 des Quantencomputers QC an den zweiten Quantenpunkt NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;
CI3: dritter Kernquantenpunkt des dritten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften dritten Kernquantenpunkt CI3 des dritten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des Kernquantenpunkts CI3 des dritten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 ;
CI31: erster Kernquantenpunkt CI3₁ des ersten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften ersten Kernquantenpunkt CI3₁ des ersten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des ersten Kernquantenpunkts CI3₁ des ersten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der erste Kernquantenpunkt CI3₁ des ersten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC ist in der 3 und in der 2 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der erste Kernquantenpunkt CI3₁ des ersten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC an den dritten Quantenpunkt NV3 des dritten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der erste Kernquantenpunkt CI1₁ des ersten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;
CI32: zweiter Kernquantenpunkt CI3₂ des zweiten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften zweiten Kernquantenpunkt CI3₂ des zweiten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des zweiten Kernquantenpunkts CI3₂ des zweiten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der zweite Kernquantenpunkt CI3₂ des zweiten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC ist in der 3 und in der 2 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der zweite Kernquantenpunkt CI3₂ des zweiten Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC an den dritten Quantenpunkt NV3 des dritten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der zweite Kernquantenpunkt CI1₂ des zweiten nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;
CI3a: dritter Kernquantenpunkt CI3₃ des dritten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften dritten Kernquantenpunkt CI3₃ des dritten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC um ein Isotop mit einem magnetischen Kernmoment in dem Substrat D, wobei das Substrat D im Bereich des dritten Kernquantenpunkts CI3₃ des dritten nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC bevorzugt im Wesentlichen oder noch mehr bevorzugt absolut keine Isotope mit einem magnetischen Kernmoment umfasst. Die hier vorgelegte Schrift verweist in diesem Zusammenhang auf die technische Lehre der bereits zitierten DE 10 2020 007 977 B4 . Der dritte Kernquantenpunkt CI3₃ des dritten nuklearen Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC ist in der 3 und in der 2 zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Der Leser sollte davon ausgehen, dass in der 3 der dritte Kernquantenpunkt CI3₃ des dritten Quantenbits der dritten QuantenALU QUALU3 des Quantencomputers QC an den dritten Quantenpunkt NV3 des dritten Quantenbits des Quantencomputers QC so angekoppelt ist, wie in der 2 der erste Kernquantenpunkt CI1₁ des ersten Quantenbits der ersten QuantenALU QUALU1 des Quantencomputers QC an den ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC angekoppelt ist;
CIF: erste Kameraschnittstelle;
CIF2: zweite Kameraschnittstelle;
CM1: erste Kamera;
CM2: zweite Kamera;
CPU: Rechnerkern;
D: Substrat;
d1: erster Abstand in dem ich der erste Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC unter der Oberfläche OF des Substrats D des Quantencomputers QC befindet;
d2: zweiter Abstand in dem ich der zweite Quantenpunkt NV2 de zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC unter der Oberfläche OF des Substrats D des Quantencomputers QC befindet;
DBIF: Datenschnittstelle;
DBIFa: Datenschnittstelle A;
DBIFb: Datenschnittstelle B;
DBS: dichroitischer Spiegel;
DEV: Energieversorgung von übrigen Vorrichtungsteilen des Quantencomputers QC, wobei dies typischerweise auch Vorrichtungsteile mit anderen Bezugszeichen betrifft. Zur besseren Übersicht sind die Energieversorgungsleitungen der übrigen Vorrichtungsteile des Quantencomputers QC in der 1 nicht eingezeichnet;
EK1: erste Energiekupplung der beispielhaften kardanischen Aufhängung KAH;
EK2: zweite Energiekupplung der beispielhaften kardanischen Aufhängung KAH;
ENG: Antrieb des Fahrzeugs;
ERS: Energiesystem;
EXDB: externer Datenbus;
EV: Energieversorgung;
λfl: Fluoreszenzstrahlungswellenlänge;
λpmp.: Pumpstrahlungswellenlänge;
FHB: Fabrikhalle bzw. stationäre Vorrichtung;
fHF: Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenz;
FL: Fluoreszenzstrahlung;
FLC: Feuerleitstand. Der Feuerleitstand kann eine zentrale Steuereinheit ZSE sein.
FLR: Fluglageregelungssystem;
FZ: Flugzeug;
FZT: Flugzeugträger;
GDX: X-Steuervorrichtung für die translatorische Positioniervorrichtung in X-Richtung XT;
GDY: Y-Steuervorrichtung für die translatorische Positioniervorrichtung in Y-Richtung YT;
GH: Gehäuse;
GPS: Navigationssystem oder Vorrichtung zur Positionsbestimmung und/oder Ausrichtungsbestimmung des Quantencomputers QC. Das Navigationssystem kann ggf. auch translatorische Geschwindigkeiten und/oder Rotationsgeschwindigkeiten des Quantencomputers QC bestimmen und an den rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC über den internen Datenbus INTDB melden. Das Navigationssystem kann ggf. auch translatorische Beschleunigungen und/oder Rotationsbeschleunigungen des Quantencomputers QC bestimmen und an den rechnerkern CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC über den internen Datenbus INTDB melden;
HD1: erste horizontale Treiberstufe zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC;
HD2: zweite horizontale Treiberstufe zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenpunkts NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC;
HD3: dritte horizontale Treiberstufe zur Ansteuerung des dritten anzusteuernden Quantenpunkts NV3 des dritten Quantenbits des Quantencomputers QC;
HeCLCS: Closed Loop Helium Gas Cooling-System;
HS1: erste horizontale Empfängerstufe HS1, die mit der ersten horizontalen Treiberstufe HD1 eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenpunkts NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC;
HS2: zweite horizontale Empfängerstufe HS2, die mit der zweiten horizontalen Treiberstufe HD2 eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenpunkts NV2 des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC;
HS3: dritte horizontale Empfängerstufe HS3, die mit der dritten horizontalen Treiberstufe HD3 eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des dritten anzusteuernden Quantenpunkts NV3 des dritten Quantenbits des Quantencomputers QC;
IH1: erster horizontaler Strom. Der erste horizontale Strom ist der elektrische Strom, der die erste horizontale Leitung LH1 durchströmt.
IH2: zweiter horizontaler Strom. Der zweite horizontale Strom ist der elektrische Strom, der die zweite horizontale Leitung LH2 durchströmt.
IH3: dritter horizontaler Strom. Der dritte horizontale Strom ist der elektrische Strom, der die dritte horizontale Leitung LH3 durchströmt.
Ip: Intensität der Pulse der gepulsten Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD;
IPHF: Amplitude I_pHF eines Pulses des zeitlichen Hüllkurvenverlaufs der Abstrahlung eines elektromagnetischen Feldes durch die eine oder die mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC;
IS: Isolation;
ISH1: erster horizontaler Abschirmstrom, der durch die erste horizontale Abschirmleitung SH1 fließt;
ISH2: zweiter horizontaler Abschirmstrom Strom, der durch die zweite horizontale Abschirmleitung SH2 fließt;
ISH3: dritter horizontaler Abschirmstrom Strom, der durch die dritte horizontale Abschirmleitung SH3 fließt;
ISH4: vierter horizontaler Abschirmstrom Strom, der durch die vierte horizontale Abschirmleitung SH4 fließt;
ISV1: erster vertikaler Abschirmstrom, der durch die erste vertikale Abschirmleitung SV1 fließt;
ISV2: zweiter vertikaler Abschirmstrom, der durch die zweite vertikale Abschirmleitung SV2 fließt;
IV1: erster vertikaler Strom. Der erste vertikale Strom ist der elektrische Strom, der die erste vertikale Leitung LV1 durchströmt;
IVV: interner Verstärker innerhalb des Verstärkers V;
KAH: kardanische Aufhängung;
KFZ: Auto als Beispiel eines Fahrzeugs;
KH1: erster horizontaler Kontakt des ersten Quantenbits QUB1 mit dem ersten Quantenpunkt NV1 des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC. Der erste horizontale Kontakt des ersten Quantenbits QUB1 verbindet beispielsweise die erste horizontale Abschirmleitung SH1 im ersten Quantenbit QUB1 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;
KH2: zweiter horizontaler Kontakt des ersten Quantenbits QUB1 mit dem ersten Quantenpunkt NV1 des Quantencomputers QC und erster horizontaler Kontakt des zweiten Quantenbits QUB2 mit dem zweiten Quantenpunkt NV2 des Quantencomputers QC. Das erste Quantenbit QUB1 und das zweite Quantenbit QUB2 nutzen in dem Beispiel der 3 diesen Kontakt gemeinsam. Der Kontakt verbindet beispielsweise die zweite horizontale Abschirmleitung SH2 im ersten Quantenbit QUB1 und im zweiten Quantenbit QUB2 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;
KH3: zweiter horizontaler Kontakt des zweiten Quantenbits QUB2 mit dem zweiten Quantenpunkt NV2 und erster horizontaler Kontakt des dritten Quantenbits QUB3 mit dem dritten Quantenpunkt NV3. Das zweite Quantenbit QUB2 und das dritte Quantenbit QUB3 nutzen in dem Beispiel der 3 diesen Kontakt gemeinsam. Der Kontakt verbindet beispielsweise die dritte horizontale Abschirmleitung SH3 im zweiten Quantenbit QUB2 und im dritten Quantenbit QUB3 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;
KH4: zweiter horizontaler Kontakt des dritten Quantenbits QUB3 mit dem dritten Quantenpunkt NV3. Der Kontakt verbindet beispielsweise die vierte horizontale Abschirmleitung SH3 im dritten Quantenbit QUB3 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;
KR: Kreisel oder Kreiselsystem umfassend mehrere Kreisel ggf. mit entsprechenden Antrieben dieser Kreisel;
KV11: erster vertikaler Kontakt des ersten Quantenbits QUB1 mit dem ersten Quantenpunkt NV1. Der erste vertikale Kontakt des ersten Quantenbits QUB1 verbindet die erste vertikale Abschirmleitung SV1 im ersten Quantenbit QUB1 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;
KV12: zweiter vertikaler Kontakt des ersten Quantenbits QUB1 mit dem ersten Quantenpunkt NV1. Der zweite vertikale Kontakt des ersten Quantenbits QUB1 verbindet bevorzugt die zweite vertikale Abschirmleitung SH2 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;
KV21: erster vertikaler Kontakt des zweiten Quantenbits QUB2 mit dem zweiten Quantenpunkt NV2. Der erste vertikale Kontakt des zweiten Quantenbits QUB2 verbindet die erste vertikale Abschirmleitung SV1 im zweiten Quantenbit QUB2 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;
KV22: zweiter vertikaler Kontakt des zweiten Quantenbits QUB2 mit dem zweiten Quantenpunkt NV2. Der zweite vertikale Kontakt des zweiten Quantenbits QUB2 verbindet bevorzugt die zweite vertikale Abschirmleitung SH2 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;
KV31: erster vertikaler Kontakt des dritten Quantenbits QUB3 mit dem dritten Quantenpunkt NV3. Der erste vertikale Kontakt des dritten Quantenbits QUB3 verbindet die erste vertikale Abschirmleitung SV1 im dritten Quantenbit QUB3 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;
KV32: zweiter vertikaler Kontakt des dritten Quantenbits QUB3 mit dem dritten Quantenpunkt NV3. Der zweite vertikale Kontakt des dritten Quantenbits QUB3 verbindet bevorzugt die zweite vertikale Abschirmleitung SH2 elektrisch mit dem Substrat D bzw. der epitaktischen Schicht DEPI. Bevorzugt handelt es sich im Falle von Diamant als Substratmaterial um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;
KV: verlegbare Kühlvorrichtung;
LB: Pumpstrahlung;
LD: Lichtquelle;
LDRV: Lichtquellentreiber;
LDV: Ladevorrichtung;
LH1: erste horizontale Leitung;
LH2: zweite horizontale Leitung;
LH3: dritte horizontale Leitung;
LM: Leuchte mit einem Leuchtmittel;
LV1: erste vertikale Leitung;
µC: Steuervorrichtung;
µC1: erste Steuervorrichtung des ersten Quantencomputers QC1;
µC1a: erste Steuervorrichtung A des ersten Quantencomputers QC1;
µC1b: erste Steuervorrichtung B des ersten Quantencomputers QC1;
µC2: zweite Steuervorrichtung des zweiten Quantencomputers QC2;
µC3: dritte Steuervorrichtung des dritten Quantencomputers QC3;
µC4: vierte Steuervorrichtung des vierten Quantencomputers QC4;
µC5: fünfte Steuervorrichtung des fünften Quantencomputers QC5;
µC6: sechste Steuervorrichtung des sechsten Quantencomputers QC6;
µC7: siebte Steuervorrichtung des siebten Quantencomputers QC7;
pC8: achte Steuervorrichtung des achten Quantencomputers QC8;
µC9: neunte Steuervorrichtung des neunten Quantencomputers QC9;
µC10: zehnte Steuervorrichtung des zehnten Quantencomputers QC10;
µC11: elfte Steuervorrichtung des elften Quantencomputers QC11;
µC12: zwölfte Steuervorrichtung des zwölften Quantencomputers QC12;
µC13: dreizehnte Steuervorrichtung des dreizehnten Quantencomputers QC13;
µC14: vierzehnte Steuervorrichtung des vierzehnten Quantencomputers QC14;
µC15: fünfzehnte Steuervorrichtung des fünfzehnten Quantencomputers QC15;
µC16: sechzehnte Steuervorrichtung des sechzehnten Quantencomputers QC16;
µCV: Steuervorrichtung des Verstärkers V;
MDBIF: interne Datenschnittstelle MDBIF;
MEMDBV: Speicherdatenbus zwischen Steuervorrichtung µCV des Verstärkers V und Speicher MEMV des Verstärkers V;
MEMV: Speicher des Verstärkers V;
MFSx: erste Magnetfeldsteuerung;
MFSy: zweite Magnetfeldsteuerung;
MFSz: dritte Magnetfeldsteuerung;
MGK: mechanische Grundkonstruktion.
MGx: erstes Magnetfelderzeugungsmittel, das bevorzugt eine magnetische Flussdichte B_x erzeugt, die bevorzugt im Wesentlichen eine Richtung aufweist, die bevorzugt der ersten Richtung, also beispielsweise der Richtung der X-Achse, entspricht;
MGy: zweites Magnetfelderzeugungsmittel, das bevorzugt eine magnetische Flussdichte B_y erzeugt, die bevorzugt im Wesentlichen eine Richtung aufweist, die bevorzugt der zweiten Richtung, also beispielsweise der Richtung der Y-Achse, entspricht;
MGz: drittes Magnetfelderzeugungsmittel, das bevorzugt eine magnetische Flussdichte B_z erzeugt, die bevorzugt im Wesentlichen eine Richtung aufweist, die bevorzugt der dritten Richtung, also beispielsweise der Richtung der Y-Achse, entspricht;
MSx: Magnetfeldsensor für die magnetische Flussdichte B_x in Richtung der X-Achse;
MSy: Magnetfeldsensor für die magnetische Flussdichte B_y in Richtung der Y-Achse;
MSz: Magnetfeldsensor für die magnetische Flussdichte B_z in Richtung der Z-Achse;
mWA: Mikrowellen- und/oder Radiowellenantenne;
MW/RF-AWFG: Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenzgenerator zur Erzeugung weitestgehend frei vorgebbarer Wellenformen (Englisch: Arbitrary-Wave-Form-Generator);
NAV: Navigationssystem und/oder Autopilot;
NV1: erster Quantenpunkt des ersten Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften ersten Quantenpunkt NV1 um ein paramagnetisches Zentrum in dem Substrat D. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften ersten Quantenpunkt NV1 um ein NV-Zentrum oder um ein SiV-Zentrum oder ein ST1-Zentrum in dem Substrat D;
NV2: zweiter Quantenpunkt des zweiten Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften zweiten Quantenpunkt NV2 um ein paramagnetisches Zentrum in dem Substrat D. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften zweiten Quantenpunkt NV2 um ein NV-Zentrum oder um ein SiV-Zentrum oder ein ST1-Zentrum in dem Substrat D;
NV3: dritten Quantenpunkt des dritten Quantenbits des Quantencomputers QC. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften dritten Quantenpunkt NV3 um ein paramagnetisches Zentrum in dem Substrat D. Bevorzugt handelt es sich bei dem beispielhaften dritten Quantenpunkt NV3 um ein NV-Zentrum oder um ein SiV-Zentrum oder ein ST1-Zentrum in dem Substrat D;
NVM: nicht flüchtiger Speicher;
OF: Oberfläche;
OS: optisches System;
OSZ: Taktgeber des Rechnerkerns CPU der Steuervorrichtung µC des Quantencomputers QC;
P1: erster Stützpfosten der beispielhaften kardanischen Aufhängung KAH;
P2: Zweiter Stützpfosten der beispielhaften kardanischen Aufhängung KAH;
PD: Fotodetektor;
PM: Permanentmagnet;
PV: Positioniervorrichtung für den Permanentmagneten PM;
PVC: Steuervorrichtung für die Positioniervorrichtung PV für den Permanentmagneten PM;
PWR: Energieversorgung der Ladevorrichtung LDV;
QC: Quantencomputer;
QC1: erster Quantencomputer;
QC2: zweiter Quantencomputer;
QC3: dritter Quantencomputer;
QC4: vierter Quantencomputer;
QC5: fünfter Quantencomputer;
QC6: sechster Quantencomputer;
QC7: siebter Quantencomputer;
QC8: achter Quantencomputer;
QC9: neunter Quantencomputer;
QC10: zehnter Quantencomputer;
QC11: elfter Quantencomputer;
QC12: zwölfter Quantencomputer;
QC13: dreizehnter Quantencomputer;
QC14: vierzehnter Quantencomputer;
QC15: fünfzehnter Quantencomputer;
QC16: sechzehnter Quantencomputer;
QCTV: Quantencomputersystemtrennvorrichtung. Die Quantencomputersystemtrennvorrichtung trennt bevorzugt einen externen Datenbus EXTDB, der beispielsweise ein erstes Quantencomputersystem QUSYS mit einem zweiten Quantencomputersystem QUSYS verbindet im Bedarfsfall auf, sodass das Quantencomputersystem QUSYS, das zuvor das erste und das zweite Quantencomputersystem QUSYS umfasste durch die Auftrennung in zwei separate Quantencomputersysteme QUSYS zerfällt. Die Quantencomputersystemtrennvorrichtung kann aber auch ein zuvor separates erstes Quantencomputersystem QUSYS mit einem zuvor separaten zweiten Quantencomputersystem QUSYS verbinden und im Bedarfsfall koppeln, sodass das Quantencomputersystem QUSYS entsteht, das anschließend das erste und das zweite Quantencomputersystem QUSYS umfasst durch die Verbindung dieser beiden Quantencomputersysteme über Quantencomputersystemtrennvorrichtung zu einem Quantencomputersystem QUSYS verschmilzt;
QUALU1: erste QuantenALU. Die beispielhafte erste QuantenALU besteht aus einem ersten Quantenpunkt NV1 der Quantenbits des Quantencomputers QC und einem ersten Kernquantenpunkt CI1₁ der nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU des Quantencomputers QC und einem zweiten Kernquantenpunkt CI1₂ der nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU des Quantencomputers QC und einem dritten Kernquantenpunkt CI1₃ der nuklearen Quantenbits der ersten QuantenALU des Quantencomputers QC (2);
QUALU2: zweite QuantenALU. Die beispielhafte zweite QuantenALU besteht aus einem zweiten Quantenpunkt NV2 der Quantenbits des Quantencomputers QC und einem ersten Kernquantenpunkt CI2₁ der nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU des Quantencomputers QC und einem zweiten Kernquantenpunkt CI2₂ der nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU des Quantencomputers QC und einem dritten Kernquantenpunkt CI2₃ der nuklearen Quantenbits der zweiten QuantenALU des Quantencomputers QC (2);
QUSYS: verlegbares Quantencomputersystem;
R1: erster Aufhängungsring der beispielhaften kardanischen Aufhängung KAH;
R2: zweiter Aufhängungsring der beispielhaften kardanischen Aufhängung KAH;
RAM: flüchtiger Speicher;
RKT: Rakete. Die Rakete ist nur ein Beispiel einer möglichen Zuladung. Die Zuladung kann selbst wieder ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS umfassen. Bevorzugt ist das Quantencomputersystem QUSYS der Zuladung während der Zeit der Zuladung mit dem Quantencomputersystem QUSYS des Fahrzeugs FZ, oder des Objekts, in dem die Zuladung aufgestellt oder gelagert wird, beispielsweise über einen Externen Datenbus EXTDB verbunden;
RKTC: Raketenabschusskontrolle;
RTS: Rotationssensor;
50: Empfängerausgangssignal;
S1: Empfangssignal;
S4: Messwertsignal;
S5: Sendesignal;
SC: See-Container. Der Seecontainer ist nur ein Beispiel eines transportablen Behältnisses in dem ein oder mehrere Quantencomputersysteme QUSYS oder ein oder mehrere Quantencomputer QC betrieben werden können;
SCHR: Schiffsschraube;
SDB: Steuerdatenbus;
SDBV: interner Steuerdatenbus innerhalb des Verstärkers V;
SENS: ein oder mehrere Sensoren;
SH1: erste horizontale Abschirmleitung;
SH2: zweite horizontale Abschirmleitung;
SH3: dritte horizontale Abschirmleitung;
SH4: vierte horizontale Abschirmleitung;
SRG: erste Energieaufbereitungsvorrichtung, insbesondere ein Spannungswandler oder ein Spannungsregler oder ein Stromregler;
SRG2: zweite Energieaufbereitungsvorrichtung, insbesondere ein Spannungswandler oder ein Spannungsregler oder ein Stromregler;
ST: Temperatursensor;
STM: halbdurchlässiger Spiegel;
SUB: Unterseeboot;
SV1: erste horizontale Abschirmleitung;
SV2: zweite vertikale Abschirmleitung;
TL: Tieflader. Der Tieflader ist ein Beispiel eines Fahrzeugs ohne eigenen Antrieb.
TRP: Torpedos;
TRPC: Torpedoabschusskontrolle;
TS: Trennvorrichtung;
t0HF: Referenzzeitpunkt eines Pulses des gepulsten elektromagnetischen Felds mit Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenz f_HF. Bevorzugt ist der Referenzzeitpunkt t_0HF gleich dem Referenzzeitpunkt t_0p für eine Pulssequenz oder zeitlich fest beabstandet zum Referenzzeitpunkt für eine Pulssequenz t_0p;
t0p: Referenzzeitpunkt für eine Pulssequenz. Bevorzugt ist der Referenzzeitpunkt t_0p für eine Pulssequenz gleich dem Referenzzeitpunkt t_0HF oder zeitlich fest beabstandet zum Referenzzeitpunkt t_0HF;
tdp: die zeitliche Dauer t_dp der Pulse der gepulsten Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD;
tdHF: zeitliche Pulsdauer des Pulses des gepulsten elektromagnetischen Felds mit Mikrowellen- und/oder Radiowellenfrequenz f_HF. Es handelt sich um die zeitliche Pulsdauer des zeitlichen Hüllkurvenverlaufs der Abstrahlung eines elektromagnetischen Feldes durch die eine oder die mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC in Pulsform;
tsp: zeitliche Lage der Pulse der gepulsten Pumpstrahlung LB der Lichtquelle LD bezogen auf einen Bezugszeitpunkt t₀ In der Regel bezeichnet die zeitliche Lage t_sp eines Pulses den Startzeitpunkt des betreffenden Pulses;
tspHF: Pulsstartzeitpunkt t_spHF relativ zum Referenzzeitpunkt t_0HF eines Pulses des zeitlichen Hüllkurvenverlaufs der Abstrahlung eines elektromagnetischen Feldes durch die eine oder die mehreren Vorrichtungen MW/RF-AWFG zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am jeweiligen Ort der Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC und am jeweiligen Ort der Kernquantenpunkte CI1₁, CI1₂, CI1₃, CI2₁, CI2₂, CI2₃, CI3₁, CI3₂, CI3₃ der nuklearen Quantenbits des Quantencomputers QC;
UDB1: erster Unterdatenbus;
UDB2: zweiter Unterdatenbus;
UDB3: dritter Unterdatenbus;
UDB4: vierter Unterdatenbus;
ÜOSZ: Überwachungstakterzeugung der Quantencomputerüberwachungsvorrichtung QUV des Quantencomputers QC;
US: Unterseite des Substrats D;
V: Verstärker;
V1: Ausgangssignal des internen Verstärkers IVV des Verstärkers V und Eingangssignal des Analog-zu-Digital-Wandler ADCV des Verstärkers V;
V2: Datenleitung zwischen der Steuervorrichtung µCV des Verstärkers V und dem Analog-zu-Digital-Wandler ADCV des Verstärkers V;
Vbatext: elektrische Energie einer externen Energieversorgung, beispielsweise einer externen Spannungsversorgung;
VD1: ersten vertikale Treiberstufe zur Ansteuerung der anzusteuernden Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC;
VIF: Datenschnittstelle des Verstärkers V zum Steuerdatenbus SDB;
VS1: erste vertikale Empfängerstufe, die mit der ersten vertikalen Treiberstufe VD1 eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung der ersten anzusteuernden Quantenpunkte NV1, NV2, NV3 der Quantenbits des Quantencomputers QC;
WFG: Wellenformgenerator;
XT: translatorische Positioniervorrichtung in X-Richtung;
YT: translatorische Positioniervorrichtung in Y-Richtung;
ZM: Zugmaschine. Die Zugmaschine ist ein Beispiel für einen Antrieb für ein Behältnis mit einem oder mehreren Quantencomputern QC und/oder einem oder mehreren Quantencomputersystemen QUSYS, der von dem Behältnis getrennt werden kann oder dem Behältnis hinzugefügt werden kann. In dem Beispiel der 6b ist das Behältnis ein beispielhafter Tieflader TL mit einem See-Container SC;
ZSE: zentrale Steuereinheit;

Liste der zitierten Schriften
Sofern im Rahmen der Nationalisierung einer internationalen Folgeanmeldung es das Recht des jeweiligen Rechtssystems des Staates, in dem die Nationalisierung der internationalen Anmeldung der hier vorgelegten Schrift erfolgt, eine Offenbarung per Referenz erlaubt ist, ist der Inhalt der folgenden Schriften vollumfänglicher Teil der hier vorgelegten Offenlegung.,

CN 103 855 907 B ,
CN 108 831 576 B ,
CN 20 634 1126 U ,
DE 1 240 967 B ,
DE 1 564 070 B1 ,
DE 2 124 465 B2 ,
DE 7 219 216 U ,
DE 69 411 078 T2 ,
DE 19 602 875 A1 ,
DE 19 738 066 A1 ,
DE 19 957 669 A1 ,
DE 19 782 844 538 B1 ,
DE 10 2014 225 346 A1 ,
DE 10 2018 127 394.0 ,
DE 10 2019 130 114.9 ,
DE 10 2019 120 076.8 ,
DE 10 2019 121 137 ,
DE 10 2020 125 189 A1
DE 10 2020 101 784 B3
DE 10 2020 007 977 B4
DE 10 2020 008 157 B3
DE 10 2021 110 964.7
DE 20 2021 101 169 U1
EP 2 874 292 B1 ,
EP 2 986 852 B1 ,
EP 3 007 350 B1 ,
EP 3 075 064 A1 ,
EP 3 093 966 B1 ,
EP 3 279 603 B1 ,
EP 3 345 290 B1 ,
EP 3 400 642 B1 ,
EP 3 646 452 B1 ,
EP 3 863 165 A1 ,
RU 126 229 U1 ,
RU 2 566 620 C2 ,
RU 2014 143 858 A ,
US 5 443 657 A ,
US 5 859 484 A ,
US 8 552 616 B2 ,
US 2016 377 029 A1 ,
US 2018 226 165 A1 ,
US 2019 368 464 A1 ,
US 2021 147 061 A1 ,
WO 2009 103 974 A1 ,
WO 2014 031 037 A2
WO 2016 100 008 A2 ,
WO 2019 143 396 A2 ,
WO 2021 159 117 A1 ,
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

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WO 2020239172 A1 [0487, 0490]

Claims

Quantencomputer (QC) wobei der Quantencomputer (QC) eine Steuervorrichtung (µC) aufweist und wobei der Quantencomputer (QC) erste Quantenbits (QUB) und/oder elektronische Quantenbits (QUB) mit Quantenpunkten (NV) aufweist und wobei der Quantencomputer (QC) zweite Quantenbits (CQUB) und/oder zweite nukleare Quantenbits (CQUB) mit Kernquantenpunkten (CI) aufweist und wobei der Quantencomputer (QC) erste Mittel zur Beeinflussung der ersten Quantenbits (QUB) aufweist und wobei der Quantencomputer (QC) zweite Mittel zur Beeinflussung der ersten Quantenbits (QUB) und zur Beeinflussung der zweiten Quantenbits (CQUB) mittels der ersten Quantenbits (QUB) aufweist und wobei die ersten Mittel die zweiten Mittel umfassen können oder die zweiten Mittel die ersten Mittel umfassen können und wobei der Quantencomputer (QC) dritte Mittel zum Erfassen des Quantenzustands der ersten Quantenbits (QUB) aufweist und wobei die ersten Quantenbits (QUB) und/oder die ersten elektronischen Quantenbits (QUB) mit Quantenpunkten (NV) Vorrichtungsteile mit einem elektronischen Spin aufweisen und wobei die zweiten Quantenbits (CQUB) und/oder die ersten nuklearen Quantenbits CQUB) mit Kernquantenpunkten (CI) Vorrichtungsteile mit einem nuklearen Spin aufweisen und wobei der elektronische Spin der ersten Quantenbits (QUB) sich bei einer Drehung des Quantencomputers (QC) mit dem Quantencomputer (QC) im Wesentlichen mitdreht und wobei der nukleare Spin der zweiten Quantenbits (CQUB) sich bei einer Drehung des Quantencomputers (QC) im Wesentlichen nicht mit dem Quantencomputer (QC) mitdreht und wobei der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, eine Bewegungsrichtung und/oder eine Rotationsachse (AX1, AX2) aufzuweisen und wobei der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, Beschleunigungen senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung und/oder Rotationsbeschleunigungen um die Rotationsachse (AX1, AX2) ausgesetzt zu werden und wobei die Steuervorrichtung (µC) dazu eingerichtet ist, ein Quantencomputerprogramm auszuführen, und wobei das Quantencomputerprogramm Quanten-Op-Codes umfasst und wobei jeder Quanten-Op-Code eine Manipulation und/oder ein Auslesen des Quantenzustands zumindest eines ersten Quantenbits (QUB) und/oder des Quantenzustands eines zweiten Quantenbits (CQUB) zu symbolisiert, die die Steuervorrichtung (µC) bei Ausführung des Quanten-Op-Codes mit Hilfe der ersten Mittel und/oder der zweiten Mittel und/oder der dritten Mittel ausführt.
Quantencomputer (QC) nach Anspruch 1, wobei der Quantencomputer (QC) mindestens zwei erste Quantenbits (QUB1, QUB2) aufweist und wobei das erste erste Quantenbit (QUB1) mit dem zweiten ersten Quantenbit (QUB2) koppelbar und/oder verschränkbar ist.
Quantencomputer (QC) nach Anspruch 2, wobei der Quantencomputer (QC) mindestens zwei erste Quantenbits (QUB1, QUB2) aufweist und wobei das erste erste Quantenbit (QUB1) mit dem zweiten ersten Quantenbit (QUB2) direkt mittels direkter Dipol-Dipol-Kopplung zwischen dem ersten ersten Quantenbit (QUB1) und dem zweiten ersten Quantenbit (QUB2) koppelbar und/oder verschränkbar ist.
Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Quantencomputer (QC) mindestens erstes Quantenbit (QUB) und ein zweites Quantenbit (CQUB) aufweist und wobei das erste Quantenbit (QUB) mit dem zweiten Quantenbit (CQUB) koppelbar und/oder verschränkbar ist.
Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Quantencomputer (QC) mindestens zwei erste Quantenbits (NV1, NV2) aufweist und wobei der Quantencomputer (QC) mindestens zwei zweite Quantenbits (CQUB1, CQUB2) aufweist und wobei das erste erstes Quantenbit (QUB1) mit dem ersten zweiten Quantenbit (CQUB1) koppelbar und/oder verschränkbar ist und wobei das zweite erste Quantenbit (QUB2) mit dem zweiten zweiten Quantenbit (CQUB2) koppelbar und/oder verschränkbar ist und wobei das erste erste Quantenbit (QUB1) mit dem zweiten ersten Quantenbit (QUB2) koppelbar und/oder verschränkbar ist.
Quantencomputer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei erste Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) paramagnetische Zentren und/oder NV-Zentren in Diamant und/oder SiV-Zentren in Diamant umfassen.
Quantencomputer nach einem der Ansprüche 1 bis 6 wobei zweite Quantenbits (CQUB, CQUB1, CQUB2) nukleare Spins von ¹³C-Isotopen oder ¹⁴N-Isotope oder ¹⁵N-Isotope oder anderer Isotope mit nuklearem Spin umfassen.
Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 wobei der Quantencomputer (QC) Vorrichtungsteile umfasst, die - Ausrichtungsmesswerte für Drehungen um eine Achse und/oder um zwei Achsen (AX1, AX2) und/oder drei Achsen und/oder - Rotationswerte für Drehungen um eine Achse und/oder um zwei Achsen (AX1, AX2) und/oder drei Achsen und/oder - Rotationsbeschleunigungswerte für Drehungen um eine Achse und/oder um zwei Achsen (AX1, AX2) und/oder drei Achsen Rotationsbeschleunigungswerte und/oder - Beschleunigungswerte für einen translatorischen Freiheitsgrad und/oder zwei translatorische Freiheitsgrade und/oder drei translatorische Freiheitsgrade für den Quantencomputer QC bestimmen und/oder eine solche Bestimmung zulassen.
Quantencomputer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 wobei der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen - zwischen den Paaren aus koppelbaren jeweils zwei ersten Quantenbits (QUB1, QUB2) untereinander und/oder - zwischen den koppelbaren Paaren aus je einem ersten Quantenbit (QUB) und je einem zweiten Quantenbit (CQUB) und/oder - zwischen den Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten Quantenbits (CQUB1, CQUB2) untereinander zu bestimmen und als zu verwendende Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen abzuspeichern und wobei der Quantencomputer (QC) einen Rotationssensor (RTS) für die Erfassung von Rotationswerten und/oder Rotationsbeschleunigungswerten für Drehungen um eine Achse oder einen Rotationssensor (RTS) für die Erfassung von Rotationswerten und/oder Rotationsbeschleunigungswerten für Drehungen um zwei Achsen (AX1, AX2) oder einen Rotationssensor (RTS) für die Erfassung von Rotationswerten und/oder Rotationsbeschleunigungswerten für Drehungen um drei Achsen umfasst und wobei der Rotationssensor (RTS) des Quantencomputers (QC) die aktuelle Ausrichtung des Quantencomputers (QC) in Form eines oder mehrerer Ausrichtungsmesswerte erfasst und/oder wobei der Rotationssensor (RTS) des Quantencomputers (QC) die aktuelle Rotationsgeschwindigkeit des Quantencomputers (QC) in Form eines oder mehrerer Rotationswerte erfasst und/oder wobei der Rotationssensor (RTS) des Quantencomputers (QC) die aktuelle Rotationsbeschleunigung des Quantencomputers (QC) in Form eines oder mehrerer Rotationsbeschleunigungswerte erfasst und wobei der Quantencomputers (QC) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von den Ausrichtungsmesswerten und/oder den Rotationswerte und/oder den Rotationsbeschleunigungswerten die zu verwendenden Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen - zwischen den Paaren aus koppelbaren jeweils zwei ersten Quantenbits (QUB1, QUB2) untereinander und/oder - zwischen den koppelbaren Paaren aus je einem ersten Quantenbit (QUB) und je einem zweiten Quantenbit (CQUB) und/oder - zwischen den Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten Quantenbits (CQUB1, CQUB2) untereinander aus den zu verwendenden Kopplungsgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen zu bestimmen, und wobei der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, bei der Manipulation der ersten Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) und/oder zweiten Quantenbist (CQUB, CQUB1, CQUB2) mittels der ersten Mittel und/oder der zweiten Mittel die so bestimmten zu verwendenden Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen zu verwenden.
Quantencomputer nach einem der Ansprüche 1 bis 9 wobei der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen - zwischen Paaren aus koppelbaren jeweils zwei ersten Quantenbits (QUB1, QUB2) untereinander und/oder - zwischen koppelbaren Paaren aus je einem ersten Quantenbit (QUB) und je einem zweiten Quantenbit (CQUB) und/oder - zwischen Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten Quantenbits (CQUB1, CQUB2) untereinander zu einem ersten Zeitpunkt zu bestimmen und als Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen abzuspeichern und wobei der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, die Kopplungsfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen - zwischen Paaren aus koppelbaren jeweils zwei ersten Quantenbits (QUB1, QUB2) untereinander und/oder - zwischen koppelbaren Paaren aus je einem ersten Quantenbit (QUB) und je einem zweiten Quantenbit (CQUB) und/oder - zwischen Paaren aus koppelbaren jeweils zwei zweiten Quantenbits (CQUB1, CQUB2) untereinander zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt zu bestimmen und als Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen zu verwenden und wobei der der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, aus einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen und einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen eine aktuelle Ausrichtung des Quantencomputers (QC) in Form eines oder mehrerer Ausrichtungsmesswerte zu ermitteln und/oder wobei der der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, aus einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen und einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen eine aktuelle Rotationsgeschwindigkeit des Quantencomputers (QC) in Form eines oder mehrerer Rotationsmesswerte zu ermitteln und/oder wobei der der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, aus einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen und einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen eine aktuelle Rotationsbeschleunigung des Quantencomputers (QC) in Form eines oder mehrerer Rotationsbeschleunigungsmesswerte zu ermitteln und/oder wobei der der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, aus einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen und einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen die aktuelle Beschleunigung, insbesondere Gravitationsbeschleunigung, des Quantencomputers (QC) in Form eines oder mehrerer Beschleunigungsmesswerte zu ermitteln und/oder wobei der der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, aus einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen und einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen die aktuelle Geschwindigkeit des Quantencomputers (QC) in Form eines oder mehrerer Geschwindigkeitsmesswerte zu ermitteln.
Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Quantencomputer (QC) oder Teile des Quantencomputers (QC) oder eine Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) und oder von und/oder von ersten elektronischen Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) mit Quantenpunkten (NV, NV1, NV2) und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB, CQUB1, CQUB2) und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB, CQUB1, CQUB2) mit Kernquantenpunkten (CI, CI1, C12) und/oder eine Anordnung von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers (QC) drehbar um eine Achse gelagert sind oder drehbar um zwei Achsen (AX1, AX2) gelagert sind oder drehbar um drei Achsen gelagert sind.
Quantencomputer nach Anspruch 11, wobei der Quantencomputer (QC) über eine oder mehrere Energiekupplungen (EK1, EK2) verfügt und wobei eine Energiekupplung (EK1, EK2) jeweils dazu eingerichtet ist, den Quantencomputer (QC) oder Teile des Quantencomputers (QC) oder die Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) und oder von und/oder von ersten elektronischen Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) mit Quantenpunkten (NV, NV1, NV2) und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB, CQUB1, CQUB2) und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB, CQUB1, CQUB2) mit Kernquantenpunkten (CI, CI1, CI2) und/oder eine Anordnung von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers (QC) mit elektrischer oder elektromagnetischer Energie zu versorgen und wobei die jeweilige Energiekupplung (EK1, EK2) dazu eingerichtet ist, dass eine Drehung des Quantencomputers (QC) oder von Teilen des Quantencomputers (QC) oder der Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) und oder von und/oder von ersten elektronischen Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) mit Quantenpunkten (NV, NV1, NV2) und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB, CQUB1, CQUB2) und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB, CQUB1, CQUB2) mit Kernquantenpunkten (CI, CI1, C12) und/oder der Anordnung von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers (QC) um eine zugeordnete Achse (AX1, AX2) die Energieversorgung nicht mitdrehen muss, und wobei die jeweilige Energiekupplung (EK1, EK2) dazu eingerichtet ist, die Energie von der Energieversorgung zum Quantencomputer (QC) so zu transportieren, dass eine Verdrehung des Quantencomputer (QC) oder von Teilen des Quantencomputers (QC) oder der Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) und oder von und/oder von ersten elektronischen Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) mit Quantenpunkten (NV, NV1, NV2) und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB, CQUB1, CQUB2) und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB, CQUB1, CQUB2) mit Kernquantenpunkten (CI, CI1, C12) und/oder der Anordnung von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers (QC) gegenüber der Energieversorgung um beliebige Winkel um die zugehörige Achse (AX1, AX2) möglich ist.
Quantencomputer nach Anspruch 12, wobei die Energiekupplung (EK1, EK2) Schleifringe und Schleifkontakte zum Transport der Energie der Energieversorgung zum Quantencomputer (QC) oder zu Teilen des Quantencomputers (QC) oder zur Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) und oder von und/oder von ersten elektronischen Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) mit Quantenpunkten (NV, NV1, NV2) und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB, CQUB1, CQUB2) und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB, CQUB1, CQUB2) mit Kernquantenpunkten (CI, CI1, C12) und/oder zur Anordnung von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers (QC) umfasst und/oder wobei die Energiekupplung (EK1, EK2) dazu eingerichtet ist, die Energie der Energieversorgung mittels induktiver Kopplung zum Quantencomputer (QC) oder zu Teilen des Quantencomputers (QC) oder zur Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) und oder von und/oder von ersten elektronischen Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) mit Quantenpunkten (NV, NV1, NV2) und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB, CQUB1, CQUB2) und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB, CQUB1, CQUB2) mit Kernquantenpunkten (CI, CI1, C12) und/oder zur Anordnung von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers (QC) zu übertragen und/oder wobei die Energiekupplung (EK1, EK2) dazu eingerichtet ist, - die Energie der Energieversorgung mittels elektromagnetischen Wellen und/oder elektromagnetischer Strahlung zum Quantencomputer (QC) oder zu Teilen des Quantencomputers (QC) oder zur Anordnung von ersten elektronischen Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) und oder von und/oder von ersten elektronischen Quantenbits (QUB, QUB1, QUB2) mit Quantenpunkten (NV, NV1, NV2) und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB, CQUB1, CQUB2) und/oder von zweiten nuklearen Quantenbits (CQUB, CQUB1, CQUB2) mit Kernquantenpunkten (CI, CI1, C12) und/oder zur Anordnung von paramagnetischen Zentren des Quantencomputers (QC) zu übertragen, - wobei eine Bestrahlung von Quantenpunkten (NV, NV1, NV2) mit einer Pumpstrahlung (LB) eine Energieversorgung im Sinne dieses Anspruchs ist.
Quantencomputer (QC), insbesondere nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Quantencomputer (QC) mittels einer kardanischen Aufhängung (KAH) drehbar um eine Achse oder zwei Achsen (AX1, AX2) oder drei Achsen gelagert ist und wobei der Quantencomputer (QC) einen oder mehrere Kreisel (KR) umfasst oder mit diesen verbunden ist, sodass seine Ausrichtung von Drehungen der kardanischen Aufhängung (KAH) um diese eine Achse oder diese zwei Achsen (AX1, AX2) oder diese drei Achsen nicht verändert wird.
Quantencomputer (QC) nach Anspruch 14, wobei ein oder mehrere Kreisel der Kreisel (KR) einen Antrieb aufweisen und wobei der eine Kreisel oder die mehreren Kreisel (KR) und der Antrieb des einen Kreisels oder die Antriebe der Kreisel (KR) im Sinne der hier beanspruchten Ansprüche ein Teil des Quantencomputers (QC) sind.
Quantencomputer (QC) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen die aktuelle Ausrichtung des Quantencomputers (QC) in Form eines oder mehrerer Ausrichtungsmesswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Ausrichtungsmesswerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Ausrichtungsmesswerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Ausrichtungsmesswerten zu ermitteln und/oder wobei der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen die aktuelle Rotationsgeschwindigkeit des Quantencomputers (QC) in Form eines oder mehrerer Rotationsmesswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Rotationsmesswerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Rotationsmesswerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Rotationsmesswerten zu ermitteln und/oder wobei der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen die aktuelle Rotationsbeschleunigung des Quantencomputers (QC) in Form eines oder mehrerer Rotationsbeschleunigungsmesswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Rotationsbeschleunigungsmesswerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Rotationsbeschleunigungsmesswerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Rotationsbeschleunigungsmesswerten zu ermitteln und/oder wobei der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen die aktuelle Geschwindigkeit des Quantencomputers (QC) in Form eines oder mehrerer Geschwindigkeitsmesswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Geschwindigkeitsmesswerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Geschwindigkeitsmesswerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Geschwindigkeitsmesswerten zu ermitteln und/oder wobei der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen die aktuelle Beschleunigung des Quantencomputers (QC) in Form eines oder mehrerer Beschleunigungsmesswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Beschleunigungsmesswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Beschleunigungsmesswerte und/oder in Form von gefilterten Werten von Beschleunigungsmesswerte zu ermitteln und/oder wobei der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelgrundfrequenzen und/oder Kopplungsgrundphasenlagen und mittels Bestimmung einer oder mehreren Koppelfrequenzen und/oder Kopplungsphasenlagen die aktuelle Ortskoordinate des Quantencomputers (QC) in Form eines oder mehrerer Koordinatenmesswerte und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Ableitungen n-ter Ordnung von Koordinatenmesswerten und/oder in Form einer oder mehrerer zeitlicher Integrale n-ter Ordnung von Koordinatenmesswerten und/oder in Form von gefilterten Werten von Koordinatenmesswerten zu ermitteln.
Quantencomputer (QC) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Quantencomputer (QC) dazu eingerichtet ist, mittels Ausführung von Quanten-Op-Codes Messwerte physikalischer Parameter, insbesondere wie Aussichtung, Winkelgeschwindigkeit (Rotationsgeschwindigkeit), Winkelbeschleunigung (Rotationsbeschleunigung), Gravitationsbeschleunigung, Beschleunigung, Geschwindigkeit und/oder Ortskoordinate, zu ermitteln.
Verlegbarer Quantencomputer (QC), insbesondere nach einem der vorausgehenden Ansprüche, in einer mobilen Vorrichtung, insbesondere zur Verwendung in einem Smartphone oder einen tragbaren Quantencomputersystem (QUSYS) oder in einem Fahrzeug oder in einem verlegbaren Waffensystem, - wobei der Quantencomputer (QC) erste Quantenbits (QUB) und/oder zweite Quantenbits (CQUB) umfasst und - wobei der Quantencomputer (QC) erste Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) und/oder zweite Mittel (z.B. WFG, LDRV, LD, DBS, OS, XT, YT, KV, mWA, MW/RF-AWFG, PM, PV, PVC, MGx, MGy, MGz, MFSx, MFSx, MFSz, MSx, MSy, MSz, GDx, GDy, GDz, µC) zum Manipulieren der Quantenzustände von Quantenbits der Quantenbits (QUB, CQUB) umfasst und - wobei der Quantencomputer (QC) dritte Mittel (z.B. D, XT, YT, KV, OS, DBS, STM, CM1, PD, V, WFG, CIF, µC) zum Auslesen eines oder mehrerer Quantenzustände (QC) eines oder mehrerer Quantenbits der Quantenbits (QUB, CQUB) umfasst und wobei eines oder die mehrere Quantenbits der einen oder mehreren ersten Quantenbits (QUB) paramagnetische Zentren umfassen und wobei der Quantencomputer (QC) eine Steuervorrichtung (µC) - zur Steuerung der ersten Mittel und - zur Steuerung der zweiten Mittel und - zum Erfassen von Messergebnissen der zweiten Mittel umfasst und gekennzeichnet dadurch, - dass der Quantencomputer (QC) vierte Mittel (RTS, PV, XT, YT, CM1, OS, STM, CIF, µC) umfasst, die dazu eingerichtet sind, - Änderungen der Beschleunigung und/oder Rotationsbeschleunigung, insbesondere während einer Verlegung des verlegbaren Quantencomputers (QC), vorherzusagen und/oder - Änderungen der Beschleunigung und/oder Rotationsbeschleunigung, insbesondere während einer Verlegung des verlegbaren Quantencomputers (QC), zu erfassen und/oder - Änderungen der Beschleunigung und/oder Rotationsbeschleunigung, insbesondere während einer Verlegung des verlegbaren Quantencomputers (QC), zu kompensieren und/oder - die Wirkung solcher Änderungen der Beschleunigung und/oder Rotationsbeschleunigung, insbesondere während einer Verlegung des verlegbaren Quantencomputers (QC), zu vermindern, - wobei die dritten Mittel insbesondere • ein oder mehrere Beschleunigungssensorsysteme und/oder Beschleunigungssensoren und/oder • ein oder mehrere Geschwindigkeitssensorsystem und/oder ein oder mehrere Geschwindigkeitssensoren und/oder • ein oder mehrere Rotationsbeschleunigungssensorsysteme und/oder Rotationsbeschleunigungssensoren und/oder • ein oder mehrere Rotationssensorsysteme und/oder Rotationssensoren (RTS) und/oder • ein oder mehrere Positionsverschiebungssensoren und/oder • ein oder mehrere Lageregelungssystem und/oder • einen oder mehrere Positioniertische und/oder Positioniervorrichtungen und/oder • eine oder mehrere Bilderfassungsvorrichtungen und/oder Bildverarbeitungsvorrichtungen und/oder • andere fluoreszierende Defektzentren im Substrat (D) mit anderen Fluoreszenzwellenlängen, die eine Fluoreszenzstrahlung mit einer von der Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) der Quantenpunkte (NV1, NV2, NV3) der Quantenbits verschieden Fluoreszenzwellenlänge aufweisen, umfassen können.
Verlegbarer Quantencomputer (QC), insbesondere nach einem der vorausgehenden Ansprüche, insbesondere in einer mobilen Vorrichtung und insbesondere zur Verwendung in einem Smartphone oder einen tragbaren Quantencomputersystem (QUSYS) oder in einem Fahrzeug oder in einem verlegbaren Waffensystem, - wobei der Quantencomputer (QC) Quantenbits (QUB, CQUB) umfasst und - wobei der Quantencomputer (QC) erste und zweite Mittel zum Manipulieren der Quantenzustände von Quantenbits der Quantenbits (QUB, CQUB) umfasst und - wobei der Quantencomputer (QC) dritte Mittel zum Auslesen eines oder mehrerer Quantenzustände eines oder mehrerer Quantenbits der Quantenbits (QUB, CQUB) umfasst und wobei eines oder die mehrere Quantenbits der einen oder mehreren Quantenbits (QUB) paramagnetische Zentren umfassen und wobei der Quantencomputer (QC) eine Steuervorrichtung (µC) - zur Steuerung der ersten Mittel und - zur Steuerung der zweiten Mittel und - zur Steuerung der dritten Mittel und zum Erfassen von Messergebnissen der dritten Mittel umfasst und gekennzeichnet dadurch, - dass der Quantencomputer (QC) vierte Mittel (PV, XT, YT, CM1, OS, STM, CIF, µC) umfasst, die dazu eingerichtet sind, - Änderungen der Beschleunigung und/oder Rotationsbeschleunigung, insbesondere während einer Verlegung des verlegbaren Quantencomputers (QC), vorherzusagen und/oder - Änderungen der Beschleunigung und/oder Rotationsbeschleunigung, insbesondere während einer Verlegung des verlegbaren Quantencomputers (QC), zu erfassen und/oder - Änderungen der Beschleunigung und/oder Rotationsbeschleunigung, insbesondere während einer Verlegung des verlegbaren Quantencomputers (QC), zu kompensieren und/oder - die Wirkung solcher Änderungen der Beschleunigung und/oder Rotationsbeschleunigung,, insbesondere während einer Verlegung des verlegbaren Quantencomputers (QC), zu vermindern, - wobei die vierten Mittel insbesondere • ein oder mehrere Beschleunigungssensorsysteme und/oder Beschleunigungssensoren und/oder • ein oder mehrere Geschwindigkeitssensorsystem und/oder ein oder mehrere Geschwindigkeitssensoren und/oder • ein oder mehrere Rotationsbeschleunigungssensorsysteme und/oder Rotationsbeschleunigungssensoren und/oder • ein oder mehrere Rotationssensorsysteme und/oder Rotationssensoren (RTS) und/oder • ein oder mehrere Positionsverschiebungssensoren und/oder • ein oder mehrere Lageregelungssystem und/oder • einen oder mehrere Positioniertische und/oder Positioniervorrichtungen und/oder • eine oder mehrere Bilderfassungsvorrichtungen und/oder Bildverarbeitungsvorrichtungen und/oder • andere fluoreszierende Defektzentren im Substrat (D) mit anderen Fluoreszenzwellenlängen, die eine Fluoreszenzstrahlung mit einer von der Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) der Quantenpunkte (NV1, NV2, NV3) der Quantenbits verschieden Fluoreszenzwellenlänge aufweisen, umfassen können, und/oder - dass der Quantencomputer (QC) fünfte Mittel (PV, XT, YT, CM1, OS, STM, CIF, µC) umfasst, die dazu eingerichtet sind, - eine Beschleunigung und/oder eine Rotationsbeschleunigung, insbesondere während einer Verlegung des verlegbaren Quantencomputers (QC), vorherzusagen und/oder - eine Beschleunigung und/oder eine Rotationsbeschleunigung, insbesondere während einer Verlegung des verlegbaren Quantencomputers (QC), zu erfassen und/oder - eine Beschleunigung und/oder eine Rotationsbeschleunigung, insbesondere während einer Verlegung des verlegbaren Quantencomputers (QC), zu kompensieren und/oder - die Wirkung einer Beschleunigung und/oder eine Rotationsbeschleunigung, insbesondere während einer Verlegung des verlegbaren Quantencomputers (QC), zu vermindern, wobei die fünften Mittel insbesondere • ein oder mehrere Beschleunigungssensorsysteme und/oder Beschleunigungssensoren und/oder • ein oder mehrere Geschwindigkeitssensorsystem und/oder ein oder mehrere Geschwindigkeitssensoren und/oder • eine kardanische Aufhängung (KAH) oder eine funktionsäquivalente Vorrichtung, insbesondere umfassend einen oder mehrere Kreisel (KR), und/oder • ein oder mehrere Rotationsbeschleunigungssensorsysteme und/oder Rotationsbeschleunigungssensoren und/oder • ein oder mehrere Rotationssensorsysteme und/oder Rotationssensoren (RTS) und/oder • ein oder mehrere Positionsverschiebungssensoren und/oder • ein oder mehrere Lageregelungssystem und/oder • einen oder mehrere Positioniertische und/oder Positioniervorrichtungen und/oder • eine oder mehrere Bilderfassungsvorrichtungen und/oder Bildverarbeitungsvorrichtungen und/oder • andere fluoreszierende Defektzentren im Substrat (D) mit anderen Fluoreszenzwellenlängen, die eine Fluoreszenzstrahlung mit einer von der Fluoreszenzwellenlänge (λ_fl) der Quantenpunkte (NV1, NV2, NV3) der Quantenbits verschieden Fluoreszenzwellenlänge aufweisen, umfassen können, und/oder - dass der Quantencomputer (QC) sechste Mittel (QUV) umfasst, die dazu eingerichtet sind, die Übertragung mechanischer Stöße und/oder Schwingungen, unter optischen Vorrichtungsteilen (D, OS, DBS, STM, PD, CM1, LD) und/oder weiteren Hilfsvorrichtungsteilen (KV, XT, YT, MGx, MGy, MGz, MSx, MSy, MSz, MWA, CM2, LM, HECLCS) der optischen Teilvorrichtungen des Quantencomputers (QC) untereinander zu verhindern und/oder zu dämpfen und/oder - dass der Quantencomputer (QC) siebte Mittel (QUV) umfasst, die dazu eingerichtet sind, die Übertragung mechanischer Stöße und/oder Schwingungen, zu optischen Vorrichtungsteilen (D, OS, DBS, STM, PD, CM1, LD) des Quantencomputers (QC) und/oder zu den weiteren Hilfsvorrichtungsteilen (KV, XT, YT, MGx, MGy, MGz, MSx, MSy, MSz, MWA, CM2, LM, HECLCS) der optischen Teilvorrichtungen des Quantencomputers (QC), insbesondere über Körperschall, zu verhindern und/oder zu dämpfen, wobei die siebten Mittel u.a. - in Versorgungsleitungen zu optischen Vorrichtungsteilen (D, OS, DBS, STM, PD, CM1, LD) des Quantencomputers (QC) und/oder zu den weiteren Hilfsvorrichtungsteilen (KV, XT, YT, MGx, MGy, MGz, MSx, MSy, MSz, MWA, CM2, LM, HECLCS) eingefügt sein können und/oder - in Datenleitungen (SDA) zu optischen Vorrichtungsteilen (D, OS, DBS, STM, PD, CM1, LD) des Quantencomputers (QC) und/oder zu den weiteren Hilfsvorrichtungsteilen (KV, XT, YT, MGx, MGy, MGz, MSx, MSy, MSz, MWA, CM2, LM, HECLCS) eingefügt sein können und/oder - spezielle mechanische, zumindest abschnittsweise Ausformungen von Versorgungsleitungen zu optischen Vorrichtungsteilen (D, OS, DBS, STM, PD, CM1, LD) des Quantencomputers (QC) und/oder zu den weiteren Hilfsvorrichtungsteilen (KV, XT, YT, MGx, MGy, MGz, MSx, MSy, MSz, MWA, CM2, LM, HECLCS) umfassen können und/oder - spezielle mechanische, zumindest abschnittweise Ausformungen von Datenleitungen (SDA) zu optischen Vorrichtungsteilen (D, OS, DBS, STM, PD, CM1, LD) des Quantencomputers (QC) und/oder zu den weiteren Hilfsvorrichtungsteilen (KV, XT, YT, MGx, MGy, MGz, MSx, MSy, MSz, MWA, CM2, LM, HECLCS) umfassen können und/oder - dass der Quantencomputer (QC) achte Mittel (QUV) umfasst, die dazu eingerichtet sind, einen nicht statistischen Fehler des Quantencomputers (QC) zu erfassen und/oder bei Auftreten eines nicht statistischen Fehler des Quantencomputers (QC) Gegenmaßnahmen durchzuführen oder zu initiieren, und/oder - dass der Quantencomputer (QC) neunte Mittel (QUV) umfasst, die dazu eingerichtet sind, einen nicht statistischen Fehler des Quantencomputers (QC) zu erfassen und/oder bei Auftreten eines nicht statistischen Fehler des Quantencomputers (QC) einen solchen nicht statistischen Fehler an ein übergeordnetes System zu signalisieren, und/oder - dass der Quantencomputer (QC) zehnte Mittel (QUV) umfasst, die dazu eingerichtet sind, einen nicht statistischen Quantenfehler des Quantencomputers (QC) zu erfassen und/oder bei Auftreten eines nicht statistischen Fehler des Quantencomputers (QC) Gegenmaßnahmen durchzuführen oder zu initiieren, und/oder - dass der Quantencomputer (QC) elfte Mittel (QUV) umfasst, die dazu eingerichtet sind, einen nicht statistischen Quantenfehler des Quantencomputers (QC) zu erfassen und/oder bei Auftreten eines nicht statistischen Fehler des Quantencomputers (QC) einen solchen nicht statistischen Quantenfehler an ein übergeordnetes System zu signalisieren und/oder - dass der Quantencomputer (QC) zwölfte Mittel (MSx, MSy, MSz, MFSx, MFSy, MFSz, PM, MGx, MGy, MGz, PV) umfasst, die dazu eingerichtet sind, Änderungen des Magnetfelds am Ort der Quantenbits (QUB, CQUB) während und/oder nach einer Verlegung des Quantencomputers (QC) zu erfassen und zu kompensieren, und/oder - dass der Quantencomputer (QC) dreizehnte Mittel (AS) zur Abschirmung externer Magnetfeldänderungen umfasst.
Fahrzeug mit einem Quantencomputer (QC) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
Gyroskop mit einem Quantencomputer (QC) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.