量子控制脉冲生成方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本公开提供了量子控制脉冲生成方法、装置、设备及存储介质，涉及量子计算领域。具体实现方案为：基于目标量子硬件结构的相关物理参数，构造出目标量子硬件结构所表征量子系统的系统哈密顿量；获取与目标量子硬件结构相匹配的初始控制脉冲集合；基于系统哈密顿量，模拟得到量子系统的系统状态信息，系统状态信息表征模拟对目标量子硬件结构中量子比特施加初始控制脉冲后量子系统的状态信息；至少基于量子系统的系统状态信息与目标量子任务所需实现的目标状态信息之间的关系，对初始控制脉冲集合中初始控制脉冲进行优化处理，以得到目标控制脉冲序列，如此，将量子计算软件与量子计算硬件进行结合，来实现特定量子任务。来实现特定量子任务。来实现特定量子任务。

【技术实现步骤摘要】
量子控制脉冲生成方法、装置、设备及存储介质


[0001]本公开涉及数据处理
，尤其涉及量子计算领域。

技术介绍

[0002]量子计算被认为是下一代计算技术的心脏，同时也是引领新一轮量子革命的代表性技术。近些年，无论是量子计算软件还是硬件领域，都取得了显著的进步，量子计算的发展已进入到中等尺度含噪(Noise Intermediate
‑
Scale Quantum，NISQ)量子时代。在量子计算软件层面，多种近期可被应用的量子算法以及各种量子云平台被相继研发和实现；在量子计算硬件层面，业界拥有多种不同类型的量子硬件候选者，包括超导电路、离子阱、光量子、NV色心、核磁共振等。不同技术路线展现出各自的优势，当然也有相应的挑战。但需要特别指出的是，量子计算软件与量子计算硬件之间并不是自然地连接，填补二者之间的鸿沟需要一定的技术支撑。因此，如何将量子计算软件与量子计算硬件进行连接，来实现特定量子任务，则成为亟待解决的问题，同时，在整个量子计算中也扮演着不可替代的角色。在实际操作中，通常需要将量子计算软件中的逻辑电路编译成量子计算硬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子控制脉冲生成方法，包括：基于目标量子硬件结构的相关物理参数，构造出所述目标量子硬件结构所表征量子系统的系统哈密顿量，所述目标量子硬件结构用于实现目标量子任务；获取与所述目标量子硬件结构相匹配的初始控制脉冲集合，所述初始控制脉冲集合中包含有至少一个初始控制脉冲，所述初始控制脉冲用于施加到所述目标量子硬件结构中的量子比特上；基于所述系统哈密顿量，模拟得到所述量子系统的系统状态信息，所述系统状态信息表征模拟对所述目标量子硬件结构中量子比特施加所述初始控制脉冲后所述量子系统的状态信息；至少基于所述量子系统的系统状态信息与所述目标量子任务所需实现的目标状态信息之间的关系，对所述初始控制脉冲集合中初始控制脉冲进行优化处理，以模拟得到目标控制脉冲序列，其中，将所述目标控制脉冲序列施加到所述目标量子硬件结构中的量子比特后能够实现所述目标量子任务。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：获取预设映射关系信息，其中，所述预设映射关系信息表征量子硬件结构的相关物理参数与最优控制脉冲集合的映射关系；其中，所述获取与所述目标量子硬件结构相匹配的初始控制脉冲集合，包括：基于所述预设映射关系信息，选取出与所述目标量子硬件结构的相关物理参数相匹配的最优控制脉冲集合，以作为与所述目标量子硬件结构相匹配的初始控制脉冲集合。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述系统哈密顿量，模拟得到所述量子系统的系统状态信息，包括：基于所述初始控制脉冲集合所包含的用于施加到所述目标量子硬件结构中量子比特上的初始控制脉冲，对所述系统哈密顿量进行动力学演化处理，以演化得到所述量子系统的系统状态信息。4.根据权利要求1或3所述的方法，还包括：确定用于实现所述目标量子任务的原生量子门，其中，所述原生量子门能够通过所述目标量子硬件结构所包含的至少一个量子比特而得到；其中，所述至少基于所述量子系统的系统状态信息与所述目标量子任务所需实现的目标状态信息之间的关系，对所述初始控制脉冲集合中初始控制脉冲进行优化处理，包括：在确定所述量子系统的系统状态信息与所述目标量子任务所需实现的目标状态信息之间的关系不满足预设任务规则的情况下，对所述初始控制脉冲集合中初始控制脉冲进行优化处理，得到中间控制脉冲集合，以基于所述中间控制脉冲集合所包含的中间控制脉冲模拟对所述目标量子硬件结构进行脉冲控制，并模拟得到近似原生量子门，所述近似原生量子门距离所述原生量子门的保真度满足预设保真度规则，以基于所述近似原生量子门实现所述目标量子任务。5.根据权利要求4所述的方法，还包括：获取待进行脉冲控制的目标量子硬件设备的数据特征信息，所述目标量子硬件设备具有所述目标量子硬件结构；对所述中间控制脉冲集合所包含的中间控制脉冲进行数据校准，以使校准后的所述中
间控制脉冲与所述数据特征信息相匹配。6.根据权利要求4所述的方法，还包括：在所述原生量子门存在两个或两个以上的情况下，对所述中间控制脉冲集合所包含的中间控制脉冲进行基于时序和/或次序的优化处理，以模拟得到所述目标控制脉冲序列，其中，基于所述目标控制脉冲序列所包含的目标控制脉冲能够得到所述近似原生量子门，以实现所述目标量子任务。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：获取测量脉冲；将所述目标控制脉冲序列施加到具有所述目标量子硬件结构的目标量子硬件设备后，施加所述测量脉冲，以得到所述目标量子硬件设备中各量子比特的状态信息；利用得到的所述目标量子硬件设备中各量子比特的状态信息来对用于实现所述目标量子任务的所述目标控制脉冲序列进行验证和/或优化处理。8.根据权利要求7所述的方法，还包括：至少将得到的所述目标量子硬件设备中各量子比特的状态信息作为输出结果；在可视化交互界面中展示所述输出结果。9.一种量子控制脉冲生成装置，包括：物理量构造单元，用于基于目标量子硬件结构的相关物理参数，构造出所述目标量子硬件结构所表征量子系统的系统哈密顿量，所述目标量子硬件结构用于实现目标量子任务；初始脉冲获取单元，用于获取与所述目标量子硬件结构相匹配的初始控制脉冲集合，所述初始控制脉冲集合中包含有至少一个初始控制脉冲，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：晋力京，王鑫，张润泽，孟则霖，
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：