量子计算机性能确定方法及装置、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确定方法、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：基于第一量子电路结构执行随机基准测试方法，以获得第一酉噪声强度，第一量子电路结构包括第一预设数量的顺序串接的n比特Clifford量子门，n为正整数；基于第二量子电路结构执行随机基准测试方法，以获得第二酉噪声强度，第二量子电路结构包括第二预设数量的n比特Clifford量子门以及第二预设数量的n比特目标量子门，Clifford量子门和目标量子门交替串接；以及基于第一酉噪声强度以及第二酉噪声强度，确定目标量子门的酉噪声强度。强度。强度。

【技术实现步骤摘要】
量子计算机性能确定方法及装置、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确定方法、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确定方法、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确定方法，包括：基于第一量子电路结构执行随机基准测试方法，以获得第一酉噪声强度，其中所述第一量子电路结构包括第一预设数量的顺序串接的n比特Clifford量子门，n为正整数；基于第二量子电路结构执行所述随机基准测试方法，以获得第二酉噪声强度，其中所述第二量子电路结构包括第二预设数量的n比特Clifford量子门以及所述第二预设数量的n比特目标量子门，Clifford量子门和目标量子门交替串接；以及基于所述第一酉噪声强度以及所述第二酉噪声强度，确定所述目标量子门的酉噪声强度，其中，所述随机基准测试方法包括以下步骤：确定用于随机基准测试的预设数量集合，并将所述集合中的每一个预设数量m作为所述第一预设数量或所述第二预设数量，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Clifford量子门，以生成相对应的量子电路，其中所述量子电路基于所述第一量子电路结构或所述第二量子电路结构；确定由多个n比特的泡利算符所组成的泡利算符集合；对于所述泡利算符集合中的每一个泡利算符：将所述量子电路作用于初始量子态，以基于该泡利算符对所述量子电路输出的量子态执行多次测量，并基于所述多次测量所获得的测量结果计算期望值；以及基于所述泡利算符集合中的每个泡利算符所对应的期望值确定所输出量子态的纯度；对于每个m，确定R次操作后所输出量子态的平均纯度；基于每个m所对应的平均纯度进行目标函数拟合，其中对于每个m，所述目标函数的最高次幂为m
‑
1；以及基于拟合结果确定相应的酉噪声强度，其中所述酉噪声强度为所述第一酉噪声强度或第二酉噪声强度。
[0006]根据本公开的另一方面，提供了一种量子计算机性能确定装置，包括：第一获取单
元，配置为基于第一量子电路结构执行随机基准测试方法，以获得第一酉噪声强度，其中所述第一量子电路结构包括第一预设数量的顺序串接的n比特Clifford量子门，n为正整数；第二获取单元，配置为基于第二量子电路结构执行所述随机基准测试方法，以获得第二酉噪声强度，其中所述第二量子电路结构包括第二预设数量的n比特Clifford量子门以及所述第二预设数量的n比特目标量子门，Clifford量子门和目标量子门交替串接；以及确定单元，配置为基于所述第一酉噪声强度以及所述第二酉噪声强度，确定所述目标量子门的酉噪声强度，其中，所述随机基准测试方法包括以下步骤：确定用于随机基准测试的预设数量集合，并将所述集合中的每一个预设数量m作为所述第一预设数量或所述第二预设数量，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Clifford量子门，以生成相对应的量子电路，其中所述量子电路基于所述第一量子电路结构或所述第二量子电路结构；确定由多个n比特的泡利算符所组成的泡利算符集合；对于所述泡利算符集合中的每一个泡利算符：将所述量子电路作用于初始量子态，以基于该泡利算符对所述量子电路输出的量子态执行多次测量，并基于所述多次测量所获得的测量结果计算期望值；以及基于所述泡利算符集合中的每个泡利算符所对应的期望值确定所输出量子态的纯度；对于每个m，确定R次操作后所输出量子态的平均纯度；基于每个m所对应的平均纯度进行目标函数拟合，其中对于每个m，所述目标函数的最高次幂为m
‑
1；以及基于拟合结果确定相应的酉噪声强度，其中所述酉噪声强度为所述第一酉噪声强度或第二酉噪声强度。
[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，通过第一量子电路结构以及通过交替式插入量子门的第二量子电路结构，能够高效地刻画指定量子门的酉噪声强度，为衡量量子计算机的可扩展性提供参数支持。
[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量子计算机性能确定方法的流程图；
[0015]图3示出了根据本公开的一个实施例的量子电路的示意图；
[0016]图4示出了根据本公开的另一个实施例的量子电路的示意图；
[0017]图5示出了根据本公开的实施例的示例性量子电路的示意图；
[0018]图6示出了根据本公开的示例性实施例的酉噪声随机基准测试的结果示意图；
[0019]图7示出了根据本公开的实施例的量子计算机性能确定装置的结构框图；以及
[0020]图8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
[0021]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。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子计算机性能确定方法，包括：基于第一量子电路结构执行随机基准测试方法，以获得第一酉噪声强度，其中所述第一量子电路结构包括第一预设数量的顺序串接的n比特Clifford量子门，n为正整数；基于第二量子电路结构执行所述随机基准测试方法，以获得第二酉噪声强度，其中所述第二量子电路结构包括第二预设数量的n比特Clifford量子门以及所述第二预设数量的n比特目标量子门，Clifford量子门和目标量子门交替串接；以及基于所述第一酉噪声强度以及所述第二酉噪声强度，确定所述目标量子门的酉噪声强度，其中，所述随机基准测试方法包括以下步骤：确定用于随机基准测试的预设数量集合，并将所述集合中的每一个预设数量m作为所述第一预设数量或所述第二预设数量，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Clifford量子门，以生成相对应的量子电路，其中所述量子电路基于所述第一量子电路结构或所述第二量子电路结构；确定由多个n比特的泡利算符所组成的泡利算符集合；对于所述泡利算符集合中的每一个泡利算符：将所述量子电路作用于初始量子态，以基于该泡利算符对所述量子电路输出的量子态执行多次测量，并基于所述多次测量所获得的测量结果计算期望值；以及基于所述泡利算符集合中的每个泡利算符所对应的期望值确定所输出量子态的纯度；对于每个m，确定R次操作后所输出量子态的平均纯度；基于每个m所对应的平均纯度进行目标函数拟合，其中对于每个m，所述目标函数的最高次幂为m
‑
1；以及基于拟合结果确定相应的酉噪声强度，其中所述酉噪声强度为所述第一酉噪声强度或第二酉噪声强度。2.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：r(m)＝Au
m
‑1+B其中，A和B为待拟合系数，u表示待确定的酉噪声强度。3.如权利要求1所述的方法，其中，其中，所述目标函数包括以下形式：r(m)＝Au
m
‑1+Bu
m
‑2+
…
+Cu+D其中，A，B，...，C，D均为待拟合系数，u表示待确定的酉噪声强度。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述泡利算符集合为：4.如权利要求1所述的方法，其中，所述泡利算符集合为：并且，基于以下公式确定所输出量子态的纯度包括：其中，E
i
为基于第i个泡利算符所获得的所述期望值。5.如权利要求1所述的方法，其中，基于以下公式确定所述目标量子门的酉噪声强度：其中，u为所述第一酉噪声强度，u
c
为所述第二酉噪声强度。
6.一种量子计算机性能确定装置，包括：第一获取单元，配置为基于第一量子电路结构执行随机基准测试方法，以获得第一酉噪声强度，其中所述第一量子电路结构包括第一预设数量的顺序串接的n比特Clifford量子门，n为正整数；第二获取单元，配置为基于第二量子电路结构执行所述随机基准测试方法，以获得第二酉噪声强度，其中所述第二量子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琨，杨国浩，
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：