本申请公开一种用于量子计算的射频场不均匀性分析方法及其相关设备，属于量子计算领域。本申请通过获取待测样品在预设射频场中的拉比振荡信号；对拉比振荡信号进行频谱分析，得到拉比振荡信号的频谱成份；从拉比振荡信号的频谱成份中获取射频场的强度分布；基于射频场的强度分布和预设的GRAPE算法计算鲁棒控制脉冲，其中，鲁棒控制脉冲为用于控制待测样品中核自旋量子态的射频场。本申请的技术方案能够使得待测样品中核自旋量子态在射频场强度不均匀时仍然能够实现正确的控制，提高了量子计算中控制脉冲对于射频场不均匀的鲁棒性。计算中控制脉冲对于射频场不均匀的鲁棒性。计算中控制脉冲对于射频场不均匀的鲁棒性。
【技术实现步骤摘要】
用于量子计算的射频场不均匀性分析方法及其相关设备
[0001]本申请属于量子计算领域，具体涉及一种用于量子计算的射频场不均匀性分析方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质。
技术介绍
[0002]核磁共振量子计算机通过缠绕在样品管上的螺线管线圈发射与核自旋共振的射频脉冲来控制核自旋操作，通常液体核磁共振样品中有阿伏伽德罗常数个的核自旋，最终核磁共振量子计算机读出的信号就来自于这些核自旋的信号总和。一般来说，样品中的核自旋需要在被控制的过程中保持一致性，然而由于螺线管中射频强度分布并非绝对均匀，导致样品管中不同空间位置的核自旋感受到的控制脉冲强度不同，最终影响量子计算的控制精度。
[0003]在现有的核磁共振量子计算中，使用GRAPE(Gradient Ascent Pulse Engineering，J.Magn.Reason.2005 172(2):296
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305.)优化控制设计射频脉冲时，通常会考虑控制脉冲对射频场不均匀性的鲁棒性，通过设置射频场不均匀系数可以在梯度下降算法中计算出对射频场不均匀鲁棒的控制脉冲。但是由于难以直接测量线圈中的射频场强度，所以GRAPE算法中射频场的不均匀系数一般是主观设置的，并不能对射频场真实的不均匀性起最好的鲁棒效果。
技术实现思路
[0004]本申请实施例的目的在于提出一种用于量子计算的射频场不均匀性分析方法、装置、计算机设备及存储介质，现有的核磁共振量子计算难以直接测量线圈中的射频场强度，所以GRAPE算法中射频场的不均匀系数一般是主观设置的，并不能对射频场真实的不均匀性起最好的鲁棒效果的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种用于量子计算的射频场不均匀性分析方法，采用了如下所述的技术方案：
[0006]一种用于量子计算的射频场不均匀性分析方法，包括：
[0007]获取待测样品在预设射频场中的拉比振荡信号；
[0008]对所述拉比振荡信号进行频谱分析，得到所述拉比振荡信号的频谱成份；
[0009]从所述拉比振荡信号的频谱成份中获取所述射频场的强度分布；
[0010]基于所述射频场的强度分布和预设的GRAPE算法计算鲁棒控制脉冲，其中，所述鲁棒控制脉冲为用于控制所述待测样品中核自旋量子态的射频场。
[0011]进一步地，所述获取待测样品在预设射频场中的拉比振荡信号的步骤，具体包括：
[0012]测量所述待测样品的自由感应衰减信号；
[0013]基于所述待测样品的自由感应衰减信号确定所述待测样品中所有核自旋量子态在预设投影平面上的投影大小；
[0014]基于所述投影大小确定所述待测样品在预设射频场中的拉比振荡信号。
[0015]进一步地，对所述拉比振荡信号进行频谱分析，得到所述拉比振荡信号的频谱成份的步骤，具体包括：
[0016]对所述拉比振荡信号进行离散傅里叶变换，得到所述拉比振荡信号的频谱成份；或
[0017]使用正弦函数和的形式对所述拉比振荡信号进行拟合，得到所述拉比振荡信号的频谱成份。
[0018]进一步地，基于以下公式对所述拉比振荡信号进行离散傅里叶变换：
[0019][0020]式中，N为采样点数量，x
j
为第j个采样点的拉比振荡信号的强度，y
k
为拉比振荡信号中频率大小为e
2πijk/
的成分的含量。
[0021]进一步地，离散傅里叶变换结果的横轴为所述拉比振荡信号的频率成份，离散傅里叶变换结果的纵轴为所述拉比振荡信号中各个频率成份的频率大小，从所述拉比振荡信号的频谱成份中获取所述射频场的强度分布的步骤，具体包括：
[0022]从所述离散傅里叶变换结果确定所述拉比振荡信号中的频率成份和各个频率成份的频率大小；
[0023]基于所述频率成份和各个频率成份的频率大小确定所述射频场的强度分布。
[0024]进一步地，基于以下公式对所述拉比振荡信号进行拟合：
[0025]f(x)＝∑
i
a
i
sin(b
i
x+c
i
)
[0026]式中，f(x)拉比振荡信号的正弦函数和，i为使用到的正弦函数的数量，a
i
为频率成分的占比，b
i
为频率大小，c
i
为相位大小。
[0027]进一步地，从所述拉比振荡信号的频谱成份中获取所述射频场的强度分布的步骤，具体包括：
[0028]从正弦函数拟合结果中确定所述拉比振荡信号中的频率成份和各个频率成份的频率大小；
[0029]基于所述频率成份和各个频率成份的频率大小确定所述射频场的强度分布。
[0030]进一步地，基于所述射频场的强度分布和预设的GRAPE算法计算鲁棒控制脉冲的步骤，具体包括：
[0031]从所述射频场的强度分布获取射频场不均匀分布的偏置值；
[0032]在所述射频场的哈密顿量中添加所述偏置值；
[0033]利用所述GRAPE算法在偏置后的参数空间中寻找所述射频场在不均匀状态下的最优参数，得到所述的鲁棒控制脉冲。
[0034]为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种用于量子计算的射频场不均匀性分析装置，采用了如下所述的技术方案：
[0035]一种用于量子计算的射频场不均匀性分析装置，包括：
[0036]拉比振荡模块，用于获取待测样品在预设射频场中的拉比振荡信号；
[0037]频谱分析模块，用于对所述拉比振荡信号进行频谱分析，得到所述拉比振荡信号的频谱成份；
[0038]强度分布模块，用于从所述拉比振荡信号的频谱成份中获取所述射频场的强度分布；
[0039]鲁棒控制模块，用于基于所述射频场的强度分布和预设的GRAPE算法计算所述射频场的鲁棒控制脉冲，其中，所述鲁棒控制脉冲为用于控制所述待测样品中核自旋量子态的射频场。
[0040]为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种计算机设备，采用了如下所述的技术方案：
[0041]一种计算机设备，所述计算机设备为量子计算机，所述量子计算机包括存储器、经典处理器和量子处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述量子计算机执行所述计算机可读指令时实现如上述所述的用于量子计算的射频场不均匀性分析方法的步骤。
[0042]为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，采用了如下所述的技术方案：
[0043]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被量子计算机执行时实现如上述所述的用于量子计算的射频场不均匀性分析方法的步骤。
[0044]与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：
[0045]本申请公开一种用于量子计算的射频场不均匀性分析方法及其相关设备，属于量子计算领域。本申请通过获取待测样本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于量子计算的射频场不均匀性分析方法，其特征在于，包括：获取待测样品在预设射频场中的拉比振荡信号；对所述拉比振荡信号进行频谱分析，得到所述拉比振荡信号的频谱成份；从所述拉比振荡信号的频谱成份中获取所述射频场的强度分布；基于所述射频场的强度分布和预设的GRAPE算法计算鲁棒控制脉冲，其中，所述鲁棒控制脉冲为用于控制所述待测样品中核自旋量子态的射频场。2.如权利要求1所述的用于量子计算的射频场不均匀性分析方法，其特征在于，所述获取待测样品在预设射频场中的拉比振荡信号的步骤，具体包括：测量所述待测样品的自由感应衰减信号；基于所述待测样品的自由感应衰减信号确定所述待测样品中所有核自旋量子态在预设投影平面上的投影大小；基于所述投影大小确定所述待测样品在预设射频场中的拉比振荡信号。3.如权利要求1所述的用于量子计算的射频场不均匀性分析方法，其特征在于，对所述拉比振荡信号进行频谱分析，得到所述拉比振荡信号的频谱成份的步骤，具体包括：对所述拉比振荡信号进行离散傅里叶变换，得到所述拉比振荡信号的频谱成份；或使用正弦函数和的形式对所述拉比振荡信号进行拟合，得到所述拉比振荡信号的频谱成份。4.如权利要求3所述的用于量子计算的射频场不均匀性分析方法，其特征在于，基于以下公式对所述拉比振荡信号进行离散傅里叶变换：式中，N为采样点数量，x
j
为第j个采样点的拉比振荡信号的强度，y
k
为拉比振荡信号中频率大小为e
2πijk/
的成分的含量。5.如权利要求4所述的用于量子计算的射频场不均匀性分析方法，其特征在于，离散傅里叶变换结果的横轴为所述拉比振荡信号的频率成份，离散傅里叶变换结果的纵轴为所述拉比振荡信号中各个频率成份的频率大小，从所述拉比振荡信号的频谱成份中获取所述射频场的强度分布的步骤，具体包括：从所述离散傅里叶变换结果确定所述拉比振荡信号中的频率成份和各个频率成份的频率大小；基于所述频率成份和各个频率成份的频率大小确定所述射频场的强度分布。6.如权利要求3所述的用于量子计算的射频场不均匀性分析方法，其特征在于，基于以下公式对所述拉比振荡信号进行拟合：f(x)＝∑
i
a
【专利技术属性】
技术研发人员：林子栋，施巍，项金根，孟铁军，冯冠儒，陈辰星，
申请(专利权)人：深圳量旋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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