[发明专利]量子控制开发和实现界面

说明书

本公开涉及一种量子计算系统，该量子计算系统包括：量子处理器，该量子处理器实现对多个量子位的一个或多个操作；以及分布式数据处理系统，该分布式数据处理系统被编程为执行计算以确定控制序列，该控制序列在被应用于量子处理器时，减少对多个量子位的一个或多个操作的退相干、退相干引发的错误和控制缺陷引发的错误。远离分布式数据处理系统的用户界面设备从量子处理器的用户接收量子处理器的包括操作约束和/或期望性能的特性，并且将特性发送到数据处理系统以使数据处理系统执行计算来基于特性确定控制序列。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年10月31日提交的澳大利亚临时专利申请No 2018256557、于2018年6月6日提交的澳大利亚临时专利申请No 2018902019的优先权，这些临时专利申请的内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及量子控制开发和实现界面。

背景技术

量子计算机是新兴的技术，存在多种不同的用于实现量子计算机的技术，包括离子阱、氮空位、超导量子位以及半导体和其它晶体结构中的电子和核自旋。对于这些技术中的每一种，存在范围广泛的不同配置和微观细节，诸如所实现的量子位的数量和空间布置或量子位所经历的物理环境。作为结果，每个量子计算机都有其自己的特定特性，这使其与其它量子计算机不同。

然而，量子计算机的一个常见主题是量子信息迅速劣化，并且需要复杂的算法来创建可以使量子信息稳定化的控制序列。但是，难以针对特定的量子计算机确定和执行这些控制算法，这阻碍了量子计算技术的有效使用。

对本说明书中已经包括的文献、动作、材料、设备、制品等的任何讨论将不被视为是承认这些内容中的任何或全部形成了现有技术基础的部分，或者因其存在于本申请的每个权利要求的优先权日之前而是本公开相关领域中的公知常识。

在整个说明书中，词语“包括”或者诸如“包含”或“含有”之类的变型将被理解为暗示包括所陈述的元件、整体或步骤或者元件、整体或步骤的组，但不排除任何其它元件、整体或步骤或者元件、整体或步骤的组。

发明内容

一种量子计算系统包括：量子处理器，该量子处理器实现对具有量子位状态的多个量子位的一个或多个操作；以及分布式数据处理系统，该分布式数据处理系统被编程为执行计算以确定控制序列，该控制序列在以电磁场的形式被应用于量子处理器以直接控制量子位状态时，减少对多个量子位的一个或多个操作的退相干、退相干引发的错误和控制缺陷引发的错误，其中，计算基于量子处理器的噪声特性以确定噪声抑制的控制序列。远离分布式数据处理系统的用户界面设备从量子处理器的用户接收量子处理器的包括操作约束和/或期望性能的特性，并且将特性发送到分布式数据处理系统以使分布式数据处理系统执行计算来基于特性确定噪声抑制的控制序列。

存在量子处理器的噪声特性随时间变化的问题。尽管现有的计算一次可以提供单个控制序列，但以上系统的优点是那些随时间的变化得以补偿，因为计算可以在与变化出现相似的时间范围内完成。换句话说，可以在量子处理器在操作中的同时且“即时地”重复计算。因为并入噪声特性以确定用于多个量子位的噪声抑制的控制序列在计算上是具有挑战性的，所以这仅因是在分布式数据处理系统上的计算而是可能的。

还有一个优点是，功能被分成用户界面设备和分布式数据处理系统，因为所需的计算在计算上是复杂的并且量子计算硬件平台的许多用户没有资源来构建他们自己的高性能本地处理系统。另外，用户通常对执行针对其特定平台所需的计算的软件的访问权限有限。因此，另一个优点是，用户界面收集特性并将其发送到分布式数据处理系统，以及为用户返回可部署的控制解决方案。这样，在计算中考虑了平台的具体特性，这导致改进的控制序列，该改进的控制序列又导致量子位中的降低的错误率和降低的退相干。以这种方式确定的控制可以包括来自通用门集(universal gate set)的任何单量子位和多量子位逻辑操作以及将这些操作组织成算法中使用的量子电路。