量子芯片版图的仿真方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本公开提供了量子芯片版图的仿真方法、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、量子仿真等技术领域。具体实现方案为：确定量子芯片版图中目标耦合器架构所对应的目标关联关系，所述目标耦合器架构中至少包括两个量子比特和耦合器；所述耦合器用于耦合所述两个量子比特；所述目标关联关系表征两个量子比特间的本征频率差、与耦合器的实际频率之间的关联关系；以及在所述目标关联关系中存在目标点的情况下，得到第一仿真结果，所述第一仿真结果表征所述目标耦合器架构满足预设架构要求；所述目标点处所述两个量子比特间的等效耦合强度满足耦合要求。间的等效耦合强度满足耦合要求。间的等效耦合强度满足耦合要求。

【技术实现步骤摘要】
量子芯片版图的仿真方法、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、量子仿真等


技术介绍

[0002]超导量子芯片是超导量子电路技术方案的核心，随着微纳加工技术的进步，超导量子芯片上可集成的量子比特数量也在不断增加，从几个、几十个到上百个不等，未来的目标是实现数千上万个量子比特的集成。随着量子比特数量不断增长，超导量子芯片的量子芯片版图设计变得越来越紧迫和重要。在量子芯片版图设计完成后，随之而来的一个问题是如何验证该量子芯片版图的有效性，成为当前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]本公开提供了一种量子芯片版图的仿真方法、装置、设备及存储介质。
[0004]根据本公开的一方面，提供了一种量子芯片版图的仿真方法，包括：
[0005]确定量子芯片版图中目标耦合器架构所对应的目标关联关系，其中，所述目标耦合器架构中至少包括两个量子比特和耦合器；其中，所述耦合器用于耦合所述两个量子比特；所述目标关联关系表征两个量子比特间的本征频率差、与耦合器的实际频率之间的关联关系；以及
[0006]在所述目标关联关系中存在目标点的情况下，得到第一仿真结果，所述第一仿真结果表征所述目标耦合器架构满足预设架构要求；所述目标点处所述两个量子比特间的等效耦合强度满足耦合要求。
[0007]根据本公开的另一方面，提供了一种量子芯片版图的仿真装置，包括：
[0008]第一处理单元，用于确定量子芯片版图中目标耦合器架构所对应的目标关联关系，其中，所述目标耦合器架构中至少包括两个量子比特和耦合器；其中，所述耦合器用于耦合所述两个量子比特；所述目标关联关系表征两个量子比特间的本征频率差、与耦合器的实际频率之间的关联关系；以及
[0009]第二处理单元，用于在所述目标关联关系中存在目标点的情况下，得到第一仿真结果，所述第一仿真结果表征所述目标耦合器架构满足预设架构要求；所述目标点处所述两个量子比特间的等效耦合强度满足耦合要求。
[0010]根据本公开的再一方面，提供了一种计算设备，包括：
[0011]至少一个量子处理单元QPU；
[0012]存储器，耦合到所述至少一个QPU并用于存储可执行指令，
[0013]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；
[0014]或者，包括：
[0015]至少一个处理器；以及
[0016]与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0017]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。
[0018]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；
[0019]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。
[0020]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；
[0021]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。
[0022]这样，本公开方案通过了一种验证目标耦合器架构的有效性和合理性的具体方案，进而来验证含有目标耦合器架构的量子芯片版图的设计合理性；如此，对于后续量子芯片的设计、仿真以及验证具有重要指导意义；此外，本公开方案简便、易于实施，且使用门槛低，因此，还兼具实用性。
[0023]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
[0024]附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
[0025]图1是根据本公开实施例量子芯片版图的仿真方法的实现流程示意图一；
[0026]图2是根据本公开实施例量子芯片版图的仿真方法的实现流程示意图二；
[0027]图3是根据本公开实施例量子芯片版图的仿真方法的实现流程示意图三；
[0028]图4是根据本公开实施例量子芯片版图的仿真方法的实现流程示意图四；
[0029]图5是根据本公开实施例量子芯片版图的仿真方法在一具体示例中的实现流程示意图；
[0030]图6(a)是根据本公开实施例超导量子芯片的量子芯片版图的结构示意图；
[0031]图6(b)是根据本公开方案在一示例中的本征频率差与耦合器的实际频率的曲线示意图；
[0032]图6(c)是现有方案量子比特间的等效耦合强度与耦合器的实际频率的曲线示意图；
[0033]图7是根据本公开实施例量子芯片版图的仿真装置的结构示意图；
[0034]图8是用来实现本公开实施例的量子芯片版图的仿真方法的计算设备的框图。
具体实施方式
[0035]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。
[0036]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。
[0037]另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，缺少某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
[0038]量子计算是后摩尔时代的标志性技术之一，备受学术界和工业界的关注。相比于传统计算，量子计算，在求解诸如大数分解之类的问题时，展现出了显著优势，而且，对诸如量子多体系统、量子化学模拟等前沿研究提供了新的思路。这些潜在的量子应用极大地推动了量子硬件的发展，而在硬件实现上，比如超导量子电路、离子阱、金刚石NV色心、核磁共振、光量子系统等，均为量子计算硬件候选者之一，其中，超导量子电路，由于具有退相干时间长、易操作/读取和可扩展性强等优点，所以，被认为是业界最具前景的量子计算硬件的候选者。
[0039]超导量子芯片是超导量子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子芯片版图的仿真方法，包括：确定量子芯片版图中目标耦合器架构所对应的目标关联关系，其中，所述目标耦合器架构中至少包括两个量子比特和耦合器；其中，所述耦合器用于耦合所述两个量子比特；所述目标关联关系表征两个量子比特间的本征频率差、与耦合器的实际频率之间的关联关系；以及在所述目标关联关系中存在目标点的情况下，得到第一仿真结果，所述第一仿真结果表征所述目标耦合器架构满足预设架构要求；所述目标点处所述两个量子比特间的等效耦合强度满足耦合要求。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述目标关联关系中不存在所述目标点的情况下，得到第二仿真结果，所述第二仿真结果表征所述目标耦合器架构不满足所述预设架构要求。3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：在所述目标关联关系中存在所述目标点的情况下，获取所述两个量子比特的目标裸频率差；基于所述目标关联关系，得到第一点处的本征频率差；所述第一点为所述目标关联关系中除所述目标点以外的任一点；基于所述两个量子比特的目标裸频率差，以及所述第一点处的本征频率差，得到所述第一点处的所述两个量子比特间的目标等效耦合强度。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述在所述目标关联关系中存在目标点的情况下，获取所述两个量子比特的目标裸频率差，包括：在所述目标关联关系中存在目标点的情况下，基于所述目标关联关系，得到所述目标点处的本征频率差；基于所述目标点处的本征频率差，得到所述两个量子比特的目标裸频率差。5.根据权利要求1
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4任一项所述的方法，其中，所述确定量子芯片版图中目标耦合器架构所对应的目标关联关系，包括：在所述两个量子比特处于目标共振状态的情况下，确定所述量子芯片版图中目标耦合器架构所对应的目标关联关系。6.根据权利要求5所述的方法，还包括：确定能够使所述两个量子比特处于所述目标共振状态的第一目标电感和第二目标电感；其中，所述第一目标电感为所述两个量子比特中第一量子比特的等效电感；所述第二目标电感为所述两个量子比特中第二量子比特的等效电感；其中，所述在所述两个量子比特处于目标共振状态的情况下，确定所述量子芯片版图中目标耦合器架构所对应的目标关联关系，包括：在所述第一量子比特处于所述第一目标电感，以及所述第二量子比特处于所述第二目标电感的情况下，确定所述量子芯片版图中目标耦合器架构所对应的目标关联关系。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述确定能够使所述两个量子比特处于所述目标共振状态的第一目标电感和第二目标电感，包括：确定能够使所述耦合器与所述第一量子比特处于退耦合状态、以及使所述耦合器与所述第二量子比特处于退耦合状态的、所述耦合器的目标频率；
在所述耦合器处于目标频率的情况下，确定能够使所述两个量子比特处于所述目标共振状态的第一目标电感和第二目标电感。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述确定能够使所述耦合器与所述第一量子比特处于退耦合状态、以及使所述耦合器与所述第二量子比特处于退耦合状态的、所述耦合器的目标频率，包括：确定能够使所述耦合器与第一量子比特处于退耦合状态、以及使所述耦合器与第二量子比特处于退耦合状态的、所述耦合器的目标等效电感；其中，所述耦合器在所述目标等效电感处，所述耦合器的实际频率为所述目标频率。9.根据权利要求6
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8任一项所述的方法，其中，所述在所述第一量子比特处于所述第一目标电感，以及所述第二量子比特处于所述第二目标电感的情况下，确定所述量子芯片版图中目标耦合器架构所对应的目标关联关系，包括：在所述第一量子比特处于所述第一目标电感，以及所述第二量子比特处于所述第二目标电感的情况下，执行多次以下仿真步骤，得到所述耦合器处于不同实际频率下的、所述两个量子比特的本征频率差；其中，不同的仿真步骤中所述耦合器的实际频率不同；基于所述耦合器处于不同实际频率下的、所述两个量子比特的本征频率差，得到所述目标关联关系；其中，当前的仿真步骤包括：在耦合器处于当前的实际频率下，仿真得到所述两个量子比特中各量子比特的本征频率；基于所述两个量子比特中各量子比特的本征频率，得到所述耦合器处于当前的实际频率下的、所述两个量子比特的本征频率差。10.根据权利要求9所述的方法，其中，在得到所述耦合器处于当前的实际频率下的、所述两个量子比特的本征频率差之后，所述方法还包括：在预设频率范围内，调整所述耦合器的实际频率；在耦合器的实际频率调整完成之后，进入下一次仿真步骤。11.根据权利要求1
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10任一项所述的方法，其中，所述量子芯片版图为超导量子芯片的量子芯片版图。12.一种量子芯片版图的仿真装置，包括：第一处理单元，用于确定量子芯片版图中目标耦合器架构所对应的目标关联关系，其中，所述目标耦合器架构中至少包括两个量子比特和耦合器；其中，所述耦合器用于耦合所述两个量子比特；所述目标关联关系表征两个量子比特间的本征频率差、与耦合器的实际频率之间的关联关系；以及第二处理单元，用于在所述目标关联关系中存在目标点的情况下，得到第一仿真结果，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇轩，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：