【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种利用带有量子位布置的量子电路解决量子计算机问题的方法以及具有带有量子位布置的可配置量子电路的量子计算机。
技术介绍
1、在电子数据处理中的每个过程时，存在位的非故意的改变形式的差错的可能性。在传统计算机的情况下，对此的原因例如是外部影响，诸如在计算操作时或在数据传输时的宇宙辐射或放射性或太阳耀斑或噪声效应。然而，因为状态“0”和“1”或“低”和“高”涵盖足够大的电压范围，并且信号中的与该电压范围相比小的电压偏差因此对经典位的所读出的值有小的影响，所以在经典计算机的情况下，经典位是容错的。
2、在也称为量子计算机的量子电脑的情况下，代替对经典位的计算操作，以本身已知的方式对量子位执行量子计算操作。这样的量子计算操作尤其是是诸如not或cnot之类的门操作，并且根据目前状况，是非常地易于出错的，因为用于量子位的不同量子态的能级几乎不彼此不同。来自外部的(例如通过由于电信号导致的温度引起)的作用或内部影响、例如在相邻量子位或有差错的量子门之间的不期望的耦合可能引起位翻转或相位翻转、即相移的变化或其组合。出于该原因，目前的量子电脑必须强烈地被屏蔽并且在几毫开尔文的低温下被运行。
3、在量子电路中利用有差错的量子位成功进一步计算根据所使用的算法的容错程度是困难的直至是不可能的。
4、经典的纠错算法和差错检测算法大多数使用数据中的冗余，例如奇偶校验位或位的倍增，使得这些经倍增的位中的多数可能说明相应的经倍增的位的所设置的值。然而，这样的纠错算法和差错检测算法在量子电脑的情况下是不可能的，
5、尽管如此，即使在量子电脑的情况下纠错也是可能的。然而，为此对于每个逻辑量子位需要高达1000个物理量子位，以便能够对于实际应用情况实现逻辑量子位。
6、即使在特别高效的量子算法的情况下，纠错也需要一定数量的附加地要设置的量子位，所述数量明显超过逻辑量子位的数量。
7、当前的量子电脑具有非常有限数量的量子位。因为在这样的量子电脑上仅少量逻辑量子位可供使用，因此当前的量子电脑问题不能合适地在这样的量子电脑上被解决。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的任务是说明一种用于利用量子电路解决量子计算机问题的方法以及一种具有量子电路的量子计算机。
2、本专利技术的该任务利用一种具有在权利要求1中说明的特征的用于利用量子电路解决量子计算机问题的方法以及利用具有在权利要求8中说明的特征的具有量子电路的量子计算机来解决。本专利技术的优选改进方案在所属的从属权利要求、以下描述和附图中予以说明。
3、在根据本专利技术的用于解决量子计算机问题的方法的情况下，使用具有量子位布置的可配置量子电路并且接受量子计算机问题，其中根据所接受的量子计算机问题来确定解决算法并且根据解决算法和解决算法的易出错性确定量子位的这样的配置，即所述配置具有与解决算法的易出错性有关的数量的量子位用于纠错。在根据本专利技术的方法的情况下，利用所确定的配置配置可配置量子电路，并且借助于所配置的量子电路解决量子计算机问题。
4、在根据本专利技术的方法的情况下，有利地根据解决算法并且根据解决算法的易出错性来确定量子位的这样的配置，即所述配置具有与解决算法的易出错性有关的数量的量子位用于纠错。借助于与解决算法的易出错性的这种依赖性，可以为相应的量子计算机问题的所确定的解决算法设置对于纠错所需要的数量的量子位。用于纠错的量子位的该所设置的数量因此与解决算法有关并且从而与相应的量子计算机问题有关。因此，根据量子计算机问题，可以设置对于纠错所需要的数量的量子位。因此，仅必须设置与解决算法的易错性需要的一样多的量子位用于纠错。因此，不必设置提前规定的并且与具体量子计算机问题无关的数量的量子位用于纠错。因此，根据本专利技术的方法允许尽可能小地选择对于纠错所需要的数量的量子位用于实施解决算法。因此，借助于根据本专利技术的方法利用具有预先给定数量的量子位的量子电路，可以解决比迄今已知的更复杂的量子计算机问题。因此，量子电路的量子位中的特别多的量子位可以被用作逻辑量子位，因为所述量子位不一定必须可用于纠错。
5、在根据本专利技术的方法的情况下，优选地确定所述解决算法相对于解决算法的各个步骤的差错的易出错性，并且根据所述解决算法相对于各个步骤的差错的易出错性来确定量子位的配置。因此，可以特定地使用于纠错的量子位的与解决算法的易出错性有关的数量适应于解决算法相对于解决算法的各个步骤的差错的易出错性。优选地，用于纠错的量子位的数量对于解决算法的各个步骤不同地被加权，并且被适配于解决算法相对于这些各个步骤的差错的易出错性。尤其是，为解决算法的具体的各个步骤设置与对于其他各个步骤不同数量的量子位用于纠错。
6、在根据本专利技术的方法的一种改进方案中，优选地配置对于用于实施解决算法的不同逻辑量子位具有不同多个物理量子位。在该改进方案中，有利地对于各个逻辑量子位根据出现的差错的相关性以与需求适配的方式设置物理量子位。从而在各个逻辑量子位的情况下，纠错对于解决量子计算机问题是十分重要的，而在其他逻辑量子位的情况下，纠错是非必需的。在该改进方案中有利地考虑这种情况。
7、在根据本专利技术的方法的情况下，适宜地确定充分利用量子电路的可用量的量子位的这样的配置。以这种方式，可以选择配置，使得可以利用量子电路实现尽可能多的逻辑量子位。因此，可以配置量子电路，使得可以利用量子电路解决尽可能复杂的量子计算机问题。
8、有利地，在根据本专利技术的方法的情况下，预先给定利用解决算法确定的解决方案的无差错性的度量，并且确定考虑或满足解决方案的无差错性的度量的这样的配置。在本专利技术的该改进方案中，可以使用量子计算机问题的解决方案的无差错性的度量用于确定用于纠错的量子位的数量。尤其是在仅仅预先给定利用解决算法确定的解决方案的低无差错性的情况下，可以将用于纠错的量子位的数量比在预先给定较高无差错性的情况下预计得较低。
9、在根据本专利技术的方法的一种有利的改进方案中，预先给定量子计算机问题的复杂性的度量并且根据复杂性的度量来确定配置。在本专利技术的该改进方案中，可以将对于真实问题所需要的量子计算机问题的复杂性预先给定为边界条件，并且根据该边界条件，可以分别确定用于纠错的量子位的数量。在本专利技术的该改进方案中，因此可以预先给定用于实施解决算法的逻辑量子位的度量，并且可以优化利用解决算法确定的解决方案的无差错性，也即将其选择得尽可能高。
10、根据本专利技术的量子计算机具有带有量子位布置的可配置量子电路，其中所述量子计算机具有用于接受量子计算机问题的接口，并且其中量子计算机具有优选地经典的计算装置，用于配置量子位的可配置布置，所述计算装置被设立用于根据所接受的量子计算机问题确定解决算法，并且根据解决算法和解决算法的易出错性来确定可配置量子电路的这样的配置，即所述配置根据解决算法的易出错性具有一定数量的量子位用于纠错，其中量子计算机被设立用于根据所确定的配置来配置量子电路。特本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于解决量子计算机问题的方法，其中使用具有量子位布置的可配置量子电路(QC)，并且接受量子计算机问题(QCPROB)，其中根据所接受的量子计算机问题来确定解决算法，并且根据所述解决算法和所述解决算法的易出错性确定量子位的这样的配置，即所述配置根据所述解决算法的易出错性具有一定数量的量子位用于纠错，并且其中利用所确定的配置配置所述可配置量子电路(QC)，并且借助于所配置的量子电路(QC)解决(SOL)所述量子计算机问题。
2.根据前一权利要求所述的方法，其中确定所述解决算法相对于所述解决算法的各个步骤的差错的易出错性，并且根据所述解决算法相对于各个步骤的差错的易出错性来确定所述量子位的配置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述配置对于用于实施所述解决算法的不同逻辑量子位具有不同多个物理量子位。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定充分利用所述量子电路(QC)的可用量的量子位的这样的配置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中预先给定解决方案的无差错性的度量，并且确定考虑或满足所述解决方案的无差
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中预先给定所述量子计算机问题的复杂性的度量并且根据复杂性的度量确定所述配置。
7.一种具有带有量子位布置的可配置量子电路的量子计算机，其中所述量子计算机具有用于接受量子计算机问题(QCPROB)的接口，并且其中所述量子计算机(QC)具有计算装置用于配置所述量子电路，所述计算装置被设立用于根据所接受的量子计算机问题(QCPROB)确定解决算法，并且根据所述解决算法和所述解决算法的易出错性来确定所述量子电路的这样的配置，即所述配置根据所述解决算法的易出错性具有一定数量的量子位用于纠错，其中所述量子计算机(QC)被设立用于根据所确定的配置来配置所述量子电路。
8.根据前一权利要求所述的量子计算机，被构造用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。
9.一种方法或量子计算机，其中量子计算机问题是制造问题和/或维护问题和/或物流问题和/或医学图像识别问题。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于解决量子计算机问题的方法，其中使用具有量子位布置的可配置量子电路(qc)，并且接受量子计算机问题(qcprob)，其中根据所接受的量子计算机问题来确定解决算法，并且根据所述解决算法和所述解决算法的易出错性确定量子位的这样的配置，即所述配置根据所述解决算法的易出错性具有一定数量的量子位用于纠错，并且其中利用所确定的配置配置所述可配置量子电路(qc)，并且借助于所配置的量子电路(qc)解决(sol)所述量子计算机问题。
2.根据前一权利要求所述的方法，其中确定所述解决算法相对于所述解决算法的各个步骤的差错的易出错性，并且根据所述解决算法相对于各个步骤的差错的易出错性来确定所述量子位的配置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述配置对于用于实施所述解决算法的不同逻辑量子位具有不同多个物理量子位。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定充分利用所述量子电路(qc)的可用量的量子位的这样的配置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中预先给定解...
【专利技术属性】
技术研发人员：W·毛瑞尔，C·尼德迈尔，K·温特斯珀格，O·冯西卡德，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：
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