一种量子计算机保真度控制方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种量子计算机保真度控制方法、系统、设备及介质，方法包括：设置量子计算机的保真度阈值与量子比特微波参数；将Pauli

【技术实现步骤摘要】
一种量子计算机保真度控制方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种量子计算机保真度控制方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]进入21世纪以来，计算力的发展推动了人类社会科技和文明的不断进步。但是，随着传统芯片上晶体管的尺寸不断减小，最终将会在某个微观阈值上碰到量子隧穿效应，从而导致经典逻辑门失效，阻碍了计算力的进一步发展。在此背景下，人们迫切需要寻求一种新的计算力增长方式。量子计算本身具有天然的并行性，计算力随着量子比特数呈指数式增加，拥有远超经典计算的计算潜力，是当前最热门的新型计算方式之一。但是，量子计算技术的发展还远未达到成熟，量子计算机的研制也未达到工程化批量生产的稳定程度，对量子比特操作的保真度常常会随着时间的推移而有所下降。这主要是由于外界环境对量子芯片的控制存在着各种干扰，这会导致量子比特所对应的微波参数发生改变。这时如果仍然按照原有的微波参数来对量子比特进行控制，将会导致量子计算机操作保真度的明显下降。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提出了一种量子计算机保真度控制方法、系统、设备及介质，能够计算出量子计算机的保真度，并在计算出的保真度明显下降时，对保真度进行调节，为量子计算提供更加准确的参考。
[0004]基于上述目的，本专利技术实施例的一方面提供了一种量子计算机保真度控制方法，具体包括如下步骤：
[0005]设置步骤：设置量子计算机的保真度阈值与量子比特微波参数；
[0006]作用步骤：在设置的所述量子比特微波参数下，将Pauli
‑
X门和绕Bloch球Y轴逆时针旋转π/2的操作连续作用于处于|0>态的量子比特，得到处于实际状态的量子比特，并通过量子状态层析方法对处于实际状态的量子比特进行计算得到对应的实际密度矩阵；
[0007]保真度计算步骤：获取将Pauli
‑
X门和绕Bloch球Y轴逆时针旋转π/2的操作连续作用于处于|0>态的量子比特而得到的理想密度矩阵，并计算所述理想密度矩阵与所述实际密度矩阵的内积，并对得到的内积结果求迹以得到所述量子计算机的保真度；
[0008]对比步骤：对比计算得到的保真度与所述保真度阈值；
[0009]修正步骤：响应于所述计算得到的保真度小于所述保真度阈值，则对设置的所述量子比特微波参数进行修正以得到符合使用要求的保真度。
[0010]在一些实施方式中，所述量子比特微波参数包括：微波脉冲的频率、长度和幅值。
[0011]在一些实施方式中，对所述设置的量子比特微波参数进行修正以得到符合使用要求的保真度包括：
[0012]从所述微波脉冲的频率、长度和幅值中选取一种作为第一修正参数，并修改所述
第一修正参数的值，并返回作用步骤、保真度计算步骤和对比步骤；
[0013]响应于基于修改后的第一修正参数得到的量子计算机的保真度大于所述保真度阈值，则确定所述量子计算机的保真度符合使用要求，并基于所述修改后的第一修正参数重新设置所述量子比特微波参数；
[0014]响应于基于修改后的第一修正参数得到的量子计算机的保真度小于所述保真度阈值，则从所述微波脉冲的频率、长度和幅值中选取除所述第一修正参数以外的剩余量子比特微波参数中的一种作为第二修正参数，并修改所述第二修正参数的值，并返回作用步骤、保真度计算步骤和对比步骤。
[0015]在一些实施方式中，方法还包括：
[0016]响应于基于修改后的第二修正参数得到的量子计算机的保真度大于所述保真度阈值，则确定所述量子计算机的保真度符合使用要求，并基于所述修改后的第二修正参数重新设置所述量子比特微波参数；
[0017]响应于基于修改后的第二修正参数得到的量子计算机的保真度小于所述保真度阈值，则从所述微波脉冲的频率、长度和幅值中选取除所述第一修正参数、所述第二修正参数以外的量子比特微波参数作为第三修正参数，并修改所述第三修正参数的值，并返回作用步骤、保真度计算步骤和对比步骤。
[0018]在一些实施方式中，方法还包括：
[0019]响应于基于修改后的第三修正参数得到的量子计算机的保真度大于所述保真度阈值，则确定所述量子计算机的保真度符合使用要求，并基于所述修改后的第三修正参数重新设置所述量子比特微波参数；
[0020]响应于基于修改后的第三修正参数得到的量子计算机的保真度小于所述保真度阈值，则对所述量子计算机进行重新调试以得到符合使用要求的保真度。
[0021]在一些实施方式中，获取将Pauli
‑
X门和绕Bloch球Y轴逆时针旋转π/2的操作连续作用于处于|0>态的量子比特而得到的理想密度矩阵包括：
[0022]将Pauli
‑
X门作用于处于|0>态的量子比特，得到处于|1>态的量子比特；
[0023]将绕Bloch球Y轴逆时针旋转π/2的操作作用于所述处于|1>态的量子比特，得到处于理想|
‑
>态的量子比特以及对应的理想密度矩阵；
[0024]获取所述理想密度矩阵。
[0025]在一些实施方式中，在对比步骤之后，还包括：
[0026]确定步骤：响应于所述计算得到的保真度大于等于所述量子计算机的保真度阈值，则确定所述量子计算机的保真度符合使用要求。
[0027]本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种量子计算机保真度控制系统，包括：
[0028]设置模块，所述设置模块配置为设置量子计算机的保真度阈值与量子比特微波参数；
[0029]作用模块，所述作用模块配置为在设置的所述量子比特微波参数下，将Pauli
‑
X门和绕Bloch球Y轴逆时针旋转π/2的操作连续作用于处于|0>态的量子比特，得到处于实际状态的量子比特，并通过量子状态层析方法对处于实际状态的量子比特进行计算得到对应的实际密度矩阵；
[0030]保真度计算模块，所述保真度计算模块配置为获取将Pauli
‑
X门和绕Bloch球Y轴
逆时针旋转π/2的操作连续作用于处于|0>态的量子比特而得到的理想密度矩阵，并计算所述理想密度矩阵与所述实际密度矩阵的内积，并对得到的内积结果求迹以得到所述量子计算机的保真度；
[0031]对比模块，所述对比模块配置为对比计算得到的保真度与所述保真度阈值；
[0032]修正模块，所述修正模块配置为响应于所述计算得到的保真度小于所述保真度阈值，则对设置的所述量子比特微波参数进行修正以得到符合使用要求的保真度。
[0033]本专利技术实施例的又一方面，还提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序由所述处理器执行时实现如上方法的步骤。
[0034]本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子计算机保真度控制方法，其特征在于，包括：设置步骤：设置量子计算机的保真度阈值与量子比特微波参数；作用步骤：在设置的所述量子比特微波参数下，将Pauli
‑
X门和绕Bloch球Y轴逆时针旋转π/2的操作连续作用于处于|0>态的量子比特，得到处于实际状态的量子比特，并通过量子状态层析方法对处于实际状态的量子比特进行计算得到对应的实际密度矩阵；保真度计算步骤：获取将Pauli
‑
X门和绕Bloch球Y轴逆时针旋转π/2的操作连续作用于处于|0>态的量子比特而得到的理想密度矩阵，并计算所述理想密度矩阵与所述实际密度矩阵的内积，并对得到的内积结果求迹以得到所述量子计算机的保真度；对比步骤：对比计算得到的保真度与所述保真度阈值；修正步骤：响应于所述计算得到的保真度小于所述保真度阈值，则对设置的所述量子比特微波参数进行修正以得到符合使用要求的保真度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述量子比特微波参数包括：微波脉冲的频率、长度和幅值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述设置的量子比特微波参数进行修正以得到符合使用要求的保真度包括：从所述微波脉冲的频率、长度和幅值中选取一种作为第一修正参数，并修改所述第一修正参数的值，并返回作用步骤、保真度计算步骤和对比步骤；响应于基于修改后的第一修正参数得到的量子计算机的保真度大于所述保真度阈值，则确定所述量子计算机的保真度符合使用要求，并基于所述修改后的第一修正参数重新设置所述量子比特微波参数；响应于基于修改后的第一修正参数得到的量子计算机的保真度小于所述保真度阈值，则从所述微波脉冲的频率、长度和幅值中选取除所述第一修正参数以外的剩余量子比特微波参数中的一种作为第二修正参数，并修改所述第二修正参数的值，并返回作用步骤、保真度计算步骤和对比步骤。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：响应于基于修改后的第二修正参数得到的量子计算机的保真度大于所述保真度阈值，则确定所述量子计算机的保真度符合使用要求，并基于所述修改后的第二修正参数重新设置所述量子比特微波参数；响应于基于修改后的第二修正参数得到的量子计算机的保真度小于所述保真度阈值，则从所述微波脉冲的频率、长度和幅值中选取除所述第一修正参数、所述第二修正参数以外的量子比特微波参数作为第三修正参数，并修改所述第三修正参数的值，并返回作用步骤、保真度计算步骤和对比步骤。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：响应于基于修改后的第三修正参数得到的量子计算机的保真度大于所述保真度阈值，则确定所述量子计算机的保...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘幼航，
申请(专利权)人：山东云海国创云计算装备产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：