[发明专利]消除量子噪声的方法及装置、计算机设备、介质和产品

说明书

本公开提供一种消除量子噪声的方法及装置、计算机设备、介质和产品，涉及计算机技术领域，具体涉及量子计算机。该消除量子计算机的量子噪声的方法，包括：对量子计算机的量子噪声进行建模，得到量子噪声信道；对量子噪声信道的逆映射进行准概率分解，以获得该量子噪声信道的逆映射的子量子信道的集合极其准概率分布；根据准概率分布计算得到相应的概率分布；根据该概率分布对子量子信道的集合进行预定次数的采样，并在每次采样后根据采样结果在量子计算机的输出端口串接相应的子量子信道，以将该子量子信道和量子计算机作为一个整体进行数据计算，获得计算结果；以及计算所获得的计算结果的平均值，作为消除量子噪声后的量子计算机的计算结果的无偏估计。

技术领域

本公开涉及计算机技术领域，具体涉及量子计算机，特别涉及一种消除量子噪声的方法及装置、计算机设备、介质和产品。

背景技术

量子计算机技术在近几年得到了飞速发展，但是在可预见的未来量子计算机中的噪声问题是难以避免的：量子比特中的热量耗散或是更底层的量子物理过程中产生的随机波动，将使得量子比特的状态翻转或随机化，导致计算过程失败。

目前处理量子噪声的技术方案主要包括以下两类：量子纠错(Quantum ErrorCorrection)技术和量子错误缓除(Quantum Error Mitigation)技术。在量子纠错技术中，每个逻辑量子比特由很多个物理比特组成，通过冗余的物理量子比特资源实现纠错，但是随着物理比特数目的增加，系统可能发生的错误类型也会增多，同时多量子比特编码的操作需要物理量子比特之间非局域的相互作用，因此实验上量子纠错和逻辑比特的量子门都很难实现。量子错误缓除方案不需要额外的物理比特，但是它对量子线路的误差类型和误差可控性提出要求，导致在近期量子计算机上很难实现，其方法不具有普适性。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种消除量子计算机的量子噪声的方法，包括：对量子计算机的量子噪声进行建模，得到量子噪声信道；对该量子噪声信道的逆映射进行准概率分解，以获得该量子噪声信道的逆映射的子量子信道的集合及其准概率分布；根据所述准概率分布计算得到相应的概率分布；根据该概率分布对子量子信道的集合进行预定次数的采样，并在每次采样后根据采样结果在量子计算机的输出端口串接相应的子量子信道，以将该子量子信道和量子计算机作为一个整体进行数据计算，获得计算结果；以及计算所获得的计算结果的平均值，作为消除量子噪声后的量子计算机的计算结果的无偏估计。

根据本公开的第二方面，提供了一种消除量子计算机的量子噪声的装置，包括：建模单元，配置为对量子计算机的量子噪声进行建模，得到量子噪声信道；准概率分解单元，配置为对量子噪声信道的逆映射进行准概率分解，以获得该量子噪声信道的逆映射的子量子信道的集合及其准概率分布；第一计算单元，配置为根据准概率分布计算得到相应的概率分布；采样单元，配置为根据该概率分布对子量子信道的集合进行预定次数的采样，并在每次采样后根据采样结果在量子计算机的输出端口串接相应的子量子信道，以将该子量子信道和量子计算机作为一个整体进行数据计算，获得计算结果；以及第二计算单元，配置为计算所获得的计算结果的平均值，作为消除量子噪声后的量子计算机的计算结果的无偏估计。

根据本公开的第三方面，提供了一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上的计算机程序，其中，处理器被配置为执行计算机程序以实现消除量子计算机的量子噪声的方法的步骤。

根据本公开的第四方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现消除量子计算机的量子噪声的方法的步骤。

根据本公开的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，该计算机程序被处理器执行时实现消除量子计算机的量子噪声的方法的步骤。

根据本公开一个方面的消除量子计算机的量子噪声的方法适用于一般量子噪声，并且不依赖冗余辅助量子比特、不需要对噪声进行调控，也不对含噪量子线路的结构做出限制，从而解决了现有量子噪声处理方案的无法处理的情况。