[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

说明书

本公开提供了一种量子信道噪声系数估计方法、装置、系统、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，涉及计算机领域，尤其涉及量子计算机技术领域。实现方案为：确定n量子比特的量子信道以及辅助电路；执行以下操作N次：在克利福德群中随机选取一个克利福德变换并确定其量子电路；将量子信道和辅助电路并联，其输出串接克利福德变换所对应的量子电路以构成第一量子电路；将第一量子电路作用于最大纠缠态并对所获得量子态的每个比特进行测量，以构造经典影子；对N个经典影子计算平均值，作为量子信道的Choi态矩阵的估计；确定估计的Choi态矩阵与包含待确定噪声系数的Choi态矩阵之间的误差最小时待确定噪声系数的值，以作为量子信道的噪声系数。

技术领域

本公开涉及计算机领域，尤其涉及量子计算机技术领域，具体涉及一种量子信道噪声系数估计方法、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，在近期量子设备上，量子数据(即量子态，quantum state)的存储和传输仍然有着一定的技术缺口，尤其是传输过程中的噪声影响仍旧是现阶段亟需研究和改进的问题。

发明内容

本公开提供了一种量子信道噪声系数估计方法、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。

根据本公开的另一方面，提供了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。