【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、本说明书涉及量子计算。
2、经典计算机具有由比特组成的存储器，其中每个比特可表示零或一。量子计算机维持着称为量子比特(qubit)的量子比特(quantum bit)序列，其中每个量子比特可表示零、一、或零和一的任何量子叠加。量子计算机通过将量子比特设置为初始态并且例如根据量子计算操作的序列控制量子比特来进行操作，这些量子计算操作诸如为单量子比特门、纠缠门和测量。这些量子计算操作可导致量子比特填充非计算级，从而产生对可从这些非计算级移除泄漏布居(population)而不会不利地影响性能的协议的需求。
技术实现思路
1、本说明书描述了用于从量子比特移除泄漏的技术。
2、一般来讲，本说明书所述的主题的一个创新方面可在一种用于在量子计算系统中传输泄漏的方法中实现，该方法包括：对于已由量子计算系统操作以将数据量子比特置于第一态的该数据量子比特，其中第一态对逻辑信息进行编码：通过量子计算系统准备处于已知初始态的辅助量子比特；以及通过量子计算系统使用一个或多个双量子比特门对数据量子比特和辅助量子比特执行泄漏传输操作，以将泄漏从数据量子比特转移到辅助量子比特。
3、该方面的其他实现方式包括相应的经典或量子计算机系统、装置以及记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，每个计算机程序被配置为执行这些方法的动作。一个或多个计算机的系统可被配置为借助于具有安装在系统上的软件、固件、硬件或它们的组合来执行特定操作或动作，该软件、固件、硬件或它们的组
4、前述和其他实现方式可各自任选地单独或组合包括以下特征中的一个或多个特征。在一些实现方式中，双量子比特门包括非绝热cz门。
5、在一些实现方式中，数据量子比特包括低频量子比特，并且辅助量子比特包括高频量子比特。
6、在一些实现方式中，已知初始态包括一态。
7、在一些实现方式中，准备处于已知初始态的辅助量子比特包括准备处于零态的辅助量子比特；以及将泡利-x门应用于该辅助量子比特。
8、在一些实现方式中，一个或多个双量子比特门包括至少两个双量子比特门。
9、在一些实现方式中，对于每对连续的双量子比特门，应用至少两个双量子比特门包括：执行包括在该对双量子比特门中的第一双量子比特门；以及在达到预先确定的延迟时间之后，应用包括在该对双量子比特门中的第二双量子比特门。
10、在一些实现方式中，使用一个或多个可调谐参数校准预先确定的延迟时间，以增加成功泄漏传输的可能性。
11、在一些实现方式中，可调谐参数包括数据量子比特与辅助量子比特之间的延迟时间、cz门强度或失谐中的一者或多者。
12、在一些实现方式中，该方法还包括通过量子计算系统对辅助量子比特执行重置操作。
13、在一些实现方式中，该方法是i)响应于量子计算系统完成预先确定的操作序列或ii)在量子计算期间以规则的间隔来执行的。
14、在一些实现方式中，预先确定的操作序列包括一组稳定子测量。
15、一般来讲，本说明书所述的主题的另一个创新方面可在一种用于将泄漏从第一量子比特传输到第二量子比特的方法中实现，该方法包括：确定为实现双量子比特门而校准的频率距离；通过量子计算系统调谐第一量子比特的工作频率；通过量子计算系统将第二量子比特的工作频率调谐为与第一量子比特的工作频率相距所确定的频率距离的工作频率；确定脉冲，该脉冲在被施加到将第一量子比特与第二量子比特耦合的耦合器时引起第一量子比特和第二量子比特的预先确定的旋转，其中该预先确定的旋转是实现非绝热cz门所需的旋转的一半；以及通过量子计算系统将脉冲施加到耦合器。
16、该方面的其他实现方式包括相应的经典或量子计算机系统、装置以及记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，每个计算机程序被配置为执行这些方法的动作。一个或多个计算机的系统可被配置为借助于具有安装在系统上的软件、固件、硬件或它们的组合来执行特定操作或动作，该软件、固件、硬件或它们的组合在操作中使系统执行动作。一个或多个计算机程序可被配置为借助于包括指令来执行特定操作或动作，这些指令在由数据处理装置执行时使装置执行动作。
17、前述和其他实现方式可各自任选地单独或组合包括以下特征中的一个或多个特征。在一些实现方式中，在将脉冲施加到耦合器之前，第一量子比特处于具有不可纠正的泄漏布居的量子态，并且第二量子比特处于零态。
18、在一些实现方式中，在将脉冲施加到耦合器之后，第一量子比特处于具有可纠正的泡利错误的量子态，并且第二量子比特处于一态。
19、在一些实现方式中，该方法还包括使用量子纠错来纠正泡利错误。
20、在一些实现方式中，第一量子比特包括对逻辑信息进行编码的数据量子比特，并且第二量子比特包括辅助量子比特。
21、在一些实现方式中，第一量子比特包括高频量子比特，并且第二量子比特包括低频量子比特。
22、在一些实现方式中，该方法是i)响应于量子计算系统完成预先确定的操作序列或ii)在量子计算期间以规则的间隔来执行的。
23、在一些实现方式中，预先确定的操作序列包括一轮量子纠错操作。
24、在一些实现方式中，该方法还包括对第二量子比特执行重置操作。
25、本说明书所述的主题可以特定方式实现，以便实现以下优点中的一个或多个优点。
26、实现本说明书所述的任一种技术的系统可移除数据量子比特上的泄漏态，而不重置数据量子比特并且不破坏在该数据量子比特的状态下编码的量子信息。
27、因此，本专利技术所述的技术特别适用于实现量子纠错(quantum error correction，qec)的容错量子计算设备。在这种qec应用中，本专利技术所述的技术可实现稳态泄漏布居p|2>的大幅减少(与不实现本专利技术所述的技术的qec的应用相比)，例如少至～1/10的稳态泄漏布居p|2>。
28、此外，本专利技术所述的技术可高效地移除数据量子比特泄漏，例如，实现高达95％的|12>至|30>转换率(其中|12>指示辅助/测量量子比特上的|1>和数据量子比特上的|2>)。
29、此外，本专利技术所述的技术可使用现有的硬件和控制过程来实现，例如用于实现cz门的硬件和控制过程。这些技术不需要附加的硬件或架构改变。然而，这些技术同样可使用不同类型的硬件和控制过程来实现，例如将来可能可用的那些。例如，这些技术与具有不同设备连接性(每个量子比特可与其耦合的其他量子比特的数量)的硬件、具有不同类型的耦合的硬件、或使用不同类型的量子比特的硬件兼容。
30、此外，本专利技术所述的技术可用较小的时间成本来实现。这很重要，因为目标计算态随着门时间的增加而遭受错本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于在量子计算系统中传输泄漏的方法，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其中所述双量子比特门包括非绝热CZ门。
3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述数据量子比特包括低频量子比特，并且所述辅助量子比特包括高频量子比特。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述已知初始态包括一态。
5.如权利要求4所述的方法，其中准备处于所述已知初始态的所述辅助量子比特包括：
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述一个或多个双量子比特门包括至少两个双量子比特门。
7.如权利要求6所述的方法，其中对于每对连续的双量子比特门，应用所述至少两个双量子比特门包括：
8.如权利要求7所述的方法，其中使用一个或多个可调谐参数校准所述预先确定的延迟时间，以增加成功泄漏传输的可能性。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述可调谐参数包括所述数据量子比特与所述辅助量子比特之间的延迟时间、CZ门强度或失谐中的一者或多者。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，还包括通过所述
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述方法是i)响应于所述量子计算系统完成预先确定的操作序列或ii)在量子计算期间以规则的间隔来执行的。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述预先确定的操作序列包括一组稳定子测量。
13.一种装置，包括：
14.一种用于将泄漏从第一量子比特传输到第二量子比特的方法，包括：
15.如权利要求14所述的方法，其中在将所述脉冲施加到所述耦合器之前，所述第一量子比特处于具有不可纠正的泄漏布居的量子态，并且所述第二量子比特处于零态。
16.如权利要求15所述的方法，其中在将所述脉冲施加到所述耦合器之后，所述第一量子比特处于具有可纠正的泡利错误的量子态，并且所述第二量子比特处于一态。
17.如权利要求16所述的方法，还包括使用量子纠错来纠正所述泡利错误。
18.如权利要求14至17中任一项所述的方法，其中所述第一量子比特包括对逻辑信息进行编码的数据量子比特，并且所述第二量子比特包括辅助量子比特。
19.如权利要求14至18中任一项所述的方法，其中所述第一量子比特包括高频量子比特，并且所述第二量子比特包括低频量子比特。
20.如权利要求14至19中任一项所述的方法，其中所述方法是i)响应于所述量子计算系统完成预先确定的操作序列或ii)在量子计算期间以规则的间隔来执行的。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述预先确定的操作序列包括一轮量子纠错操作。
22.如权利要求14至21中任一项所述的方法，还包括对所述第二量子比特执行重置操作。
23.一种装置，包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于在量子计算系统中传输泄漏的方法，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其中所述双量子比特门包括非绝热cz门。
3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述数据量子比特包括低频量子比特，并且所述辅助量子比特包括高频量子比特。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述已知初始态包括一态。
5.如权利要求4所述的方法，其中准备处于所述已知初始态的所述辅助量子比特包括：
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述一个或多个双量子比特门包括至少两个双量子比特门。
7.如权利要求6所述的方法，其中对于每对连续的双量子比特门，应用所述至少两个双量子比特门包括：
8.如权利要求7所述的方法，其中使用一个或多个可调谐参数校准所述预先确定的延迟时间，以增加成功泄漏传输的可能性。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述可调谐参数包括所述数据量子比特与所述辅助量子比特之间的延迟时间、cz门强度或失谐中的一者或多者。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，还包括通过所述量子计算系统对所述辅助量子比特执行重置操作。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述方法是i)响应于所述量子计算系统完成预先确定的操作序列或ii)在量子计算期间以规则的间隔来执行的。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·巴伦茨，K·C·苗，A·科罗特科夫，M·J·麦克文，J·C·阿塔拉亚查韦斯，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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