本公开提供了一种贝尔测量设备验证方法、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：确定探测量子态集合，述探测量子态集合中的探测量子态与相应的后处理算符一一对应，该后处理算符基于理想贝尔测量设备对相应的探测量子态进行测量所能获得的所有测量结果确定；重复执行以下操作多次：在探测量子态集合中随机选择一个探测量子态，以通过待验证的贝尔测量设备对探测量子态进行测量，以获得测量结果；以及响应于确定每一次操作所获得的测量结果均出现在相对应的后处理算符中，确定待验证的贝尔测量设备被验证通过。证通过。证通过。
【技术实现步骤摘要】
贝尔测量设备验证方法及装置、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
，具体涉及一种贝尔测量设备验证方法、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]随着越来越多的新兴量子科技的不断涌现，量子硬件技术也在逐年提升，量子通信以及量子互联网也在不断发展。量子科技的重要资源之一是贝尔测量(Bell Measurement)，它是量子计算和量子信息处理的核心资源和基本组成部分，是许多著名量子信息处理案例如量子密钥分发(Quantum Key Distribution)、量子超密编码(Quantum Superdense Coding)、量子隐形传态(Quantum Teleportation)等的核心部分。因此，验证一个未知的量子测量设备是否能够精确实现贝尔测量，是量子计算的核心问题。
技术实现思路
[0003]本公开提供了一种贝尔测量设备验证方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
[0004]根据本公开的一方面，提供了一种贝尔测量设备验证方法，包括：确定探测量子态集合，所述探测量子态集合中的探测量子态与相应的后处理算符一一对应，其中，所述后处理算符基于理想贝尔测量设备对相应的探测量子态进行测量所能获得的所有测量结果确定；重复执行以下操作多次：在所述探测量子态集合中随机选择一个探测量子态，以通过待验证的贝尔测量设备对所述探测量子态进行测量，以获得测量结果；以及响应于确定每一次操作所获得的测量结果均出现在相对应的后处理算符中，确定所述待验证的贝尔测量设备被验证通过。
[0005]根据本公开的另一方面，提供了一种贝尔测量设备验证装置，包括：第一确定单元，配置为确定探测量子态集合，所述探测量子态集合中的探测量子态与相应的后处理算符一一对应，其中，所述后处理算符基于理想贝尔测量设备对相应的探测量子态进行测量所能获得的所有测量结果确定；操作单元，配置为重复执行以下操作多次：在所述探测量子态集合中随机选择一个探测量子态，以通过待验证的贝尔测量设备对所述探测量子态进行测量，以获得测量结果；以及验证单元，配置为响应于确定每一次操作所获得的测量结果均出现在相对应的后处理算符中，确定所述待验证的贝尔测量设备被验证通过。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]根据本公开的一个或多个实施例，仅使用局域量子操作以及经典通信即能完成验证任务，并且保证当未知测量设备没有实现贝尔测量时，错误断言其验证通过的概率较小。
[0010]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
[0011]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。
[0012]图1示出了根据本公开的实施例的贝尔测量设备验证方法的流程图；
[0013]图2示出了根据本公开的实施例的贝尔测量设备验证方法的示意图；
[0014]图3示出了根据本公开的实施例的贝尔测量设备验证装置的结构框图；以及
[0015]图4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
[0016]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。
[0017]在本公开中，除非另有说明，否则使用术语“第一”、“第二”等来描述各种要素不意图限定这些要素的位置关系、时序关系或重要性关系，这种术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。在一些示例中，第一要素和第二要素可以指向该要素的同一实例，而在某些情况下，基于上下文的描述，它们也可以指代不同实例。
[0018]在本公开中对各种所述示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例的目的，而并非旨在进行限制。除非上下文另外明确地表明，如果不特意限定要素的数量，则该要素可以是一个也可以是多个。此外，本公开中所使用的术语“和/或”涵盖所列出的项目中的任何一个以及全部可能的组合方式。
[0019]下面将结合附图详细描述本公开的实施例。
[0020]迄今为止，正在应用中的各种不同类型的计算机都是以经典物理学为信息处理的理论基础，称为传统计算机或经典计算机。经典信息系统采用物理上最容易实现的二进制数据位存储数据或程序，每一个二进制数据位由0或1表示，称为一个位或比特，作为最小的信息单元。经典计算机本身存在着不可避免的弱点：一是计算过程能耗的最基本限制。逻辑元件或存储单元所需的最低能量应在kT的几倍以上，以避免在热胀落下的误动作；二是信息熵与发热能耗；三是计算机芯片的布线密度很大时，根据海森堡不确定性关系，电子位置的不确定量很小时，动量的不确定量就会很大。电子不再被束缚，会有量子干涉效应，这种效应甚至会破坏芯片的性能。
[0021]量子计算机(quantum computer)是一类遵循量子力学性质、规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理设备。当某个设备处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，他就是量子计算机。量子计算机遵循着独一无二的量子动力学规律(特别是
量子干涉)来实现一种信息处理的新模式。对计算问题并行处理，量子计算机比起经典计算机有着速度上的绝对优势。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算，所有这些经典计算同时完成，并按一定的概率振幅叠加起来，给出量子计算机的输出结果，这种计算称为量子并行计算。量子并行处理大大提高了量子计算机的效率，使得其可以完成经典计算机无法完成的工作，例如一个很大的自然数的因子分解。量子相干性在所有的量子超快速算法中得到了本质性的利用。因此，用量子态代替经典态的量子并行计算，可以达到经典计算机不可比拟的运算速度和信息处理功能，同时节省了大量的运算资源。
[0022]以量子超密编码协议为例，其量子协议如下：协议双方Alice和Bob预先共享一对高度纠缠的贝尔态(Bell State)；Alice根据需要传本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种贝尔测量设备验证方法，包括：确定探测量子态集合，所述探测量子态集合中的探测量子态与相应的后处理算符一一对应，其中，所述后处理算符基于理想贝尔测量设备对相应的探测量子态进行测量所能获得的所有测量结果确定；重复执行以下操作多次：在所述探测量子态集合中随机选择一个探测量子态，以通过待验证的贝尔测量设备对所述探测量子态进行测量，以获得测量结果；以及响应于确定每一次操作所获得的测量结果均出现在相对应的后处理算符中，确定所述待验证的贝尔测量设备被验证通过。2.如权利要求1所述的方法，还包括：确定预设的所述待验证的贝尔测量设备的误差值以及预设的置信度；以及基于所述误差值以及所述置信度确定重复执行所述操作的次数。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，重复执行所述操作的次数基于所述探测量子态集合所对应的量子探测算符的第二大特征值确定，其中所述量子探测算符Ω基于以下公式确定：其中，n为所述待验证的贝尔测量设备的量子比特数目，而表示所述探测量子态集合中的第j个探测量子态的转置矩阵，m为所述探测量子态集合中的探测量子态的数量，p
j
为所述探测量子态集合中的探测量子态所对应的概率，T
j
为第j个探测量子态所对应的后处理算符，表示张量操作。4.如权利要求3所述的方法，其中，基于以下公式确定重复执行所述操作的次数N：其中，λ2(Ω)为所述量子探测算符的第二大特征值，ε为所述误差值，δ为所述置信度。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述探测量子态集合基于以下项中的至少一项所对应的特征向量确定：泡利X算符、泡利Y算符以及泡利Z算符。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述探测量子态集合基于以下量子态中的至少一个确定：|00>、|11>、|01>、|10>、|++>、|
‑‑
>、|+
‑
>、|
‑
+>、|TT>、|
⊥⊥
>、|T
⊥
>、|
⊥
T>，其中，|0>和|1>表示泡利Z算符的特征向量，|+>和|
‑
>表示泡利X算符的特征向量，|T>和|
⊥
>表示泡利Y算符的特征向量。7.一种贝尔测量设备验证装置，包括：第一确定单元，配置为确定探测量子态集合，所述探测量子态集合中的探测量子态与相应的后处理算符一一对应，其中，所述后处理算符基于理想贝尔测量设备对相应的探测量子态进行测量所能获得的所有测量结果确定；操作单元，配置为重复执行以下操作多次：在所述探测量子态集合中随机选择一个探测量子态，以通过待验证的贝尔测量设备对所述探...
【专利技术属性】
技术研发人员：王琨，
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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