量子计算机性能刻画方法及装置、电子设备和介质制造方法及图纸

本公开提供了一种量子计算机性能刻画方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，涉及计算机领域，尤其涉及量子计算机技术领域。实现方案为：获取用于对所述量子计算机进行随机基准测试的序列长度集合；对于每一个序列长度m，执行以下操作R次：获取随机生成的m个量子门、以及其各自的逆操作所对应的量子门；构造量子电路，m个量子门按第一顺序依次连接，并且其各自的逆操作所对应的量子门按照与第一顺序相反的顺序依次连接在m个量子门之后；将量子电路作用于初始量子态，以执行多次标准基测量；确定全零序列出现的次数，以基于每个m所对应的R次操作的平均期望值进行函数拟合，基于拟合结果确定量子计算机的平均精度。均精度。均精度。

【技术实现步骤摘要】
量子计算机性能刻画方法及装置、电子设备和介质


[0001]本公开涉及计算机领域，尤其涉及量子计算机
，具体涉及一种量子计算机性能刻画方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

技术介绍

[0002]量子计算机技术在近几年得到了飞速发展，量子计算机强大的计算能力将有望解决许多经典计算机难以解决的问题。但是，在可预见的未来量子计算机中的噪声问题是难以避免的：量子比特中的热量耗散或是更底层的量子物理过程中产生的随机波动，将使得量子比特的状态翻转或随机化，以及测量设备读取计算结果出现偏差，都可能导致计算过程失败。从而，量子计算机可能无法精准实现演化过程而导致实际生成的结果存在误差。
[0003]因此，在使用量子计算机做任何有意义的计算任务之前，能够快速高效准确地刻画量子计算机的性能、以根据刻画结果来判断能否将量子计算机用于实际量子计算过程将是必要的。

技术实现思路

[0004]本公开提供了一种量子计算机性能刻画方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
[0005]根据本公开的一方面，提供了一种量子计算机性能刻画方法，包括：获取用于对所述量子计算机进行随机基准测试的序列长度集合；对于所述序列长度集合中的每一个序列长度m，均执行以下操作R次，其中m、R均为正整数：获取随机生成的m个n比特的量子门、以及所述m个n比特的量子门各自的逆操作所对应的量子门，其中n为正整数；构造量子电路，其中在所述量子电路中，所述m个n比特的量子门按第一顺序依次连接，并且所述m个n比特的量子门各自的逆操作所对应的量子门按照与所述第一顺序相反的顺序依次连接在所述m个n比特的量子门之后；将所述量子电路作用于初始量子态，以对所述量子电路输出的量子态执行多次标准基测量；以及确定所述多次标准基测量中全零序列出现的次数，以基于所述次数计算期望值；对于每个m，确定R次操作后所获得的平均期望值；基于每个m所对应的平均期望值进行目标函数拟合，其中对于每个m，所述目标函数的最高次幂为2m
‑
1；以及基于拟合结果确定所述量子计算机实现n比特量子门的平均精度。
[0006]根据本公开的另一方面，提供了一种量子计算机性能刻画装置，包括：第一获取单元，配置为获取用于对所述量子计算机进行随机基准测试的序列长度集合；测试单元，配置为对于所述序列长度集合中的每一个序列长度m，均执行以下操作R次，其中m、R均为正整数：第二获取单元，配置为获取随机生成的m个n比特的量子门、以及所述m个n比特的量子门各自的逆操作所对应的量子门，其中n为正整数；构造单元，配置为构造量子电路，其中在所述量子电路中，所述m个n比特的量子门按第一顺序依次连接，并且所述m个n比特的量子门各自的逆操作所对应的量子门按照与所述第一顺序相反的顺序依次连接在所述m个n比特的量子门之后；测量单元，配置为将所述量子电路作用于初始量子态，以对所述量子电路输
出的量子态执行多次标准基测量；以及第一确定单元，配置为确定所述多次标准基测量中全零序列出现的次数，以基于所述次数计算期望值；第二确定单元，配置为对于每个m，确定R次操作后所获得的平均期望值；拟合单元，配置为基于每个m所对应的平均期望值进行目标函数拟合，其中对于每个m，所述目标函数的最高次幂为2m
‑
1；以及第三确定单元，配置为基于拟合结果确定所述量子计算机实现n比特量子门的平均精度。
[0007]根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，该指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本公开所述的方法。
[0008]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所述的方法。
[0009]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，该计算机程序在被处理器执行时实现本公开所述的方法。
[0010]根据本公开的一个或多个实施例，无需计算一串随机Clifford门复合的逆量子门，而是适用于任意量子比特门，直接将这一串随机量子门的逆操作直接作用到系统状态上，节约了大量经典后处理的计算资源。
[0011]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
[0012]附图示例性地示出了实施例并且构成说明书的一部分，与说明书的文字描述一起用于讲解实施例的示例性实施方式。所示出的实施例仅出于例示的目的，并不限制权利要求的范围。在所有附图中，相同的附图标记指代类似但不一定相同的要素。
[0013]图1示出了通过量子计算机获取经典信息的示例性系统的示意图；
[0014]图2示出了根据本公开的实施例的标准随机基准测试电路的示意图；
[0015]图3示出了根据本公开的实施例的交叉熵基准测试电路的示意图；
[0016]图4示出了根据本公开的实施例的量子计算机性能刻画方法的流程图；
[0017]图5示出了根据本公开的示例性实施例的随机基准测试电路的示意图；
[0018]图6示出了根据本公开的示例性实施例的含躁随机基准测试电路的示意图；
[0019]图7示出了根据本公开的实施例的去极化信道噪声的随机基准测试结果的示意图；
[0020]图8示出了根据本公开的实施例的振幅阻尼信道噪声的随机基准测试结果的示意图；
[0021]图9示出了根据本公开的实施例的比特翻转信道噪声的随机基准测试结果的示意图；
[0022]图10示出了根据本公开的实施例的量子计算机性能刻画装置的结构框图；以及
[0023]图11示出了能够用于实现本公开的实施例的示例性电子设备的结构框图。
具体实施方式
[0024]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。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。
[0025]在本公开中，除非另有说明，否则使用术语“第一”、“第二”等来描述各种要素不意图限定这些要素的位置关系、时序关系或重要性关系，这种术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。在一些示例中，第一要素和第二要素可以指向该要素的同一实例，而在某些情况下，基于上下文的描述，它们也可以指代不同实例。
[0026]在本公开中对各种所述示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例的目的，而并非旨在进行限制。除非上下文另外明确地表明，如果不特意限定要素的数量，则该要素可以是一个也可以是多个。此外，本公开中所使用的术语“和/或”涵盖所列出的项目中的任何一个以及全部可能的组合方式。
[0027本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子计算机性能刻画方法，包括：获取用于对所述量子计算机进行随机基准测试的序列长度集合；对于所述序列长度集合中的每一个序列长度m，均执行以下操作R次，其中m、R均为正整数：获取随机生成的m个n比特的量子门、以及所述m个n比特的量子门各自的逆操作所对应的量子门，其中n为正整数；构造量子电路，其中在所述量子电路中，所述m个n比特的量子门按第一顺序依次连接，并且所述m个n比特的量子门各自的逆操作所对应的量子门按照与所述第一顺序相反的顺序依次连接在所述m个n比特的量子门之后；将所述量子电路作用于初始量子态，以对所述量子电路输出的量子态执行多次标准基测量；以及确定所述多次标准基测量中全零序列出现的次数，以基于所述次数计算期望值；对于每个m，确定R次操作后所获得的平均期望值；基于每个m所对应的平均期望值进行目标函数拟合，其中对于每个m，所述目标函数的最高次幂为2m
‑
1；以及基于拟合结果确定所述量子计算机实现n比特量子门的平均精度。2.如权利要求1所述的方法，还包括：基于所述平均精度确定所述量子计算机实现n比特量子门的平均噪声强度。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述目标函数包括以下形式：f(m)＝Af
2m
‑1+B其中，A和B为待拟合系数，f表示待确定的所述量子计算机实现n比特量子门的平均精度。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述目标函数包括以下形式：f(m)＝Af
2m
‑1+Bf
2m
‑2+
…
+Cf+D其中，A,B,
…
,C,D均为待拟合系数，f表示待确定的所述量子计算机实现n比特量子门的平均精度。5.如权利要求2所述的方法，其中，根据以下公式确定所述量子计算机实现n比特量子门的平均噪声强度：其中，f表示待确定的所述量子计算机实现n比特量子门的平均精度。6.一种量子计算机性能刻画装置，包括：第一获取单元，配置为获取用于对所述量子计算机进行随机基准测试的序列长度集合；测试单元，配置为对于所述序列长度集合中的每一个序列长度m，均执行以下操作R次，其中m、R均为正整数：第二获取单元，配置为获取随机生成的m个n比特的量子门、以及所述m个n比特的量子门各自的逆操作所对应的量子门，其中n为正整数；构造单元，配置为构造量子电路，其中在所述量子电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琨，
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：