[发明专利]基于脉冲的量子门实现方法及装置、电子设备和介质

权利要求书

1.一种基于脉冲的量子门实现方法，包括：

确定脉冲包络参数与单脉冲时长之间的对应关系，并基于所述对应关系确定待优化参数；

确定最大脉冲数量、初始化当前脉冲数量以及预设的误差容忍度，其中初始化的当前脉冲数量小于所述最大脉冲数量；

执行迭代操作，直到脉冲数量达到所述最大脉冲数量或待实现的量子门误差不大于所述误差容忍度：

基于当前脉冲数量初始化得到待优化参数的一组参数值，所述一组参数值与所述当前脉冲数量相对应；

基于所述当前脉冲数量以及所述一组参数值，通过薛定谔方程确定待实现的量子门矩阵；

基于所述待实现的量子门矩阵以及目标量子门矩阵确定损失函数；以及

调整所述待优化参数的一组参数值，以最小化所述损失函数；

确定最小化损失函数后所得到的待实现的量子门矩阵并计算所述待实现的量子门矩阵与所述目标量子门矩阵之间的误差；

响应于确定当前脉冲数量小于所述最大脉冲数量并且所述误差大于所述误差容忍度，将当前脉冲数量加一；

基于所述迭代操作后所得到的当前脉冲数量以及待优化参数的一组参数值，生成相应的脉冲，以实现量子门。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述待优化参数包括第一参数以及第二参数，其中，所述方法还包括：

确定所述第一参数的一个或多个参数值，以在所述第一参数的每一个参数值处分别执行所述迭代操作，其中，所述第二参数为所述迭代操作中的待优化参数。

3.如权利要求2所述的方法，其中，基于所述迭代操作后所得到的当前脉冲数量以及待优化参数的一组参数值生成相应的脉冲包括：

确定所述第一参数的每一个参数值处执行所述迭代操作后所得到的误差以及总脉冲时长；

基于所述误差以及总脉冲时长确定最优的第一参数的参数值；

确定在所述最优的第一参数的参数值处执行所述迭代操作所得到的当前脉冲数量以及待优化参数的一组参数值；以及

基于所述最优的第一参数的参数值、当前脉冲数量以及待优化参数的一组参数值生成相应的脉冲。

4.如权利要求1所述的方法，其中，单量子比特的所述目标量子门矩阵基于以下公式确定：

其中，{θ,φ,λ}为所述目标量子门的参数。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述损失函数基于以下公式确定：

其中，表示所述迭代操作中的待优化参数的一组参数值，表示待实现的量子门矩阵，表示目标量子门矩阵的逆，Tr()表示矩阵的迹。

6.如权利要求1所述的方法，其中，调整所述待优化参数的一组参数值，以最小化所述损失函数包括：

通过优化算法调整所述待优化参数的一组参数值，以最小化所述损失函数，其中，所述优化算法包括以下项中的任意一项：梯度下降法、牛顿法、共轭梯度法、启发式方法。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述脉冲包络包括高斯脉冲包络，所述脉冲包络参数包括脉冲振幅、脉冲中心位置以及标准差，其中，

确定脉冲包络参数与单脉冲时长之间的对应关系，并基于所述对应关系确定待优化参数包括：

基于所述单脉冲时长确定所述脉冲中心位置以及所述标准差；以及

确定所述脉冲振幅与所述单脉冲时长的对应关系，以基于所述对应关系确定待优化参数。

8.如权利要求7所述的方法，其中，基于以下公式确定所述脉冲振幅与所述单脉冲时长的对应关系：

其中，T_k(l)表示单脉冲时长，表示脉冲振幅，C₁、C₂为超参数，其中C₁,C₂0。

9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，还包括：响应于包括至少两个通道，基于所述当前脉冲数量在所述至少两个通道中交替生成脉冲。