超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定方法及装置制造方法及图纸

本公开提供了一种超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定方法及装置，涉及量子计算技术领域，具体涉及超导量子芯片技术领域。具体实现方案为：获取第一量子芯片的结构版图，所述第一量子芯片包括第一量子组合器件，所述第一量子组合器件包括相互耦合的两个第一量子器件；基于所述结构版图，确定所述第一量子器件在本征模式下的第一器件电感能量占比；基于所述第一器件电感能量占比和预先确定的第一关系，确定第一变量的目标值，所述第一关系为器件电感能量占比与所述第一变量的关系；基于所述目标值、预先获取的所述第一量子芯片在所述本征模式下的第一本征频率和预先确定的第二关系，确定所述第一量子组合器件的第一耦合强度。的第一耦合强度。的第一耦合强度。

【技术实现步骤摘要】
超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定方法及装置


[0001]本公开涉及量子计算
，尤其涉及超导量子芯片
，具体涉及一种超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定方法及装置。

技术介绍

[0002]随着超导量子芯片的规模化发展，除了对于微纳加工技术提出更高要求之外，在正式流片前对芯片的仿真验证也至关重要。仿真验证的目的是尽可能真实地描述出芯片的特征参数，使得研究人员可以在设计阶段更好地预测芯片的性能指标，减少量子芯片微纳加工的试错成本。
[0003]目前，对于超导量子芯片的仿真验证通常是通过等效电路法，即将超导量子芯片等效为电路模型，并基于等效电路模型进行超导量子芯片的仿真验证，从而得到量子芯片中两个量子器件的耦合强度。

技术实现思路

[0004]本公开提供了一种超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定方法及装置。
[0005]根据本公开的第一方面，提供了一种超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定方法，包括：
[0006]获取第一量子芯片的结构版图，所述第一量子芯片包括第一量子组合器件，所述第一量子组合器件包括相互耦合的两个第一量子器件；
[0007]基于所述结构版图，确定所述第一量子器件在本征模式下的第一器件电感能量占比，所述第一器件电感能量占比为：所述本征模式下存储在所述第一量子器件中的第一电感能量相对于所述本征模式下存储在所述第一量子芯片中的第二电感能量的占比；
[0008]基于所述第一器件电感能量占比和预先确定的第一关系，确定第一变量的目标值，所述第一关系为器件电感能量占比与所述第一变量的关系；
[0009]基于所述目标值、预先获取的所述第一量子芯片在所述本征模式下的第一本征频率和预先确定的第二关系，确定所述第一量子组合器件的第一耦合强度，所述第二关系为量子组合器件的耦合强度与第一目标信息的关系，所述第一目标信息包括所述第一变量和量子芯片在本征模式下的本征频率。
[0010]根据本公开的第二方面，提供了一种超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定装置，包括：
[0011]获取模块，用于获取第一量子芯片的结构版图，所述第一量子芯片包括第一量子组合器件，所述第一量子组合器件包括相互耦合的两个第一量子器件；
[0012]第一确定模块，用于基于所述结构版图，确定所述第一量子器件在本征模式下的第一器件电感能量占比，所述第一器件电感能量占比为：所述本征模式下存储在所述第一量子器件中的第一电感能量相对于所述本征模式下存储在所述第一量子芯片中的第二电感能量的占比；
[0013]第二确定模块，用于基于所述第一器件电感能量占比和预先确定的第一关系，确定第一变量的目标值，所述第一关系为器件电感能量占比与所述第一变量的关系；
[0014]第三确定模块，用于基于所述目标值、预先获取的所述第一量子芯片在所述本征模式下的第一本征频率和预先确定的第二关系，确定所述第一量子组合器件的第一耦合强度，所述第二关系为量子组合器件的耦合强度与第一目标信息的关系，所述第一目标信息包括所述第一变量和量子芯片在本征模式下的本征频率。
[0015]根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：
[0016]至少一个处理器；以及
[0017]与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0018]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第一方面中的任一项方法。
[0019]根据本公开的第四方面，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第一方面中的任一项方法。
[0020]根据本公开的第五方面，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第一方面中的任一项方法。
[0021]根据本公开的技术解决了对超导量子芯片的仿真验证效果比较差的问题，提高了超导量子芯片的仿真验证效果，从而提高了两个量子器件之间的耦合强度的确定准确性。
[0022]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
[0023]附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
[0024]图1是根据本公开第一实施例的超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定方法的流程示意图；
[0025]图2是两个量子比特耦合结构的版图；
[0026]图3是一个量子比特和谐振腔耦合结构的版图；
[0027]图4是本公开提供的一具体示例的流程示意图；
[0028]图5是两个量子比特耦合结构版图对应的耦合强度结果对比图；
[0029]图6是量子比特和谐振腔耦合结构版图对应的耦合强度结果对比图；
[0030]图7是根据本公开第二实施例的超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定装置的结构示意图；
[0031]图8是用来实施本公开的实施例的示例电子设备的示意性框图。
具体实施方式
[0032]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。
[0033]第一实施例
[0034]如图1所示，本公开提供一种超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定方法，包括如下步骤：
[0035]步骤S101：获取第一量子芯片的结构版图，所述第一量子芯片包括第一量子组合器件，所述第一量子组合器件包括相互耦合的两个第一量子器件。
[0036]本实施例中，超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定方法涉及量子计算
，尤其涉及超导量子芯片
，其可以广泛应用于超导量子芯片的仿真验证场景下。本公开实施例的超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定方法，可以由本公开实施例的超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定装置执行。本公开实施例的超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定装置可以配置在任意电子设备中，以执行本公开实施例的超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定方法。
[0037]该步骤中，第一量子芯片可以为任一量子芯片，量子芯片可以为超导量子芯片，作为超导电路技术方案的核心载体，超导量子芯片的研发至关重要。与经典芯片类似，在正式生产和加工之前，超导量子芯片也需要一个完整的结构版图。该结构版图包含了量子芯片的所有核心器件、控制线、读取线等信息。
[0038]第一量子芯片可以包括第一量子组合器件，第一量子组合器件的结构可以为耦合结构，如两个量子比特耦合结构，第一量子组合器件可以包括相互耦合的两个第一量子器件，第一量子器件可以为量子比特、谐振腔等，也就是说，两个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定方法，包括：获取第一量子芯片的结构版图，所述第一量子芯片包括第一量子组合器件，所述第一量子组合器件包括相互耦合的两个第一量子器件；基于所述结构版图，确定所述第一量子器件在本征模式下的第一器件电感能量占比，所述第一器件电感能量占比为：所述本征模式下存储在所述第一量子器件中的第一电感能量相对于所述本征模式下存储在所述第一量子芯片中的第二电感能量的占比；基于所述第一器件电感能量占比和预先确定的第一关系，确定第一变量的目标值，所述第一关系为器件电感能量占比与所述第一变量的关系；基于所述目标值、预先获取的所述第一量子芯片在所述本征模式下的第一本征频率和预先确定的第二关系，确定所述第一量子组合器件的第一耦合强度，所述第二关系为量子组合器件的耦合强度与第一目标信息的关系，所述第一目标信息包括所述第一变量和量子芯片在本征模式下的本征频率。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一关系包括以下至少一项：量子组合器件包含的两个量子器件中的一个量子器件在本征模式下的器件电感能量占比与所述第一变量的关系为：p
11
＝cos2θ；量子组合器件包含的两个量子器件中的另一个量子器件在本征模式下的器件电感能量占比与所述第一变量的关系为：p
12
＝sin2θ；其中，p
11
和p
12
为两个量子器件在同一本征模式下的器件电感能量占比，θ为所述第一变量。3.根据权利要求1所述的方法，所述基于所述目标值、预先获取的所述第一量子芯片在所述本征模式下的第一本征频率和预先确定的第二关系，确定所述第一量子组合器件的第一耦合强度之前，还包括：确定量子组合器件在量子芯片的裸态下第一哈密顿量的第一表征参量，所述第一表征参量是基于量子组合器件的耦合强度的参量；基于由所述第一变量构造得到的变换矩阵、所述第一表征参量、预先获取的量子组合器件在量子芯片的缀饰态下第二哈密顿量的第二表征参量的三者关系，确定第三关系和第四关系，所述变换矩阵用于将所述第一表征参量变换至所述第二表征参量，所述第二表征参量是基于量子芯片在本征模式下的本征频率的参量，所述第三关系为量子芯片在缀饰态下的本征频率与量子芯片在裸态下的本征频率的关系，所述第四关系为所述第一变量与第二目标信息的关系，所述第二目标信息包括耦合强度和量子芯片在裸态下的本征频率；基于所述第三关系，对所述第四关系进行变换，得到所述第二关系。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述变换矩阵为：其中，R(θ)为变换矩阵，θ为第一变量。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述确定量子组合器件在量子芯片的裸态下第一哈密顿量的第一表征参量，包括：获取裸态下量子组合器件的第三哈密顿量；
对所述第三哈密顿量进行一次量子化，得到二次型的所述第一哈密顿量；对所述第一哈密顿量进行形式转换，得到所述第一表征参量。6.根据权利要求1所述的方法，所述基于所述第一器件电感能量占比和预先确定的第一关系，确定第一变量的目标值之前，还包括：确定第五关系和第六关系，所述第五关系为本征模式下存储在量子器件中的电感能量与基于量子器件在本征模式下的电感参量确定的电感能量的关系，所述第六关系为本征模式下存储在量子芯片中的电感能量与量子芯片在缀饰态下第四哈密顿量的关系；基于所述第五关系和所述第六关系，确定量子器件在本征模式下的器件电感能量占比与第三目标信息的第七关系，所述第三目标信息包括所述电感参量和所述第四哈密顿量；基于所述第一变量，将所述电感参量转化为缀饰态下的二次量子化算符，并基于转化后的二次量子化算符进行量子态的算符运算，得到第一目标参量，所述第一目标参量是基于所述第一变量的参量；对所述第四哈密顿量进行量子态的算符运算，得到第二目标参量；基于所述第一目标参量和所述第二目标参量，对所述第七关系进行变换，得到第一关系。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基于所述第一变量，将所述电感参量转化为缀饰态下的二次量子化算符，包括：确定所述电感参数与量子组合器件在裸态下哈密顿量的一次量子化算符的第八关系；基于所述第一变量，确定量子组合器件在裸态下哈密顿量的一次量子化算符与量子芯片在缀饰态下哈密顿量的一次量子化算符的第九关系；确定量子组合器件在缀饰态下哈密顿量的一次量子化算符和二次量子化算符的第十关系；基于所述第八关系、所述第九关系和所述第十关系，将所述电感参量转化为缀饰态下的二次量子化算符。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第九关系包括：x1＝cosθx
′1‑
sinθx
′2，x2＝sinθx
′1+cosθx
′2；其中，x1和x2为量子组合器件在裸态下哈密顿量的一次量子化算符，x
′1和x
′2为量子组合器件在缀饰态下哈密顿量的一次量子化算符，θ为所述第一变量。9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述对所述第四哈密顿量进行量子态的算符运算，得到第二目标参量，包括：对所述第四哈密顿量进行二次量子化，得到所述第四哈密顿量的二次量子化算符表征；对所述二次量子化算符表征进行量子态的算符运算，得到第二目标参量。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述结构版图，确定所述第一量子器件在本征模式下的第一器件电感能量占比，包括：基于所述结构版图，对所述第一量子芯片进行仿真，得到仿真输出信息；基于所述仿真输出信息，确定所述第一量子器件在本征模式下的第一器件电感能量占比。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述基于所述结构版图，对所述第一量子芯片
进行仿真，得到仿真输出信息，包括：对所述结构版图进行本征模式求解，得到所述第一量子芯片在高频电磁场的所述本征模式下的电磁场分布信息，所述仿真输出信息包括所述电磁场分布信息；所述基于所述仿真输出信息，确定所述第一量子器件在本征模式下的第一器件电感能量占比，包括：基于所述电磁场分布信息，确定所述第一量子芯片在所述本征模式下的电磁场能量信息；基于所述电磁场能量信息，确定所述第一量子器件在本征模式下的第一器件电感能量占比。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述两个第一量子器件中至少一个量子器件包括约瑟夫森结。13.一种超导量子芯片版图中量子器件间的耦合强度确定装置，包括：获取模块，用于获取第一量子芯片的结构版图，所述第一量子芯片包括第一量子组合器件，所述第一量子组合器件包括相互...

【专利技术属性】
技术研发人员：余轲辉，付元豪，焦晓杨，晋力京，
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：