[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

说明书

本公开提供了一种基于脉冲的量子门实现方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，涉及量子计算领域，尤其涉及量子门、脉冲控制技术领域。实现方案为：确定脉冲包络参数与单脉冲时长之间的对应关系，并确定待优化参数；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。执行迭代操作：基于当前脉冲数量以及待优化参数的一组参数值，确定待实现的量子门矩阵和损失函数；调整待优化参数的一组参数值以最小化损失函数；确定最小化损失函数后与目标量子门矩阵之间的误差；响应于当前脉冲数量小于最大脉冲数量且误差大于误差容忍度，将当前脉冲数量加一。基于迭代操作后所得到的脉冲数量以及一组参数值，生成相应的脉冲。

技术领域

本公开涉及量子计算机领域，尤其涉及量子门、脉冲控制技术领域，具体涉及一种基于脉冲的量子门实现方法、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

在量子控制领域中，在将量子软件层面的量子逻辑门编译为量子硬件能够识别的物理脉冲信号的过程中，会受到许多非理想因素(如高能级泄露、串扰等)的干扰。因此，需要合理设计该物理脉冲信号，以抑制甚至消除该非理想因素的影响，以提高量子门的保真度。

发明内容

本公开提供了一种基于脉冲的量子门实现方法、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。

根据本公开的另一方面，提供了一种基于脉冲的量子门实现装置，包括：第一确定单元，配置为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；第二确定单元，配置为确定最大脉冲数量、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；迭代单元，配置为执行以下迭代操作，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；脉冲生成单元，配置为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。

根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，该指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行根据本公开所述的方法。

根据本公开的另一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，该计算机指令用于使计算机执行根据本公开所述的方法。