[发明专利]用于量子计算性能模拟的装置和方法

说明书

用于全量子系统模拟器的装置和方法。例如，方法的一个实施例包括：对用于模拟量子系统的多个层的量子计算系统模拟器进行初始化，该量子系统的多个层包括量子系统的一个或多个非量子层和一个或多个物理量子器件层；对量子系统的一个或多个非量子层的第一组操作进行模拟，以生成第一模拟结果；对量子系统的一个或多个量子器件层的第二组操作进行模拟，以生成第二模拟结果；分析第一模拟结果和第二模拟结果以为量子系统提供至少一个配置建议。

技术领域

本发明的实施例总体上涉及量子计算的领域。更具体地，这些实施例涉及用于量子计算性能模拟的装置和方法。

背景技术

量子计算指代与使用量子力学现象来操纵数据的计算系统相关的研究领域。这些量子力学现象(例如，叠加(其中，量子变量可以同时存在于多个不同的状态下)和纠缠(其中，多个量子变量具有相关的状态，而与它们之间在空间或时间上的距离无关))在经典计算的世界中不具有类似物，并且因此不能利用经典计算设备来实现。

附图说明

可以根据结合附图的以下详细描述来获得对本发明的更好的理解，在附图中：

图1A-1F示出了根据一个实施例的示例量子点器件的各种视图；

图2示出了包括非量子模拟器和量子器件模拟器的示例性性能模拟器；

图3示出了非量子模拟器和量子器件模拟器的附加的细节；

图4A-C示出了由量子计算模拟器实现的设计选择的示例；

图5示出了用于执行快速傅立叶变换的一组量子门；

图6示出了由量子计算模拟器的一个实施例选择的量子位的有效布置；

图7示出了量子计算模拟器堆栈的一个实施例；

图8示出了量子计算性能模拟器的另一个示例；以及

图9示出了用于量子计算模拟的方法的一个实施例。

具体实施方式

在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节，以便提供对下面所描述的本发明的实施例的透彻的理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在没有这些具体细节中的一些的情况下实践本发明的实施例。在其他实例中，以框图的形式示出了公知的结构和设备，以避免使本发明的实施例的基本原理难以理解。

介绍

量子计算机使用诸如叠加和纠缠之类的量子力学现象来执行计算。与以两种确定状态(0或1)中的一个存储数据的数字计算机形成对比，量子计算使用量子比特(量子位)，该量子比特可以处于状态的叠加态。量子位可以使用诸如电子和光子之类的基本粒子的物理上可区分的量子状态来实现。例如，在两个状态是垂直偏振和水平偏振的情况下，可以使用光子的偏振。类似地，电子的自旋可以具有可区分的状态(例如，“向上自旋”和“向下自旋”)。

量子位状态通常由括号符号|0＞和|1＞表示。在传统的计算机系统中，位排他地处于一种状态或另一种状态下，即“0”或“1”。然而，量子力学系统中的量子位可以同时处于两种状态的叠加态下，即对于量子计算而言是独特且基本的特征。

量子计算系统执行包含在量子位上执行的量子逻辑运算的算法。运算的序列被静态地编译为时间表，并且使用索引方案来寻址量子位。然后，该算法被执行足够多的次数，直到计算出的答案的置信区间超过阈值(例如，～95+％)。达到阈值意味着已经达到所期望的算法结果。