[发明专利]一种量子门噪声定标方法及装置

说明书

本发明实施例提供了一种量子门噪声定标方法及装置，包括：确定由若干泡利操作组合构成的泡利子群，以及施加泡利操作组合后保持不变的第一量子态，泡利操作组合由若干泡利操作组成；至少根据泡利子群、待测量子门，确定第一量子线路；根据泡利子群和待测量子门，确定泡利子群中包括的各泡利操作的理想值；根据第一量子态、理想值和第一量子线路，确定泡利子群中包括的各泡利操作对应的期望值；基于期望值确定各泡利操作的泡利本征值，泡利本征值用于确定待测量子门的量子噪声。

技术领域

本发明涉及量子计算领域，尤其涉及一种量子门噪声定标方法及装置。

背景技术

量子计算机的性能近年来得到不断的提升，由大量量子比特组成的大规模量子芯片有望解决例如化学、制药、生物合成等领域中由经典计算机难以解决的问题。近年来，众多家国内外的科技公司竞相研发大规模量子芯片，例如一家外国公司宣称两年内其量子芯片上的量子比特数可达到一千以上。

但是，量子芯片的性能除了取决于量子比特的数量，还与量子比特上施加的量子门的保真度相关。量子门的保真度反映量子线路中量子噪声的强弱。一般来说量子噪声越强，量子门保真度越小。真正的量子芯片要求每个量子门的保真度都要达到一定的阈值以上，才能构造未来实用的容错量子计算机。同时，该保真度也是评估量子计算机性能的重要指标，能够为量子计算机的设计提供重要的指导。例如，在一个量子比特上施加的一个的量子门有可能在周围很多个量子比特上都引发量子噪声，需要通过改良量子芯片上的线路排布，基底材料等方式加以控制。当前流行的量子门噪声的定标方案就是为了测量量子门的保真度。但是，当前的定标方案仅能用于定标少量的、例如十个左右量子比特的量子门保真度。

因此，需要一种新的量子门噪声定标方案。

发明内容

本发明实施例提供一种量子门噪声定标方法及装置。利用该方法，可以提高量子门噪音的测量效率，并用于定标更多量子比特的量子门的保真度，还可以获取更多量子噪音的具体形式。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为，一方面提供一种量子门噪声定标方法，包括：

确定由若干泡利操作组合构成的泡利子群，以及施加所述泡利操作组合后保持不变的第一量子态，所述泡利操作组合由若干泡利操作组成；

至少根据所述泡利子群、待测量子门，确定第一量子线路；

根据泡利子群和所述待测量子门，确定泡利子群中包括的各泡利操作作为量子噪声施加于待测量子门上的概率的理想值；

根据所述第一量子态、所述理想值和所述第一量子线路，确定泡利子群中包括的各泡利操作作为量子噪声施加于待测量子门上的概率的期望值；

基于所述期望值确定各泡利操作的泡利本征值，所述泡利本征值用于确定待测量子门的量子噪声。

优选地，所述方法还包括：

至少根据对于所述泡利本征值进行的Walsh-Hadamard变换，得到该泡利本征值对应的泡利操作在所述待测量子门发生的泡利误差概率。

优选地，所述方法还包括：

根据所述泡利本征值，确定所述待测量子门的保真度。

优选地，第一量子线路包括量子态制备线路、第一子线路以及量子态测量线路；

所述量子态制备线路，用于制备所述第一量子态；

所述第一子线路，用于对于量子态制备线路输出的第一量子态依次施加多组叠加操作和第一操作，所述叠加操作包括任一所述泡利操作组合和待测量子门，所述第一操作对应于所述多组叠加操作中包括的泡利操作组合的乘积的逆；

所述量子态测量线路用于测量对于第一量子态施加第一子线路后，获取的量子态。