品质因子的确定方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本公开提供了品质因子的确定方法、装置、设备及存储介质，涉及计算机技术领域，尤其涉及量子计算、量子仿真领域。具体实现方案为：仿真得到目标芯片版图中目标量子比特与目标控制线间的目标耦合强度；目标耦合强度为目标控制线在无预设负载的情况下、目标量子比特与目标控制线之间的耦合强度；获取目标关联关系，目标关联关系表征下述三者之间的关系：量子比特与无预设负载情况下的控制线间的耦合强度，控制线在有预设负载的情况下量子比特的Q因子，控制线与量子比特之间的间隙；基于目标映射关系、目标耦合强度，及目标量子比特与目标控制线之间的目标间距，得到目标控制线在有所述预设负载的情况下、目标量子比特的目标Q因子。子。子。

【技术实现步骤摘要】
品质因子的确定方法、装置、设备及存储介质


[0001]本公开涉及计算机
，尤其涉及量子计算、量子仿真


技术介绍

[0002]在超导量子芯片的设计中，主要依靠控制线与量子比特间的耦合来实现对量子比特的控制，但控制线与量子比特间的耦合会将控制线自身的负载引入到量子比特中，从而导致量子比特的品质因子下降。这里，品质因子(quality factor，也可简称为“Q因子”)能够定量的刻画量子器件的能量损失速率。而能量耗损会造成量子器件的退相干，减少量子器件的寿命；因此，若在芯片设计阶段能够准确地仿真出量子器件的Q因子，则对预测与量子器件退相干有关的性能有着至关重要的作用。

技术实现思路

[0003]本公开提供了一种用于品质因子的确定方法、装置、设备以及存储介质。
[0004]根据本公开的一方面，提供了一种量子比特的品质因子的确定方法，包括：
[0005]仿真得到目标芯片版图中目标量子比特与所述目标量子比特的目标控制线间的目标耦合强度；所述目标耦合强度为所述目标芯片版图中目标控制线在无预设负载的情况下、所述目标量子比特与所述目标控制线之间的耦合强度；所述目标控制线用于对所述目标量子比特进行控制；所述目标芯片版图能够刻画目标量子芯片的芯片结构；
[0006]获取目标关联关系，其中，所述目标关联关系表征下述三者之间的关联关系：量子比特与自身对应的、无预设负载情况下的控制线间的耦合强度，量子比特的控制线在有预设负载的情况下量子比特的Q因子，量子比特的控制线与量子比特之间的间隙；
[0007]基于所述目标映射关系、所述目标耦合强度，以及所述目标芯片版图中目标量子比特与目标控制线之间的目标间距，得到所述目标控制线在有所述预设负载的情况下、所述目标量子比特的目标Q因子。
[0008]根据本公开的另一方面，提供了一种量子比特的品质因子的确定装置，包括：
[0009]仿真处理单元，用于仿真得到目标芯片版图中目标量子比特与所述目标量子比特的目标控制线间的目标耦合强度；所述目标耦合强度为所述目标芯片版图中目标控制线在无预设负载的情况下、所述目标量子比特与所述目标控制线之间的耦合强度；所述目标控制线用于对所述目标量子比特进行控制；所述目标芯片版图能够刻画目标量子芯片的芯片结构；获取目标关联关系，其中，所述目标关联关系表征下述三者之间的关联关系：量子比特与自身对应的、无预设负载情况下的控制线间的耦合强度，量子比特的控制线在有预设负载的情况下量子比特的Q因子，量子比特的控制线与量子比特之间的间隙；
[0010]参数处理单元，用于基于所述目标映射关系、所述目标耦合强度，以及所述目标芯片版图中目标量子比特与目标控制线之间的目标间距，得到所述目标控制线在有所述预设负载的情况下、所述目标量子比特的目标Q因子。
[0011]根据本公开的再一方面，提供了一种计算设备，包括：
[0012]至少一个量子处理单元QPU；
[0013]存储器，耦合到所述至少一个QPU并用于存储可执行指令，
[0014]所述指令被所述至少一个QPU执行，以使所述至少一个QPU能够执行以上所述的方法；
[0015]或者，包括：
[0016]至少一个处理器；以及
[0017]与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0018]所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行以上所述的方法。
[0019]根据本公开的再一方面，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，当至少一个量子处理单元执行时，所述计算机指令使得所述至少一个量子处理单元执行以上所述的方法；
[0020]或者，所述计算机指令用于使所述计算机执行以上所述的方法。
[0021]根据本公开的再一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被至少一个量子处理单元执行时实现以上所述的方法；
[0022]或者所述计算机程序在被处理器执行时实现以上所述的方法。
[0023]这样，本公开方案提供了一种品质因子的确定方法，能够快速、稳定且高效地确定出量子比特的Q因子；而且，本公开方案具有更广阔的适用范围，不受量子器件的频率限制，可以适用于任意频率区间的量子芯片仿真，是一种非常具有实用价值、且通用性强的仿真验证方法。
[0024]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
[0025]附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
[0026]图1是根据本公开实施例量子比特的品质因子的确定方法的实现流程示意图一；
[0027]图2是根据本公开实施例量子比特的品质因子的确定方法的实现流程示意图二；
[0028]图3根据本公开实施例量子比特的品质因子的确定方法的实现流程示意图三；
[0029]图4是根据公开实施例控制线
‑
量子比特的芯片版图的结构示意图；
[0030]图5是根据本公开实施例iEPR方法求解耦合强度的确定方法在一具体实施例中的实现流程示意图；
[0031]图6是根据本公开实施例量子比特的品质因子的确定方法在一具体实施例中的实现流程示意图；
[0032]图7是根据公开实施例验证流程中所采用的芯片版图的结构示意图；
[0033]图8是根据公开实施例中本公开方案与现有等效电路法的计算结果对比图；
[0034]图9是根据本公开实施例验证流程中Q因子与耦合强度的之积和间距的拟合曲线示意图；
[0035]图10是根据本公开实施例量子比特的品质因子的确定装置的结构示意图；
[0036]图11是用来实现本公开实施例量子比特的品质因子的确定方法的计算设备的框
图。
具体实施方式
[0037]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。
[0038]本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。本文中术语“第一”、“第二”表示指代多个类似的技术用语并对其进行区分，并不是限定顺序的意思，或者限定只有两个的意思，例如，第一特征和第二特征，是指代有两类/两个特征，第一特征可以为一个或多个，第二特征也可以为一个或多个。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子比特的品质因子的确定方法，包括：仿真得到目标芯片版图中目标量子比特与所述目标量子比特的目标控制线间的目标耦合强度；所述目标耦合强度为所述目标芯片版图中目标控制线在无预设负载的情况下、所述目标量子比特与所述目标控制线之间的耦合强度；所述目标控制线用于对所述目标量子比特进行控制；所述目标芯片版图能够刻画目标量子芯片的芯片结构；获取目标关联关系，其中，所述目标关联关系表征下述三者之间的关联关系：量子比特与自身对应的、无预设负载情况下的控制线间的耦合强度，量子比特的控制线在有预设负载的情况下量子比特的品质Q因子，量子比特的控制线与量子比特之间的间隙；基于所述目标映射关系、所述目标耦合强度，以及所述目标芯片版图中目标量子比特与目标控制线之间的目标间距，得到所述目标控制线在有所述预设负载的情况下、所述目标量子比特的目标Q因子。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定至少两个预设芯片版图，其中，所述至少两个预设芯片版图中不同的预设芯片版图所对应的预设间距不同，所述预设间距为所述预设芯片版图中预设量子比特与所述预设量子比特的预设控制线之间的间距；所述预设控制线用于控制所述预设量子比特；仿真得到所述预设芯片版图中所述预设量子比特的第一Q因子，其中，所述第一Q因子表示所述预设芯片版图中所述预设量子比特的预设控制线在有所述预设负载情况下、所述预设量子比特的第一Q因子；仿真得到所述预设芯片版图中所述预设量子比特与所述预设量子比特的预设控制线间的第一耦合强度；所述第一耦合强度为所述预设芯片版图中所述预设控制线在无预设负载的情况下、所述预设量子比特与所述预设控制线之间的耦合强度；基于各所述预设芯片版图中预设量子比特的第一Q因子、以及各所述预设芯片版图中所述预设量子比特与所述预设量子比特的预设控制线间的第一耦合强度，以及各所述预设芯片版图所对应的预设间距，得到所述目标关联关系。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预设芯片版图与所述目标芯片版图的关系存在以下至少之一：所述预设芯片版图中预设量子比特与所述目标芯片版图中目标量子比特的结构相同；所述预设芯片版图中所述预设量子比特的预设控制线，与所述目标芯片版图中所述目标量子比特的预设控制线的结构相同；所述预设芯片版图中除所述预设量子比特和所述预设量子比特的预设控制线之外的其他结构，与所述目标芯片版图中除所述目标量子比特和所述目标量子比特的目标控制线之外的其他结构相同。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述基于各所述预设芯片版图中预设量子比特的第一Q因子、以及各所述预设芯片版图中所述预设量子比特与所述预设量子比特的预设控制线间的第一耦合强度，以及各所述预设芯片版图所对应的预设间距，得到所述目标关联关系，包括：得到至少两个第一数值，其中，所述至少两个第一数值中的第一数值是基于以下信息所得：所述预设芯片版图中预设量子比特的第一Q因子，所述预设芯片版图中所述预设量子比特与所述预设量子比特的预设控制线间的第一耦合强度；
对至少两个第一数值以及各所述预设芯片版图所对应的预设间距进行拟合处理，得到目标拟合函数；其中，所述目标关联关系为所述目标拟合函数。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述对至少两个第一数值以及各所述预设芯片版图所对应的预设间距进行拟合处理，得到目标拟合函数，包括：对至少两个第一数值以及各所述预设芯片版图所对应的预设间距进行线性拟合，得到目标拟合函数：Q
×
g＝k
×
d+b；其中，所述Q表示量子比特的控制线在有预设负载的情况下量子比特的Q因子；g表示量子比特与自身对应的、无预设负载情况下的控制线间的耦合强度；d表示量子比特的控制线与量子比特之间的间隙；所述k和b均为拟合系数。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的方法，其中，所述仿真得到目标芯片版图中目标量子比特与所述目标量子比特的目标控制线间的目标耦合强度，包括：在目标控制线无预设负载的情况下、对所述目标芯片版图进行高频电磁场仿真，得到目标仿真结果；基于所述目标仿真结果，得到本征模式m在空间中量子器件n所对应的目标电感能量占比p
mn
；本征模式m为无预设负载情况下的所述目标芯片版图所对应的本征模式；所述量子器件n为所述目标量子比特或所述目标控制线；基于所述目标电感能量占比p
mn
，得到所述目标芯片版图中所述目标量子比特与所述目标量子比特的目标控制线之间的目标耦合强度。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基于所述目标仿真结果，得到本征模式m在空间中量子器件n所对应的目标电感能量占比p
mn
，包括：基于所述目标仿真结果，得到目标仿真结果所对应的以及和其中，目标仿真结果所对应的表示本征模式m的总电场能量；目标仿真结果所对应的表示本征模式m在全空间中存储的总磁场能量；目标仿真结果所对应的表示本征模式1在空间中目标量子比特的目标结构上的电感能量；目标仿真结果所对应的表示本征模式2在空间中目标量子比特的目标结构上的电感能量；基于以及和得到本征模式m在空间中量子器件n所对应的目标电感能量占比p
mn
。8.根据权利要求7任一项所述的方法，其中，所述目标结构为电感可调组件。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述电感可调组件为：约瑟夫森结或约瑟夫森结链。10.根据权利要求1
‑
9任一项所述的方法，所述目标量子芯片为超导量子芯片。11.一种量子比特的品质因子的确定装置，包括：仿真处理单元，用于仿真得到目标芯片版图中目标量子比特与所述目标量子比特的目标控制线间的目标耦合强度；所述目标耦合强度为所述目标芯片版图中目标控制线在无预设负载的情况下、所述目标量子比特与所述目标控制线之间的耦合强度；所述目标控制线用于对所述目标量子比特进行控制；所述目标芯片版图能够刻画目标量子芯片的芯片结构；获取目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卓琛，姜临盼，余轲辉，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：