CN109447271A - 一种量子比特量子态读取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于量子测控技术领域，特别是一种量子比特量子态读取方法及装置，该方法包括获取第一信号、第二信号、第三信号；将所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号分别对应的量子比特读取信号均借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的一坐标点，分别记为第一坐标点、第二坐标点和待分析坐标点，并获取所述第一坐标点和所述第二坐标点两者的连线的中垂线垂直作为阈值分割线，所述阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴；根据所述待分析坐标点和所述阈值分割线的位置关系读取量子比特的未知量子态。本发明大大简化了量子比特量子态的读取过程，对提供包括量子芯片、量子芯片控制系统在内的量子计算系统的运行速度提供了保障。

Description

一种量子比特量子态读取方法及装置

技术领域

本发明属于量子测控技术领域，特别是一种量子比特量子态读取方法及装置。

背景技术

量子芯片的运行结果，也就是量子信息处理过程的计算结果，是包含在量子比特的量子态中的。为了精确得到量子芯片的运行结果，是需要在量子信息处理过程的之后对量子芯片上的量子比特的量子态进行读取。

常采用微波读取腔读取量子比特的量子态，具体的，在量子比特旁边构建一微波读取腔，并在盖微波读取腔内施加一个脉冲信号，该信号称为载频脉冲信号，又叫读取脉冲信号，载频信号通常是频率为4-8GHz的微波信号。微波读取腔能够读取量子比特的量子态的根本原因是量子比特的不同量子态对微波读取腔产生的色散频移是不一样的，进而使得量子比特的不同量子态对施加在微波读取腔上的载频脉冲信号具有不同的响应，该响应信号称为量子比特读取信号。仅当量子比特的载频脉冲信号的载频与微波读取腔的固有频率(也叫谐振频率)非常靠近时，微波读取腔才会因量子比特处于不同量子态对载频脉冲信号的响应的明显差异，即量子比特读取信号具有最大化的可区分度。

通过量子比特读取信号解析(也叫读取)量子比特量子态的结果作为决定量子芯片控制系统的输入参数，进而控制量子芯片的执行，量子比特量子态的读取速率对包括量子芯片、量子芯片控制系统在内的量子计算系统的运行速度具有着举足轻重的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种量子比特量子态读取方法及装置，它能够实现量子比特量子态的快速读取，进而为量子计算机系统的高效运行提供了保障。

本发明采用的技术方案如下：

根据本申请的一个实施例，提供了一种量子比特量子态读取方法，包括：

获取第一信号、第二信号、第三信号；其中：所述第一信号为量子比特处于处于第一已知量子态时的量子比特读取信号，所述第二信号为量子比特处于处于第二已知量子态时的量子比特读取信号，所述第三信号为量子比特处于处于未知量子态时的量子比特读取信号；且施加在微波读取腔上的用于读取所述量子比特读取信号的载频信号的频率等于微波读取腔的固有频率；将所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号分别对应的量子比特读取信号均借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的一坐标点，分别记为第一坐标点和第二坐标点和待分析坐标点，并获取所述第一坐标点和所述第二坐标点两者的连线的中垂线垂直作为阈值分割线，其中：所述第一正交分解信号的频率等于载频信号的频率，且所述第一正交分解信号具有可调参考相位，通过校准所述可调参考相位使所述阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴；根据所述待分析坐标点和所述阈值分割线的位置关系读取量子比特的未知量子态。

根据本申请的另一个实施例，还提供了一种量子比特量子态读取装置，包括：量子比特读取信号获取模块，用于获取第一信号、第二信号、第三信号；其中：所述第一信号为量子比特处于处于第一已知量子态时的量子比特读取信号，所述第二信号为量子比特处于处于第二已知量子态时的量子比特读取信号，所述第三信号为量子比特处于处于未知量子态时的量子比特读取信号；且施加在微波读取腔上的用于读取所述量子比特读取信号的载频信号的频率等于微波读取腔的固有频率；量子比特读取信号处理模块，连接所述量子比特读取信号获取模块的输出端，用于将所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号三者对应的量子比特读取信号均借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的一坐标点，分别记为第一坐标点和第二坐标点和待分析坐标点，并获取所述第一坐标点和所述第二坐标点两者的连线的中垂线垂直作为阈值分割线，其中：所述第一正交分解信号的频率等于载频信号的频率，且所述第一正交分解信号具有可调参考相位，通过校准所述可调参考相位使所述阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴；量子态读取模块，用于根据所述待分析坐标点和所述阈值分割线的位置关系读取量子比特的未知量子态。

根据本申请的又一个实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项中所述的方法实施例中的步骤。

根据本申请的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项中所述的方法。

通过本申请，将量子比特处于第一已知量子态时的量子比特读取信号借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的第一坐标点，将量子比特处于第二已知量子态时的量子比特读取信号借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的第二坐标点，通过对第一正交分解信号的可调参考限位的校准，使得第一坐标点和第二坐标点两点的连线的中垂线(即阈值分割线)垂直正交平面坐标系的坐标轴，可以为正交平面坐标系的X坐标轴或Y坐标轴，然后，将量子比特处于未知量子态时的量子比特读取信号借助校准后的第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的待分析坐标点，根据待分析坐标点的一个坐标值与阈值分割线的函数值直接比较，便可以判断出未知量子态是第一已知量子态还是第二已知量子态，大大简化了量子比特量子态的读取过程，对提供包括量子芯片、量子芯片控制系统在内的量子计算系统的运行速度提供了保障。

附图说明

图1是本发明实施例的一种量子比特量子态读取方法的计算机终端的硬件结构框图；

图2是根据本发明实施例的量子比特量子态读取方法流程图；

图3是根据本发明实施例的量子比特量子态读取装置的结构图；

图4是根据本发明实施例的量子比特量子态读取装置的可选结构图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例一

本申请实施例一所提供的方法实施例可以在计算机终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在计算机终端上为例，图1是本申请实施例的一种量子比特量子态读取方法的计算机终端的硬件结构框图。如图1所示，计算机终端10可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，可选地，上述计算机终端还可以包括用于通信功能的传输装置106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述计算机终端的结构造成限定。例如，计算机终端10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器104可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本申请实施例中的单量子比特逻辑门的转化方法对应的程序指令/模块，处理器102通过运行存储在存储器104内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端10。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端10的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(Radio Frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

本申请文件的方案可以应用于上述计算机终端，或者称为量子计算机。

在本实施例提供了一种量子比特量子态读取方法，图2为本申请实施例的量子比特量子态读取方法的流程图，如图2所述，该流程包括：

步骤S202，获取第一信号、第二信号、第三信号；

其中：所述第一信号为量子比特处于处于第一已知量子态时的量子比特读取信号，所述第二信号为量子比特处于处于第二已知量子态时的量子比特读取信号，所述第三信号为量子比特处于处于未知量子态时的量子比特读取信号；且施加在微波读取腔上的用于读取所述量子比特读取信号的载频信号的频率等于微波读取腔的固有频率；

步骤S204，将所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号三者对应的量子比特读取信号均借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的一坐标点，分别记为第一坐标点和第二坐标点和待分析坐标点，并获取所述第一坐标点和所述第二坐标点两者的连线的中垂线垂直作为阈值分割线；其中：所述第一正交分解信号的频率等于载频信号的频率，且所述第一正交分解信号具有可调参考相位，通过校准所述可调参考相位使所述阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴；

步骤S206，根据所述待分析坐标点和所述阈值分割线的位置关系读取量子比特的未知量子态。

其中：由于阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴，可以为正交平面坐标系的X坐标轴或Y坐标轴，只需要选择未知量子态的量子比特读取信号对应的正交平面坐标系中的坐标点的一个坐标值与阈值分割线的函数值进行比较即可。

通过以上步骤，将量子比特处于第一已知量子态时的量子比特读取信号借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的第一坐标点，将量子比特处于第二已知量子态时的量子比特读取信号借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的第二坐标点，通过对第一正交分解信号的可调参考限位的校准，使得第一坐标点和第二坐标点两点的连线的中垂线(即阈值分割线)垂直正交平面坐标系的坐标轴，可以为正交平面坐标系的X坐标轴或Y坐标轴，然后，将量子比特处于未知量子态时的量子比特读取信号借助校准后的第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的待分析坐标点，根据待分析坐标点的一个坐标值与阈值分割线的函数值直接比较，便可以判断出未知量子态是第一已知量子态还是第二已知量子态，大大简化了量子比特量子态的读取过程，对提供包括量子芯片、量子芯片控制系统在内的量子计算系统的运行速度提供了保障。

可选的，将所述量子比特读取信号借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的一坐标点，具体包括：

获取第一正交分解信号，其中：第一正交分解信号包括第一正弦分解信号和第一余弦分解信号；

基于所述第一正弦分解信号对各所述量子比特读取信号进行数字正交变换得到对应的第一信号；基于所述第一余弦分解信号对各所述量子比特读取信号进行数字正交变换得到对应的第二信号；

对所述第一信号进行均值去噪得到第一值，对所述第二信号进行均值去噪得到第二值；

将所述第一值和所述第二值标记为正交平面坐标系中的一坐标点。

可选的，所述根据所述阈值分割线与正交平面坐标系的坐标轴之间的第一夹角所述可调参考相位使所述阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴具体包括：

获取所述阈值分割线与正交平面坐标系的坐标轴之间的第一夹角；

若所述第一夹角等于0°或90°，则认为阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴；

若所述第一夹角不等于0°或90°，则根据第一夹角校准所述可调参考相位使得所述第一夹角等于0°或90°。

下面结合本申请文件的另一个实施例进行说明。

量子计算在解决特定问题上具有远超经典计算机性能的发展潜力。为了实现量子计算机，我们需要获得一块包含有足够数量与足够质量量子比特的量子芯片，并且能够对量子比特进行极高保真度的量子逻辑门操作与读取。然而量子比特的参数会随环境波动，如果忽略这种波动，会导致量子逻辑门操作保真度的下降，也会影响到读取的效率。因此，量子芯片的参数需要定期校准，才能确保长期稳定发挥最佳性能也就是量子算法的最佳执行效果。

对量子比特读取信号进行数字信号处理时，使用了一个包含参考相位的标准数字信号来实现数字正交变换，将量子比特读取信号解调到零频进行处理，并后续用正交平面坐标系(即I-Q坐标系)的坐标点表示对量子比特读取信号的处理结果。从数字信号处理的流程可以看出，参考相位信息包含在最终所获得的I-Q坐标系中坐标点的坐标(I,Q)中。因此，可以通过修改参考相位，对量子比特读取结果也就是坐标(I,Q)进行旋转：

具体的，假设ADC接收机采集到的通过微波读取腔和量子线路传输出的有效的的量子比特读取信号为s＝A(t)sin(2*pi*IF*t+fai(t))，其中，有效的量子比特读取信号是指包含量子态分布权重较大的一段信号；量子态信息包含A(t)和fai(t)中，其中t为采样间隔，t＝n/fs，n为ADC采集量子比特读取信号的次数，fs为ADC采集量子比特读取信号的采样率。

采用std_sin＝sin(2*pi*IF*t+std_phi)生成用于数字正交分解的正弦标准信号，采用std_cos＝cos(2*pi*IF*t+std_phi)生成用于数字正交分解的余弦标准信号；其中：std_phi为可调整的参考相位。则可以采用std_sin2＝sin(2*pi*IF*t+std_phi+deltaphi)生成用于数字正交分解的正弦校准信号，采用std_cos2＝cos(2*pi*IF*t+std_phi+deltaphi)生成用于数字正交分解的余弦校准信号。

对量子比特读取信号s进行正交分解的过程可以标示为，采用s_sin＝s*std_sin对量子比特读取信号s基于正弦标准信号进行数字正交变换；采用s_cos＝s*std_cos对量子比特读取信号s基于余弦标准信号进行数字正交变换；采用s_sin2＝s*std_sin2；对量子比特读取信号s基于正弦校准信号进行数字正交变换；采用s_cos2＝s*std_cos2对量子比特读取信号s基于余弦校准信号进行数字正交变换；变换后的量子比特逻辑状态信息将被变换到零频中心的窄带宽内，因而后续使用数字低通滤波即可实现对白噪声的抑制。

同时，有以下关系：

s_sin2＝A(t)sin(2*pi*IF*t+fai(t))*sin(2*pi*IF*t+std_phi+deltaphi)

＝A(t)sin(2*pi*IF*t+fai(t))*[sin(2*pi*IF*t+std_phi)*

cos(deltaphi)+cos(2*pi*IF*t+std_phi)*sin(deltaphi)]

＝s_sin*cos(deltaphi)+s_cos*sin(deltaphi)

同理，

s_cos2＝s_cos*cos(deltaphi)-s_sin*sin(deltaphi)

换句话说，

因此

也就是说，通过对参考相位额外加上deltaphi，变换后的坐标(I2,Q2)相当于原坐标(I,Q)沿原点顺时针旋转了角度deltaphi，基于此，可以通过标正交分解标准信号将第一已知量子态|0>和第一已知量子态|1>两者的量子比特读取信号映射到正交平面坐标系中的不同的坐标点，并把两坐标点的连线的中垂线作为第一已知量子态|0>和第一已知量子态|1>两者的阈值分割线，通过正交平面坐标系(即I-Q坐标系)的坐标点来实现对每一次量子比特读取信号分析结果(I,Q)到量子比特量子态|0>(或者量子态|1>)的映射。

如果参考相位额外加上deltaphi，则阈值分割线也会随之顺时针旋转deltaphi。这样一定能找到一个deltaphiopt值，使得阈值分割线变成I＝Ithd。即此时，阈值分割线与I轴垂直，此时不需要具体去确认未知量子态的量子比特读取信号对应的坐标点(I,Q)坐标与阈值分割线的空间关系，只需要比较未知量子态的量子比特读取信号对应的坐标点的I值与Ithd的相对大小即可；即I<Ithd则量子比特为量子态|0>，I>Ithd则量子比特为量子态|1>(或者刚好相反)，而这样简单的逻辑算法实现的效率极高，能够极大地提高整个量子比特读取流程的效率。

当然，在具体实施的时候，也可以将如果参考相位额外加上deltaphi’，则阈值分割线也会随之顺时针旋转deltaphi’，进而找到一个deltaphiopt’值，使得阈值分割线变成Q＝Qthd。即此时，阈值分割线与Q轴垂直，此时不需要具体去确认未知量子态的量子比特读取信号对应的坐标点(I,Q)坐标与阈值分割线的空间关系，只需要比较未知量子态的量子比特读取信号对应的坐标点的Q值与Qthd的相对大小即可；即Q<Qthd则量子比特为量子态|0>，Q>Qthd则量子比特为量子态|1>(或者刚好相反)，而这样简单的逻辑算法实现的效率极高，能够极大地提高整个量子比特读取流程的效率。

实施例二

在本实施例中还提供了一种量子比特量子态读取装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

根据本申请文件的另一个实施例，提供了一种量子比特量子态读取装置，如图3所示的量子比特量子态读取装置包括依次连接的量子比特读取信号获取模块31、量子比特读取信号处理模块32和量子态读取模块33。

量子比特读取信号获取模块31用于获取第一信号、第二信号、第三信号；其中：所述第一信号为量子比特处于处于第一已知量子态时的量子比特读取信号，所述第二信号为量子比特处于处于第二已知量子态时的量子比特读取信号，所述第三信号为量子比特处于处于未知量子态时的量子比特读取信号；且施加在微波读取腔上的用于读取所述量子比特读取信号的载频信号的频率等于微波读取腔的固有频率。

量子比特读取信号处理模块32连接所述量子比特读取信号获取模块31的输出端，用于将所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号对应的量子比特读取信号均借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的一坐标点，分别记为第一坐标点和第二坐标点和待分析坐标点，并获取所述第一坐标点和所述第二坐标点两者的连线的中垂线垂直作为阈值分割线，其中：所述第一正交分解信号的频率等于载频信号的频率，且所述第一正交分解信号具有可调参考相位，通过校准所述可调参考相位使所述阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴。

量子态读取模块33用于根据所述待分析坐标点和所述阈值分割线的位置关系读取量子比特的未知量子态。

通过以上方案，将量子比特处于第一已知量子态时的量子比特读取信号借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的第一坐标点，将量子比特处于第二已知量子态时的量子比特读取信号借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的第二坐标点，通过对第一正交分解信号的可调参考限位的校准，使得第一坐标点和第二坐标点两点的连线的中垂线(即阈值分割线)垂直正交平面坐标系的坐标轴，可以为正交平面坐标系的X坐标轴或Y坐标轴，然后，将量子比特处于未知量子态时的量子比特读取信号借助校准后的第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的待分析坐标点，根据待分析坐标点的一个坐标值与阈值分割线的函数值直接比较，便可以判断出未知量子态是第一已知量子态还是第二已知量子态，大大简化了量子比特量子态的读取过程，对提供包括量子芯片、量子芯片控制系统在内的量子计算系统的运行速度提供了保障。

优选的，请参阅图4所示，所述量子比特读取信号处理模块32具体包括依次连接的第一正交分解信号获取模块321、第一处理模块322、第二处理模块323和第三处理模块324。

第一正交分解信号获取模块321用于生成第一正交分解信号，其中：所述第一正交分解信号第一正弦分解信号和第一余弦分解信号；

第一处理模块322，连接所述量子比特读取信号获取模块31的输出端和所述第一正交分解信号获取模块321的输出端，用于将所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号对应的量子比特读取信号均借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的一坐标点，分别记为第一坐标点和第二坐标点和待分析坐标点；

第二处理模块323，连接所述第一处理模块322的输出端，用于获取所述第一坐标点和所述第二坐标点两者的连线的中垂线垂直作为阈值分割线；其中：所述阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴；

第三处理模块324，连接所述第二处理模块323的输出端，用于根据所述待分析坐标点和所述阈值分割线的位置关系读取量子比特的未知量子态。

优选的，请继续参阅图4所示，所述第一处理模块322具体包括：

第一子处理模块3221，用于基于所述第一正弦分解信号对各所述量子比特读取信号进行数字正交变换得到对应的第一信号，并基于所述第一余弦分解信号对各所述量子比特读取信号进行数字正交变换得到对应的第二信号；

第二子处理模块3222，连接所述第一子处理模块3221的输出端，用于对所述第一信号进行均值去噪得到第一值，对所述第二信号进行均值去噪得到第二值；

第三子处理模块3223，连接所述第二子处理模块3222的输出端，用于将所述第一值和所述第二值标记为正交平面坐标系中的一坐标点。

优选的，请继续参阅图4所示，所述量子比特读取信号处理模块32还包括第一分解信号校准模块325；

第一分解信号校准模块325的输入端连接所述第二处理模块323的输出端，根据所述阈值分割线与正交平面坐标系的坐标轴之间的第一夹角校准所述可调参考相位使所述阈值分割线垂直正交平面坐标系。

优选的，所述第一分解信号校准模块325具体包括：

第一获取模块3251，连接所述第二处理模块323的输出端，用于获取所述阈值分割线与正交平面坐标系的坐标轴之间的第一夹角；

第一判断模块3252，连接第一获取模块3251的输出端，用于判断是否所述第一夹角等于0°或90°；若判断所述第一夹角等于0°或90°，则认为阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴；若所述第一夹角不等于0°或90°，则根据第一夹角校准所述可调参考相位使得所述第一夹角等于0°或90°。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

实施例三

本申请的实施例还提供一种存储介质，可选的，在本实施例中上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：

步骤S1:获取第一信号、第二信号、第三信号；

其中：所述第一信号为量子比特处于处于第一已知量子态时的量子比特读取信号，所述第二信号为量子比特处于处于第二已知量子态时的量子比特读取信号，所述第三信号为量子比特处于处于未知量子态时的量子比特读取信号；且施加在微波读取腔上的用于读取所述量子比特读取信号的载频信号的频率等于微波读取腔的固有频率；

步骤S2:将所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号对应的量子比特读取信号均借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的一坐标点，分别记为第一坐标点和第二坐标点和待分析坐标点，并获取所述第一坐标点和所述第二坐标点两者的连线的中垂线垂直作为阈值分割线，其中：所述第一正交分解信号的频率等于载频信号的频率，且所述第一正交分解信号具有可调参考相位，通过校准所述可调参考相位使所述阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴；

步骤S3:根据所述待分析坐标点和所述阈值分割线的位置关系读取量子比特的未知量子态。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，上述电子装置还可以包括传输装置以及输入输出设备，其中，该传输装置和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

步骤S1:获取第一信号、第二信号、第三信号；

其中：所述第一信号为量子比特处于处于第一已知量子态时的量子比特读取信号，所述第二信号为量子比特处于处于第二已知量子态时的量子比特读取信号，所述第三信号为量子比特处于处于未知量子态时的量子比特读取信号；且施加在微波读取腔上的用于读取所述量子比特读取信号的载频信号的频率等于微波读取腔的固有频率；

步骤S2:将所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号对应的量子比特读取信号均借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的一坐标点，分别记为第一坐标点和第二坐标点和待分析坐标点，并获取所述第一坐标点和所述第二坐标点两者的连线的中垂线垂直作为阈值分割线，其中：所述第一正交分解信号的频率等于载频信号的频率，且所述第一正交分解信号具有可调参考相位，通过校准所述可调参考相位使所述阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴；

步骤S3:根据所述待分析坐标点和所述阈值分割线的位置关系读取量子比特的未知量子态。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种量子比特量子态读取方法，其特征在于，包括：

获取第一信号、第二信号、第三信号；

其中：所述第一信号为量子比特处于处于第一已知量子态时的量子比特读取信号，所述第二信号为量子比特处于处于第二已知量子态时的量子比特读取信号，所述第三信号为量子比特处于处于未知量子态时的量子比特读取信号；且施加在微波读取腔上的用于读取所述量子比特读取信号的载频信号的频率等于微波读取腔的固有频率；

将所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号分别对应的量子比特读取信号均借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的一坐标点，分别记为第一坐标点和第二坐标点和待分析坐标点，并获取所述第一坐标点和所述第二坐标点两者的连线的中垂线垂直作为阈值分割线，其中：所述第一正交分解信号的频率等于载频信号的频率，且所述第一正交分解信号具有可调参考相位，通过校准所述可调参考相位使所述阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴；

根据所述待分析坐标点和所述阈值分割线的位置关系读取量子比特的未知量子态。

2.根据权利要求1所述的量子比特量子态读取方法，其特征在于：将所述量子比特读取信号借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的一坐标点，具体包括：

获取第一正交分解信号，其中：第一正交分解信号包括第一正弦分解信号和第一余弦分解信号；

基于所述第一正弦分解信号对各所述量子比特读取信号进行数字正交变换得到对应的第一信号；基于所述第一余弦分解信号对各所述量子比特读取信号进行数字正交变换得到对应的第二信号；

对所述第一信号进行均值去噪得到第一值，对所述第二信号进行均值去噪得到第二值；

将所述第一值和所述第二值标记为正交平面坐标系中的一坐标点。

3.根据权利要求1所述的量子比特量子态读取方法，其特征在于：所述根据所述阈值分割线与正交平面坐标系的坐标轴之间的第一夹角所述可调参考相位使所述阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴具体包括：

获取所述阈值分割线与正交平面坐标系的坐标轴之间的第一夹角；

若所述第一夹角等于0°或90°，则认为阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴；

若所述第一夹角不等于0°或90°，则根据第一夹角校准所述可调参考相位使得所述第一夹角等于0°或90°。

4.一种量子比特量子态读取装置，其特征在于，包括：

量子比特读取信号获取模块，用于获取第一信号、第二信号、第三信号；

其中：所述第一信号为量子比特处于处于第一已知量子态时的量子比特读取信号，所述第二信号为量子比特处于处于第二已知量子态时的量子比特读取信号，所述第三信号为量子比特处于处于未知量子态时的量子比特读取信号；且施加在微波读取腔上的用于读取所述量子比特读取信号的载频信号的频率等于微波读取腔的固有频率；

量子比特读取信号处理模块，连接所述量子比特读取信号获取模块的输出端，用于将所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号三者对应的量子比特读取信号均借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的一坐标点，并分别记为第一坐标点、第二坐标点和待分析坐标点，并获取所述第一坐标点和所述第二坐标点两者的连线的中垂线垂直作为阈值分割线，其中：所述第一正交分解信号的频率等于载频信号的频率，且所述第一正交分解信号具有可调参考相位，通过校准所述可调参考相位使所述阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴；

量子态读取模块，用于根据所述待分析坐标点和所述阈值分割线的位置关系读取量子比特的未知量子态。

5.根据权利要求4所述的量子比特量子态读取装置，其特征在于：所述量子比特读取信号处理模块具体包括依次连接的第一正交分解信号获取模块、第一处理模块、第二处理模块和第三处理模块，其中：

第一正交分解信号获取模块用于生成第一正交分解信号，其中：所述第一正交分解信号第一正弦分解信号和第一余弦分解信号；

第一处理模块，连接所述量子比特读取信号处理模块的输出端和所述第一正交分解信号获取模块的输出端，用于将所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号对应的量子比特读取信号均借助第一正交分解信号转化为正交平面坐标系的一坐标点，分别记为第一坐标点和第二坐标点和待分析坐标点；

第二处理模块，连接所述第一处理模块的输出端，用于获取所述第一坐标点和所述第二坐标点两者的连线的中垂线垂直作为阈值分割线；其中：所述阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴；

第三处理模块，连接所述第二处理模块的输出端，用于根据所述待分析坐标点和所述阈值分割线的位置关系读取量子比特的未知量子态。

6.根据权利要求5所述的量子比特量子态读取装置，其特征在于：所述第一处理模块具体包括：

第一子处理模块，用于基于所述第一正弦分解信号对各所述量子比特读取信号进行数字正交变换得到对应的第一信号，并基于所述第一余弦分解信号对各所述量子比特读取信号进行数字正交变换得到对应的第二信号；

第二子处理模块，连接所述第一子处理模块的输出端，用于对所述第一信号进行均值去噪得到第一值，对所述第二信号进行均值去噪得到第二值；

第三子处理模块，连接所述第二子处理模块的输出端，用于将所述第一值和所述第二值标记为正交平面坐标系中的一坐标点。

7.根据权利要求5所述的量子比特量子态读取装置，其特征在于：所述量子比特读取信号处理模块还包括第一分解信号校准模块；

第一分解信号校准模块的输入端连接所述第二处理模块的输出端，根据所述阈值分割线与正交平面坐标系的坐标轴之间的第一夹角校准所述可调参考相位使所述阈值分割线垂直正交平面坐标系。

8.根据权利要求5所述的量子比特量子态读取装置，其特征在于：所述第一分解信号校准模块具体包括：

第一获取模块，连接所述第二处理模块的输出端，用于获取所述阈值分割线与正交平面坐标系的坐标轴之间的第一夹角；

第一判断模块，用于判断是否所述第一夹角等于0°或90°；若判断所述第一夹角等于0°或90°，则认为阈值分割线垂直正交平面坐标系的坐标轴；若所述第一夹角不等于0°或90°，则根据第一夹角校准所述可调参考相位使得所述第一夹角等于0°或90°。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至3任一项中所述的方法。

10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至3任一项中所述的方法。