量子操作执行方法、装置及量子操作芯片制造方法及图纸

本申请公开了一种量子操作执行方法、装置及量子操作芯片，涉及量子技术领域。所述量子操作执行方法包括：获取量子电路对应的n个未调度的量子操作；基于量子计算器件的拓扑结构，以及n个所述未调度的量子操作进行操作调度，获得目标操作组；在所述量子计算器件上并行执行所述目标操作组中包含的各个被调度的量子操作；所述被调度的量子操作的控制波形是基于指定目标生成的；所述指定目标用于在控制对应的量子操作不失真的情况下使区域间串扰最小化；上述方案能够适用于任意类型和任意实现原理的量子操作，从而极大的提高了串扰抑制的适用性。的适用性。的适用性。

【技术实现步骤摘要】
量子操作执行方法、装置及量子操作芯片


[0001]本申请实施例涉及量子
，特别涉及一种量子操作执行方法、装置及量子操作芯片。

技术介绍

[0002]在量子计算器件中，量子比特之间的耦合会导致量子比特之间存在串扰，而如何抑制量子比特之间的串扰，是量子计算中急需解决的问题。
[0003]在相关技术中，量子计算中的串扰抑制通常有硬件方式和软件方式，其中，软件方式主要是在利用交叉共振效应实现的两比特操作的场景中，引入额外的波形来纠正两比特操作的失真，从而减轻两比特操作下的串扰影响。
[0004]然后，上述基于软件的串扰抑制方式只适用于利用交叉共振效应实现的两比特操作的场景，导致串扰抑制的适用性较差。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种量子操作执行方法、装置及量子操作芯片，能够通过软件方式实现对任意类型量子操作的串扰抑制，提高了串扰抑制的适用性。所述技术方案如下：
[0006]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种量子操作执行方法，所述方法包括：
[0007]获取量子电路对应的n个未调度的量子操作；n大于等于1，且n为整数；
[0008]基于量子计算器件的拓扑结构，以及n个所述未调度的量子操作进行操作调度，获得目标操作组；所述目标操作组包含各个被调度的量子操作；
[0009]在所述量子计算器件上并行执行所述目标操作组中包含的各个被调度的量子操作；
[0010]其中，所述被调度的量子操作的控制波形是基于指定目标生成的；所述指定目标用于在控制对应的量子操作不失真的情况下使区域间串扰最小化；所述区域间串扰是分属于不同的连通区域的量子比特之间的串扰；所述连通区域是以是否执行量子操作，对所述量子计算器件中的各个量子比特进行划分得到的。
[0011]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种量子操作的控制波形生成方法，所述方法包括：
[0012]获取被调度的量子操作；
[0013]基于指定目标，获取所述被调度的量子操作的控制波形函数的函数参数；所述指定目标用于在控制对应的量子操作不失真的情况下使区域间串扰最小化；所述区域间串扰是分属于不同的连通区域的量子比特之间的串扰；所述连通区域是在量子计算器件中，以包含的量子比特是否执行量子操作进行划分的；
[0014]基于所述函数参数生成所述被调度的量子操作的控制波形。
[0015]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种量子操作执行装置，所述装置包括：
[0016]量子操作获取模块，用于获取量子电路对应的n个未调度的量子操作；n大于等于1，且n为整数；
[0017]量子操作调度模块，用于基于量子计算器件的拓扑结构，以及n个所述未调度的量子操作进行操作调度，获得目标操作组；所述目标操作组包含各个被调度的量子操作；
[0018]量子操作执行模块，用于在所述量子计算器件上并行执行所述目标操作组中包含的各个被调度的量子操作；
[0019]其中，所述被调度的量子操作的控制波形是基于指定目标生成的；所述指定目标用于在控制对应的量子操作不失真的情况下使区域间串扰最小化；所述区域间串扰是分属于不同的连通区域的量子比特之间的串扰；所述连通区域是所述量子计算器件中的各个量子比特以是否执行量子操作进行区分得到的。
[0020]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种量子操作的控制波形生成装置，所述装置包括：
[0021]量子操作获取模块，用于获取被调度的量子操作；
[0022]参数获取模块，用于基于指定目标，获取所述被调度的量子操作的控制波形函数的函数参数；所述指定目标用于在控制对应的量子操作不失真的情况下使区域间串扰最小化；所述区域间串扰是分属于不同的连通区域的量子比特之间的串扰；所述连通区域是以是否执行量子操作，对所述量子计算器件中的各个量子比特进行划分得到的；
[0023]波形生成模块，用于基于所述函数参数生成所述被调度的量子操作的控制波形。
[0024]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种量子操作芯片，所述量子操作芯片用于实现如上所述的量子操作执行方法，或者，所述量子操作芯片用于实现如上所述的量子操作的控制波形生成方法。
[0025]本申请实施例提供的技术方案至少包括如下有益效果：
[0026]基于量子电路，以及量子计算器件的拓扑结构，进行量子操作的调度，得到被调度的量子操作，并在量子计算器件上执行被调度的量子操作，其中，执行的量子操作的波形，是在量子计算器件上保证量子操作不失真的情况下，使得区域间串扰最小化的控制波形；上述方案基于量子电路的拓扑结构对量子操作的执行顺序和控制波形进行优化即可以实现串扰抑制，不受量子操作的操作类型以及实现原理的限制，能够适用于任意类型和任意实现原理的量子操作，从而极大的提高了串扰抑制的适用性。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是本申请一个实施例提供的方案应用场景的示意图；
[0029]图2是本申请一个实施例提供的量子操作执行方法的流程图；
[0030]图3是本申请一个实施例提供的量子操作执行方法的流程图；
[0031]图4是图3所示实施例涉及的一种ZZ串扰抑制示意图；
[0032]图5是图3所示实施例涉及的一种最大区域的量子比特数和不可被抑制的ZZ串扰
总个数相互制约的示意图；
[0033]图6是图3所示实施例涉及的拓扑图及其对偶图；
[0034]图7是图3所示实施例涉及的最优抑制求解示意图；
[0035]图8是图3所示实施例涉及的最优抑制问题求解示例图；
[0036]图9是图3所示实施例涉及的量子电路示意图；
[0037]图10是图3所示实施例涉及的抑制方案示意图；
[0038]图11是图3所示实施例涉及的抑制效果差异示意图；
[0039]图12是图3所示实施例涉及的一种单比特操作示意图；
[0040]图13是图3所示实施例涉及的单比特波形示意图；
[0041]图14是图3所示实施例涉及的单比特波形示意图；
[0042]图15是图3所示实施例涉及的单比特操作和两比特操作的示意图；
[0043]图16是图3所示实施例涉及的一种单比特波形拓扑图；
[0044]图17是图3所示实施例涉及的串扰抑制情况示意图；
[0045]图18是图3所示实施例涉及的另一种串扰抑制情况示意图；
[0046]图19是图3所示实施例涉及的一种两比特波形拓扑图；
[0047]图20是图3所示实施例涉及的实现R
xx
(π/2)操作时对ZZ串扰的抑制效果的对比示意图；
[0048]图21本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子操作执行方法，其特征在于，所述方法包括：获取量子电路对应的n个未调度的量子操作；n大于等于1，且n为整数；基于量子计算器件的拓扑结构，以及n个所述未调度的量子操作进行操作调度，获得目标操作组；所述目标操作组包含各个被调度的量子操作；在所述量子计算器件上并行执行所述目标操作组中包含的各个被调度的量子操作；其中，所述被调度的量子操作的控制波形是基于指定目标生成的；所述指定目标用于在控制对应的量子操作不失真的情况下使区域间串扰最小化；所述区域间串扰是分属于不同的连通区域的量子比特之间的串扰；所述连通区域是以是否执行量子操作，对所述量子计算器件中的各个量子比特进行划分得到的。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于量子计算器件的拓扑结构，以及n个所述未调度的量子操作进行操作调度，获得目标操作组，包括：基于n个所述未调度的量子操作获取可调度集合；所述可调度集合中包含n个所述未调度的量子操作中可调度的量子操作；从所述可调度集合中提取出候选操作组；获取量子比特划分方案；所述量子比特划分方案是基于所述拓扑结构，按照指定划分方式得到的；所述量子比特划分方案指示将所述量子计算器件中的各个量子比特划分为两个量子比特集合，以在所述量子计算器件上形成至少两个所述连通区域；基于所述候选操作组以及所述量子比特划分方案，获取所述目标操作组。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从所述可调度集合中提取出候选操作组，包括：响应于所述可调度集合中包含两比特量子操作，获取所述可调度集合中的各个两比特量子操作，得到两比特操作集合；响应于所述两比特操作集合中包含3个或者3个以上操作，基于所述两比特操作集合中，距离最近的两个量子操作构建两个操作组；基于所述两比特操作集合中，除了所述两个操作之外的其它量子操作与所述两个操作组之间的距离，执行i次操作添加，i大于等于1，且i为整数；基于所述i次操作添加的结果，获取所述候选操作组。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述两比特操作集合中，除了所述两个操作之外的其它量子操作与所述两个操作组之间的距离，执行i次操作添加，包括：在第j次操作添加过程中，获取所述两比特操作集合中的所述其它量子操作分别与所述两个操作组之间的距离；1≤j≤i，且j为整数；将最大距离对应的指定量子操作，添加入所述最大距离对应的指定操作组；所述最大距离是所述其它量子操作分别与所述两个操作组之间的距离中的最大值；基于所述拓扑结构以及所述指定操作组，按照第一指定划分方式获得目标奇度顶点配对方案；所述目标奇度顶点配对方案包括目标对偶图中的各个奇度顶点对之间的路径，且所述目标奇度顶点配对方案用于指示对应的操作组的所述量子比特划分方案；所述目标对偶图是拓扑图的对偶图，所述拓扑图是所述拓扑结构的平面图；响应于所述目标奇度顶点配对方案满足串扰抑制要求，将所述指定量子操作从所述两比特操作集合中删除；
响应于删除所述指定量子操作之后的所述其它量子操作的数量不为0，执行下一次操作添加过程。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述拓扑结构以及所述指定操作组，按照第一指定划分方式获得目标奇度顶点配对方案，包括：在所述目标对偶图中删除所述指定操作组中的各个量子操作对应的边；获取以所述目标对偶图中的奇度顶点为顶点的完全图；在所述完全图中确定各个所述奇度顶点对；获取各个所述奇度顶点对的至少一种奇度顶点配对方案；所述奇度顶点配对方案中包含各个所述奇度顶点对分别在的所述目标对偶图中的一条路径；在至少一种所述奇度顶点配对方案中添加所述指定操作组中的各个量子操作对应在所述目标对偶图中的边；从至少一种所述奇度顶点配对方案中，筛除所述两比特操作对应的量子比特不属于同一个连通区域的奇度顶点配对方案，获得筛除后的各个所述奇度顶点配对方案；获取筛除后的各个所述奇度顶点配对方案各自的最大区域量子比特数，以及，筛除后的各个所述奇度顶点配对方案各自的不可抑制的串扰总数；所述不可抑制的串扰总数由所述奇度顶点配对方案中的路径对应在所述拓扑图中的边数进行表征；所述最大区域量子比特数由所述拓扑图除去割集之后的最大连通区域中的顶点数进行表征，所述割集是所述拓扑图中除去所述奇度顶点配对方案中的路径对应在所述拓扑图中的边之后剩余的边组成的集合；基于筛除后的各个所述奇度顶点配对方案各自的最大区域量子比特数，以及，筛除后的各个所述奇度顶点配对方案各自的不可抑制的串扰总数，获取筛除后的各个所述奇度顶点配对方案的串扰抑制指数；将对应所述串扰抑制指数最小的所述奇度顶点配对方案，获取为所述目标奇度顶点配对方案。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从所述可调度集合中提取出候选操作组，包括：响应于所述可调度集合中的各个量子操作为单比特量子操作，将所述可调度集合获取为所述候选操作组；所述获取量子比特划分方案，包括：基于所述拓扑结构，按照第二指定划分方式获得目标奇度顶点配对方案；在所述拓扑图中去除所述目标奇度顶点配对方案对应的边，获得去边后的所述拓扑图；对去边后的所述拓扑图进行顶点二着色，获得所述量子比特划分方案。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述拓扑结构，按照第二指定划分方式获得目标奇度顶点配对方案，包括：获取完全图...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢磊，郑一聪，张胜誉，翟季冬，
申请(专利权)人：腾讯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：