控制脉冲生成方法、装置、系统、设备及存储介质制造方法及图纸

本公开提供了控制脉冲生成方法、装置、系统、设备及存储设备，涉及量子计算领域。具体实现方案为：获取系统哈密顿量；获取参数化量子电路所包含量子逻辑门的初始控制脉冲，以得到针对参数化量子门中所有量子逻辑门形成的门序列的初始脉冲序列，初始控制脉冲是基于所述系统哈密顿量模拟得到的；获取将初始脉冲序列施加到目标量子硬件设备后得到的所述量子系统的系统状态信息；基于系统状态信息与目标量子控制任务所需实现的目标状态信息之间的关系，对所述参数化量子电路中的参数进行调整，以调整所述初始脉冲序列的脉冲参数，得到目标脉冲序列，其中，将所述目标脉冲序列施加到所述目标量子硬件设备后能够实现所述目标量子控制任务。控制任务。控制任务。

【技术实现步骤摘要】
控制脉冲生成方法、装置、系统、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，无论在量子计算的软件还是硬件领域，都取得了显著的进步。在量子软件层面，近期多种可被应用的量子算法以及各种量子云平台被相继研发和应用。在量子硬件层面，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。需要特别指出的是，量子软件与量子硬件之间并不是自然地连接，解决二者之间的鸿沟需要一定的技术支撑。因此，量子软件与量子硬件的连接在整个量子计算中扮演着不可替代的角色，而如何通过量子软件与量子硬件之间的连接，来实现一种自动的、高效的、适配于不同类型/不同架构的量子硬件的量子控制解决方案，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]本公开提供了一种控制脉冲生成方法、装置、系统、设备及存储介质。
[0004]根据本公开的一方面，提供了一种控制脉冲生成方法，云端包括：
[0005]获取系统哈密顿量，其中，所述系统哈密顿量是基于目标量子硬件设备的相关物理参数而构造出的，用于表征所述目标量子硬件设备对应量子系统的哈密顿量；所述目标量子硬件设备用于实现目标量子控制任务，所述目标量子控制任务通过所述参数化量子电路表征；
[0006]获取所述参数化量子电路所包含量子逻辑门的初始控制脉冲，以得到针对所述参数化量子门中所有所述量子逻辑门形成的门序列的初始脉冲序列，其中，所述初始控制脉冲是基于所述系统哈密顿量模拟得到的；
[0007]获取将所述初始脉冲序列施加到所述目标量子硬件设备后得到的所述量子系统的系统状态信息；
[0008]基于所述系统状态信息与所述目标量子控制任务所需实现的目标状态信息之间的关系，对所述参数化量子电路中的参数进行调整，以调整所述初始脉冲序列的脉冲参数，得到目标脉冲序列，其中，将所述目标脉冲序列施加到所述目标量子硬件设备后能够实现所述目标量子控制任务。
[0009]根据本公开的另一方面，提供了一种控制脉冲生成装置，包括：
[0010]哈密顿量获取单元，用于获取系统哈密顿量，其中，所述系统哈密顿量是基于目标量子硬件设备的相关物理参数而构造出的，用于表征所述目标量子硬件设备对应量子系统的哈密顿量；所述目标量子硬件设备用于实现目标量子控制任务，所述目标量子控制任务通过所述参数化量子电路表征；
[0011]控制脉冲获取单元，用于获取所述参数化量子电路所包含量子逻辑门的初始控制
脉冲，以得到针对所述参数化量子门中所有所述量子逻辑门形成的门序列的初始脉冲序列，其中，所述初始控制脉冲是基于所述系统哈密顿量模拟得到的；
[0012]状态信息获取单元，用于获取将所述初始脉冲序列施加到所述目标量子硬件设备后得到的所述量子系统的系统状态信息；
[0013]目标脉冲序列确定单元，用于基于所述系统状态信息与所述目标量子控制任务所需实现的目标状态信息之间的关系，对所述参数化量子电路中的参数进行调整，以调整所述初始脉冲序列的脉冲参数，得到目标脉冲序列，其中，将所述目标脉冲序列施加到所述目标量子硬件设备后能够实现所述目标量子控制任务。
[0014]根据本公开的另一方面，提供了控制脉冲生成系统，至少包括：终端和云端服务器；其中，
[0015]所述终端，用于接收用户输入的目标量子硬件设备的相关物理参数，并构造出表征所述目标量子硬件设备的系统哈密顿量；所述目标量子硬件设备用于实现目标量子控制任务，所述目标量子控制任务通过所述参数化量子电路表征；
[0016]所述云端服务器，用于获取所述系统哈密顿量；获取所述参数化量子电路所包含量子逻辑门的初始控制脉冲，以得到针对所述参数化量子门中所有所述量子逻辑门形成的门序列的初始脉冲序列，其中，所述初始控制脉冲是基于所述系统哈密顿量模拟得到的；获取将所述初始脉冲序列施加到所述目标量子硬件设备后得到的所述量子系统的系统状态信息；基于所述系统状态信息与所述目标量子控制任务所需实现的目标状态信息之间的关系，对所述参数化量子电路中的参数进行调整，以调整所述初始脉冲序列的脉冲参数，得到目标脉冲序列，其中，将所述目标脉冲序列施加到所述目标量子硬件设备后能够实现所述目标量子控制任务。
[0017]根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：
[0018]至少一个处理器；以及
[0019]与该至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0020]该存储器存储有可被该至少一个处理器执行的指令，该指令被该至少一个处理器执行，以使该至少一个处理器能够执行本公开任一实施例中的方法。
[0021]根据本公开的另一方面，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，该计算机指令用于使计算机执行本公开任一实施例中的方法。
[0022]根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本公开任一实施例中的方法。
[0023]根据本公开的技术将量子计算软件(也计量软件)与量子计算硬件(也即量子硬件)进行结合，即利用量子计算软件来得到用于施加于给定量子硬件设备，即目标量子硬件设备的目标脉冲序列，如此，基于得到的目标脉冲序列来实现给定的量子任务，也即实现目标量子控制任务。
[0024]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开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
[0025]附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
[0026]图1是根据本公开实施例控制脉冲生成方法的实现流程示意图；
[0027]图2是根据本公开实施例控制脉冲生成方法在一具体示例中的实现流程示意图一；
[0028]图3是根据本公开实施例控制脉冲生成方法在一具体示例中的参数化量子电路的结构示意图；
[0029]图4是根据本公开实施例控制脉冲生成方法在一具体示例中的目标量子硬件设备中量子比特间的连通结构示意图；
[0030]图5是根据本公开实施例控制脉冲生成方法在一具体示例中表征映射关系的参数化量子电路的结构示意图；
[0031]图6和图7是根据本公开实施例控制脉冲生成方法在一具体示例中目标脉冲序列和层析脉冲序列的示意图；
[0032]图8是根据本公开实施例控制脉冲生成方法在一具体示例中的实现流程示意图二；
[0033]图9是根据本公开实施例控制脉冲生成方法在一具体示例中的实现流程示意图三；
[0034]图10是根据本公开实施例控制脉冲生成装置的结构示意图；
[0035]图11是根据本公开实施例控制脉冲生成系统的结构示意图；
[0036]图12是用来实现本公开实施例的控制脉冲生成方法的电子设备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制脉冲生成方法，云端包括：获取系统哈密顿量，其中，所述系统哈密顿量是基于目标量子硬件设备的相关物理参数而构造出的，用于表征所述目标量子硬件设备所对应量子系统的哈密顿量；所述目标量子硬件设备用于实现目标量子控制任务，所述目标量子控制任务通过所述参数化量子电路表征；获取所述参数化量子电路所包含量子逻辑门的初始控制脉冲，以得到针对所述参数化量子门中所有所述量子逻辑门形成的门序列的初始脉冲序列，其中，所述初始控制脉冲是基于所述系统哈密顿量模拟得到的；获取将所述初始脉冲序列施加到所述目标量子硬件设备后得到的所述量子系统的系统状态信息；基于所述系统状态信息与所述目标量子控制任务所需实现的目标状态信息之间的关系，对所述参数化量子电路中的参数进行调整，以调整所述初始脉冲序列的脉冲参数，得到目标脉冲序列，其中，将所述目标脉冲序列施加到所述目标量子硬件设备后能够实现所述目标量子控制任务。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：获取所述参数化量子电路所包含量子逻辑门的初始模拟脉冲；基于所述参数化量子电路所包含量子逻辑门的初始模拟脉冲，对所述系统哈密顿量进行动力学演化处理，以模拟对目标量子硬件设备中的物理量子比特施加所述初始模拟脉冲，并模拟得到所述初始模拟脉冲所实现的模拟量子门；基于模拟得到的所述模拟量子门与所述量子逻辑门之间的关系，对所述初始模拟脉冲的脉冲参数进行优化，得到所述参数化量子电路所包含量子逻辑门的初始控制脉冲，其中，基于所述初始控制脉冲能够得到近似量子逻辑门，所述近似量子逻辑门距离所述量子逻辑门的保真度满足预设保真度规则。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：至少基于所述系统哈密顿量，以及所述参数化量子电路所包含的逻辑量子门，演化得到第一目标函数，其中，所述第一目标函数能够表征模拟对目标量子硬件设备施加初始脉冲序列后得到的模拟量子门与所述参数化量子电路所包含的逻辑量子门之间的关系；其中，所述基于模拟得到的所述模拟量子门与所述量子逻辑门之间的关系，对所述初始模拟脉冲的脉冲参数进行优化，得到所述参数化量子电路所包含量子逻辑门的初始控制脉冲，包括：对所述初始模拟脉冲的脉冲参数进行优化，以最小化所述第一目标函数，得到最小函数值，其中，所述最小函数值对应的模拟量子门为所述近似量子逻辑门；将所述最小函数值对应的模拟脉冲作为所述参数化量子电路所包含量子逻辑门的初始控制脉冲。4.根据权利要求1或2或3所述的方法，还包括：基于所述目标量子硬件设备中物理量子比特之间的物理连通关系，将所述参数化量子电路中的逻辑量子比特映射到所述目标量子硬件设备中物理量子比特上，得到表征逻辑量子比特与物理量子比特之间映射关系的目标参数化量子电路；其中，所述得到针对所述参数化量子门中所有所述量子逻辑门形成的门序列的初始脉
冲序列，包括：在所述参数化量子电路所包含量子逻辑门存在两个或两个以上的情况下，基于所述目标参数化量子电路所表征的映射关系，对所述参数化量子电路所包含的各所述量子逻辑门的初始控制脉冲进行基于时序和/或次序的优化处理，模拟得到所述初始脉冲序列；其中，基于所述初始脉冲序列所包含的控制脉冲能够得到近似量子逻辑门，所述近似量子逻辑门距离所述量子逻辑门的保真度满足预设保真度规则。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：获取层析脉冲序列；获取在所述目标脉冲序列施加到所述目标量子硬件设备之后，施加所述层析脉冲序列后所返回的测量结果；其中，所述获取将所述初始脉冲序列施加到所述目标量子硬件设备后得到的所述量子系统的系统状态信息，包括：基于所述测量结果得到所述目标量子硬件设备中各物理量子比特的状态信息，以得到所述量子系统的系统状态信息。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：获取针对所述参数化量子电路的第二目标函数；基于所述第二目标函数，计算得到所述系统状态信息所对应的函数值；其中，所述基于所述系统状态信息与所述目标量子控制任务所需实现的目标状态信息之间的关系，对所述参数化量子电路中的参数进行调整，以调整所述初始脉冲序列的脉冲参数，得到目标脉冲序列包括：基于所述系统状态信息所对应的函数值，确定所述第二目标函数不满足函数规则的情况下，对所述参数化量子电路中的参数进行调整，以调整所述初始脉冲序列的脉冲参数，并重新得到调整后的初始脉冲序列对应的系统状态信息，以及重新得到函数值，直至所述第二目标函数满足所述函数规则为止；将满足所述函数规则所对应的初始脉冲序列作为所述目标脉冲序列。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：至少将所述量子系统的系统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。8.一种控制脉冲生成装置，包括：哈密顿量获取单元，用于获取系统哈密顿量，其中，所述系统哈密顿量是基于目标量子硬件设备的相关物理参数而构造出的，用于表征所述目标量子硬件设备对应量子系统的哈密顿量；所述目标量子硬件设备用于实现目标量子控制任务，所述目标量子控制任务通过所述参数化量子电路表征；控制脉冲获取单元，用于获取所述参数化量子电路所包含量子逻辑门的初始控制脉冲，以得到针对所述参数化量子门中所有所述量子逻辑门形成的门序列的初始脉冲序列，其中，所述初始控制脉冲是基于所述系统哈密顿量模拟得到的；状态信息获取单元，用于获取将所述初始脉冲序列施加到所述目标量子硬件设备后得到的所述量子系统的系统状态信息；目标脉冲序列确定单元，用于基于所述系统状态信息与所述目标量子控制任务所需实
现的目标状态信息之间的关...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，晋力京，刘树森，孟则霖，颜子贤，
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：