[发明专利]一种量子计算装置

说明书

一种量子计算装置，包括：至少一个第一超导量子比特；至少一个逻辑量子比特电路，各逻辑量子比特电路和第一超导量子比特一一对应；各逻辑量子比特电路包括：第一耦合端口，用于将所对应的第一超导量子比特失谐耦合于存储谐振腔；存储谐振腔，用于存储逻辑量子比特的量子态；第一微波传输线，用于传输施加于存储谐振腔的第一微波脉冲信号，第一微波脉冲信号用于在出现错误症候时，通过对存储谐振腔中的逻辑量子比特量子态进行位移操作进行纠错；其中，逻辑量子比特量子态根据第一超导量子比特的量子态映射获得。本发明实施例实现了一种易于纠错的编码逻辑量子比特的制备和操控设计，提升了逻辑量子比特电路设计的可操作性。

技术领域

本文涉及但不限于量子计算机技术，尤指一种量子计算装置。

背景技术

量子计算机是一种基于量子逻辑实现计算功能的设备。相比传统的计算机，量子计算机在解决一些特定问题时运算时间可大幅度减少，因而受到广泛关注。量子计算机的核心是可进行任意操作和读取的量子比特，量子计算的过程是依照量子算法的要求对量子比特进行操控，通过读取量子比特的状态来获得计算结果的过程。超导量子芯片的制造可以利用半导体制造工艺实现大规模集成，超导量子比特在相互作用控制、选择性操作等量子计算所需要的关键性指标上展现出较其他物理体系更为优越的性能，是实现量子计算机的平台之一。

量子计算机也需要处理运行过程中可能出现的错误以保证计算结果的正确性。实际上，基于量子系统的复杂性及量子力学的相关原理(量子态不可克隆原理)，对量子计算过程实现纠错是一件十分困难的事情。量子计算过程中的错误主要来源于量子比特的退相干以及量子操作的有限保真度。在一定的量子操作保真度条件下，纠错算法借助一组量子比特进行冗余编码，能够及时发现并处理错误而不丢失原本量子态，保证量子计算结果的正确性。图1为相关技术量子纠错算法的示意图，如图1所示，量子纠错一般最少需要五个量子比特来进行，相关技术中的量子纠错方法对技术要求非常高，错误阈值需要在0.01％以下，超过目前的技术能力。表层编码(surface code)利用量子态的拓扑性质将错误阈值的要求降低至1％，但需要由几千个物理比特来实现一个逻辑量子比特，资源开销大，芯片的复杂度高。

如何实现一种可行的、复杂度低的逻辑量子比特电路，成为一个有待解决的技术问题。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本发明实施例提供一种量子计算装置，能够简化量子纠错电路的设计。

本发明实施例提供了一种量子计算装置，包括：

至少一个第一超导量子比特；

至少一个逻辑量子比特电路，各所述逻辑量子比特电路和所述第一超导量子比特一一对应；各所述逻辑量子比特电路包括：

第一耦合端口，用于将所对应的第一超导量子比特失谐耦合于存储谐振腔；

存储谐振腔，用于存储逻辑量子比特的量子态；

第一微波传输线，用于传输施加于存储谐振腔的第一微波脉冲信号，所述第一微波脉冲信号用于在出现错误症候时，通过对存储谐振腔中的逻辑量子比特量子态进行位移操作进行纠错；

其中，所述逻辑量子比特的量子态根据所述第一超导量子比特的量子态映射获得。

在一种示例性实施例中，所述逻辑量子比特量子态的错误症候通过以下方式监测：

通过所述第一超导量子比特对制备的所述逻辑量子比特量子态进行相空间中的宇称测量，获得所述逻辑量子比特量子态的波函数；

通过监测获得的所述逻辑量子比特量子态的波函数在相空间的位移，确认是否发生所述错误症候。

在一种示例性实施例中，所述逻辑量子比特的量子态由基矢光子态展开获得，所述基矢光子态的制备包括：