[发明专利]一种基于本征态的数字量子比特制备装置和方法

说明书

本发明涉及基于本征态的数字量子比特制备装置，包括：随机数生成器，用于基于三组物理随机信号生成二进制随机数；Hopfield神经网络模块，包括多个离散Hopfield神经网络电路，其中每个离散Hopfield神经网络电路与一位二进制随机数一一对应，以基于预先设置输出对应的神经元输出离散值0或1以作为数字量子比特；SDN控制器，用于基于数字量子比特制备策略控制Hopfield神经网络模块生成数字量子比特；物联网关，SDN控制器通过物联网关与随机数生成器和Hopfield神经网络模块通信。本发明还涉及基于本征态的数字量子比特制备方法。本发明的制备过程简单、部件要求低，并且可以通过软件自动化控制。

技术领域

本发明涉及量子计算技术领域，更具体地说，涉及一种基于本征态的数字量子比特制备装置和方法。

背景技术

无论是与重大装备设施相关的故障诊断、寿命预知、维保决策，还是与人口健康保障相关的精准医疗、生物医药、信用监管，以及与网络空间安全相关的个人隐私保护、基础设施防御、国家安全保障，无一不需要大规模数据分析、无一不依赖于超强算力的承载。

量子计算机因为其超强的计算能力受到广泛引用。量子计算机的物理结构是纠缠态原子自身的有序排列，数字量子比特在系统中表示状态记忆和纠缠态。现有技术的数字量子比特制备，通常是采用光源、光导、不等臂干涉仪和相位调制器，通过调制光子叠加形成数字量子比特。因此，整个数字量子比特的制备过程复杂、所需部件要求精准度高、并且制备过程无法通过软件自动化控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种制备过程简单、部件要求低，并且可以通过软件自动化控制的基于本征态的数字量子比特制备装置和方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于本征态的数字量子比特制备装置，包括：

随机数生成器，用于基于三组物理随机信号生成二进制随机数；

Hopfield神经网络模块，包括多个离散Hopfield神经网络电路，其中每个离散Hopfield神经网络电路与一位二进制随机数一一对应，以基于预先设置输出对应的神经元输出离散值0或1以作为数字量子比特；

SDN控制器，用于存储数字量子比特制备策略，并基于所述数字量子比特制备策略控制所述Hopfield神经网络模块生成所述数字量子比特；

物联网关，所述SDN控制器通过所述物联网关与所述随机数生成器和所述Hopfield神经网络模块通信。

在本发明所述基于本征态的数字量子比特制备装置中，所述Hopfield神经网络模块包括n个离散Hopfield神经网络电路，每个离散Hopfield神经网络电路用于针对其接收到的一位二进制随机数在t时刻生成n维向量Y(t)表示的数字量子比特，其中Y(t)＝[Y₁(t),Y₂(t),...,Y_n(t)]^T，n为大于零的整数，Y_j(t)(j＝1……n)取值为1或0。

在本发明所述基于本征态的数字量子比特制备装置中，所述随机数生成器进一步包括：

光源随机信号生成模块，用于生成三组独立的物理随机信号；

二进制随机数生成模块，用于基于所述三组物理随机信号生成二进制随机数；

检验单元，用于采用随机统计检验包验证所述二进制随机数的安全性和随机性。

在本发明所述基于本征态的数字量子比特制备装置中，所述三组独立的物理随机信号包括光照度信号、电磁辐射信号和环境噪声信号。