QND保真度的确定方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本公开提供了QND保真度的确定方法、装置、设备及存储介质，涉及计算机领域，尤其涉及量子计算领域。具体实现方案为：确定对第k个输入量子态进行量子测量后得到的子量子非破坏性QND保真度Q

【技术实现步骤摘要】
QND保真度的确定方法、装置、设备及存储介质


[0001]本公开涉及计算机
，尤其涉及量子计算领域。

技术介绍

[0002]量子计算机有望解决经典计算机所不能有效解决的问题，具有广泛的应用前景，因而获得了科研界和工业界的极大关注。然而，在实验上搭建一台通用量子计算机是具有相当难度的。为了衡量一个物理体系是否适合实现通用量子计算机，同时为了指导量子计算机的搭建，Divincenzo提出了广为使用的准则，包括可拓展的量子比特、量子比特的初始化、长相干时间、通用量子门以及量子比特的读取，共五条准则，称为Divincenzo准则。显然，量子比特的读取在搭建量子计算机的过程中是不可或缺的一个重要环节。

技术实现思路

[0003]本公开提供了一种QND保真度的确定方法、装置、设备及存储介质。
[0004]根据本公开的一方面，提供了一种QND保真度的确定方法，包括：
[0005]确定对第k个输入量子态进行量子测量后得到的子量子非破坏性QND保真度Q
k
；其中，所述k为0,1,2
…
N
‑
1中任意值，所述N为大于等于1的自然数，为所需的输入量子态的数量；
[0006]基于所述子QND保真度Q
k
，得到目标QND保真度，其中，所述目标QND保真度用于度量所述量子测量是否满足QND性质。
[0007]根据本公开的另一方面，提供了一种QND保真度的确定装置，包括：
[0008]子保真度确定单元，用于确定对第k个输入量子态进行量子测量后得到的子量子非破坏性QND保真度Q
k
；其中，所述k为0,1,2
…
N
‑
1中任意值，所述N为大于等于1的自然数，表示所需的输入量子态的数量；
[0009]目标保真度确定单元，用于基于所述子QND保真度Q
k
，得到目标QND保真度，其中，所述目标QND保真度用于度量所述量子测量是否满足QND性质。
[0010]根据本公开的再一方面，提供了一种量子测量设备，包括：
[0011]量子读取模块，用于获取第k个输入量子态，并对所述第k个输入量子态进行量子测量，得到所述k个输出量子态；
[0012]处理单元，用于确定对第k个输入量子态进行量子测量后得到的子量子非破坏性QND保真度Q
k
；其中，所述k为0,1,2
…
N
‑
1中任意值，所述N为大于等于1的自然数，表示所需的输入量子态的数量；基于所述子QND保真度Q
k
，得到目标QND保真度，其中，所述目标QND保真度用于度量所述量子测量是否满足QND性质。
[0013]根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：
[0014]至少一个处理器；以及
[0015]与该至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0016]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中任一实施例的方法。
[0017]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，其中，该计算机指令用于使该计算机执行根据本公开中任一实施例的方法。
[0018]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根据本公开中任一实施例的方法。
[0019]这样，能够基于目标QND保真度来有效对量子测量的量子非破坏性QND性质进行度量。
[0020]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
[0021]附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
[0022]图1是根据QND保真度F
Q
的确定方法的实现流程示意图；
[0023]图2是根据QND保真度F
Q
与QND性质之间的关系示意图；
[0024]图3是根据本申请一实施例QND保真度的确定方法的实现流程示意图一；
[0025]图4是根据本申请一实施例目标理论QND保真度、目标实验QND保真度以及QND性质(或称QND测量)三者之间的关联关系；
[0026]图5是根据本申请一实施例QND保真度的确定方法的实现流程示意图二；
[0027]图6是根据本申请一实施例QND保真度的确定方法的实现流程示意图三；
[0028]图7(a)和图7(b)是根是根据本申请一实施例QND保真度的确定方法在一具体示例中的第一次量子测量、第二次量子测量的示意图；
[0029]图8是根据本申请一实施例目标理论QND保真度的确定方法在一具体示例中的实现流程示意图；
[0030]图9是根据本申请一实施例目标实验QND保真度的确定方法在一具体示例中的实现流程示意图；
[0031]图10是根据本公开实施例QND保真度的确定装置的结构示意图；
[0032]图11是根据本公开实施例量子测量设备的结构示意图；
[0033]图12是用来实现本公开实施例QND保真度的确定方法的电子设备的框图。
具体实施方式
[0034]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。
[0035]量子比特的读取可通过量子测量方式实现，如将量子比特所处的状态(也即量子态)测量出来。为了更好地对量子比特的状态进行读取，所采用的量子测量需要满足量子非破坏性(Quantum Non
‑
Demolition，QND)准则，如此，来实现量子非破坏性的量子比特读取。
[0036]量子非破坏性是指导量子比特读取装置设计的一个重要准则。为了刻画量子非破坏性，定义了量子非破坏性保真度(QND保真度)，这里，QND保真度取值范围通常为0
‑
1之间
的实数，比如，理论上，0表示完全不满足QND准则(或称QND性质)，1表示满足QND性质。
[0037]这里满足QND性质的量子测量，可称为QND测量。所述QND测量具有规避反作用性质，也即该QND测量在测量的过程中观测量的期望值保持不变，换言之，量子比特读取装置对量子体系具有较小的反作用，该性质(也即在测量的过程中观测量的期望值保持不变)可称为QND性质。
[0038]为了实现量子比特高保真度的读取，QND测量广泛地应用在量子比特读取领域，如在超导量子计算中，为了实现超导量子比特状态的高保真度读取，业界普遍使用色散读取方案，而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种QND保真度的确定方法，包括：确定对第k个输入量子态进行量子测量后得到的子量子非破坏性QND保真度Q
k
；其中，所述k为0,1,2
…
N
‑
1中任意值，所述N为大于等于1的自然数，表示所需的输入量子态的数量；基于所述子QND保真度Q
k
，得到目标QND保真度，其中，所述目标QND保真度用于度量所述量子测量是否满足QND性质。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述子QND保真度Q
k
，得到目标QND保真度，包括：基于所述子QND保真度Q
k
，得到所述量子测量对应的平均QND保真度；将所述平均QND保真度作为所述目标QND保真度。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述目标QND保真度包括以下至少之一：目标理论QND保真度Q
D
，其中，所述目标理论QND保真度Q
D
在所述第一预设范围内，当且仅当所述量子测量满足所述QND性质；目标实验QND保真度Q
E
，其中，所述目标实验QND保真度Q
E
在所述第一预设范围内，且所述量子测量满足预设条件的情况下，所述量子测量满足所述QND性质。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述目标理论QND保真度Q
D
在第二预设范围内，当且仅当所述量子测量不满足所述QND性质。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述目标实验QND保真度Q
E
在第二预设范围内的情况下，所述量子测量不满足所述QND性质。6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述目标理论QND保真度Q
D
小于等于目标实验QND保真度Q
E
。7.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：获取对第k个输入量子态进行量子态层析后所得到的第k个输出量子态；确定所述第k个输入量子态与所述第k个输出量子态之间的迹距离，其中，所述第k个输入量子态与所述第k个输出量子态之间的迹距离用于度量对所述第k个输入量子态进行量子态层析的破坏性；其中，所述确定对第k个输入量子态进行量子测量后得到的子量子非破坏性QND保真度Q
k
，包括：基于所述第k个输入量子态与所述第k个输出量子态之间的迹距离，得到所述第k个输入量子态所对应的子QND保真度Q
k
；其中，所述子QND保真度Q
k
为子理论QND保真度Q
D,k
。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述基于所述子QND保真度Q
k
，得到目标QND保真度，包括：基于所述子理论QND保真度Q
D,k
，得到目标理论QND保真度Q
D
，其中，所述目标理论QND保真度Q
D
用于度量所述量子测量是否满足QND性质。9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第k个输入量子态为计算基态|k><k|。10.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：确定第k个输入量子态所对应的概率分布p
m
(ρ
k
)和概率分布q
m
(ρ
k
)，其中，所述ρ
k
为所述第k个输入量子态的密度矩阵，所述概率分布p
m
(ρ
k
)表示对所述第k个输入量子态进行第一次量子测量的输出结果为m的概率；所述概率分布q
m
(ρ
k
)表示对所述第k个输入量子态进行第一次量子测量后的输出量子态进行第二次量子测量的输出结果为m的概率；
基于所述概率分布p
m
(ρ
k
)和概率分布q
m
(ρ
k
)，得到所述概率分布p
m
(ρ
k
)与所述概率分布q
m
(ρ
k
)之间的距离；其中，所述概率分布p
m
(ρ
k
)与所述概率分布q
m
(ρ
k
)之间的距离用于表征对第k个输入量子态进行所述量子测量的破坏性；其中，所述确定对第k个输入量子态进行量子测量后得到的子量子非破坏性QND保真度Q
k
，包括：基于所述概率分布p
m
(ρ
k
)与所述概率分布q
m
(ρ
k
)之间的距离，得到所述第k+1个输入量子态所对应的子QND保真度Q
k
；其中，所述子QND保真度Q
k
为子实验QND保真度Q
E,k
。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述基于所述子QND保真度Q
k
，得到目标QND保真度，包括：基于所述子实验QND保真度Q
E,k
，得到目标实验QND保真度Q
E
，其中，所述目标实验QND保真度Q
E
用于度量所述量子测量是否满足QND性质。12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第k个输入量子态为计算基态|k〉〈k|，所述ρ
k
＝|k><k|。13.一种QND保真度的确定装置，包括：子保真度确定单元，用于确定对第k个输入量子态进行量子测量后得到的子量子非破坏性QND保真度Q
k
；其中，所述k为0,1,2
…
N
‑
1中任意值，所述N为大于等于1的自然数，表示所需的输入量子态的数量；目标保真度确定单元，用于基于所述子QND保真度Q
k
，得到目标QND保真度，其中，所述目标QND保真度用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贺，曹雅，
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：