【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于量子计算，特别是一种量子逻辑门层析方法、装置及介质。
技术介绍
1、量子计算是一项前沿科学技术，它利用量子力学的性质进行数据处理，拥有极高的计算速度和处理能力。而量子逻辑门作为量子计算的基本组成部分，起到了连接量子比特的作用。然而，由于量子系统易受外界环境的干扰，导致量子逻辑门操作中出现的不可忽视的噪声问题给量子计算的可靠性和真实性带来了重大挑战。例如量子比特和它所处的环境之间存在的耦合关系，导致环境噪声对量子逻辑门的操作产生影响，以及量子比特本身由于工艺的限制导致的不完美性也是执行量子逻辑门过程中产生噪声的源头。因此如何还原出在量子芯片中执行的量子逻辑门的真实状态和作用，是一个亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种量子逻辑门层析方法、装置及介质，以解决现有技术中的不足，它通过构建量子逻辑门层析数据采集线路，从而得到经目标量子线路层析后的量子逻辑门的真实状态和作用，客观反映量子芯片支持的量子逻辑门的噪声情况，为量子逻辑门的噪声缓解提供技术支持，推动量子计算的发展。
2、本申请的一个实施例提供了一种量子逻辑门层析方法，所述方法包括：
3、确定初始量子逻辑门，并获得一组量子比特；
4、构建量子逻辑门层析数据采集线路，并将所述量子逻辑门层析数据采集线路对应的第一控制脉冲作用于测量所述量子比特最终量子态的测量线路对应的第二控制脉冲的执行时序之前，生成目标量子线路；
5、在量子芯片上运行并测量所述目标量
6、根据所述初始量子逻辑门和所述最终量子态，计算经所述目标量子线路层析后的目标量子逻辑门。
7、可选的，所述初始量子逻辑门通过在初始量子逻辑门集中确定，所述初始量子逻辑门集包括：
8、若干个可直接在所述量子芯片中执行的初始量子逻辑门{g0，g1，…，gk}，其中，k表示所述初始量子逻辑门集中包含的量子逻辑门数量；
9、所述量子比特的初始量子态包括量子态ρ，且每一所述量子态ρ对应的密度矩阵均包括4n个泡利基的线性组合；其中，n为所述量子比特的数量。
10、可选的，所述构建量子逻辑门层析数据采集线路，包括：
11、根据初始量子逻辑门集，构建第一子量子态确定线路模块fj；所述第一子量子态确定线路模块fj用于将所述量子态ρ制备为量子态其中，|ρ>>表示对所述量子态ρ对应的密度矩阵矢量化得到的超算符；
12、构建初始量子逻辑门模块gk；
13、根据初始量子逻辑门集，构建第二子量子态确定线路模块fi；所述第二子量子态确定线路模块fi用于将所述量子态ρ制备为量子态
14、依次将所述第一子量子态确定线路模块fj、所述初始量子逻辑门模块gk以及所述第二子量子态确定线路模块fi组合，生成量子逻辑门层析数据采集线路。
15、可选的，所述最终量子态pikj＝<<e|figkfj|ρ>>，所述在量子芯片上运行并测量所述目标量子线路，获得所述最终量子态之后，所述方法还包括：
16、将所述最终量子态pikj通过预设第一公式转换得到利用第一矩阵a和第二矩阵b表示的、且与所述最终量子态pikj对应的最终量子态其中，所述预设第一公式包括：
17、
18、
19、其中，<<e|表示对所述测量线路对应的测量算符e进行矩阵矢量化获得的超算符，∑r|r>><<r|＝∑s|s>><<s|＝i，i为单位矩阵，|r>>、<<r|、|s>>以及<<s|分别表示对应泡利基pr、ps进行矩阵矢量化得到的超算符，第一矩阵a满足a＝∑i|i>><<e|fi，第二矩阵b满足b＝∑jfj|ρ><<j|，|i>>和<<j|分别表示对应泡利基pi、pj进行矩阵矢量化得到的超算符。
20、可选的，所述根据所述初始量子逻辑门和所述最终量子态，计算经所述目标量子线路层析后的目标量子逻辑门之前，所述方法还包括：
21、将所述第一子量子态确定线路模块fj对应的第三控制脉冲作用于测量所述量子比特最终量子态的测量线路对应的第二控制脉冲的执行时序之前，生成用于估计初始量子态ρ和所述测量线路对应的测量算符e的估计值确定子量子线路；或，
22、将所述第二子量子态确定线路模块fi对应的第四控制脉冲作用于测量所述量子比特最终量子态的测量线路对应的第二控制脉冲的执行时序之前，生成用于估计初始量子态ρ和所述测量线路对应的测量算符e的估计值确定子量子线路；
23、运行并测量所述估计值确定子量子线路，分别获得所述初始量子态ρ和所述测量线路对应的测量算符e的估计值；其中，所述初始量子态ρ的估计值所述测量算符e的估计值
24、可选的，所述运行并测量所述估计值确定子量子线路，分别获得所述初始量子态ρ和所述测量线路对应的测量算符e的估计值之后，所述方法还包括：
25、根据所述初始量子态ρ和所述测量线路对应的测量算符e的估计值，更新初始量子逻辑门集；
26、根据更新后的初始量子逻辑门集以及预设第二公式，确定第二矩阵b的估计值；其中，所述更新后的初始量子逻辑门集所述预设第二公式包括：
27、
28、其中，be为第二矩阵b的估计值，表示所述初始量子逻辑门gk的理论形式。
29、可选的，所述根据所述初始量子逻辑门和所述最终量子态，计算经所述目标量子线路层析后的目标量子逻辑门，包括：
30、根据所述初始量子逻辑门和所述最终量子态，并基于预设第三公式计算得到经所述目标量子线路层析后的目标量子逻辑门，所述预设第三公式包括：
31、
32、其中，为经所述目标量子线路层析后的目标量子逻辑门。
33、本申请的又一实施例提供了一种量子逻辑门层析装置，所述装置包括：
34、确定模块，用于确定初始量子逻辑门，并获得一组量子比特；
35、构建模块，用于构建量子逻辑门层析数据采集线路，并将所述量子逻辑门层析数据采集线路对应的第一控制脉冲作用于测量所述量子比特最终量子态的测量线路对应的第二控制脉冲的执行时序之前，生成目标量子线路；
36、运行模块，用于在量子芯片上运行并测量所述目标量子线路，获得所述最终量子态；
37、计算模块，用于根据所述初始量子逻辑门和所述最终量子态，计算经所述目标量子线路层析后的目标量子逻辑门。
38、可选的，所述构建模块，包括：
39、第一构建单元，用于根据初始量子逻辑门集，构建第一子量子态确定线路模块fj；所述第一子量子态确定线路模块fj用于将所述量子态ρ制备为量子态其中，|ρ>>表示对所述量子态ρ对应的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种量子逻辑门层析方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始量子逻辑门通过在初始量子逻辑门集中确定，所述初始量子逻辑门集包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述构建量子逻辑门层析数据采集线路，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述最终量子态pikj＝<<E|FiGkFj|ρ>>，所述在量子芯片上运行并测量所述目标量子线路，获得所述最终量子态之后，所述方法还包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始量子逻辑门和所述最终量子态，计算经所述目标量子线路层析后的目标量子逻辑门之前，所述方法还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述运行并测量所述估计值确定子量子线路，分别获得所述初始量子态ρ和所述测量线路对应的测量算符E的估计值之后，所述方法还包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始量子逻辑门和所述最终量子态，计算经所述目标量子线路层析后的目标量子逻辑门，包
8.一种量子逻辑门层析装置，其特征在于，所述装置包括：
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至7任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种量子逻辑门层析方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始量子逻辑门通过在初始量子逻辑门集中确定，所述初始量子逻辑门集包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述构建量子逻辑门层析数据采集线路，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述最终量子态pikj＝<<e|figkfj|ρ>>，所述在量子芯片上运行并测量所述目标量子线路，获得所述最终量子态之后，所述方法还包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始量子逻辑门和所述最终量子态，计算经所述目标量子线路层析后的目标量子逻辑门之前，所述方法还包括：
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：窦猛汉，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：本源量子计算科技合肥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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