一种基于串扰分析的超导量子比特调控方法技术

本发明专利技术属于量子芯片测控领域，特别是一种基于串扰分析的超导量子比特调控方法，包括在所述量子芯片上只施加单一大小可调的偏置磁通电流的条件下逐一校准所述量子芯片上的所有超导量子比特，获得各所述超导量子比特的超导量子比特最大调制频率的校准值、内部互感耦合系数的校准值、环境偏置磁通量的校准值和外部互感耦合系数的校准值；确定表达超导量子比特磁通量与偏置磁通电流之间的关系的第一方程表达式；确定待调控超导量子比特的目标磁通量，并将所述目标磁通量代入所述第一方程表达式求解所述待调控超导量子比特对应的偏置磁通电流值。本发明专利技术提高了超导量子比特调控的确定性。

A method of superconducting qubit control based on crosstalk analysis

The invention belongs to the field of quantum chip measurement and control, in particular to a superconducting quantum bit control method based on crosstalk analysis, which includes calibrating all superconducting quantum bits on the quantum chip one by one under the condition that only a single size adjustable bias flux current is applied on the quantum chip, and obtaining the calibration value of the maximum modulation frequency of each superconducting quantum bit , the calibration value of internal mutual inductance coupling coefficient, the calibration value of environmental bias flux and the calibration value of external mutual inductance coupling coefficient; determining the first equation expression expressing the relationship between the magnetic flux of superconducting qubit and bias flux current; determining the target magnetic flux of superconducting qubit to be regulated, and substituting the target magnetic flux into the first equation expression to solve the problem The bias flux current corresponding to superconducting qubits is adjusted. The invention improves the certainty of superconducting quantum bit control.

【技术实现步骤摘要】
一种基于串扰分析的超导量子比特调控方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年12月07日提交中国专利局的申请号为2018114971610、名称为“一种基于串扰分析的量子比特调控方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本专利技术属于量子芯片测控领域，特别是一种基于串扰分析的超导量子比特调控方法。
技术介绍
设置在量子芯片上的每个超导量子比特即设置在量子芯片上一个十字形电容及与该电容并联的一个可调制超导量子干涉装置(Superconductingquantuminterferencedevice，SQUID)，如图1所示，该超导量子干涉装置的可调制包括两个方面，第一个方面是指对超导量子干涉装置施加一个激励调制信号(即XY-control)用于激发改变超导量子比特的状态；第二个方面是指对超导量子干涉装置通过磁通调制线路(即Z-control)施加一个偏置磁通电流信号以调谐超导量子比特的频率，其中：所述偏置磁通电流信号通常以恒流电压源直接提供，具体的，通过外加的恒定偏置磁通电流或与超导量子干涉装置的互感耦合作用来改变超导量子干涉装置的磁通量，进而实现对包含该超导量子干涉装置的超导量子比特的频率的调制。当量子芯片上存在两个或者两个以上超导量子比特时，各超导量子比特之间易存在磁通串扰困扰现象(即一个超导量子比特的偏置磁通电流与另一个超导量子比特的超导量子干涉装置之间的干扰)，进而增大了超导量子比特调控的不确定性，影响超导量子比特的调控。因此有必要进行技术串扰分析的超导量子比特调控的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于串扰分析的超导量子比特调控方法，以为超导量子比特的调控提供可靠依据，降低了超导量子比特调控的不确定性。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于串扰分析的超导量子比特调控方法，该方法在包含多个超导量子比特的量子芯片上实施，所述基于串扰分析的超导量子比特调控方法包括以下步骤：在所述量子芯片上只施加单一大小可调的偏置磁通电流的条件下逐一校准所述量子芯片上的所有超导量子比特，获得各所述超导量子比特的超导量子比特最大调制频率的校准值、内部互感耦合系数的校准值、环境偏置磁通量的校准值和外部互感耦合系数的校准值；根据所有所述超导量子比特的所述环境偏置磁通量的校准值、所述内部互感耦合系数的校准值和所述外部互感耦合系数的校准值确定表达超导量子比特磁通量与偏置磁通电流之间的关系的第一方程表达式；根据待调控超导量子比特的目标超导量子比特频率值和所述超导量子比特最大调制频率的校准值确定待调控超导量子比特的目标磁通量，并将所述目标磁通量代入所述第一方程表达式求解所述待调控超导量子比特对应的偏置磁通电流值。如上所述的基于串扰分析的超导量子比特调控方法，其中，优选的，所述在所述量子芯片上只施加单一大小可调的偏置磁通电流值的条件下校准所述量子芯片上的任一超导量子比特，具体包括：确定待校准超导量子比特和参考超导量子比特；其中：所述待校准超导量子比特为量子芯片上的任一超导量子比特，所述参考超导量子比特为量子芯片上的不同于所述待校准超导量子比特的任一超导量子比特；在保证量子芯片上只有所述待校准超导量子比特的偏置磁通电流值大小可调，其它超导量子比特的偏置磁通电流值大小固定为设定值的前提下，校准所述待校准超导量子比特的超导量子比特最大调制频率、内部互感耦合系数、环境偏置磁通量，获得所述待校准超导量子比特的超导量子比特最大调制频率的校准值、内部互感耦合系数的校准值、环境偏置磁通量的校准值；在保证量子芯片上只有所述参考超导量子比特的偏置磁通电流值大小可调，其它超导量子比特的偏置磁通电流值大小固定为设定值的前提下，校准所述待校准超导量子比特的外部互感耦合系数，获得所述待校准超导量子比特的外部互感耦合系数的校准值。如上所述的基于串扰分析的超导量子比特调控方法，其中，优选的，所述在保证量子芯片上只有所述待校准超导量子比特的偏置磁通电流值大小可调，其它超导量子比特的偏置磁通电流值大小固定为设定值的前提下，校准所述待校准超导量子比特的超导量子比特最大调制频率、内部互感耦合系数、环境偏置磁通量，获得所述待校准超导量子比特的超导量子比特最大调制频率的校准值、内部互感耦合系数的校准值、环境偏置磁通量的校准值，具体包括：将量子芯片上所述待校准超导量子比特以外的所有超导量子比特的偏置磁通电流值均设置为设定值；多次改变施加在所述待校准超导量子比特上的偏置磁通电流的实验值，并在各不同实验值的偏置磁通电流作用时均测量所述待校准超导量子比特的频率得到超导量子比特频率测量值；根据超导量子比特频率与偏置磁通电流的关系对所述偏置磁通电流的实验值和所述超导量子比特频率测量值进行函数拟合；根据拟合结果获得所述待校准超导量子比特的所述超导量子比特固有频的校准值率、所述环境偏置磁通量的校准值、所述内部互感耦合系数的校准值。如上所述的基于串扰分析的超导量子比特调控方法，其中，优选的，所述多次改变施加在所述待校准超导量子比特上的偏置磁通电流的实验值，并在各不同实验值的偏置磁通电流作用时均测量所述待校准超导量子比特的频率得到超导量子比特频率测量值之前还包括：根据量子芯片本身设计性质决定的第一参数确定偏置磁通电流的各实验值所在的参考范围、和超导量子比特频率测量值的精度要求；其中：所述第一参数为内部互感耦合系数与磁通量的比值；根据所述参考范围设置偏置磁通电流的具体实验值；根据所述精度要求确定拟采用的超导量子比特测量方法。如上所述的基于串扰分析的超导量子比特调控方法，其中，优选的，当所述第一参数为1000A-1时，所述各实验值所在的参考范围的量级为几mA；各实验值的选择需要保证超导量子比特频率测量值具有至少一个周期分布。如上所述的基于串扰分析的超导量子比特调控方法，其中，优选的，在保证量子芯片上只有所述参考超导量子比特的偏置磁通电流值大小可调，其它超导量子比特的偏置磁通电流值大小固定为设定值的前提下，校准所述待校准超导量子比特的外部互感耦合系数，获得所述待校准超导量子比特的外部互感耦合系数的校准值，具体包括：将量子芯片上所述参考超导量子比特以外的所有超导量子比特的偏置磁通电流值均设置为设定值；多次改变施加在所述参考超导量子比特上的偏置磁通电流的实验值，并在各不同实验值的偏置磁通电流作用时均测量所述待校准超导量子比特的频率得到超导量子比特频率测量值；根据超导量子比特频率与偏置磁通电流的关系对所述偏置磁通电流的实验值和所述超导量子比特频率测量值进行函数拟合；根据拟合结果获得所述待校准超导量子比特的外部互感耦合系数的校准值。如上所述的基于串扰分析的超导量子比特调控方法，其中，优选的，所述多次改变施加在所述参考超导量子比特上的偏置磁通电流的实验值，并在各不同实验值的偏置磁通电流作用时均测量所述待校准超导量子比特的频率得到超导量子比特频率测量值之前还包括：根据量子芯片本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于串扰分析的超导量子比特调控方法，该方法在包含多个超导量子比特的量子芯片上实施，其特征在于，所述基于串扰分析的超导量子比特调控方法包括以下步骤：/n在所述量子芯片上只施加单一大小可调的偏置磁通电流的条件下逐一校准所述量子芯片上的所有超导量子比特，获得各所述超导量子比特的超导量子比特最大调制频率的校准值、内部互感耦合系数的校准值、环境偏置磁通量的校准值和外部互感耦合系数的校准值；/n根据所有所述超导量子比特的所述环境偏置磁通量的校准值、所述内部互感耦合系数的校准值和所述外部互感耦合系数的校准值确定表达超导量子比特磁通量与偏置磁通电流之间的关系的第一方程表达式；/n根据待调控超导量子比特的目标超导量子比特频率值和所述超导量子比特最大调制频率的校准值确定待调控超导量子比特的目标磁通量，并将所述目标磁通量代入所述第一方程表达式求解所述待调控超导量子比特对应的偏置磁通电流值。/n

【技术特征摘要】
20181207 CN 20181149716101.一种基于串扰分析的超导量子比特调控方法，该方法在包含多个超导量子比特的量子芯片上实施，其特征在于，所述基于串扰分析的超导量子比特调控方法包括以下步骤：
在所述量子芯片上只施加单一大小可调的偏置磁通电流的条件下逐一校准所述量子芯片上的所有超导量子比特，获得各所述超导量子比特的超导量子比特最大调制频率的校准值、内部互感耦合系数的校准值、环境偏置磁通量的校准值和外部互感耦合系数的校准值；
根据所有所述超导量子比特的所述环境偏置磁通量的校准值、所述内部互感耦合系数的校准值和所述外部互感耦合系数的校准值确定表达超导量子比特磁通量与偏置磁通电流之间的关系的第一方程表达式；
根据待调控超导量子比特的目标超导量子比特频率值和所述超导量子比特最大调制频率的校准值确定待调控超导量子比特的目标磁通量，并将所述目标磁通量代入所述第一方程表达式求解所述待调控超导量子比特对应的偏置磁通电流值。


2.根据权利要求1所述的基于串扰分析的超导量子比特调控方法，其特征在于：所述在所述量子芯片上只施加单一大小可调的偏置磁通电流值的条件下校准所述量子芯片上的任一超导量子比特，具体包括：
确定待校准超导量子比特和参考超导量子比特；其中：所述待校准超导量子比特为量子芯片上的任一超导量子比特，所述参考超导量子比特为量子芯片上的不同于所述待校准超导量子比特的任一超导量子比特；
在保证量子芯片上只有所述待校准超导量子比特的偏置磁通电流值大小可调，其它超导量子比特的偏置磁通电流值大小固定为设定值的前提下，校准所述待校准超导量子比特的超导量子比特最大调制频率、内部互感耦合系数、环境偏置磁通量，获得所述待校准超导量子比特的超导量子比特最大调制频率的校准值、内部互感耦合系数的校准值、环境偏置磁通量的校准值校准值；
在保证量子芯片上只有所述参考超导量子比特的偏置磁通电流值大小可调，其它超导量子比特的偏置磁通电流值大小固定为设定值的前提下，校准所述待校准超导量子比特的外部互感耦合系数，获得所述待校准超导量子比特的外部互感耦合系数的校准值。


3.根据权利要求2所述的基于串扰分析的超导量子比特调控方法，其特征在于：所述在保证量子芯片上只有所述待校准超导量子比特的偏置磁通电流值大小可调，其它超导量子比特的偏置磁通电流值大小固定为设定值前提下，校准所述待校准超导量子比特的超导量子比特最大调制频率、内部互感耦合系数、环境偏置磁通量，获得所述待校准超导量子比特的超导量子比特最大调制频率的校准值、内部互感耦合系数的校准值、环境偏置磁通量的校准值，具体包括：
将量子芯片上所述待校准超导量子比特以外的所有超导量子比特的偏置磁通电流值均设置为设定值；
多次改变施加在所述待校准超导量子比特上的偏置磁通电流的实验值，并在各不同实验值的偏置磁通电流作用时均测量所述待校准超导量子比特的频率得到超导量子比特频率测量值；
根据超导量子比特频率与偏置磁通电流的关系对所述偏置磁通电流的实验值和所述超导量子比特频率测量值进行函数拟合；
根据拟合结果获得所述待校准超导量子比特的所述超导量子比特固有频的校准值率、所述环境偏置磁通量的校准值、所述内部互感耦合系数的校准值。


4.根据权利要求3所述的基于串扰分析的超导量子比特调控方法，其特征在于：所述多次...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔伟成，
申请(专利权)人：合肥本源量子计算科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34