[发明专利]量子噪声信道的逆映射分解方法及装置、电子设备和介质

说明书

本公开提供了一种量子噪声信道的逆映射分解方法、系统、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，涉及来量子计算领域，尤其涉及量子噪声处理技术领域。实现方案为：确定量子电路以及一组线性无关的量子态；将该组量子态通过量子计算机获取一组带噪声量子态；确定量子电路的多个参数值与相对应的分解系数值；将每一个带噪声量子态输入到参数值为多个参数值中的每一个的量子电路中，以获得多个量子态组；基于多个量子态组、一组线性无关的量子态以及相对应的分解系数值计算损失函数；调整量子电路的多个参数值、相对应的分解系数值，最小化损失函数；以及确定损失函数为最小值时量子电路的多个参数值以及分解系数值，以实现对逆映射的分解。

技术领域

本公开涉及量子计算领域，尤其涉及量子噪声处理技术领域，具体涉及一种量子噪声信道的逆映射分解方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

背景技术

量子计算机的技术正在飞速地发展，越来越多的量子应用在不断涌现，量子硬件的技术也在逐年提升。但是外界环境和量子比特之间相互作用产生的噪声问题是难以避免的，这些噪声会显著影响量子计算机的计算结果，进而限制可以执行的计算的长度。

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

本公开提供了一种量子噪声信道的逆映射分解方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

根据本公开的一方面，提供了一种量子计算机的量子噪声信道的逆映射分解方法，包括：确定待训练的量子电路以及一组线性无关的量子态；将所述一组线性无关的量子态输入所述量子计算机，以获取一组带噪声的量子态；初始化所述量子电路的多个参数值以及与所述多个参数值中的每一个分别对应的分解系数值；将所述一组带噪声的量子态中的每一个量子态输入到参数依次取值为所述多个参数值中的每一个参数值的所述量子电路中，以获得多个量子态组；基于所述多个量子态组、所述一组线性无关的量子态以及与所述多个参数值中的每一个分别对应的分解系数值计算损失函数；调整所述量子电路的多个参数值、与所述多个参数值中的每一个分别对应的分解系数值，以使得所述损失函数达到最小值；以及确定所述损失函数达到最小值时的所述量子电路的多个参数值以及与所述多个参数值中的每一个分别对应的分解系数值，以实现对所述逆映射的分解，其中，参数依次取值为所确定的多个参数值中每一个参数值的量子电路为对所述逆映射进行分解所得到的量子电路。

根据本公开的另一方面，提供了一种消除量子计算机的量子噪声的方法，包括：将所述量子计算机输出的含噪声的量子态输入到多个量子电路中，以获得所述多个量子电路各自输出的量子态；将所述输出的量子态分别通过测量设备进行测量以获得多个测量结果；以及基于所述多个测量结果以及相对应的分解系数得到消除量子噪声后的所述量子计算机的计算结果的无偏估计，其中所述分解系数是与所述多个量量子电路一同根据上面所述的方法对所述量子噪声信道的逆映射进行分解而确定的。