[发明专利]用于设置具有有界整数域上多项式的哈密顿量表示的超导量子位系统的方法和系统

权利要求书

1.一种用于通过有界系数编码设置超导量子位系统的方法，该超导量子位系统具有一有界整数域上的多项式的哈密顿量表示，所述方法包括：

(a)使用一个或多个计算机处理器来获取(i)所述有界整数域上的多项式和(ii)整数编码参数；

(b)使用所述整数编码参数来计算所述有界系数编码；

(c)使用所述有界系数编码将所述多项式的每个整数变量变换为二进制变量的线性函数，并且如果用户需要，则对所述二进制变量提供附加约束以避免所述有界系数编码发生退化；

(d)用一等效二进制表示来替代所述多项式的每个整数变量，并且计算所述有界整数域上的所述多项式的等效二进制表示的系数。

(e)对所述有界整数域上的所述多项式的所述等效二进制表示执行降阶，以生成二进制变量下至多为二阶的等效多项式；以及

(f)使用二进制变量下所述至多为二阶的所述等效多项式的所述系数，在所述超导量子位系统上设置局部场偏置和耦合强度。

2.根据权利要求1所述的方法，所述有界整数域上的所述多项式是单个有界整数变量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中(f)包括向多个量子位分配多个对应的局部场偏置；其中使用所述整数编码的所述参数来提供与所述多个量子位中的每个量子位相对应的每个局部场偏置。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述有界整数域上的所述多项式是若干有界整数变量的线性函数。

5.根据权利要求4所述的方法，其中(f)包括向多个量子位分配多个对应的局部场偏置；其中使用所述线性函数和所述整数编码的所述参数来提供与所述多个量子位中的每个量子位相对应的每个局部场偏置。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述有界整数域上的所述多项式是若干有界整数变量的二次多项式。

7.根据权利要求6所述的方法，其中(f)包括将所述有界整数域上所述至多为二阶的所述多项式的所述等效二进制表示嵌入到所述超导量子位系统的布局中，所述超导量子位系统在所述多个超导量子位中的每一个上均包括局部场，在所述多个超导量子位的多对中包括耦合。

8.根据任何前述权利要求所述的方法，其中所述超导量子位系统是量子退火机。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括通过有界系数编码对所述有界整数域上的所述多项式进行优化。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述通过有界系数编码对所述有界整数域上的所述多项式进行的优化是通过以下处理实现的：对所述超导量子位上的初始横向场进行量子绝热演化，将其演化为在可测量轴上所述有界整数域上的所述多项式的最终哈密顿量表示。

11.根据权利要求9所述的方法，其中通过有界系数编码对所述有界整数域上的所述多项式进行的所述优化包括：

(a)提供二进制变量下所述至多为二阶的所述等效多项式；

(b)提供非退化约束系统；以及

(c)将符合所述非退化约束系统的二进制变量下所述至多为二阶的所述等效多项式的优化问题作为二进制多项式约束下的多项式规划问题进行求解。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括通过有界系数编码在一有界整数域上求解多项式约束下的多项式规划问题。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述通过有界系数编码对所述有界整数域上的多项式约束下的多项式规划问题是通过以下处理实现的：对超导量子位上的初始横向场进行量子绝热演化，将其演化为在可测量轴上所述有界整数域上的所述多项式的最终哈密顿量表示。