[发明专利]量子纠错解码系统、方法、容错量子纠错系统及芯片

说明书

本申请公开了一种量子纠错解码系统、方法、容错量子纠错系统及芯片，涉及量子技术领域。所述量子纠错解码系统包括多个纠错芯片，纠错芯片用于：获取量子电路的错误症状信息；运行经规范化处理后的神经网络解码器对错误症状信息进行解码处理，得到错误结果信息；其中，神经网络解码器的核心运算为经数值量化处理得到的无符号定点数的乘积累加运算。本申请对于采用神经网络解码器进行量子纠错解码的系统，通过对该神经网络解码器进行规范化处理，使其核心运算为经数值量化处理得到的无符号定点数的乘积累加运算，从而最大程度地减少神经网络解码器所需的数据量和计算量，以更好地满足实时纠错的要求。

技术领域

本申请实施例涉及量子技术领域，特别涉及一种量子纠错解码系统、方法、容错量子纠错系统及芯片。

背景技术

由于量子比特非常容易受到噪声的影响，所以直接在物理量子比特上实现量子计算以目前的技术来看还不现实。量子纠错码和容错量子计算技术的发展，原则上提供了在有噪声量子比特上实现任意精度量子计算的可能。

如果仅仅是针对量子信息进行存储，那我们可以检测并收集所有的错误症状并在最后根据所有的症状信息进行纠错，这种纠错方式称为后处理。但是在进行容错量子计算时，量子电路本身会实时改变错误类型，仅仅依靠症状信息无法正确跟踪定位发生在不同时空的错误。为了使量子计算能够顺利进行，必须在得到错误症状之后立刻进行解码，并在量子算法的每一个计算步骤运行之前(或者下一轮纠错开始之前)完成纠正错误。这种称为实时纠错，是实现大规模通用量子计算必不可缺的技术。

实时纠错对量子纠错解码系统的运行时间裕度提出了很高的刚性要求，但目前的一些量子纠错解码系统设计，无法满足实时纠错的要求。

发明内容

本申请实施例提供了一种量子纠错解码系统、方法、容错量子纠错系统及芯片，能够缩短量子纠错解码所需的时间，从而满足实时纠错的要求。所述技术方案如下：

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种量子纠错解码系统，所述量子纠错解码系统包括多个纠错芯片，所述纠错芯片用于：

获取量子电路的错误症状信息，所述错误症状信息是由量子纠错码的稳定子生成元的本征值构成的数据阵列；

运行经规范化处理后的神经网络解码器对所述错误症状信息进行解码处理，得到错误结果信息，所述错误结果信息用于确定所述量子电路中发生错误的量子比特以及相应的错误类型；

其中，所述神经网络解码器的核心运算为经数值量化处理得到的无符号定点数的乘积累加运算。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种容错量子纠错系统，所述容错量子纠错系统包括：量子电路、量子处理控制器QCP、任意波形发生器AWG、数字采集器DAQ，以及包括多个纠错芯片的量子纠错解码系统；

所述AWG用于向所述量子电路发送用于错误症状测量的测量波形；

所述DAQ用于采集经所述量子电路放大后的测量波形，对采集到的所述测量波形进行解调得到所述量子电路的错误症状信息，向所述QCP发送所述错误症状信息，所述错误症状信息是由量子纠错码的稳定子生成元的本征值构成的数据阵列；

所述QCP用于将所述错误症状信息发送给所述量子纠错解码系统中的多个纠错芯片；

所述纠错芯片用于运行经规范化处理后的神经网络解码器对所述错误症状信息进行解码处理，得到错误结果信息，所述错误结果信息用于确定所述量子电路中发生错误的量子比特以及相应的错误类型；其中，所述神经网络解码器的核心运算为经数值量化处理得到的无符号定点数的乘积累加运算。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种量子纠错解码方法，所述方法包括：

获取量子电路的错误症状信息，所述错误症状信息是由量子纠错码的稳定子生成元的本征值构成的数据阵列；