基于矩阵的量子平台量子误差校正方法技术

本发明专利技术属于电子核心产业量子计算机相关技术领域，特别涉及一种基于矩阵的量子平台量子误差校正方法，获取量子真机类型及实验线路所需的量子比特数；依据量子比特数在量子真机上施加2

【技术实现步骤摘要】
基于矩阵的量子平台量子误差校正方法


[0001]本专利技术属于电子核心产业量子计算机相关
，特别涉及一种基于矩阵的量子平台量子误差校正方法。

技术介绍

[0002]量子计算机(quantum computer)遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置，运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机比较起来，信息处理量愈多，量子计算机实施运算愈加有利，更能确保运算精准性。量子系统本身极其不稳定，大多数量子系统对外部环境极其敏感，容易受到噪声的影响，退相干时间极短，易于环境发生耦合，在处理量子计算机计算结果时会产生误差。在涉及量子纠错的领域中，目前主流技术是需要辅助物理量子比特的three qubit code,shor code，surface code等，缺点：需要大量的辅助物理量子比特，以及要求这些量子比特具有极高的容错性，错误率必须低于一个特定的阈值；在物理层面制备一个辅助量子比特需要及其复杂的工艺，制备成本极高，以目前的技术不能够大量的生产。

技术实现思路

[0003]为此，本专利技术提供一种基于矩阵的量子平台量子误差校正方法，不需要辅助物理量子比特进行量子误差校正，不需要从物理层面去解决量子纠错问题，降低成本，提升可操作性。
[0004]按照本专利技术所提供的设计方案，一种基于矩阵的量子平台量子误差校正方法，包含如下内容：
[0005]获取量子真机类型及实验线路所需的量子比特数；
[0006]依据量子比特数在量子真机上施加2
n
种用于测量量子真机运行结果的校准线路，并获取每种校准线路的测量结果，其中，n为量子比特数，每种校准线路由n条量子线路组成，且校准线路分别在其各自量子线路上施加X门并依据施加的X门来设定其自身初始态；
[0007]将2
n
种校准线路的测量结果转化为校正矩阵，利用该校正矩阵对目标量子真机测得的实验数据进行校正，以获取校正之后的目标量子真机实验数据。
[0008]作为本专利技术基于矩阵的量子平台量子误差校正方法，进一步地，针对用于测量量子真机运行结果的校准线路，通过在各自量子线路上施加X门来获取n比特二进制累加形式下的2
n
种校准线路，且第一种校准线路初始态为|0
102
…0n
>，第2
n
种校准线路初始态为|1112…1n
>。
[0009]作为本专利技术基于矩阵的量子平台量子误差校正方法，进一步地，将每种校准线路的2
n
个测量结果进行归一化处理，并将对应校准线路测量结果的概率作为列向量；依据2
n
种校准线路的测量结果的概率来获取校正矩阵。
[0010]作为本专利技术基于矩阵的量子平台量子误差校正方法，进一步地，校正矩阵R计算公式表示为：R＝M
‑1，其中，M为列向量组成的2
n
*2
n
矩阵。
[0011]作为本专利技术基于矩阵的量子平台量子误差校正方法，进一步地，利用校正矩阵R对目标量子真机测得的实验数据进行校正的过程表示为：C
ideal
＝RC
noisy
，其中，C
ideal
为量子真机理想状态测得线路的结果，C
noisy
为真实量子计算机实际测得有噪声线路得结果。
[0012]本专利技术的有益效果：
[0013]本专利技术针对目前缺少简便的不需要辅助物理量子比特纠错、缺少可编程的从数学层面减少可观测量的期望误差的方法、且在最新的量子领域量子误差校正不够成熟，亟须一些高效的方法对量子线路错误结果进行校正的情形，利用校正矩阵的思想将量子真机有噪声线路的误差结果进行校正，可以从软件层面实现量子纠错。传统的纠错方案都是在硬件底层去操作，需要大量的辅助物理量子比特，而这些辅助物理量子比特的制作成本极高，而且大量的低错误阈值的量子比特以目前的技术很难实现，本案中不需要从物理层面去解决量子纠错问题，极高的降低了成本，能够适用于多个量子计算机，比如IBM的量子真机的测量误差校正，或者本源的量子真机的测量误差校正等，具有较好的应用前景。
附图说明：
[0014]图1为实施例中基于矩阵的量子平台量子误差校正方法流程示意；
[0015]图2为实施例中两个量子比特的校准线路示意。
具体实施方式：
[0016]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚、明白，下面结合附图和技术方案对本专利技术作进一步详细的说明。
[0017]传统的纠错方案都是在硬件底层去操作，需要大量的辅助物理量子比特，而这些辅助物理量子比特的制作成本极高，而且大量的低错误阈值的量子比特以目前的技术很难实现。本专利技术实施例，提供一种基于矩阵的量子平台量子误差校正方法，参见图1所示，包含如下内容：
[0018]S101、获取量子真机类型及实验线路所需的量子比特数；
[0019]S102、依据量子比特数在量子真机上施加2
n
种用于测量量子真机运行结果的校准线路，并获取每种校准线路的测量结果，其中，n为量子比特数，每种校准线路由n条量子线路组成，且校准线路分别在其各自量子线路上施加X门并依据施加的X门来设定其自身初始态；
[0020]S103、将2
n
种校准线路的测量结果转化为校正矩阵，利用该校正矩阵对目标量子真机测得的实验数据进行校正，以获取校正之后的目标量子真机实验数据。
[0021]利用校正矩阵的思想将量子真机有噪声线路的误差结果进行校正，可以从软件层面实现量子纠错，不需要从物理层面去解决量子纠错问题，极高的降低了成本，能够适用于多个量子计算机，比如IBM的量子真机的测量误差校正，或者本源的量子真机的测量误差校正等。
[0022]作为本专利技术实施例中基于矩阵的量子平台量子误差校正方法，进一步地，针对用于测量量子真机运行结果的校准线路，通过在各自量子线路上施加X门来获取n比特二进制累加形式下的2
n
种校准线路，且第一种校准线路初始态为|0
102
…0n
>，第2
n
种校准线路初始态为|1112…1n
>。
[0023]每一个量子真机中底层量子系统实现方式不尽相同，每一个量子比特链接的拓扑结构也不一样，必须获取当前量子真机的类型以及状态来分别实验和讨论。不同实验所需的量子比特数目是不相同的，比特数与校正矩阵的维度相关，n个比特对应2
n
×2n
的校正矩阵。本案实施例中，第一种校准线路初始态为|0
102
…0n
>(下角标n代表了第条线路)；第二种校准线路线路初始态为|1
102
…0n
>就是在第一种线路的第一个量子线路上施加一个X门。以此类推，第2
n
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于矩阵的量子平台量子误差校正方法，其特征在于，包含如下内容：获取量子真机类型及实验线路所需的量子比特数；依据量子比特数在量子真机上施加2
n
种用于测量量子真机运行结果的校准线路，并获取每种校准线路的测量结果，其中，n为量子比特数，每种校准线路由n条量子线路组成，且校准线路分别在其各自量子线路上施加X门并依据施加的X门来设定其自身初始态；将2
n
种校准线路的测量结果转化为校正矩阵，利用该校正矩阵对目标量子真机测得的实验数据进行校正，以获取校正之后的目标量子真机实验数据。2.根据权利要求1所述的基于矩阵的量子平台量子误差校正方法，其特征在于，针对用于测量量子真机运行结果的校准线路，通过在各自量子线路上施加X门来获取n比特二进制累加形式下的2
n
种校准线路，且第一种校准线路初始态为|0
102
…0n
>，第2
n
种校准线路初始态为|1112…1n...

【专利技术属性】
技术研发人员：单征，连航，许瑾晨，郭佳郁，丁晓东，范智强，刘旭东，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：