[发明专利]一种实现CZ门的方法及系统

说明书

一种实现CZ门的方法及系统，包括：S1，在两个量子比特上制备|00＞，01＞，|10＞，|11＞的单一量子态或多个量子态的叠加态，两个量子比特中至少一个量子比特具备Z线；S2，定义波形函数，根据波形函数产生电压信号，其中，电压信号为使两个量子比特中量子态|11＞与量子态|20＞能级对齐以实现量子态|11＞与量子态|20＞交换几率的电压信号；S3，将电压信号加载至Z线上，使两个量子比特中的量子态|11＞累计相位π，实现CZ门；S4，对CZ门的保真度进行测量，根据测量结果调节定义波形函数的系数，以调节CZ门的保真度至预设值以上。该方法能够实现保真度在99.5％以上的CZ门，且其中波形函数定义方法可提高量子比特工作效率，实现规模化量子计算。

技术领域

本发明涉及量子计算机领域，尤其涉及一种实现CZ门的方法及系统。

背景技术

量子计算处理器的核心是量子比特。处理器的性能体现在量子比特的数量和量子比特的性能两个方面。量子比特性能的指标是单比特门的保真度和两比特门的保真度。在各种两比特门的操作中，CZ门是特别重要的一种。所有量子比特的门操作都可以用单比特门和两比特CZ门的组合来实现。在一个实际的量子比特系统中，实现高保真度CZ门是最重要的一种测量控制技术。因此，提出一种实现高保真度CZ门的方法尤为重要。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对于上述技术问题，本发明提出一种实现CZ门的方法及系统，用于实现保真度高于99％的CZ门。

(二)技术方案

本发明一方面提出一种实现CZ门的方法，包括：S1，制备两个量子比特，其中，两个量子比特中至少一个量子比特具备Z线；S2，定义波形函数，根据波形函数产生电压信号，其中，电压信号为使两个量子比特中量子态|11与量子态|20能级对齐以实现量子态|11与量子态|20交换几率的电压信号；S3，将电压信号加载至Z线上，使两个量子比特中的量子态|11累计相位π，实现CZ门。

可选地，在步骤S2中，定义波形函数包括：根据傅里叶函数的低频项和两倍频项的系数定义波形函数。

可选地，选取项数不超过5个的低频项的系数及低频项和两倍频项的总项数不超过10个的低频项和两倍频项的系数定义波形函数。

可选地，在步骤S1，在两个量子比特上制备|00，01，|10，|11四个量子态的单一量子态或者多个量子态的叠加态。

可选地，通过低通滤波器对电压信号进行滤波，然后加载至Z线上。

可选地，在步骤S3之后包括：S4，对CZ门的保真度进行测量，根据测量结果调节定义波形函数的系数，从而调节CZ门的保真度至预设值以上。

本发明另一方面提供一种实现CZ门的系统，包括：量子比特系统，包括两个量子比特，其中，两个量子比特中至少一个量子比特具备Z线，两个量子比特上制备有|00，01，|10，|11四个量子态的单一量子态或者多个量子态的叠加态；信号发生器，用于根据波形函数输出电压信号至Z线，使两个量子比特中的量子态|11累计相位π，实现CZ门，其中，电压信号为使两个量子比特中量子态|11与量子态|20能级对齐以实现量子态|11与量子态|20交换几率的电压信号。

可选地，信号发生器根据傅里叶函数的低频项和两倍频项的系数定义的波形函数输出电压信号。

可选地，定义波形函数选取项数不超过5个的低频项的系数及低频项和两倍频项的总项数不超过10个的低频项和两倍频项的系数。

可选地，实现CZ门的系统还包括：低通滤波器，与Z线连接，用于对电压信号进行滤波并加载至Z线上。

(三)有益效果

本发明提出一种实现CZ门的方法及系统，有益效果为：