[发明专利]全息量子动力学模拟

说明书

本发明题为全息量子动力学模拟。本发明提供了一种量子计算机控制器，该量子计算机控制器接收包括电路切片的量子电路。第一切片包括处于电路的完全演化层级的第一系统量子比特线的因果锥。第i切片包含达到切片i中的完全演化层级的系统量子比特线的因果锥内的所有门，门不在达到切片i‑j中的完全演化层级的系统量子比特线的因果锥内。控制器使得使用物理量子比特来执行第i切片；使经由第i切片的执行沿系统量子比特线演化到完全演化层级的物理量子比特在第i+m切片的基础层级处重新初始化并重新引入到系统量子比特线上；并且使量子计算机使用物理量子比特来执行第i+m切片。

技术领域

各种实施方案涉及由量子计算机执行量子电路。例如，各种实施方案涉及由量子计算机在有效量子比特使用的情况下执行量子电路。

背景技术

近期量子计算硬件将仅访问有限数量(10至100)的量子比特(qubit)，并且还受到噪声和门误差的强烈限制。相对较少数量的噪声量子比特使得难以有效地解决复杂的问题，这些问题对于使用经典计算装置来解决是非常具有挑战性的。通过所付努力、智慧和创新，通过开发根据本发明的实施方案构造的解决方案已经解决了这种系统的许多缺陷，本文详细描述了这些解决方案的许多示例。

发明内容

各种实施方案提供了方法、量子计算机、计算实体(例如，经典计算实体)、系统、计算机程序产品等。根据一个方面，量子计算机可经由有效使用量子计算机的物理量子比特来执行量子电路。在示例性实施方案中，量子计算机的控制器接收包括多个电路切片的量子电路。量子计算机包括控制器、量子比特管理系统和多个物理量子比特。多个电路切片中的第一切片包括处于量子电路的完全演化层级的第一系统量子比特线的因果锥(pastcausal cone)。多个电路切片的第i切片被限定为包含不在量子电路的任何系统量子比特线的因果锥内的所有门，该系统量子比特线达到切片i-j中的量子电路的完全演化层级，其中0≤ji是整数，但是现在可以通过启动一个或多个物理量子比特来执行这些门，该一个或多个物理量子比特在切片i-1的执行期间已经达到完全演化层级，已经任选地被测量，并且重置到处于切片i的基础层级的系统量子比特线上。例如，第i切片可以包含在系统量子比特线的因果锥内的所有门，该系统量子比特线经由执行不在系统量子比特线的因果锥内的切片i达到量子电路的完全演化层级，该系统量子比特线达到切片i-j中的完全演化层级，其中0ji是整数。控制器使得使用量子计算机的物理量子比特来执行量子电路的第i切片；使作为经由第i切片的执行而完全演化的系统量子比特演化的物理量子比特任选地被测量，并且在第i+m切片的基础层级处重新初始化并重新引入到系统量子比特线上，m是正整数；并且使量子计算机使用物理量子比特来执行量子电路的第i+m切片。

根据另一方面，提供了一种方法。在示例性实施方案中，该方法包括由量子计算机的控制器接收包括多个电路切片的量子电路。量子计算机包括量子比特管理系统和多个物理量子比特。多个电路切片中的第一切片包括处于量子电路的完全演化层级的第一系统量子比特线的因果锥。量子电路的第i切片被限定为包含不在量子电路的任何系统量子比特线的因果锥内的所有门，该系统量子比特线达到切片i-j中的量子电路的完全演化层级，其中0ji是整数，但是现在可以通过启动一个或多个物理量子比特来执行这些门，该一个或多个物理量子比特在切片i-1的执行期间已经达到完全演化层级，已经任选地被测量，并且重置到处于切片i的基础层级的系统量子比特线上。该方法还包括由控制器使得使用量子计算机的物理量子比特来执行量子电路的第i切片；由控制器使作为经由第i切片的执行而完全演化的系统量子比特演化的物理量子比特任选地被测量，并且在第i+m切片的基础层级处重新初始化并重新引入到系统量子比特线上，m是正整数；以及由控制器使量子计算机使用物理量子比特来执行量子电路的第i+m切片。