CN110659739A - 用于重新编译量子电路以补偿量子计算机中的漂移的装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于量子漂移补偿的装置和方法。例如，量子系统的一个实施例包括：量子处理器，其包括一个或多个数据量子位（qubit）以及一个或多个附属量子位；量子控制器，其用于响应于量子运行时来控制量子位；误差检测器，其用于检测量子位中的误差；量子漂移补偿器，其用于基于所述误差来确定量子处理器的当前系统漂移，并且如果当前系统漂移被确定成在阈值以上则响应性地生成一组补偿值。

Description

用于重新编译量子电路以补偿量子计算机中的漂移的装置和 方法

背景技术

发明的领域

本发明的实施例一般地涉及量子计算的领域。更具体地，这些实施例涉及用于重新编译量子电路以补偿量子计算机中的漂移的装置和方法。

相关技术描述

量子计算是指与使用量子力学现象来操纵数据的计算系统有关的研究领域。这些量子力学现象（诸如叠加（其中量子变量可同时存在于多个不同状态中）以及纠缠（其中多个量子变量具有与它们之间在空间或时间中的距离无关的有关状态））在经典计算的世界中没有类似物，并且因而不能利用经典计算设备来被实现。

附图说明

可以从结合以下附图的以下详细描述中获得对本发明的更好的理解，在所述附图中：

图1A-1F图示了根据一个实施例的示例量子点设备的各种视图；

图2图示了用于包括误差校正和漂移校正的量子计算机的操作的序列；

图3图示了具有漂移检测和补偿的量子控制器的一个实施例；

图4图示了漂移检测和补偿电路的一个实施例；并且

图5图示了用于执行误差校正和漂移补偿的操作的序列。

具体实施方式

在以下描述中，为了解释的目的，阐明了众多特定细节以便提供对以下所描述的本发明的实施例的透彻理解。然而，对本领域技术人员将显而易见的是，可以在没有这些特定细节中的一些的情况下实践本发明的实施例。在其它实例中，众所周知的结构和设备以框图形式被示出，以避免使本发明的实施例的底层原理含糊难懂。

介绍

量子计算机使用量子力学现象（诸如叠加和纠缠）来执行计算。与用两个明确状态（0或1）中之一来存储数据的数字计算机形成对照，量子计算使用量子位（qubit），其可以是以状态的叠加。量子位可以通过使用基本粒子（诸如电子和光子）的物理上可区分的量子状态来被实现。例如，可以使用光子的偏振，其中两个状态是垂直偏振和水平偏振。类似地，电子的自旋可以具有可区分的状态，诸如“向上自旋”和“向下自旋”。

量子位状态通常由括号记号

和

来表示。在传统的计算机系统中，位排他地处于一个状态或其它状态中，即“0”或“1”。然而，量子力学系统中的量子位可以同时处于两个状态的叠加中，对于量子计算而言独特且基本的特性。

量子计算系统执行包含在量子位上执行的量子逻辑操作的算法。操作的序列被静态地编译到调度（schedule）中，并且通过使用索引方案来对量子位进行寻址。此算法然后被执行足够大的次数，直到所计算的答案的置信区间在阈值（例如~95+%）以上为止。命中阈值意味着已经达到所期望的算法结果。

已经通过使用能够操纵和读取量子状态的多种不同技术来实现量子位。仅举几例，这些包括但不限于量子点设备（基于自旋和基于空间的）、囚禁离子设备、超导量子计算机、光学晶格、核磁共振计算机、固态NMR Kane量子设备、氦上电子型量子计算机、腔量子电动力学（CQED）设备、分子磁体计算机、以及基于富勒烯（fullerene）的ESR量子计算机。因而，当在以下关于本发明的某些实施例来描述量子点设备的时候，本发明的底层原理可以结合任何类型的量子计算机（包括但不限于以上所列出的那些）而被采用。用于量子位的特定物理实现方式与本文中所描述的本发明的实施例正交。

量子点设备

量子点是小的半导体粒子，通常在尺寸上为几纳米。因为这个小的尺寸，所以量子点根据量子力学规则来操作，具有不同于宏观实体的光学和电子性质。量子点有时被称为“人工原子”，以暗指以下事实：即量子点是单个对象，其具有离散的、束缚的电子状态，如原子或分子的情况那样。

图1A-1F是量子点设备100的各种视图，所述量子点设备100可以在下述本发明的实施例的情况下被使用。图1A是量子点设备100的一部分的顶视图，其中材料中的一些被移除使得第一栅极线102、第二栅极线104、以及第三栅极线106可见。尽管本文中附图和描述中的许多可以将线或栅极的特定集合分别地称为“势垒”或“量子点”线或栅极，但是这仅仅是为了易于讨论，并且在其它实施例中，“势垒”和“量子点”线和栅极的角色可以交换（例如，势垒栅极可以代替地充当量子点栅极，并且反之亦然）。图1B-1F是图1A的量子点设备100的侧截面视图；特别地，图1B是通过图1A的截面B-B的视图，图1C是通过图1A的截面C-C的视图，图1D是通过图1A的截面D-D的视图，图1E是通过图1A的截面E-E的视图，并且图1F是通过图1A的截面F-F的视图。

图1的量子点设备100可以用多个方式中的任一个来被操作。例如，在一些实施例中，电信号（诸如电压、电流、射频（RF）和/或微波信号）可以被提供到一个或多个第一栅极线102、第二栅极线104和/或第三栅极线106以使得量子点（例如基于电子自旋的量子点或基于空穴自旋的量子点）形成于第三栅极线106的第三栅极166下方的量子阱堆叠146中。被提供到第三栅极线106的电信号可以控制在那个第三栅极线106的第三栅极166下方的量子阱的电势，而被提供到第一栅极线102（和/或第二栅极线104）的电信号可以控制在那个第一栅极线102的第一栅极162（和/或那个第二栅极线104的第二栅极164）下方、在相邻量子阱之间的势能势垒。在量子阱堆叠146（例如在不同的量子点栅极下方）中的不同量子阱中的量子点之间的量子相互作用可以部分地由（例如通过居间势垒栅极）在它们之间所施加的势垒电势所提供的势能势垒所控制。

通常，本文中所公开的量子点设备100可以此外包括磁场源（未被示出），所述磁场源可以用于创建在通常简并（degenerate）的量子点状态（例如基于电子自旋的量子点的自旋状态）中的能量差，并且量子点的状态（例如自旋状态）可以通过如下来被操纵：向栅极线施加电磁能量以创建能够计算的量子位。磁场源可以是一个或多个磁体线，如以下所讨论的那样。因而，本文中所公开的量子点设备100可以通过电磁能量的受控施加而能够操纵量子阱堆叠146中的量子点的位置、数目和量子状态（例如自旋）。

在图1的量子点设备100中，栅极电介质114可以被设置在量子阱堆叠146上。量子阱堆叠146可以包括至少一个量子阱层152（没有在图1中示出），其中量子点可以在量子点设备100的操作期间被定位。栅极电介质114可以是任何合适的材料，诸如高k材料。多个平行的第一栅极线102可以被设置在栅极电介质114上，并且间隔物材料118可以被设置在第一栅极线102的侧面上。在一些实施例中，经图案化的硬掩模110可以被设置在第一栅极线102上（其中图案对应于第一栅极线102的图案），并且间隔物材料118可以沿着硬掩模110的侧边向上延伸，如所示的那样。第一栅极线102可以每个是第一栅极162。第一栅极线102中的不同的一些可以是以任何期望的组合而被电控制的（例如，每个第一栅极线102可以被分开地电控制，或者第一栅极线102中的一些或全部可以是以一个或多个组而被短接在一起，如所期望的那样）。

多个平行的第二栅极线104可以被设置在第一栅极线102之上并且被设置在第一栅极线102之间。如图1中所图示的，第二栅极线104可以被布置成与第一栅极线102垂直。第二栅极线104可以在硬掩模110之上延伸，并且可以包括第二栅极164，所述第二栅极164向下朝向量子阱堆叠146延伸并且接触在第一栅极线102中相邻的一些之间的栅极电介质114，如图1D中所图示的。在一些实施例中，第二栅极164可以填充在第一栅极线102/间隔物材料118结构中相邻一些之间的区域；在其它实施例中，绝缘材料（未被示出）可以存在于第一栅极线102/间隔物材料118结构与邻近的第二栅极164之间。在一些实施例中，间隔物材料118可以被设置在第二栅极线104的侧面上；在其它实施例中，没有间隔物材料118可以被设置在第二栅极线104的侧面上。在一些实施例中，硬掩模115可以被设置在第二栅极线104上方。第二栅极线104的第二栅极164中的多个栅极是电连续的（由于在硬掩模110之上的第二栅极线104的共享导电材料所致）。第二栅极线104中的不同的一些可以是以任何期望的组合而被电控制的（例如，每个第二栅极线104可以被分开地电控制，或者第二栅极线104中的一些或全部可以是以一个或多个组而被短接在一起，如所期望的那样）。第一栅极线102和第二栅极线104可以一起形成栅格，如图1中所描绘的那样。

多个平行的第三栅极线106可以被设置在第一栅极线102与第二栅极线104之上及其之间。如图1中所图示的，第三栅极线106可以被布置成与第一栅极线102交叉（diagonal），并且与第二栅极线104交叉。特别地，第三栅极线106可以被对角地布置在由第一栅极线102与第二栅极线104所形成的栅格中的开口之上。第三栅极线106可以包括第三栅极166，所述第三栅极166向下延伸到由第一栅极线102与第二栅极线104所形成的栅格中的开口中的栅极电介质114；因而，每个第三栅极166可以由两个不同的第一栅极线102以及两个不同的第二栅极线104邻接。在一些实施例中，第三栅极166可以由绝缘材料128邻接；在其它实施例中，第三栅极166可以填充栅格中的开口（例如，接触间隔物材料118，所述间隔物材料118被设置在相邻的第一栅极线102与第二栅极线104的侧面上，没有被示出）。另外的绝缘材料117可以被设置在第三栅极线106上和/或其周围。第三栅极线106的第三栅极166中的多个栅极是电连续的（由于在第一栅极线102和第二栅极线104之上的第三栅极线106的共享导电材料所致）。第三栅极线106中的不同的一些可以是以任何期望的组合而被电控制的（例如，每个第三栅极线106可以被分开地电控制，或者第三栅极线106中的一些或全部可以是以一个或多个组而被短接在一起，如所期望的那样）。

尽管图1A-F图示了特定数目的第一栅极线102、第二栅极线104、和第三栅极线106，但是这仅仅用于图示目的，并且任何数目的第一栅极线102、第二栅极线104、和第三栅极线106可以被包括在量子点设备100中。第一栅极线102、第二栅极线104、和第三栅极线106的布置的其它示例是可能的。电互连（例如过孔和导电线）可以用任何期望的方式接触第一栅极线102、第二栅极线104、和第三栅极线106。

没有在图1中图示的是积累区，其可以电耦合到量子阱堆叠146的量子阱层（例如横向邻近于量子阱层）。积累区可以通过居间介电材料的薄层而与栅极线间隔开。积累区可以是其中载流子积累（例如由于掺杂，或由于将载流子拉到量子阱层中的大电极的存在）的区，并且可以用作载流子的储库，所述载流子可以被选择性地汲取到第三栅极166下方的量子阱层的区域中（例如通过控制量子点栅极、第一栅极162和第二栅极164上的电压）以形成基于载流子的量子点（例如电子或空穴量子点，其包括单个电荷载流子、多个电荷载流子或没有电荷载流子）。在其它实施例中，量子点设备100可以不包括横向积累区，但是可以代替地在量子阱堆叠146内包括经掺杂的层。这些经掺杂的层可以向量子阱层提供载流子。量子阱堆叠146中的经掺杂的层或积累区（例如经掺杂或未经掺杂）的任何组合可以被使用在本文中所公开的量子点设备100的任何实施例中。

用于量子计算机中漂移补偿的装置和方法

在连续操作的量子计算机处理器中对量子位的控制操作在很大程度上取决于系统的故障容差。例如，控制操作可以取决于系统保持在子故障容差阈值以下（例如，＜每操作99.5%）。随着时间，在多个算法执行循环期间，系统倾向于由于半导体衬底中的电荷噪声而漂移，所述半导体衬底在一个实施例中包括硅-锗（SiGe）。除了SiGe衬底之外，有瑕疵的控制脉冲生成电子器件、不净的连续DC电压、以及甚至宇宙射线全部增加后续算法运行期间的误差率。这是显著持续的挑战：即实现对于解决现实世界问题将有用的量子位的大系统的可伸缩操作。

为了减轻系统中的积累和持续的漂移，本发明的一个实施例实现及时（JIT）量子编译器以及量子误差校正（QEC）单元，以针对量子算法执行期间的系统漂移进行调整。特别地，QEC单元在每个算法运行的误差校正循环期间将所检测的误差积累在缓冲器中，并且漂移检测单元管理缓冲器并且一旦它达到预编程的误差阈值就触发校正动作。

在一个实施例中，当达到经编程的校正阈值时，系统执行具有预先已知的结果的诊断算法，以确定针对QEC铺块（tile）中每个量子位的噪声校正。然后用信号通知及时（JIT）编译器来读取缓冲器并且利用这些预计算的补偿值来重新编译量子算法。一旦系统中的平均漂移太大以致不能校正，就执行量子计算系统的自动重新校准，并且冲刷DLAB。

图2图示了量子误差校正循环的一个实施例。在201处，系统的逻辑量子位状态被初始化。例如，如果电子自旋被用作量子状态，则可以预备量子系统内的电子（例如被初始化成特定的自旋定向和/或被纠缠，这通过使用来自量子控制器的电磁控制信号）。在202处，量子系统的状态响应于由量子运行时所指定的并且由量子控制器物理地实现的另外的电磁输入而演进。

在203处，进行量子系统的测量。例如，可以测量经纠缠的电子之一的当前自旋。系统随后可以在下一个测量之前被重初始化（即假定进行测量或学习关于量子系统的任何信息使量子状态中断）。可以针对误差校正循环而定期地测量物理量子位。在204处，在所测量的结果上执行误差和漂移检测，以确定是否已经出现了一个或多个误差（例如一个或多个量子位的（多个）随机翻转）。在205处执行误差校正操作，其尝试校正任何检测的误差。在206处，如果已经达到漂移阈值，则如本文中所述的那样来实现漂移校正。例如，在一个实施例中，JIT编译器基于所检测的漂移而生成新的量子运行时。

图3图示了示例性的量子控制器310，以用于在由量子处理器360所生成的结果上执行量子误差/漂移检测和校正。在操作中，解码器313从量子处理器360取得多量子位测量，其不扰乱编码状态中的量子信息，但是包含关于误差的信息。例如，量子位365可以包括一个或多个附属量子位，所述附属量子位用于保护在数据量子位中编码的数据的完整性，其包含从量子操作中结果得到的底层数据。在一个实现方式中，来自附属量子位的误差伴随式数据可以由量子误差校正（QEC）单元314用于确定数据量子位是否已经劣化，以标识受影响的物理量子位并且在一些情况中确定它以若干可能方式中的哪一个被影响。

图4图示了漂移检测/补偿单元315的一个实施例的附加细节。在此实施例中，QEC单元314在每个算法运行的误差校正循环期间在漂移旁视缓冲器（DLAB）316中积累所检测的Z（相位）和X（位翻转）误差。漂移计算单元405确定量子处理器360的当前系统漂移。这可以包括例如平均系统漂移。阈值分析单元410（例如，其可以被实现为比较器）比较预指定的阈值412与当前系统漂移。如果已经达到或超过阈值412，则补偿单元415执行诊断、诸如哈恩（Hahn）回波读出、随机化的基准评定或具有预先已知的结果的任何量子算法，以确定将为QEC铺块中的每个量子位所应用的噪声校正。

在一个实施例中，漂移旁视缓冲器316使用表格数据结构，其具有针对每个量子位的至少一个条目（entry）。如果补偿单元415确定了针对量子位的噪声校正，则相关联的校正值被存储在与那个量子位相关联的漂移旁视缓冲器316的表格条目中。

在达到/超过阈值412时，生成重新编译信号420。作为响应，量子及时（JIT）编译器310读取DLAB 316（例如，使用量子位ID或其它标识符作为索引）并且利用这些预计算的补偿值来重新编译量子算法。新的量子运行时311然后由量子位控制单元312执行，其根据新的校正值来控制量子位。在一个实施例中，一旦系统中的平均漂移太大以致不能校正，就执行量子计算系统的自动重新校准，并且冲刷漂移旁视缓冲器316。

在图5中图示根据一个实施例的方法。所述方法可以被实现在本文中所描述的量子系统架构的上下文内，但是不限于任何特定类型的量子系统。

在500处，在量子处理器上初始化量子位的逻辑状态。例如，可以通过使用来自量子控制器的电磁控制信号来将量子位初始化成特定的自旋定向和/或使其纠缠。在501处，执行量子操作（例如根据量子运行时）。量子系统的状态响应于由量子运行时所指定的并且由量子控制器物理地实现的另外的电磁输入而演进。如所提及的，一旦量子计算机进入静止状态，就可以实现本文中所描述的技术。然后可以执行诊断模式，其中执行具有已知结果的特定一组代表性量子算法。另外，可以在正常系统操作期间执行这些学习技术。

在502处，附属量子位的状态被读取，并且在503处，将其解码以在检测到误差的情况下生成误差伴随式。在504处，误差伴随式被解码评估以执行误差校正。如上所述，可以在每个算法运行的误差校正循环期间在漂移旁视缓冲器（DLAB）中收集所检测的Z（相位）和X（位翻转）误差。

在505处，确定系统漂移的水平。例如，可以基于被存储在漂移旁视缓冲器中的所检测的Z和X误差来确定平均系统漂移。如果在506处确定了达到漂移阈值，则在507处校正值被生成以补偿漂移并且用于重新编译量子运行时。

提供了如下的另外的技术特征：

通过确定针对每个量子位的噪声校正值来计算补偿值；

将所述补偿值存储在漂移旁视缓冲器中，所述漂移旁视缓冲器具有多个条目，针对每个量子位具有至少一个条目，所述条目包括与其相应量子位相关联的补偿值；

重新计算量子运行时包括调用量子及时（JIT）编译器来响应性地读取漂移旁视缓冲器并且通过使用补偿值来重新编译量子运行时；

将针对每个量子位所检测的误差存储在与那个量子位相关联的漂移补偿缓冲器条目中；以及

对所述误差进行评估以确定何时系统漂移已经达到阈值或上升到阈值以上；

所述补偿值包括通过如下所生成的噪声校正值：执行具有预定结果的操作的序列来确定针对每个量子位的噪声校正；

操作的序列包括从包括以下各项的组中所选择的诊断过程：哈恩回波读出或随机化的基准评定。

示例

以下是本发明的不同实施例的示例实现方式。

示例1. 一种方法包括：根据量子运行时来在量子处理器上执行量子操作，所述量子操作被物理地实现在多个量子位（qubit）上；测量来自所述多个量子位中全部或子集的值；对所述值进行解码以检测与量子位相关联的误差；基于所述误差来确定量子处理器的当前系统漂移；以及如果当前系统漂移被确定为在阈值以上，则使用补偿值来重新生成量子运行时。

示例2. 示例1的方法，其中所述误差包括相位（Z）和位翻转（X）误差。

示例3. 示例1的方法此外包括：通过确定针对每个量子位的噪声校正值来计算补偿值。

示例4. 示例3的方法，此外包括：

将所述补偿值存储在漂移旁视缓冲器中，所述漂移旁视缓冲器具有多个条目，针对每个量子位具有至少一个条目，所述条目包括与其相应量子位相关联的补偿值。

示例5. 示例4的方法，其中重新计算量子运行时包括调用量子及时（JIT）编译器来响应性地读取漂移旁视缓冲器并且使用补偿值来重新编译量子运行时。

示例6. 示例4的方法，此外包括：将针对每个量子位所检测到的误差存储在与那个量子位相关联的漂移补偿缓冲器条目中；以及对所述误差进行评估以确定何时系统漂移已经达到阈值或上升到阈值以上。

示例7. 示例6的方法，其中所述补偿值包括通过如下所生成的噪声校正值：执行具有预定结果的操作的序列来确定针对每个量子位的噪声校正。

示例8. 示例7的方法，其中操作的序列包括从包括以下各项的组中所选择的诊断过程：哈恩回波读出或随机化的基准评定。

示例9. 一种具有被存储在其上的程序代码的机器可读介质，所述程序代码当被机器执行的时候使得机器执行如下操作：根据量子运行时来在量子处理器上执行量子操作，所述量子操作被物理地实现在多个量子位（qubit）上；测量来自所述多个量子位的全部或子集的值；对所述值进行解码以检测与量子位相关联的误差；基于所述误差来确定量子处理器的当前系统漂移；以及如果当前系统漂移被确定为在阈值以上，则使用补偿值来重新生成量子运行时。

示例10. 示例9的机器可读介质，其中所述误差包括相位（Z）和位翻转（X）误差。

示例11. 示例9的机器可读介质，此外包括用于使得机器执行如下操作的程序代码：通过确定针对每个量子位的噪声校正值来计算补偿值。

示例12. 示例11的机器可读介质，此外包括用于使得机器执行如下操作的程序代码：将所述补偿值存储在漂移旁视缓冲器中，所述漂移旁视缓冲器具有多个条目，针对每个量子位具有至少一个条目，所述条目包括与其相应量子位相关联的补偿值。

示例13. 示例12的机器可读介质，其中重新计算量子运行时包括调用量子及时（JIT）编译器来响应性地读取漂移旁视缓冲器并且使用补偿值来重新编译量子运行时。

示例14. 示例12的机器可读介质，此外包括用于使得机器执行如下操作的程序代码：将针对每个量子位所检测的误差存储在与那个量子位相关联的漂移补偿缓冲器条目中；以及对所述误差进行评估以确定何时系统漂移已经达到阈值或上升到阈值以上。

示例15. 示例14的机器可读介质，其中所述补偿值包括通过如下所生成的噪声校正值：执行具有预定结果的操作的序列来确定针对每个量子位的噪声校正。

示例16. 示例15的机器可读介质，其中操作的序列包括从包括以下各项的组中所选择的诊断过程：哈恩回波读出或随机化的基准评定。

示例18. 一种量子系统，包括：量子处理器，其包括一个或多个数据量子位（qubit）以及一个或多个附属量子位；量子控制器，其用于响应于量子运行时来控制量子位；误差检测器，其用于检测量子位中的误差；量子漂移补偿器，其用于基于所述误差来确定量子处理器的当前系统漂移，并且如果当前系统漂移被确定为在阈值以上则响应性地生成一组补偿值。

示例19. 示例18的量子系统，其中所述误差包括相位（Z）和位翻转（X）误差。

示例20. 示例18的量子系统，其中所述量子漂移补偿器用于通过确定针对每个量子位的噪声校正值来计算补偿值。

示例21. 示例20的量子系统，其中所述量子漂移补偿器包括漂移旁视缓冲器，所述漂移旁视缓冲器具有多个条目，针对每个量子位具有至少一个条目，所述条目包括与其相应量子位相关联的补偿值。

示例22. 示例21的量子系统，其中重新计算量子运行时包括调用量子及时（JIT）编译器来响应性地读取漂移旁视缓冲器并且使用补偿值来重新编译量子运行时。

示例23. 示例21的量子系统，其中针对每个量子位所检测的误差被存储在与那个量子位相关联的漂移补偿缓冲器条目中，所述漂移补偿器用于对所述误差进行评估以确定何时系统漂移已经达到阈值或上升到阈值以上。

示例24. 示例23的量子系统，其中所述补偿值包括通过如下所生成的噪声校正值：执行具有预定结果的操作的序列来确定针对每个量子位的噪声校正。

示例25. 示例24的量子系统，其中操作的序列包括从包括以下各项的组中所选择的诊断过程：哈恩回波读出或随机化的基准评定。

本文中所描述的实施例可以用于改善故障容差并且针对量子计算系统中的系统漂移进行高效校正。这通过将复杂性移动到软件而有效地降低与构建和维护量子计算硬件相关联的成本。这些实施例还增添量子计算系统的灵活性和可伸缩性。

在以上详细描述中，参考了附图，所述附图形成本文的一部分，并且其中作为图示而示出了可以被实施的实施例。要理解的是，可以利用其它实施例，并且可以作出结构的或逻辑的改变而不脱离本公开的范围。因此，以下详细描述不要以限制性意义被理解。

各种操作可以继而以对理解所要求保护的主题最有帮助的方式被描述为多个分立的动作或操作。然而，描述的次序不应当被解释为暗示这些操作必定是取决于次序的。特别地，可以不以呈现的次序来执行这些操作。可以以与所描述的实施例不同的次序来执行所描述的操作。在另外的实施例中，各种另外的操作可以被执行和/或所描述的操作可以被省略。比如“第一”、“第二”、“第三”等等的术语不暗示特定的排序，除非另行指定。

为了本公开的目的，短语“A和/或B”意指（A）、（B）或（A和B）。为了本公开的目的，短语“A、B和/或C”意指（A）、（B）、（C）、（A和B）、（A和C）、（B和C）或（A、B和C）。术语“在……之间”当参考测量范围被使用的时候包括测量范围的末端。如本文中所使用的，记号“A/B/C”意指（A）、（B）和/或（C）。

描述使用短语“在一个实施例中”、或“在多个实施例中”，其可以每个指的是一个或多个相同或不同的实施例。此外，如关于本公开的实施例所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等等是同义的。

本发明的实施例可以包括各种步骤，其已经在上文被描述。步骤可以被包含在机器可执行指令中，所述机器可执行指令可以用于使得通用或专用处理器执行步骤。替换地，这些步骤可以由包含用于执行步骤的硬连线的逻辑的特定硬件部件来执行，或由经编程的计算机部件和定制硬件部件的任何组合来执行。

如本文中所描述的，指令可以是指被配置成执行某些操作或具有预定功能性的硬件（诸如专用集成电路（ASIC））的特定配置，或被包含在非暂时性计算机可读介质中的存储器中所存储的软件指令。因而，图中所示的技术可以通过使用在一个或多个电子设备（例如终端站、网络元件等等）上所存储和执行的代码和数据来被实现。这样的电子设备通过使用计算机机器可读介质来存储和传送（在内部和/或通过网络而与其它电子设备）代码和数据，所述计算机机器可读介质诸如非暂时性计算机机器可读存储介质（例如磁盘；光盘；随机存取存储器；只读存储器；闪速存储器设备；相变存储器）以及暂时性计算机机器可读通信介质（例如电、光学、声学或其它形式的传播信号——诸如载波、红外信号、数字信号等等）。

另外，这样的电子设备通常包括耦合到一个或多个其它部件、诸如一个或多个存储设备（非暂时性机器可读存储介质）、用户输入/输出设备（例如键盘、触摸屏和/或显示器）以及网络连接的一个或多个处理器的集合。处理器集合和其它部件的耦合通常通过一个或多个总线和桥（也被称为总线控制器）。承载网络业务的存储设备和信号分别表示一个或多个机器可读存储介质和机器可读通信介质。因而，给定电子设备的存储设备通常存储代码和/或数据以用于在那个电子设备的一个或多个处理器的集合上执行。当然，本发明的实施例的一个或多个部分可以通过使用软件、固件和/或硬件的不同组合而被实现。贯穿本详细描述，为了解释的目的，阐述了众多特定细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，对本领域技术人员将显而易见的是，可以在没有这些特定细节中的一些的情况下实施本发明。在某些实例中，众所周知的结构和功能没有以详尽细节被描述以便避免使本发明的主题模糊。因此，应当就随后的权利要求来判断本发明的精神和范围。

Claims (18)

1.一种方法，包括：

根据量子运行时来在量子处理器上执行量子操作，所述量子操作被物理地实现在多个量子位（qubit）上；

测量来自所述多个量子位的全部或子集的值；

对所述值进行解码以检测与量子位相关联的误差；

基于所述误差来确定量子处理器的当前系统漂移；以及

如果当前系统漂移被确定为在阈值以上，则使用补偿值来重新生成量子运行时。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述误差包括相位（Z）和位翻转（X）误差。

3.一种具有被存储在其上的程序代码的机器可读介质，所述程序代码当被机器执行的时候使得机器执行如下操作：

根据量子运行时来在量子处理器上执行量子操作，所述量子操作被物理地实现在多个量子位（qubit）上；

测量来自所述多个量子位的全部或子集的值；

对所述值进行解码以检测与量子位相关联的误差；

基于所述误差来确定量子处理器的当前系统漂移；以及

如果当前系统漂移被确定为在阈值以上，则使用补偿值来重新生成量子运行时。

4.根据权利要求3所述的机器可读介质，其中所述误差包括相位（Z）和位翻转（X）误差。

5.根据权利要求3或4所述的机器可读介质，此外包括用于使得机器执行如下操作的程序代码：

通过确定针对每个量子位的噪声校正值来计算补偿值。

6.根据权利要求3或5所述的机器可读介质，此外包括用于使得机器执行如下操作的程序代码：

将所述补偿值存储在漂移旁视缓冲器中，所述漂移旁视缓冲器具有多个条目，针对每个量子位具有至少一个条目，所述条目包括与其相应量子位相关联的补偿值。

7.根据权利要求3或6所述的机器可读介质，其中重新计算量子运行时包括调用量子及时（JIT）编译器来响应性地读取漂移旁视缓冲器并且使用补偿值来重新编译量子运行时。

8.根据权利要求6所述的机器可读介质，此外包括用于使得机器执行如下操作的程序代码：

将针对每个量子位所检测的误差存储在与那个量子位相关联的漂移补偿缓冲器条目中；以及

对所述误差进行评估以确定何时系统漂移已经达到阈值或上升到阈值以上。

9.根据权利要求8所述的机器可读介质，其中所述补偿值包括通过如下所生成的噪声校正值：执行具有预定结果的操作的序列来确定针对每个量子位的噪声校正。

10.根据权利要求9所述的机器可读介质，其中操作的序列包括从包括以下各项的组中所选择的诊断过程：哈恩回波读出或随机化的基准评定。

11.一种量子系统，包括：

量子处理器，其包括一个或多个数据量子位（qubit）以及一个或多个附属量子位；

量子控制器，其用于响应于量子运行时来控制量子位；

误差检测器，其用于检测量子位中的误差；

量子漂移补偿器，其用于基于所述误差来确定量子处理器的当前系统漂移，并且如果当前系统漂移被确定为在阈值以上则响应性地生成一组补偿值。

12.根据权利要求11所述的量子系统，其中所述误差包括相位（Z）和位翻转（X）误差。

13.根据权利要求11或12所述的量子系统，其中所述量子漂移补偿器用于通过确定针对每个量子位的噪声校正值来计算补偿值。

14.根据权利要求11或13所述的量子系统，其中所述量子漂移补偿器包括漂移旁视缓冲器，所述漂移旁视缓冲器具有多个条目，针对每个量子位具有至少一个条目，所述条目包括与其相应量子位相关联的补偿值。

15.根据权利要求11或14所述的量子系统，其中重新计算量子运行时包括调用量子及时（JIT）编译器来响应性地读取漂移旁视缓冲器并且使用补偿值来重新编译量子运行时。

16.根据权利要求14所述的量子系统，其中针对每个量子位所检测的误差被存储在与那个量子位相关联的漂移补偿缓冲器条目中，所述漂移补偿器用于对所述误差进行评估以确定何时系统漂移已经达到阈值或上升到阈值以上。

17.根据权利要求16所述的量子系统，其中所述补偿值包括通过如下所生成的噪声校正值：执行具有预定结果的操作的序列来确定针对每个量子位的噪声校正。

18.根据权利要求17所述的量子系统，其中操作的序列包括从包括以下各项的组中所选择的诊断过程：哈恩回波读出或随机化的基准评定。

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