[发明专利]用于量子计算的方法及其装置

说明书

本公开提供了一种用于量子计算的方法及其装置，涉及量子计算领域。实现方案包括：生成含噪的驱动脉冲信号；将驱动脉冲信号中的噪声部分进行至少一次放大，得到至少一个噪声放大脉冲信号；利用驱动脉冲信号和至少一个噪声放大脉冲信号中的每个脉冲信号分别进行量子演化，得到多个含噪期望值；分别计算驱动脉冲信号和至少一个噪声放大脉冲信号中的每个脉冲信号相对于理想脉冲信号的失真度；以及根据多个含噪期望值及其对应的脉冲信号的失真度计算得到理想期望值。本公开的方法对原始生成的驱动脉冲信号中的噪声进行减小甚至消除，提高了最终量子计算结果的准确性。

技术领域

本公开涉及计算机技术领域，尤其涉及量子计算技术领域，具体涉及一种用于量子计算的方法及其装置、电子设备、计算机存储介质和计算机程序产品。

背景技术

量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。通用的量子计算机的理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机。从计算的效率上，由于量子力学叠加性的存在，某些已知的量子算法在处理问题时速度要快于传统的通用计算机。

在量子计算过程中，需要向量子计算机的量子系统输入理想脉冲信号，以使得量子系统按照预期进行预期量子演化，从而得到理想期望值以作为量子计算的结果。但是，由于量子计算设备精度的问题，可能无法生成理想脉冲信号，通常生成的脉冲信号含有一定噪声。

现有技术中用于处理噪声的方法主要包括：量子纠错和量子错误缓除。在量子纠错方案中，每个逻辑量子比特由很多个物理比特组成，通过冗余的物理量子比特资源实现纠错。但是随着物理比特数目的增加，系统可能发生的错误类型也会增多，同时多量子比特编码的操作需要物理量子比特之间非局域的相互作用，因此实验上量子纠错和逻辑比特的量子门都很难实现。量子错误缓除方案不需要额外的物理比特，但是它对量子电路的误差类型和误差可控性提出要求，这使得该方法在目前的量子计算机上很难实现。

在此部分中描述的方法不一定是之前已经设想到或采用的方法。除非另有指明，否则不应假定此部分中描述的任何方法仅因其包括在此部分中就被认为是现有技术。类似地，除非另有指明，否则此部分中提及的问题不应认为在任何现有技术中已被公认。

发明内容

本公开提供了一种用于量子计算的方法，包括：生成驱动脉冲信号，驱动脉冲信号包括用于使得量子系统进行预期量子演化的理想脉冲信号和与理想脉冲信号伴随生成的噪声部分；将驱动脉冲信号中的噪声部分进行至少一次放大，得到至少一个噪声放大脉冲信号；利用驱动脉冲信号和至少一个噪声放大脉冲信号中的每个脉冲信号分别进行量子演化，得到多个含噪期望值；分别计算驱动脉冲信号和至少一个噪声放大脉冲信号中的每个脉冲信号相对于理想脉冲信号的失真度；以及根据多个含噪期望值及其对应的脉冲信号的失真度计算得到理想期望值，理想期望值对应于利用理想脉冲信号进行预期量子演化得到的期望值。

根据本公开的一方面，提供了一种用于量子计算的装置，包括：脉冲生成单元，配置成生成驱动脉冲信号，驱动脉冲信号包括用于使得量子系统进行预期量子演化的理想脉冲信号和与理想脉冲信号伴随生成的噪声部分；放大单元，配置成将驱动脉冲信号中的噪声部分进行至少一次放大，得到至少一个噪声放大脉冲信号；演化单元，配置成利用驱动脉冲信号和至少一个噪声放大脉冲信号中的每个脉冲信号分别进行量子演化，得到多个含噪期望值；第一计算单元，配置成分别计算驱动脉冲信号和至少一个噪声放大脉冲信号中的每个脉冲信号相对于理想脉冲信号的失真度；和第二计算单元，配置成根据多个含噪期望值及其对应的脉冲信号的失真度计算得到理想期望值，理想期望值对应于利用理想脉冲信号进行预期量子演化得到的期望值。

根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的方法。

根据本公开的另一方面，还提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机执行上述方法。