[发明专利]量子信道噪声系数估计方法及装置、电子设备和介质

权利要求书

1.一种量子信道噪声系数估计方法，包括：

确定待估计的量子信道以及辅助电路，其中所述量子信道和所述辅助电路均为n量子比特并且所述辅助电路不包括量子门，n为正整数；

执行以下操作N次，其中N为正整数：

在2n量子比特对应的克利福德群中随机选取一个克利福德变换，并确定所述克利福德变换所对应的量子电路；

将所述量子信道和所述辅助电路并联，并将所述量子信道和所述辅助电路的输出串接所述克利福德变换所对应的量子电路，以构成第一量子电路；

获取2n量子比特的最大纠缠态，以将所述第一量子电路作用于所述最大纠缠态，得到作用后的量子态；以及

获取对所述作用后的量子态中的每个量子比特分别测量所得到的测量结果，以基于所述测量结果获得所述量子信道的Choi态对应的经典影子；

对所获得的N个经典影子计算平均值，以作为所述量子信道的Choi态矩阵的估计；

基于所述量子信道的类型确定所述量子信道所对应的包含待确定噪声系数的Choi态矩阵；以及

确定所述估计的Choi态矩阵与所述包含待确定噪声系数的Choi态矩阵之间的误差最小时所述待确定噪声系数的值，以作为所获得的所述量子信道的噪声系数。

2.如权利要求1所述的方法，其中，对所述作用后的量子态中的每个量子比特分别进行0/1测量，以获得相应的二进制测量结果，并且其中，

基于所述测量结果获得经典影子包括：

将所获得的2n个测量结果顺序组成二进制字符串；

将所述二进制字符串转换为十进制数m，以构造2²ⁿ×2²ⁿ的对角矩阵，其中，所述对角矩阵的第m+1个对角元为1、其余矩阵元素均为0；以及

基于所述对角矩阵构造所述经典影子。

3.如权利要求2所述的方法，其中，根据以下公式获得所述经典影子：

其中，U表示所述克利福德变换所对应的量子电路的矩阵形式，表示U的共轭转置矩阵，表示第k次操作所获得的所述对角矩阵，为2²ⁿ×2²ⁿ的单位矩阵。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，基于F范数确定所述估计的Choi态矩阵与所述包含待确定噪声系数的Choi态矩阵之间的误差。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述克利福德变换所对应的量子电路包括以下项中的至少一项：Hadamard门、受控非门、相位门。

6.一种量子信道噪声系数估计装置，包括：

第一确定单元，配置为确定待估计的量子信道以及辅助电路，其中所述量子信道和所述辅助电路均为n量子比特并且所述辅助电路不包括量子门，n为正整数；

执行单元，配置为执行以下操作N次，其中N为正整数：

在2n量子比特对应的克利福德群中随机选取一个克利福德变换，并确定所述克利福德变换所对应的量子电路；

将所述量子信道和所述辅助电路并联，并将所述量子信道和所述辅助电路的输出串接所述克利福德变换所对应的量子电路，以构成第一量子电路；

获取2n量子比特的最大纠缠态，以将所述第一量子电路作用于所述最大纠缠态，得到作用后的量子态；以及

获取对所述作用后的量子态中的每个量子比特分别测量所得到的测量结果，以基于所述测量结果构造经典影子；

计算单元，配置为对所获得的N个经典影子计算平均值，以作为所述量子信道的Choi态矩阵的估计；

第二确定单元，配置为基于所述量子信道的类型确定所述量子信道所对应的包含待确定噪声系数的Choi态矩阵；以及

第三确定单元，配置为确定所述估计的Choi态矩阵与所述包含待确定噪声系数的Choi态矩阵之间的误差最小时所述待确定噪声系数的值，以作为所获得的所述量子信道的噪声系数。