[发明专利]数字量子比特制备方法、系统、计算机以及可读存储介质

说明书

本发明公开了一种数字量子比特制备方法、系统、计算机以及可读存储介质，方法包括：基于多个计算机计算节点生成代表多个自由度的多个二进制字符串；基于一个计算机管控节点生成多个二进制随机数；将所述多个二进制随机数进行归一化处理得到多个归一化数据；将所述多个二进制字符串及多个归一化数据进行组合得到代表自由度的数据集合的线性组合，所述线性组合为制备得到的数字量子比特；与现有的超导量子比特、光量子比特技术相比，本发明基于冯氏计算机布尔数字逻辑电路产生的二进制信号实现量子比特的制备，具有长时间的相干性，可进行高精度的测量，基于本发明不仅可以制备计算基态，还可以制备需求的特定形式的量子态。

技术领域

本发明涉及量子比特计算领域尤其涉及一种数字量子比特制备方法、系统、计算机以及可读存储介质。

背景技术

量子比特是量子计算的核心，通过对量子比特的编码，能够实现性能远超经典计算机算法的量子算法，现有的量子比特主要包括超导量子比特、光学量子比特，这两种量子比特的相干时间以及测量的精度无法满足对精度要求比较高的量子算法，此外制备时对环境的要求比较苛刻。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种数字量子比特制备方法、系统、计算机以及可读存储介质。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一方面，构造一种数字量子比特制备方法，所述方法包括：

自由度生成步骤：基于多个计算机计算节点生成代表多个自由度的多个二进制字符串；

二进制随机数生成步骤：基于一个计算机管控节点生成多个二进制随机数；

归一化步骤：基于所述计算机管控节点将所述多个二进制随机数进行归一化处理得到多个归一化数据；

变换组合步骤：基于所述计算机管控节点将所述多个二进制字符串及多个归一化数据进行组合得到代表自由度的数据集合的线性组合，所述线性组合为制备得到的数字量子比特。

优选地，所述多个计算机计算节点包括n个第一冯氏计算机，所述自由度生成步骤具体包括：由n个第一冯氏计算机生成代表n个自由度的n个二进制字符串，其中，每一个所述第一冯氏计算机是在随机生成的二进制序列中随机选择一个二进制字符串输出，，k为正整数。

优选地，所述计算机管控节点包括一个第二冯氏计算机，所述二进制随机数生成步骤具体包括：在所述第二冯氏计算机生成的二进制序列的基础上产生m个二进制随机数，其中，m=2n。

优选地，所述归一化步骤具体包括：将所述多个二进制随机数按照如下的欧氏距离归一化方法进行归一化处理得到多个归一化数据：

；

其中，表示第j个归一化数据，表示第j个二进制随机数。

优选地，所述变换组合步骤具体是按照如下的计算式将所述多个二进制字符串及多个归一化数据进行组合：

；

其中，表示数字量子比特，i表示虚数，表示代表第j个自由度的二进制字符串，表示第2j-1、第2j个归一化数据。

二方面，构造一种数字量子比特制备系统，所述系统包括：

自由度生成模块，用于基于多个计算机计算节点生成代表多个自由度的多个二进制字符串；

二进制随机数生成模块，用于基于一个计算机管控节点生成多个二进制随机数；

归一化模块，用于基于所述计算机管控节点将所述多个二进制随机数进行归一化处理得到多个归一化数据；