脉冲序列生成方法、控制方法、装置、系统及设备制造方法及图纸

本公开提供了一种基于离子阱的脉冲序列生成方法、控制方法、装置、系统及设备，涉及数据处理领域，尤其涉及量子计算领域。具体实现方案为：确定对当前激光信号的振幅和相位进行切片处理所需的切片数量N，进行切片处理，得到N个振幅切片和N个相位切片所形成的第一对称脉冲序列；其中，所述N个振幅切片满足第一对称关系，所述N个相位切片满足第二对称关系；模拟所述第一对称脉冲序列施加于离子阱的预设离子量子比特上，以得到第一近似量子比特门；在至少所述第一近似量子比特门与目标量子比特门之间的差异程度满足预设条件的情况下，将当前的所述第一对称脉冲序列作为目标脉冲序列。如此，来提升本公开方案的抗干扰能力。来提升本公开方案的抗干扰能力。来提升本公开方案的抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
脉冲序列生成方法、控制方法、装置、系统及设备


[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]近些年来，离子阱量子计算平台迅速发展，离子阱芯片的性能也呈现爆炸式增长。衡量量子芯片性能的指标，如量子体积在离子阱芯片上，从512量子体积很快地增长到400多万量子体积。离子阱量子计算平台已经在小规模分子模拟和量子特性的演示上展现了较好的效果。可以说，目前离子阱量子计算平台已经踏入中等噪声规模量子计算时代，未来将有更多的量子计算应用会在离子阱量子计算硬件上得以演示和验证。

技术实现思路

[0003]本公开提供了一种基于离子阱的脉冲序列生成方法、控制方法、装置、系统及设备。
[0004]根据本公开的一方面，提供了一种基于离子阱的脉冲序列生成方法，包括：
[0005]确定对当前激光信号的振幅和相位进行切片处理所需的切片数量N，进行切片处理，得到N个振幅切片和N个相位切片所形成的第一对称脉冲序列；其中，所述N个振幅切片满足第一对称关系，所述N个相位切片满足第二对称关系；N为大于等于2的整数；
[0006]模拟所述第一对称脉冲序列施加于离子阱的预设离子量子比特上，以得到第一近似量子比特门；
[0007]在至少所述第一近似量子比特门与目标量子比特门之间的差异程度满足预设条件的情况下，将当前的所述第一对称脉冲序列作为目标脉冲序列。
[0008]根据本公开的另一方面，提供了一种基于离子阱的脉冲序列控制方法，包括：
[0009]将目标脉冲序列施加于离子阱的预设离子量子比特上；其中，所述目标脉冲序列为以上方法所得到的脉冲序列；
[0010]测量得到目标近似量子比特门，其中，所述目标近似量子比特门与目标量子比特门之间的差异程度满足预设条件。
[0011]根据本公开的再一方面，提供了一种基于离子阱的脉冲序列生成装置，包括：
[0012]脉冲序列生成单元，用于确定对当前激光信号的振幅和相位进行切片处理所需的切片数量N，进行切片处理，得到N个振幅切片和N个相位切片所形成的第一对称脉冲序列；其中，所述N个振幅切片满足第一对称关系，所述N个相位切片满足第二对称关系；N为大于等于2的整数；
[0013]模拟计算单元，用于模拟所述第一对称脉冲序列施加于离子阱的预设离子量子比特上，以得到第一近似量子比特门；
[0014]结果输出单元，用于在至少所述第一近似量子比特门与目标量子比特门之间的差异程度满足预设条件的情况下，将当前的所述第一对称脉冲序列作为目标脉冲序列。
[0015]根据本公开的再一方面，提供了一种基于离子阱的脉冲序列控制系统，包括：
[0016]离子阱；
[0017]激光发射器，用于将目标脉冲序列施加于离子阱的预设离子量子比特上；其中，所述目标脉冲序列为以上脉冲序列生成方法所得到的脉冲序列；
[0018]测量设备，用于测量得到目标近似量子比特门，其中，所述目标近似量子比特门与目标量子比特门之间的差异程度满足预设条件。
[0019]根据本公开的再一方面，提供了一种电子设备，包括：
[0020]至少一个处理器；以及
[0021]与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0022]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脉冲序列生成方法。
[0023]根据本公开的再一方面，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，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行以上所述的脉冲序列生成方法。
[0024]根据本公开的再一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现以上所述的脉冲序列生成方法。
[0025]这样，本公开方案提供了一种针对离子阱的脉冲序列生成方案，该方案中对振幅切片和相位切片进行对称式设计，如此，来提升本公开方案的抗干扰能力。
[0026]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
[0027]附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
[0028]图1是根据本公开实施例基于离子阱的脉冲序列生成方法的实现流程示意图；
[0029]图2是根据本公开实施例基于离子阱的脉冲序列控制方法的实现流程示意图；
[0030]图3是根据本公开实施例基于离子阱的脉冲序列控制系统的结构示意图；
[0031]图4(a)是根据本公开实施例基于离子阱的脉冲序列生成方法在一具体示例中的实现流程示意图；
[0032]图4(b)是根据本公开实施例所得量子比特门与现有方案的数据对比示意图；
[0033]图5是根据本公开实施例基于离子阱的脉冲序列生成装置的结构示意图；
[0034]图6是用来实现本公开实施例基于离子阱的脉冲序列生成方法的电子设备的框图。
具体实施方式
[0035]以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开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，而不会背离本公开的范围和精神。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。
[0036]离子阱量子计算中，通过向离子阱周围电极上注入交变电场的方式，形成可以束缚住带电离子的空间电势场。另外，也发展出了二维模块化的离子阱束缚技术，通过微纳加工，在离子阱芯片的底基上铺设微小电极的方式，在离子阱芯片的表面形成模块化的表面
束缚空间，将离子量子比特(离子作为量子比特，可称为离子量子比特)模块化地分布在二维平面空间上。通过电场移动离子量子比特的方式，完成初步的离子量子比特的扩展方案。而离子之所以能作为量子比特，是因为自然界中相同的离子，在低温下其内部能级呈现全同的特性，因此，是天然的量子比特计算载体。有了量子比特载体后，若要在载体(也即离子)上完成量子计算具体的任务，还需要对量子比特的载体进行合适的操作。举例来说，以常见的镱(Yb+)离子为例，在无外界磁场的情形下，可以选取离子内态|F＝0，m
F
＝0＞作为量子比特的|0>态，选取离子内态|F＝0，m
F
＝0＞作为量子比特|1>态。以这两个态形成量子比特，而且，束缚在势阱中的Yb+离子构成的量子比特序列，其状态完全相同。通过两束对射的Raman光，可以方便地实现每个离子量子比特在|0>和|1>态之间的翻转，从而实现离子阱中的单量子比特门操作。对于离子阱中的双量子比特门操作或更多量子比特门操作，往往需要一束广义的激光(也即激光信号)作用在离子阱中离子组成的长链(也即离子链)上，同时，对向的引入几束独立的激光作用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于离子阱的脉冲序列生成方法，包括：确定对当前激光信号的振幅和相位进行切片处理所需的切片数量N，进行切片处理，得到N个振幅切片和N个相位切片所形成的第一对称脉冲序列；其中，所述N个振幅切片满足第一对称关系，所述N个相位切片满足第二对称关系；N为大于等于2的整数；模拟所述第一对称脉冲序列施加于离子阱的预设离子量子比特上，以得到第一近似量子比特门；在至少所述第一近似量子比特门与目标量子比特门之间的差异程度满足预设条件的情况下，将当前的所述第一对称脉冲序列作为目标脉冲序列。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述第一近似量子比特门与目标量子比特门之间的差异程度不满足所述预设条件的情况下，对当前激光信号的振幅和相位进行调整，以更新所述第一对称脉冲序列；在所述第一对称脉冲序列更新完成后，再次模拟所述第一对称脉冲序列施加于离子阱的预设离子量子比特上，以再次得到第一近似量子比特门，直至至少所述第一近似量子比特门与目标量子比特门之间的差异程度满足预设条件为止。3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：获取用于实现所述目标量子比特门所需的离子阱的参数信息；其中，所述确定对当前激光信号的振幅和相位进行切片处理所需的切片数量N，包括：基于所述参数信息，确定对当前激光信号的振幅和相位进行切片处理所需的切片数量N。4.根据权利要求3所述的方法，所述参数信息至少表征所述离子阱中离子量子比特的数量；其中，所述基于所述参数信息，确定对当前激光信号的振幅和相位进行切片处理所需的切片数量N，包括：至少基于所述离子阱中离子量子比特的数量，确定对当前激光信号的振幅和相位进行切片处理所需的切片数量N。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述切片数量N与所述离子阱中离子量子比特的数量线性正相关。6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其中，所述N个振幅切片满足第一对称关系，包括：Ω1＝Ω
N
，
…
，Ω
i
＝Ω
N
‑
i+1
；其中，所述Ω
i
表征第i个振幅切片，所述i为大于等于1小于等于N的整数。7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其中，所述N个相位切片满足第二对称关系，包括：φ1＝
‑
φ
N
，
…
，φ
i
＝
‑
φ
N
‑
i+1
；其中，所述φ
i
表征第i个相位切片，所述i为大于等于1小于等于N的整数。8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其中，所述模拟所述第一对称脉冲序列施加于离子阱的预设离子量子比特上，以得到第一近似量子比特门，包括：模拟所述第一对称脉冲序列施加于离子阱的预设离子量子比特上，以及模拟所述离子阱周边不存在环境噪声的情况下，得到第一近似量子比特门。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：预估所述离子阱周边的环境噪声范围，其中，所述环境噪声范围表征所述离子阱周边的环境噪声大于或等于第一噪声值，小于或等于第二噪声值，所述第一噪声值小于所述第二噪声值；模拟所述第一对称脉冲序列施加于离子阱的预设离子量子比特，以及模拟所述离子阱处于所述第一噪声值的情况下，得到第二近似量子比特门；确定所述第二近似量子比特门与所述目标量子比特门之间的差异程度；至少基于所述第二近似量子比特门与所述目标量子比特门之间的差异程度，以及所述第一近似量子比特门与所述目标量子比特门之间的差异程度，得到目标差异程度；其中，所述至少所述第一近似量子比特门与目标量子比特门之间的差异程度满足预设条件，包括：所述目标差异程度满足预设条件。10.根据权利要求8所述的方法，还包括：预估所述离子阱周边的环境噪声范围，其中，所述环境噪声范围表征所述离子阱周边的环境噪声大于或等于第一噪声值，小于或等于第二噪声值，所述第一噪声值小于所述第二噪声值；模拟所述第一对称脉冲序列施加于离子阱的预设离子量子比特，以及模拟所述离子阱处于所述第二噪声值的情况下，得到第三近似量子比特门；确定所述第三近似量子比特门与所述目标量子比特门之间的差异程度；至少基于所述第三近似量子比特门与所述目标量子比特门之间的差异程度，以及所述第一近似量子比特门与所述目标量子比特门之间的差异程度，得到目标差异程度；其中，所述至少所述第一近似量子比特门与目标量子比特门之间的差异程度满足预设条件，包括：所述目标差异程度满足预设条件。11.根据权利要求8所述的方法，还包括：预估所述离子阱周边的环境噪声范围，其中，所述环境噪声范围表征所述离子阱周边的环境噪声大于或等于第一噪声值，小于或等于第二噪声值，所述第一噪声值小于所述第二噪声值；模拟所述第一对称脉冲序列施加于离子阱的预设离子量子比特，以及模拟所述离子阱处于所述第一噪声值的情况下，得到第二近似量子比特门；确定所述第二近似量子比特门与所述目标量子比特门之间的差异程度；模拟所述第一对称脉冲序列施加于离子阱的预设离子量子比特，以及模拟所述离子阱处于所述第二噪声值的情况下，得到第三近似量子比特门；确定所述第三近似量子比特门与所述目标量子比特门之间的差异程度；至少基于所述第一近似量子比特门与所述目标量子比特门之间的差异程度、所述第二近似量子比特门与所述目标量子比特门之间的差异程度，以及所述第三近似量子比特门与所述目标量子比特门之间的差异程度，得到目标差异程度；其中，所述至少所述第一近似量子比特门与目标量子比特门之间的差异程度满足预设条件，包括：
所述目标差异程度满足预设条件。12.根据权利要求9或10或11所述的方法，还包括：调整所述环境噪声范围，以减小所述第一噪声值，以及增大所述第二噪声值；在所述环境噪声范围扩大的情况下，重新得到所述目标差异程度，以验证所述目标差异程度是否满足所述预设条件。13.根据权利要求1至12任一项所述的方法，其中，所述目标量子比特门为所述离子阱所能实现的原生量子门。14.根据权利要求1至13任一项所述的方法，其中，所述目标量子比特门为两量子比特门，或多量子比特门。15.一种基于离子阱的脉冲序列控制方法，包括：将目标脉冲序列施加于离子阱的预设离子量子比特上；其中，所述目标脉冲序列为权利要求1至14任一项所得到的脉冲序列；测量得到目标近似量子比特门，其中，所述目标近似量子比特门与目标量子比特门之间的差异程度满足预设条件。16.一种基于离子阱的脉冲序列生成装置，包括：脉冲序列生成单元，用于确定对当前激光信号的振幅和相位进行切片处理所需的切片数量N，进行切片处理，得到N个振幅切片和N个相位切片所形成的第一对称脉冲序列；其中，所述N个振幅切片满足第一对称关系，所述N个相位切片满足第二对称关系；N为大于等于2的整数；模拟计算单元，用于模拟所述第一对称脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪景波，段宇丞，
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：