[发明专利]使用自动CCZ量子态的表面编码计算

说明书

用于使用自动CCZ态执行表面编码计算的方法和装置。在一个方面中，用于使用量子计算机对第一数据量子位和第二数据量子位实施延迟选择CZ操作的方法包括：制备处于魔幻态的第一路由量子位和第二路由量子位；分别地使用第一CNOT操作和第二CNOT操作来使第一数据量子位与第一路由量子位相互作用以及第二数据量子位与第二路由量子位相互作用，其中，第一数据量子位和第二数据量子位用作用于CNOT操作的控制；如果接收到的第一经典位代表关状态，则：将第一哈达玛门和第二哈达玛门应用于第一路由量子位和第二路由量子位；使用Z基测量来测量第一路由量子位和第二路由量子位以获得第二经典位和第三经典位；以及使用第二经典位和第三经典位对第一数据量子位和第二数据量子位执行经典控制的修复操作。

技术领域

本说明书涉及量子计算。

背景技术

经典计算机具有由位组成的存储器，其中，每个位可以代表0或1。量子计算机维护被称为量子位(qubit)的量子位序列，其中，每个量子位可以代表0、1或0和1的任何量子叠加。量子计算机通过将量子位设置为初始状态并且根据例如量子逻辑门的序列控制量子位来进行操作。

发明内容

本说明书描述了用于使用自动CCZ(Auto-CCZ)态来执行表面编码计算的各种方法、系统和装置。

一般地，本说明书中描述的主题的一个创新方面可以实施为下述方法：该方法用于使用量子计算机对第一数据量子位和第二数据量子位实施延迟选择CZ操作；该方法包括：制备处于魔幻(magic)态的第一路由量子位和第二路由量子位；分别地使用第一CNOT操作和第二CNOT操作来使：i)第一数据量子位与第一路由量子位相互作用，以及ii)第二数据量子位与第二路由量子位相互作用，其中，第一数据量子位和第二数据量子位分别地用作用于第一CNOT操作和第二CNOT操作的第一控制和第二控制；存储第一路由量子位和第二路由量子位；从经典处理器接收第一经典位；确定第一经典位是代表关(off)状态还是开(on)状态；响应于确定第一经典位代表关状态：将第一哈达玛(Hadamard)门应用于第一路由量子位，并且将第二哈达玛门应用于第二路由量子位；使用Z基测量来测量第一路由量子位以获得第二经典位；使用Z基测量来测量第二路由量子位以获得第三经典位；以及使用第二经典位和第三经典位对第一数据量子位和第二数据量子位执行经典控制的修复(fix up)操作。

这些方面的其他实施方式包括相对应的计算机系统、装置以及记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，其各自被配置为执行方法的动作。一个或多个经典计算机和量子计算机的系统可以被配置为：借由在系统上安装有在操作时使得该系统执行动作的(一个或多个)软件、固件、硬件或其组合来执行特定的操作或动作。一个或多个计算机程序可以被配置为：借由包括在被数据处理装置执行时使得该装置执行动作的指令来执行特定的操作或动作。

前述和其他实施方式可以各自可选地单独或组合包括以下特征中的一个或多个。在一些实施方式中，使用第二经典位和第三经典位对第一数据量子位和第二数据量子位执行经典控制的修复操作包括：对第二经典位和第三经典位应用经典控制的交换操作，其中，第一经典位用作用于经典控制的交换操作的控制；以及对第二数据量子位应用第一经典控制的Z操作，其中，第三经典位用作用于第一经典控制的Z操作的控制；以及对第一数据量子位应用第二经典控制的Z操作，其中，第二经典位用作用于第二经典控制的Z操作的控制。

在一些实施方式中，该方法还包括，响应于确定第一经典位代表开状态(onstate)：使用Z基测量来测量第一路由量子位以获得第四经典位；使用Z基测量来测量第二路由量子位以获得第五经典位；以及使用获得的第四经典位和第五经典位对第一数据量子位和第二数据量子位执行经典控制的修复操作。