【技术实现步骤摘要】
量子门的频率确定方法、装置、设备以及存储介质
[0001]本公开涉及计算机
，尤其涉及量子计算领域。
技术介绍
[0002]当前超导量子计算领域面临的主要挑战之一是如何实现大规模量子比特的超导量子计算机；其中的难点在于，由于量子比特可调节的频率范围是有限的，随着量子比特数目的增加，量子比特的频率越来越拥挤，因此量子门频率也会越来越拥挤，该问题会导致在操作某个量子比特或某两个量子比特时影响其它的量子比特，即产生串扰错误，降低量子计算机的性能。因此，如何利用有限的频率资源，合理分配量子门频率成为了一项重要的任务。
技术实现思路
[0003]本公开提供了一种用于量子门的频率确定方法、装置、设备以及存储介质。
[0004]根据本公开的一方面，提供了一种量子门的频率确定方法，包括：
[0005]获取目标量子比特集合中与量子比特q
i
相关联的量子比特q
m
的物理特征，以及量子比特q
m
的目标闲置频率；其中，所述目标量子比特集合为超导量子芯片中待确...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种量子门的频率确定方法，包括：获取目标量子比特集合中与量子比特q
i
相关联的量子比特q
m
的物理特征，以及量子比特q
m
的目标闲置频率；其中，所述目标量子比特集合为超导量子芯片中待确定相互作用频率的量子比特的集合；所述量子比特q
m
的目标闲置频率表示：在利用量子比特q
m
进行单量子比特门操作的情况下，所述量子比特q
m
所具有的频率；得到满足第一总限制条件情况下的、第一待优化参数δ
inter
的第一目标取值；其中，所述第一总限制条件至少包含以下四个第一参数，且表征有所述四个第一参数中至少三个第一参数所需达到的目标关系：所述第一待优化参数δ
inter
，所述目标量子比特集合中量子比特q
k
的相互作用频率，所述量子比特q
m
的物理特征，所述量子比特q
m
的目标闲置频率；在满足所述第一总限制条件以及所述第一待优化参数δ
inter
为第一目标取值的情况下，得到所述量子比特q
k
的目标相互作用频率；其中，所述量子比特q
k
为与所述量子比特q
i
相邻的双量子比特门g
i
所对应的量子比特之一；所述量子比特q
k
的目标相互作用频率表示在利用双量子比特门g
i
进行双量子比特门操作的情况下，所述量子比特q
k
所具有的频率。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在满足所述第一总限制条件以及所述第一待优化参数δ
inter
为第一目标取值的情况下，得到所述量子比特q
i
的目标辅助频率，其中，所述量子比特q
i
的目标辅助频率表示：在利用与所述量子比特q
i
的相邻的邻近量子比特进行双量子比特门操作的情况下，所述量子比特q
i
所具有的频率。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：在i依次取值为1至预设最大值之后，得到所述目标量子比特集合中各量子比特的目标相互作用频率，和/或所述目标量子比特集合中各量子比特的目标辅助频率；其中，所述预设最大值与所述目标量子比特集合中量子比特的数量有关。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述得到满足第一总限制条件的情况下的、第一待优化参数δ
inter
的第一目标取值，包括：在所述第一待优化参数δ
inter
所对应的第一预设区间内，搜索得到满足所述第一总限制条件的、所述第一待优化参数δ
inter
的最大取值δ
inter，opt
；将所述第一待优化参数δ
inter
的最大取值δ
inter，opt
作为所述第一目标取值。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述在所述第一待优化参数δ
inter
所对应的第一预设区间内，搜索得到满足所述第一总限制条件的、所述第一待优化参数δ
inter
的最大取值δ
inter，opt
，包括：对所述第一待优化参数δ
inter
所对应的第一预设区间进行n1次压缩处理；其中，所述n1为大于等于1的正整数；在n1次压缩处理后得到的区间间隔满足第一预设要求的情况下，得到第一目标区间；基于所述第一目标区间，得到满足所述第一总限制条件的、所述第一待优化参数δ
inter
的最大取值δ
inter，opt
。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述n1次压缩处理中的第t1次压缩处理，包括：确定第t1次压缩处理中所述第一待优化参数δ
inter
所对应的第一待处理区间[δ
l
‑
inter
，δ
r
‑
inter
]；其中，在所述第t1次压缩处理为首次压缩处理的情况下，所述第一待处理区间δ
l
‑
inter
，δ
r
‑
inter
]为所述第一预设区间；所述t1为大于等于1小于等于n1的正整数；
基于所述第一待处理区间[δ
l
‑
inter
，δ
r
‑
inter
]，得到所述第一待优化参数δ
inter
的当前取值δ
m
‑
inter
；得到第一判断结果，其中，所述第一判断结果表征在所述第一待优化参数δ
inter
为当前取值δ
m
‑
inter
的情况下满足所述第一总限制条件，或者不满足所述第一总限制条件；基于所述第一判断结果，对所述第一待处理区间[δ
l
‑
inter
，δ
r
‑
inter
]进行压缩处理，得到新的第一待处理区间；其中，在所述新的第一待处理区间的区间间隔满足所述第一预设要求的情况下，所述新的第一待处理区间为所述第一目标区间；或者，在所述新的第一待处理区间不满足第一预设要求的情况下，所述新的第一待处理区间为下一次压缩处理中所述第一待优化参数δ
inter
所对应的第一待处理区间。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基于所述第一判断结果，对所述第一待处理区间[δ
l
‑
inter
，δ
r
‑
inter
]进行压缩处理，得到新的第一待处理区间，包括：在所述第一判断结果表征满足所述第一总限制条件的情况下，对所述第一待处理区间[δ
l
‑
inter
，δ
r
‑
inter
]进行压缩处理，并使得压缩处理后的区间中的取值均大于等于所述第一待优化参数δ
inter
的当前取值δ
m
‑
inter
，以得到新的第一待处理区间；或者，在所述第一判断结果表征不满足所述第一总限制条件的情况下，对所述第一待处理区间[δ
l
‑
inter
，δ
r
‑
inter
]进行压缩处理，并使得压缩处理后的区间中的取值均小于等于所述第一待优化参数δ
inter
的当前取值δ
m
‑
inter
，以得到新的第一待处理区间。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述对所述第一待处理区间[δ
l
‑
inter
，δ
r
‑
inter
]进行压缩处理，并使得压缩处理后的区间中的取值均大于等于所述第一待优化参数δ
inter
的当前取值δ
m
‑
inter
，以得到新的第一待处理区间，包括：将所述第一待处理区间[δ
l
‑
inter
，δ
r
‑
inter
]中的δ
l
‑
inter
更新为第一待优化参数δ
inter
的当前取值δ
m
‑
inter
，所述第一待处理区间[δ
l
‑
inter
，δ
r
‑
inter
]中的δ
r
‑
inter
不变，得到新的第一待处理区间。9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述对所述第一待处理区间[δ
l
‑
inter
，δ
r
‑
inter
]进行压缩处理，并使得压缩处理后的区间中的取值均小于等于所述第一待优化参数δ
inter
的当前取值δ
m
‑
inter
，以得到新的第一待处理区间，包括：将所述第一待处理区间[δ
l
‑
inter
，δ
r
‑
inter
]中的δ
r
‑
inter
更新为第一待优化参数δ
inter
的当前取值δ
m
‑
inter
，所述第一待处理区间[δ
l
‑
inter
，δ
r
‑
inter
]中的δ
l
‑
inter
不变，得到新的第一待处理区间。10.根据权利要求1
‑
9任一项所述的方法，其中，在所述双量子比特门操作为CZ门操作的情况下，所述第一总限制条件，包括：ω
l，L(i)
≤v
L(i)，H(i)
≤ω
h，L(i)
；ω
l，H(i)
≤ν
L(i)，H(i)
‑
α
H(i)
≤ω
h，H(i)
；|ν
L(i)，H(i)
‑
β
i
|≥δ
inter
；|ν
L(i)，H(i)
‑
α
H(i)
‑
β
i
|≥δ
inter
；其中，所述L(i)表示与量子比特q
i
相邻的双量子比特门g
i
所作用的两个量子比特中之
一量子比特；所述H(i)表示与量子比特q
i
相邻的双量子比特门g
i
所作用的两个量子比特中之另一量子比特，其中，量子比特L(i)的目标闲置频率低于量子比特H(i)的目标闲置频率；量子比特q
k
为量子比特L(i)和量子比特H(i)之一；所述ν
L(i)，H(i)
表示量子比特q
k
的相互作用频率；所述ω
l，L(i)
表示量子比特L(i)的最小频率；所述ω
h，L(i)
表示量子比特L(i)的最大频率；所述β
i
表示量子比特q
i
的辅助频率；所述ω
l，H(i)
表示量子比特H(i)的最小频率；所述ω
h，H(i)
表示量子比特H(i)的最大频率；所述α
H(i)
表示量子比特H(i)的非谐性；所述N(i)表示量子比特q
i
相邻的量子比特集合；所述表示与量子比特q
i
相邻的量子比特集合N(i)中量子比特的目标闲置频率。11.根据权利要求1
‑
9任一项所述的方法，在所述双量子比特门操作为iSWAP门操作的情况下，所述第一总限制条件，包括：ω
l，L(i)
≤ν
L(i)，H(i)
≤ω
h，L(i)
；ω
l，H(i)
≤ν
L(i)，H(i)
≤ω
h，H(i)
；|ν
L(i)，H(i)
‑
β
i
|≥δ
inter
；其中，所述L(i)表示与量子比特q
i
相邻的双量子比特门g
i
所作用的两个量子比特中之一量子比特；所述H(i)表示与量子比特q
i
相邻的双量子比特门g
i
所作用的两个量子比特中之另一量子比特，其中，量子比特L(i)的目标闲置频率低于量子比特H(i)的目标闲置频率；量子比特q
k
为量子比特L(i)和量子比特H(i)之一；所述ν
L(i)，H(i)
表示量子比特q
k
的相互作用频率；所述ω
l，L(i)
表示量子比特L(i)的最小频率；所述ω
h，L(i)
表示量子比特L(i)的最大频率；所述β
i
表示量子比特q
i
的辅助频率；所述ω
l，H(i)
表示量子比特H(i)的最小频率；所述ω
h，H(i)
表示量子比特H(i)的最大频率；所述N(i)表示量子比特q
i
相邻的量子比特集合；所述表示与量子比特q
i
相邻的量子比特集合N(i)中量子比特的目标闲置频率。12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述第一总限制条件，还包括以下至少之一：一：其中，所述α
i
表示量子比特q
i
的非谐性；所述α
j∈N(i)
表示与量子比特q
i
相邻的量子比特
集合N(i)中量子比特的非谐性。13.根据权利要求1所述的方法，还包括：采用如下步骤得到所述量子比特q
m
的目标闲置频率，具体包括：得到满足第二总限制条件情况下的、第二待优化参数δ
c
的第二目标取值，以及得到满足所述第二总限制条件情况下的、第三待优化参数δ
d
的第三目标取值；其中，所述第二总限制条件至少包含以下四个第二参数，且表征有所述四个第二参数中至少三个第二参数所需达到的目标关系：所述第二待优化参数δ
c
，所述第三待优化参数δ
d
，所述量子比特q
m
的闲置频率，所述量子比特q
m
的物理特征；在所述第二待优化参数δ
c
为第二目标取值、所述第三待优化参数δ
d
为第三目标取值以及满足所述第二总限制条件的情况下，得到所述量子比特q
m
的目标闲置频率。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述得到满足所述第二总限制条件情况下的、第三待优化参数δ
d
的第三目标取值，包括：在所述第二待优化参数δ
c
为所述第二目标取值的情况下，得到满足所述第二总限制条件情况下的、第三待优化参数δ
d
的第三目标取值；或者，所述得到满足第二总限制条件情况下的、第二待优化参数δ
c
的第二目标取值，包括：在所述第三待优化参数δ
d
为所述第三目标取值的情况下，得到满足第二总限制条件情况下的、第二待优化参数δ
c
的第二目标取值。15.根据权利要求13所述的方法，还包括：在m依次取值为1至预设最大值之后，得到所述目标量子比特集合中各量子比特的目标闲置频率；其中，所述预设最大值与所述目标量子比特集合中量子比特的数量有关。16.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述得到满足第二总限制条件情况下的、第二待优化参数δ
c
的第二目标取值，包括：在所述第二待优化参数δ
c
所对应的第二预设区间内，搜索得到满足所述第二总限制条件的、所述第二待优化参数δ
c
的最大取值δ
c，opt
；将所述第二待优化参数δ
c
的最大取值δ
c，opt
作为所述第二目标取值。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述在所述第二待优化参数δ
c
所对应的第二预设区间内，搜索得到满足所述第二总限制条件的、所述第二待优化参数δ
c
的最大取值δ
c，opt
，包括：对所述第二待优化参数δ
c
所对应的第二预设区间进行n2次压缩处理；其中，所述n2为大于等于1的正整数；在n2次压缩处理后得到的区间间隔满足第二预设要求的情况下，得到第二目标区间；基于所述第二目标区间，得到满足所述第二总限制条件的、所述第二待优化参数δ
c
的最大取值δ
c，opt
。18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述n2次压缩处理中的第t2次压缩处理，包括：确定第t2次压缩处理中所述第二待优化参数δ
c
所对应的第二待处理区间[δ
l
‑
c
，δ
r
‑
c
]；其中，在所述第t2次压缩处理为首次压缩处理的情况下，所述第二待处理区间[δ
l
‑
c
，δ
r
‑
c
]为所述第二预设区间；所述t2为大于等于1小于等于n2的正整数；基于所述第二待处理区间[δ
l
‑
c
，δ
r
‑
c
]，得到所述第二待优化参数δ
c
的当前取值δ
m
‑
c
；
得到第二判断结果，其中，所述第二判断结果表征在所述第二待优化参数δ
c
为当前取值δ
m
‑
c
的情况下满足所述第二总限制条件，或者不满足所述第二总限制条件；基于所述第二判断结果，对所述第二待处理区间[δ
l
‑
c
，δ
r
‑
c
]进行压缩处理，得到新的第二待处理区间；其中，在所述新的第二待处理区间的区间间隔满足所述第二预设要求的情况下，所述新的第二待处理区间为所述第二目标区间；或者，在所述新的第二待处理区间不满足第二预设要求的情况下，所述新的第二待处理区间为下一次压缩处理中所述第二待优化参数δ
c
所对应的第二待处理区间。19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述基于所述第二判断结果，对所述第二待处理区间[δ
l
‑
c
，δ
r
‑
c
]进行压缩处理，得到新的第二待处理区间，包括：在所述第二判断结果表征满足所述第二总限制条件的情况下，对所述第二待处理区间[δ
l
‑
c
，δ
r
‑
c
]进行压缩处理，并使得压缩处理后的区间中的取值均大于等于所述第二待优化参数δ
c
的当前取值δ
m
‑
c
，以得到新的第二待处理区间；或者，在所述第二判断结果表征不满足所述第二总限制条件的情况下，对所述第二待处理区间[δ
l
‑
c
，δ
r
‑
c
]进行压缩处理，并使得压缩处理后的区间中的取值均小于等于所述第二待优化参数δ
c
的当前取值δ
m
‑
c
，以得到新的第二待处理区间。20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述对所述第二待处理区间[δ
l
‑
c
，δ
r
‑
c
]进行压缩处理，并使得压缩处理后的区间中的取值均大于等于所述第二待优化参数δ
c
的当前取值δ
m
‑
c
，以得到新的第二待处理区间，包括：将所述第二待处理区间[δ
l
‑
c
，δ
r
‑
c
]中的δ
l
‑
c
更新为第二待优化参数δ
c
的当前取值δ
m
‑
c
，所述第二待处理区间[δ
l
‑
c
，δ
r
‑
c
]中的δ
r
‑
c
不变，得到新的第二待处理区间。21.根据权利要求19所述的方法，其中，所述对所述第二待处理区间[δ
l
‑
c
，δ
r
‑
c
]进行压缩处理，并使得压缩处理后的区间中的取值均小于等于所述第二待优化参数δ
c
的当前取值δ
m
‑
c
，以得到新的第二待处理区间，包括：将所述第二待处理区间[δ
l
‑
c
，δ
r
‑
c
]中的δ
r
‑
c
更新为第二待优化参数δ
c
的当前取值δ
m
‑
c
，所述第二待处理区间[δ
l
‑
c
，δ
r
‑
c
]中的δ
l
‑
c
不变，得到新的第二待处理区间。22.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述得到满足所述第二总限制条件情况下的、第三待优化参数δ
d
的第三目标取值，包括：在所述第三待优化参数δ
d
所对应的第三预设区间内，搜索得到满足所述第二总限制条件的、所述第三待优化参数δ
d
的最小取值δ
d，opt
；将所述第三待优化参数δ
d
的最小取值δ
d，opt
作为所述第三目标取值。23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述在所述第三待优化参数δ
d
所对应的第三预设区间内，搜索得到满足所述第二总限制条件的、所述第三待优化参数δ
d
的最小取值δ
d，opt
，包括：对所述第三待优化参数δ
d
所对应的第三预设区间进行n3次压缩处理；其中，所述n3为大于等于1的正整数；在n3次压缩处理后得到的区间间隔满足第三预设要求的情况下，得到第三目标区间；基于所述第三目标区间，得到满足所述第二总限制条件的、所述第三待优化参数δ
d
的最
小取值δ
d，opt
。24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述n3次压缩处理中的第t3次压缩处理，包括：确定第t3次压缩处理中所述第三待优化参数δ
d
所对应的第三待处理区间[δ
l
‑
d
，δ
r
‑
d
]；其中，在所述第t3次压缩处理为首次压缩处理的情况下，所述第三待处理区间[δ
l
‑
d
，δ
r
‑
d
]为所述第三预设区间；所述t3为大于等于1小于等于n3的正整数；基于所述第三待处理区间[δ
l
‑
d
，δ
r
‑
d
]，得到所述第三待优化参数δ
d
的当前取值δ
m
‑
d
；得到第三判断结果，其中，所述第三判断结果表征在所述第三待优化参数δ
d
为当前取值δ
m
‑
d
的情况下满足所述第二总限制条件，或者不满足所述第二总限制条件；基于所述第三判断结果，对所述第三待处理区间[δ
l
‑
d
，δ
r
‑
d
]进行压缩处理，得到新的第三待处理区间；其中，在所述新的第三待处理区间的区间间隔满足所述第三预设要求的情况下，所述新的第三待处理区间为所述第三目标区间；或者，在所述新的第三待处理区间不满足第三预设要求的情况下，所述新的第三待处理区间为下一次压缩处理中所述第三待优化参数δ
d
所对应的第三待处理区间。25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述基于所述第三判断结果，对所述第三待处理区间[δ
l
‑
d
，δ
r
‑
d
]进行压缩处理，得到新的第三待处理区间，包括：在所述第三判断结果表征满足所述第二总限制条件的情况下，对所述第三待处理区间[δ
l
‑
d
，δ
r
‑
d
]进行压缩处理，并使得压缩处理后的区间中的取值均小于等于所述第三待优化参数δ
d
的当前取值δ
m
‑
d
，以得到新的第三待处理区间；或者，在所述第三判断结果表征不满足所述第二总限制条件的情况下，对所述第三待处理区间[δ
l
‑
d
，δ
r
‑
d
]进行压缩处理，并使得压缩处理后的区间中的取值均大于等于所述第三待优化参数δ
d
的当前取值δ
m
‑
d
，以得到新的第三待处理区间。26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述对所述第三待处理区间[δ
l
‑
d
，δ
r
‑
d
]进行压缩处理，并使得压缩处理后的区间中的取值均小于等于所述第三待优化参数δ
d
的当前取值δ
m
‑
d
，以得到新的第三待处理区间，包括：将所述第三待处理区间[δ
l
‑
d
，δ
r
‑
d
]中的δ
r
‑
d
更新为第三待优化参数δ
d
的当前取值δ
m
‑
d
，所述第三待处理区间[δ
l
‑
d
，δ
r
‑
d
]中的δ
l
‑
d
不变，得到新的第三待处理区间。27.根据权利要求25所述的方法，其中，所述对所述第三待处理区间[δ
l
‑
d
，δ
r
‑
d
]进行压缩处理，并使得压缩处理后的区间中的取值均大于等于所述第三待优化参数δ
d
的当前取值δ
m
‑
d
，以得到新的第三待处理区间，包括：将所述第三待处理区间[δ
l
‑
d
，δ
r
‑
d
]中的δ
l
‑
d
更新为第三待优化参数δ
d
的当前取值δ
m
‑
d
，所述第三待处理区间[δ
l
‑
d
，δ
r
‑
d
]中的δ
r
‑
d
不变，得到新的第三待处理区间。28.根据权利要求13
‑
27任一项所述的方法，其中，所述第二总限制条件包括：∑
m
(ω
h，m
‑
ω
m
)≤δ
d
；|ω
m
‑
ω
j∈N(m)
|≥δ
c
；其中，所述ω
h，m
表示量子比特q
m
的最大频率；所述ω
m
表示量子比特q
m
的闲置频率；所述N(m)表示与量子比特q
m
相邻的量子比特集合；
所述ω
j∈N(m)
表示与量子比特q
m
相邻的量子比特集...
【专利技术属性】
技术研发人员：王贺，郭学仪，孟则霖，
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：
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