超导电路中量子门的评估方法及装置、设备、存储介质制造方法及图纸

本申请公开了超导电路中量子门的评估方法及装置、设备以及存储介质，涉及量子计算领域。具体方案为：获取超导电路结构所对应的哈密顿量，超导电路结构包含有计算量子比特，以及设置于两个计算量子比特之间并分别与计算量子比特进行耦合的耦合器件；对哈密顿量进行针对所述耦合器件的退耦合处理后，得到处理后的表征所述计算量子比特之间耦合强度的哈密顿量；基于处理后的哈密顿量得到以超导电路结构的电路参数作为输入参数的第一数据处理规则，其中，基于所述第一数据处理规则能够得到目标量子门与理论量子门之间的差异度。如此，弥补了现有无法快速预估量子门与理论量子门的差异度，进而导致无法高效度量超导量子芯片性能的好坏的空白。

Evaluation method, device, device and storage medium of quantum gate in superconducting circuit

【技术实现步骤摘要】
超导电路中量子门的评估方法及装置、设备、存储介质
本申请涉及计算机领域，尤其涉及量子计算领域。
技术介绍
在超导量子芯片逐步发展的过程中，一个非常自然的问题和挑战是，如何去判别和度量超导量子芯片性能的好坏，以及如何去设计超导电路的参数，可以使得其性能更好。
技术实现思路
本申请提供了一种超导电路中量子门的评估方法及装置、设备、存储介质。根据本申请的一方面，提供了一种超导电路中量子门的评估方法，包括：获取超导电路结构所对应的哈密顿量，其中，所述超导电路结构包含有计算量子比特，以及设置于两个所述计算量子比特之间并分别与两个所述计算量子比特进行耦合连接的耦合器件，基于所述耦合器件以及所述计算量子比特能够实现目标量子门；对所述哈密顿量进行针对所述耦合器件的退耦合处理，得到处理后的表征所述计算量子比特之间耦合强度的哈密顿量；其中，所述耦合强度包括用于实现所述目标量子门的所述计算量子比特之间的目标耦合强度，以及能够导致所述目标量子门与理论量子门存在差异的所述计算量子比特之间的寄生耦合强度；至少基于处理后的哈密顿量得到以所述超导电路结构的电路参数作为输入参数的第一数据处理规则，其中，基于所述第一数据处理规则能够得到所述超导电路结构所实现的所述目标量子门与所述理论量子门之间的差异度。根据本申请的另一方面，提供了一种超导电路中量子门的评估方法，包括：确定待处理超导电路结构所对应的电路参数值，其中，所述待处理超导电路结构包含有计算量子比特，以及设置于两个所述计算量子比特之间并分别与两个所述计算量子比特进行耦合连接的耦合器件，基于所述耦合器件以及所述计算量子比特能够实现目标量子门；将所述待处理超导电路结构所对应的电路参数值输入以上所得到的第一数据处理规则，得到表征所述待处理超导电路结构所实现的所述目标量子门与理论量子门之间的实际差异度。根据本申请的再一方面，提供了一种超导电路中量子门的评估装置，包括：获取单元，用于获取超导电路结构所对应的哈密顿量，其中，所述超导电路结构包含有计算量子比特，以及设置于两个所述计算量子比特之间并分别与两个所述计算量子比特进行耦合连接的耦合器件，基于所述耦合器件以及所述计算量子比特能够实现目标量子门；退耦合处理单元，用于对所述哈密顿量进行针对所述耦合器件的退耦合处理，得到处理后的表征所述计算量子比特之间耦合强度的哈密顿量；其中，所述耦合强度包括用于实现所述目标量子门的所述计算量子比特之间的目标耦合强度，以及能够导致所述目标量子门与理论量子门存在差异的所述计算量子比特之间的寄生耦合强度；数据处理规则确定单元，用于至少基于处理后的哈密顿量得到以所述超导电路结构的电路参数作为输入参数的第一数据处理规则，其中，基于所述第一数据处理规则能够得到所述超导电路结构所实现的目标量子门与所述理论量子门之间的差异度。根据本申请的再一方面，提供了一种超导电路中量子门的评估装置，包括：参数值确定单元，用于确定待处理超导电路结构所对应的电路参数值，其中，所述待处理超导电路结构包含有计算量子比特，以及设置于两个所述计算量子比特之间并分别与两个所述计算量子比特进行耦合连接的耦合器件，基于所述耦合器件以及所述计算量子比特能够实现目标量子门；差异度确定单元，用于将所述待处理超导电路结构所对应的电路参数值输入以上所得到的第一数据处理规则，得到表征所述待处理超导电路结构所实现的目标量子门与理论量子门之间的实际差异度。根据本申请的再一方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行以上所述的第一种超导电路中量子门的评估方法；或者，执行以上所述的第二种超导电路中量子门的评估方法。根据本申请的再一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行以上所述的第一种超导电路中量子门的评估；或者，执行以上所述的第二种超导电路中量子门的评估方法。根据本申请的技术弥补了现有无法快速预估量子门与理论量子门的差异度，进而导致无法高效判别和度量超导量子芯片性能的好坏的空白，同时，为设计超导电路的电路参数提供了数据支持。应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。附图说明附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：图1是根据本申请第一实施例的示意图；图2是根据本申请第二实施例的示意图；图3是根据本申请第三实施例的示意图；图4是根据本申请实施例的超导电路结构的示意图；图5是根据本申请实施例的量子门错误率的估计流程图；图6是本申请实施例方法在四组不同参数区间的数值模拟结果示意图；图7是本申请实施例第一种超导电路中量子门的评估装置的结构示意图图8是本申请实施例第二种超导电路中量子门的评估装置的结构示意图图9是用来实现本申请实施例的第一种或第二种超导电路中量子门的评估方法的电子设备的框图。具体实施方式以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。这里，若要有效解决现有无法判别和度量超导量子芯片性能的好坏的问题，首先需要确定一个衡量的指标，比如，量子门错误率，如此，来刻画目标量子门与真实量子门(也即理论量子门)间的差距。而且，实际场景中，有时无需精准地知道量子硬件(比如超导电路)中量子门错误率，只需知晓一个大致区间即可，基于此，本申请方案提供一种高效的估算方法，该方法非常必要且有价值，以此来估算含有耦合器件的超导电路所实现的目标量子门与理论量子门的差异度，如量子门错误率等。具体地，如图1所示，本申请方案超导电路中量子门的评估方法，包括：步骤S101：获取超导电路结构所对应的哈密顿量，其中，所述超导电路结构包含有计算量子比特，以及设置于两个所述计算量子比特之间并分别与两个所述计算量子比特进行耦合连接的耦合器件，基于所述耦合器件以及所述计算量子比特能够实现目标量子门。步骤S102：对所述哈密顿量进行针对所述耦合器件的退耦合处理，得到处理后的表征所述计算量子比特之间耦合强度的哈密顿量；其中，所述耦合强度包括用于实现所述目标量子门的所述计算量子比特之间的目标耦合强度，以及能够导致所述目标量子门与理论量子门存在差异的所述计算量子比特之间的寄生耦合强度。步骤S103：至少基于处理后的哈密顿量得到以所述超导电路结构的电路参数作为输入参本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超导电路中量子门的评估方法，包括：/n获取超导电路结构所对应的哈密顿量，其中，所述超导电路结构包含有计算量子比特，以及设置于两个所述计算量子比特之间并分别与两个所述计算量子比特进行耦合连接的耦合器件，基于所述耦合器件以及所述计算量子比特能够实现目标量子门；/n对所述哈密顿量进行针对所述耦合器件的退耦合处理，得到处理后的表征所述计算量子比特之间耦合强度的哈密顿量；其中，所述耦合强度包括用于实现所述目标量子门的所述计算量子比特之间的目标耦合强度，以及能够导致所述目标量子门与理论量子门存在差异的所述计算量子比特之间的寄生耦合强度；/n至少基于处理后的哈密顿量得到以所述超导电路结构的电路参数作为输入参数的第一数据处理规则，其中，基于所述第一数据处理规则能够得到所述超导电路结构所实现的所述目标量子门与所述理论量子门之间的差异度。/n

【技术特征摘要】
1.一种超导电路中量子门的评估方法，包括：
获取超导电路结构所对应的哈密顿量，其中，所述超导电路结构包含有计算量子比特，以及设置于两个所述计算量子比特之间并分别与两个所述计算量子比特进行耦合连接的耦合器件，基于所述耦合器件以及所述计算量子比特能够实现目标量子门；
对所述哈密顿量进行针对所述耦合器件的退耦合处理，得到处理后的表征所述计算量子比特之间耦合强度的哈密顿量；其中，所述耦合强度包括用于实现所述目标量子门的所述计算量子比特之间的目标耦合强度，以及能够导致所述目标量子门与理论量子门存在差异的所述计算量子比特之间的寄生耦合强度；
至少基于处理后的哈密顿量得到以所述超导电路结构的电路参数作为输入参数的第一数据处理规则，其中，基于所述第一数据处理规则能够得到所述超导电路结构所实现的所述目标量子门与所述理论量子门之间的差异度。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述差异度表征所述目标量子门的错误率或保真度。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一数据处理规则包含有所述计算量子比特之间的寄生耦合强度所导致所述目标量子门与所述理论量子门之间的第一差异规则，以便于基于所述第一差异规则得到所述目标量子门与所述理论量子门之间的差异度。


4.根据权利要求1或3所述的方法，其中，所述第一数据处理规则包含有所述计算量子比特的能量耗散率所导致所述目标量子门与理论量子门之间的第二差异规则，以便于基于所述第二差异规则得到所述目标量子门与所述理论量子门之间的差异度；其中，所述能量耗散率是所述超导电路结构所处电磁环境所引发的。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少基于处理后的哈密顿量得到以所述超导电路结构的电路参数作为输入参数的第一数据处理规则，包括：
获取所述计算量子比特的能量耗散率所导致所述目标量子门与所述理论量子门之间产生差异的规则，其中，所述能量耗散率是所述超导电路结构所处电磁环境所引发的，产生差异的规则是通过所述超导电路结构的密度矩阵满足的动力学方程所得到的；
基于处理后的哈密顿量以及产生差异的规则，得到所述第一数据处理规则，使得所述第一数据处理规则包含有所述计算量子比特之间的寄生耦合强度所导致所述目标量子门与所述理论量子门之间的第一差异规则，以及所述计算量子比特的能量耗散率所导致所述目标量子门与理论量子门之间的第二差异规则。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述基于处理后的哈密顿量以及产生差异的规则，得到所述第一数据处理规则，包括：
基于处理后的哈密顿量以及产生差异的规则，得到第二数据处理规则；
确定所述超导电路结构的初始态，将初始态输入至所述第二数据处理规则，得到末态，以得到所述目标量子门与所述理论量子门之间的差异度；
基于初始态计算得到的差异度对所述第二数据处理规则进行求解处理，得到以所述电路参数作为输入参数的第一数据处理规则。


7.一种超导电路中量子门的评估方法，包括：
确定待处理超导电路结构所对应的电路参数值，其中，所述待处理超导电路结构包含有计算量子比特，以及设置于两个所述计算量子比特之间并分别与两个所述计算量子比特进行耦合连接的耦合器件，基于所述耦合器件以及所述计算量子比特能够实现目标量子门；
将所述待处理超导电路结构所对应的电路参数值输入至权利要求1至6任一项所得到的第一数据处理规则，得到表征所述待处理超导电路结构所实现的目标量子门与理论量子门之间的实际差异度。


8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述实际差异度表征所述计算量子比特的能量耗散率所导致所述目标量子门与所述理论量子门之间的差异度；或者，表征所述计算量子比特之间的寄生耦合强度所导致所述目标量子门与所述理论量子门之间的差异度。


9.一种超导电路中量子门的评估装置，包括：
获取单元，用于获取超导电路结构所对应的哈密顿量，其中，所述超导电路结构包含有计算量子比特，以及设置于两个所述计算量子比特之间并分别与两个所述计算量子比特进行耦合连接的耦合器件，基于所述耦合器件以及所述计算量子比特能够实现目标量子门；
退耦合处理单元，用于对所述哈密顿量进行针对所述耦合器件的退耦合处理，得到处...

【专利技术属性】
技术研发人员：晋力京，段润尧，
申请(专利权)人：北京百度网讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11