【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子芯片，具体涉及一种量子芯片的耦合强度控制方法、装置和量子芯片。
技术介绍
1、量子计算是基于量子力学利用量子叠加和纠缠的等特性的一种新型计算方式。量子计算机在处理化学分子势分析、材料科学以及大数分解等复杂问题时，相比于经典计算机有着指数级加速的优势。其中，量子芯片作为量子计算机的核心器件，是影响量子计算机性能的关键。目前量子芯片使用比较多的是xmon型超导量子比特。快速的、高保真度的量子态的读取对于提升重复的量子计算和量子通讯是至关重要的。
2、目前，为了降低超导电路复杂度，减轻超导电路的设计负担，量子芯片中的量子比特之间采用电容直接耦合。但是，采用电容直接耦合导致两个量子比特之间的有效耦合强度受限，使两个量子比特的逻辑门操作的时间较长，从而导致逻辑门操作的保真度较低。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种量子芯片的耦合强度控制方法、装置和量子芯片，以解决量子芯片的门操作的保真度较低的问题。
2、第一方面，本专利技术提供了一种量子芯片的耦合强度控制方法，所述量子芯片中的第一量子比特和第二量子比特通过耦合器和谐振腔耦合，所述方法包括：获取第一频率的参数值、第二频率的参数值、第三频率的参数值和第四频率的参数值，其中，所述第一频率为所述第一量子比特的频率，所述第二频率为所述第二量子比特的频率，所述第三频率为所述谐振腔的频率，所述第四频率为所述耦合器的频率；确定所述第一量子比特和所述第二量子比特之间的有效耦合强度，和/或确定所述第一量子
3、在本实施例中，第一量子比特和第二量子比特通过谐振腔和耦合器耦合之后，通过控制器调整第一量子比特的频率、第二量子比特的频率、谐振腔的频率和耦合器的频率，使两个量子比特之间具有较高的有效耦合强度，和/或较低的寄生耦合强度，能够减少两个量子比特逻辑门操作期间在单个比特上的相位累计，和/或减少逻辑门操作期间存在的泄露，从而提高两个量子比特之间的门操作的保真度。
4、在一种可选的实施方式中，所述调整所述第一频率的参数值、所述第二频率的参数值、所述第三频率的参数值和所述第四频率的参数值，包括：在所述第三频率的参数值大于所述第一频率的参数值，且所述第二频率的参数值大于所述第四频率的参数值的情况下，调整所述第一频率的参数值、所述第二频率的参数值、所述第三频率的参数值和所述第四频率的参数值。
5、在本实施例中，通过设置第三频率的参数值大于第一频率的参数值，且第二频率的参数值大于第四频率的参数值的前提条件，能够提升控制器调整第一频率的参数值、第二频率的参数值、第三频率的参数值和第四频率的参数值的效率。
6、在一种可选的实施方式中，所述调整所述第一频率的参数值、所述第二频率的参数值、所述第三频率的参数值和所述第四频率的参数值，包括：将所述第一频率的参数值设为第一指定值，以及将所述第二频率的参数值设为第二指定值；基于所述第一指定值和所述第二指定值，确定第一对应关系，其中，所述第一对应关系为所述第三频率的各个参数值和所述第四频率的各个参数值分别与寄生耦合强度的对应关系；基于所述第一对应关系，将所述第三频率的参数值设为第三指定值和将所述第四频率的参数值设为第四指定值，其中，所述第三指定值和所述第四指定值对应的寄生耦合强度均达到所述第二预设耦合强度；基于所述第三指定值和所述第四指定值，确定第二对应关系和第三对应关系，其中，所述第二对应关系为所述第一频率的各个参数值和所述第二频率的各个参数值分别与寄生耦合强度的对应关系，所述第三对应关系为所述第一频率的各个参数值和所述第二频率的各个参数值分别与有效耦合强度的对应关系；基于所述第二对应关系和所述第三对应关系，将所述第一指定值调整为第五指定值，将所述第二指定值调整为第六指定值，其中，所述第五指定值和所述第六指定值对应的寄生耦合强度均小于所述第二预设耦合强度，并且所述第五指定值和所述第六指定值对应的有效耦合强度均大于或者等于所述第一预设耦合强度。
7、在本实施例中，控制器可以通过固定第一频率的参数值和第二频率的参数值确定第一对应关系，并基于第一对应关系固定第三频率的参数值和第四频率的参数值。然后通过固定的第三频率的参数值和第四频率的参数值确定第二对应关系和第三对应关系，并利用第三对应关系和第四对应关系优化调整第一频率的参数值和第二频率的参数值，提高频率的调整效率，快速使两个量子比特之间具有较低的寄生耦合强度和较高的有效耦合强度。
8、在一种可选的实施方式中，所述第一量子比特和所述谐振腔之间存在第一耦合强度，所述谐振腔与所述第二量子比特之间存在第二耦合强度，所述耦合器和所述第一量子比特之间存在第三耦合强度，所述第二量子比特和所述耦合器之间存在第四耦合强度，所述第一量子比特和所述第二量子比特之间存在第五耦合强度，所述确定所述第一量子比特和所述第二量子比特之间的有效耦合强度，包括：基于所述第一耦合强度、所述第二耦合强度、所述第三耦合强度、所述第四耦合强度和所述第五耦合强度，通过如下公式确定所述有效耦合强度：
9、
10、其中，geff表示所述有效耦合强度，g12表示所述第五耦合强度，g1c表示所述第三耦合强度，δ1c＝ω1-ωc，ω1表示所述第一频率，ωc表示所述第四频率，g2c表示所述第四耦合强度，∑1c＝ω1+ωc，δ2c＝ω2-ωc，ω2表示所述第二频率，∑2c＝ω2+ωc，g1b表示所述第一耦合强度，δ1b＝ω1-ωb，ωb表示所述第三频率，g2b表示所述第二耦合强度，∑1b＝ω1+ωb，δ2b＝ω2-ωb，∑2b＝ω2+ωb，所述第一耦合强度、所述第二耦合强度、所述第三耦合强度、所述第四耦合强度和所述第五耦合强度通过哈密顿量确定，所述哈密顿量根据所述第一频率的参数值、所述第二频率的参数值、所述第三频率的参数值和所述第四频率的参数值确定。
11、在一种可选的实施方式中，所述确定所述第一量子比特和第二量子比特之间的寄生耦合强度，包括：通过如下公式确定所述寄生耦合强度：
12、ξzz＝e11-e10-e01+e00
13、其中，ξzz表示所述寄生耦合强度，eij表示所述第一量子比特和所述第二量子比特耦合的坠饰态能量，i表示所述第一量子比特的能级，i＝0或者i＝1，j表示所述第二量子比特的能级，j＝0或者j＝1，eij通过哈密顿量确定。
14、在一种可选的实施方式中，所述调整所述第一频率的参数值、所述第二频率的参数值、所述第三频率的参数值和所述第四频率的参数值，包括：通过磁通线调整所述第一频率的参数值、所述第二频率的参数值、所述第三频率的参数值和所述第四频率的参数值。
15、在一种可选的实施方式中，所述谐振腔包括第一电容和电感，所述第一电容和电感并联，所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种量子芯片的耦合强度控制方法，其特征在于，所述量子芯片中的第一量子比特和第二量子比特通过耦合器和谐振腔耦合，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整所述第一频率的参数值、所述第二频率的参数值、所述第三频率的参数值和所述第四频率的参数值，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整所述第一频率的参数值、所述第二频率的参数值、所述第三频率的参数值和所述第四频率的参数值，包括：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一量子比特和所述谐振腔之间存在第一耦合强度，所述谐振腔与所述第二量子比特之间存在第二耦合强度，所述耦合器和所述第一量子比特之间存在第三耦合强度，所述第二量子比特和所述耦合器之间存在第四耦合强度，所述第一量子比特和所述第二量子比特之间存在第五耦合强度，所述确定所述第一量子比特和所述第二量子比特之间的有效耦合强度，包括：
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述确定所述第一量子比特和第二量子比特之间的寄生耦合强度，包括：
6.根据权利
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述谐振腔包括第一电容和电感，所述第一电容和电感并联，所述耦合器包括第二电容和第三超导量子干涉仪，所述第二电容和所述第三超导量子干涉仪并联。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述量子芯片还包括第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容和第八电容；
9.一种量子芯片的耦合强度控制装置，其特征在于，所述量子芯片中的第一量子比特和第二量子比特通过耦合器和谐振腔耦合，所述装置包括：
10.一种量子芯片，其特征在于，包括：第一量子比特、第二量子比特、谐振腔、耦合器和控制器；
...【技术特征摘要】
1.一种量子芯片的耦合强度控制方法，其特征在于，所述量子芯片中的第一量子比特和第二量子比特通过耦合器和谐振腔耦合，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整所述第一频率的参数值、所述第二频率的参数值、所述第三频率的参数值和所述第四频率的参数值，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整所述第一频率的参数值、所述第二频率的参数值、所述第三频率的参数值和所述第四频率的参数值，包括：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一量子比特和所述谐振腔之间存在第一耦合强度，所述谐振腔与所述第二量子比特之间存在第二耦合强度，所述耦合器和所述第一量子比特之间存在第三耦合强度，所述第二量子比特和所述耦合器之间存在第四耦合强度，所述第一量子比特和所述第二量子比特之间存在第五耦合强度，所述确定所述第一量子比特和所述第二量子比特之间的有效耦合强度，包括：
5.根据权利要求1至...
【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，王辉，
申请(专利权)人：山东云海国创云计算装备产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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