CN111722084B - 一种超导量子芯片参数自动校准方法及相关组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超导量子芯片参数自动校准方法。该方法中，在获取超导量子芯片的待校准参数的第一校准测量信号的第一范围后，控制测量装置在第一范围内向超导量子芯片发送多个第一校准测量信号，获取超导量子芯片在各个校准测量信号下的第一响应参数，最后，将最优的第一响应参数对应的第一校准测量信号作为待校准参数的第一实际校准参数。该方法有效地解决了由于人工校准造成的校准效率低等问题，实现了对芯片的参数进行全自动校准，具有校准耗时短、重复性工作少、节约人力成本以及校准效率高的优点。本发明还公开了一种超导量子芯片参数自动校准装置、系统及可读存储介质，具有与上述超导量子芯片参数自动校准方法相同的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及量子计算领域，特别是涉及一种超导量子芯片参数自动校准方法及相关组件。
背景技术
随着近年来科技的发展，超导量子芯片技术取得了迅猛发展。在超导量子芯片设计完成后，需要进行参数校准，并且是常规化校准，并非校准一次就可以。现有技术中，通常通过人工对超导量子芯片的参数进行校准，但超导量子芯片参数种类比较多，校准工作繁琐耗时，并且因其材料和环境特性导致其需要经常进行校准，采用人工手动校准耗时长、重复性工作多，浪费人力成本并且校准效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种超导量子芯片参数自动校准方法及相关组件，实现了对芯片的参数进行全自动校准，具有校准耗时短、重复性工作少、节约人力成本以及校准效率高的优点。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种超导量子芯片参数自动校准方法，应用于处理器，包括：
获取超导量子芯片的待校准参数的第一校准测量信号的第一范围；
控制测量装置在所述第一范围内向所述超导量子芯片发送多个所述第一校准测量信号；
获取所述超导量子芯片在各个所述校准测量信号下的第一响应参数；
将最优的所述第一响应参数对应的所述第一校准测量信号作为所述待校准参数的第一实际校准参数。
优选地，所述待校准参数包括腔频参数、比特能谱参数、拉比测量参数、Ramsey测量参数、比特磁场串扰参数以及比特线路延时参数中的一种或多种的组合。
优选地，所述拉比测量参数包括拉比振荡幅值参数和拉比振荡时长参数。
优选地，控制测量装置在所述第一范围内向所述超导量子芯片发送多个所述第一校准测量信号，包括：
控制测量装置以所述第一范围的上限的边界值或者下限的边界值为基准、预设间隔为步长向所述超导量子芯片发送多个所述第一校准测量信号。
优选地，将最优的第一响应参数对应的第一校准测量信号作为所述待校准参数的第一实际校准参数之后，还包括：
保存各个所述校准测量信号及各个所述校准测量信号对应的第一响应参数，并绘制各个所述校准测量信号及各个所述校准测量信号对应的第一响应参数之间的测试关系曲线。
优选地，还包括：
当接收到常规校准命令时，基于所述第一实际校准参数设置待校准参数的第二校准测量信号的第二范围，所述第二范围的上限边界值与下限边界值的数值差小于所述第一范围的上限边界值与下限边界值的数值差；
控制测量装置在所述第二范围内向所述超导量子芯片发送多个所述第二校准测量信号；
获取所述超导量子芯片在各个所述校准测量信号下的第二响应参数；
将最优的所述第二响应参数对应的所述第二校准测量信号作为所述待校准参数的第二实际校准参数。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种超导量子芯片参数自动校准装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述超导量子芯片参数自动校准方法的步骤。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种超导量子芯片参数自动校准系统，包括：
第一获取单元，用于获取超导量子芯片的待校准参数的第一校准测量信号的第一范围；
控制单元，用于控制测量装置在所述第一范围内向所述超导量子芯片发送多个所述第一校准测量信号；
第二获取单元，用于获取所述超导量子芯片在各个所述校准测量信号下的第一响应参数；
结果单元，用于将最优的所述第一响应参数对应的所述第一校准测量信号作为所述待校准参数的第一实际校准参数。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述超导量子芯片参数自动校准方法的步骤。
本发明提供了一种超导量子芯片参数自动校准方法。该方案首先获取超导量子芯片的待校准参数的第一校准测量信号的第一范围，然后控制测量装置在第一范围内向超导量子芯片发送多个第一校准测量信号，并获取超导量子芯片在各个校准测量信号下的第一响应参数，最后，将最优的第一响应参数对应的第一校准测量信号作为待校准参数的第一实际校准参数。该方法有效地解决了现有技术中由于人工手动校准而造成的校准工作繁琐耗时、校准效率低等问题，实现了对芯片的参数进行全自动校准，具有校准耗时短、重复性工作少、节约人力成本以及校准效率高的优点。
本发明还提供了一种超导量子芯片参数自动校准装置、系统及可读存储介质，具有与上述超导量子芯片参数自动校准方法相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种超导量子芯片参数自动校准方法的过程流程图；
图2为本发明提供的一种超导量子芯片参数自动校准方法的校准流程原理图；
图3为本发明提供的一种超导量子芯片参数自动校准装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种超导量子芯片参数自动校准方法及相关组件，实现了对芯片的参数进行全自动校准，具有校准耗时短、重复性工作少、节约人力成本以及校准效率高的优点。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，图1为本发明提供的一种超导量子芯片参数自动校准方法的过程流程图。
该自动校准方法应用于处理器，包括：
S11：获取超导量子芯片的待校准参数的第一校准测量信号的第一范围；
S12：控制测量装置在第一范围内向超导量子芯片发送多个第一校准测量信号；
S13：获取超导量子芯片在各个校准测量信号下的第一响应参数；
S14：将最优的第一响应参数对应的第一校准测量信号作为待校准参数的第一实际校准参数。
申请人考虑到在对超导量子芯片进行参数校准时，由于超导量子芯片参数种类比较多，通过人工对超导量子芯片的参数进行校准会使校准工作繁琐耗时，并且超导量子芯片的材料和环境特性会导致其需要经常进行校准，采用人工手动校准耗时长、重复性工作多，浪费人力成本并且校准效率低。
为了提高对超导量子芯片自动校准的速度，从而节约自动校准的时间，在本实施例中，在对超导量子芯片进行参数校准之前，首先通过处理器获取超导量子芯片的待校准参数的第一校准测量信号的第一范围(即目标测量范围)，然后处理器控制测量装置在第一校准测量信号的第一范围内向超导量子芯片发送多个第一校准测量信号，第一校准测量信号发出后超导量子芯片会产生第一响应，处理器会获取到超导量子芯片在各个校准测量信号下的第一响应参数，并将最优的第一响应参数对应的第一校准测量信号作为待校准参数的第一实际校准参数。
需要说明的是，对于一个确定的待校准参数，通过其对应地多个第一校准测量信号对超导量子芯片进行校准时，超导量子芯片会产生多个第一响应，也即处理器会得到多个第一响应参数，如何判断第一响应参数为最优的第一响应参数的方法是现有技术中已知的，本方案在此不再赘述。
此外，还需要说明的是，第一范围的设置通常以超导量子芯片的待校准参数的目标校准参数为基准来设置，以待校准参数为腔频参数为例，假设设置超导量子芯片时是以腔频参数为6GHZ为目标来设置的，则虽然由于工艺、材料等原因会使得超导量子芯片的目标校准参数可能会偏离6GHZ，但通常不会偏离太多，因此，为了节省校准时间，提高校准效率，这里的第一范围可以基于6GHZ来设置，例如将目标校准参数设置为5～8GHZ。
以超导量子芯片的待校准参数是腔频参数为例，首先通过处理器获取超导量子芯片的待校准参数的第一校准测量信号的第一范围，比如腔频的第一校准测量信号的第一范围5～8GHZ，然后处理器控制测量装置在5～8GHZ的范围内向超导量子芯片发送多个第一校准测量信号，例如5GHZ、5.1GHZ、5.2GHZ…6.2GHZ、6.3GHZ…7.9GHZ及8GHZ，处理器获取到超导量子芯片在各个校准测量信号下的第一响应参数，假设各个校准测量信号下的第一响应参数中最优的第一响应参数为6.3GHZ，最后，处理器将最优的第一响应参数(即6.3GHZ)对应的第一校准测量信号作为待校准参数的第一实际校准参数。
综上，该方案首先获取超导量子芯片的待校准参数的第一校准测量信号的第一范围，然后控制测量装置在第一范围内向超导量子芯片发送多个第一校准测量信号，并获取超导量子芯片在各个校准测量信号下的第一响应参数，最后，将最优的第一响应参数对应的第一校准测量信号作为待校准参数的第一实际校准参数。该方法有效地解决了现有技术中由于人工手动校准而造成的校准工作繁琐耗时、校准效率低等问题，实现了对芯片的参数进行全自动校准，具有校准耗时短、重复性工作少、节约人力成本以及校准效率高的优点。
在上述实施例的基础上：
作为一种优选地实施例，待校准参数包括腔频参数、比特能谱参数、拉比测量参数、Ramsey测量参数、比特磁场串扰参数以及比特线路延时参数中的一种或多种的组合。
考虑到超导量子芯片的参数有多种，为了能够准确获知超导量子芯片的各个实际参数，以便后续能够较好地利用超导量子芯片，本实施例中，待校准参数包括腔频参数、比特能谱参数、拉比测量参数、Ramsey测量参数、比特磁场串扰参数以及比特线路延时参数中的一种或多种的组合。
需要说明的是，当待校准参数为多个时，处理器对多个待校准参数依次进行校准。请参照图2，图2为本发明提供的一种超导量子芯片参数自动校准方法的校准流程原理图，其中，图2以待校准参数为腔频参数、比特能谱参数、拉比测量参数、Ramsey测量参数、比特磁场串扰参数以及比特线路延时参数为例，则此时可以按照顺序依次对各个待校准参数执行上述S11-S14的过程，且在每个待校准参数执行完S11-S14的过程后，绘制各个校准测量信号及各个校准测量信号对应的第一响应参数之间的测试关系曲线。
通过对腔频参数、比特能谱参数、拉比测量参数、Ramsey测量参数、比特磁场串扰参数以及比特线路延时参数中的一种或多种的组合进行参数校准，实现了对超导量子芯片的各个参数的校准，便于后续基于各个参数的第一实际校准参数对超导量子芯片进行利用。
作为一种优选地实施例，拉比测量参数包括拉比振荡幅值参数和拉比振荡时长参数。
为了使获得的拉比测量参数更全面，本实施例中，拉比测量包括对拉比振荡幅值参数和拉比振荡时长参数的测量。当然，这里的拉比测量参数不仅限为拉比振荡幅值参数和拉比振荡时长参数，本申请在此不作特别的限定。
作为一种优选地实施例，控制测量装置在第一范围内向超导量子芯片发送多个第一校准测量信号，包括：
控制测量装置以第一范围的上限的边界值或者下限的边界值为基准、预设间隔为步长向超导量子芯片发送多个第一校准测量信号。
为了节约校准时间，从而提高校准效率，本实施例中，通过处理器控制测量装置以第一范围的上限的边界值或者下限的边界值为基准、预设间隔为步长向超导量子芯片发送多个第一校准测量信号。
假设超导量子芯片的待校准参数是腔频参数、腔频的第一范围为5～8GHZ、控制测量装置以第一范围的下线的边界值为基准、预设间隔为0.1GHZ步长，则控制测量装置在第一范围内依次向超导量子芯片发送的多个第一校准测量信号分别为5GHZ、5.1GHZ、5.2GHZ…6.2GHZ、6.3GHZ…7.9GHZ及8GHZ。
通过设置第一范围的上限的边界值或者下限的边界值为第一范围的基准、预设间隔为步长向超导量子芯片发送多个第一校准测量信号，节约了校准时间，提高了校准效率。
作为一种优选地实施例，将最优的第一响应参数对应的第一校准测量信号作为待校准参数的第一实际校准参数之后，还包括：
保存各个校准测量信号及各个校准测量信号对应的第一响应参数，并绘制各个校准测量信号及各个校准测量信号对应的第一响应参数之间的测试关系曲线。
为了方便用户获取各个校准测量信号及各个校准测量信号对应的第一响应参数，本实施例中，会将各个校准测量信号及各个校准测量信号对应的第一响应参数保存。此外，为了供用户直观地了解到超导量子芯片的参数自动校准情况，本实施例还绘制出各个校准测量信号及各个校准测量信号对应的第一响应参数之间的测试关系曲线，且测试关系曲线可以在UI(User Interface，用户界面)界面上显示，从而使用户直观地看到各个校准测量信号与各个校准测量信号对应的第一响应参数之间的关系。
需要说明的是，当待校准参数为多个时，处理器对多个待校准参数依次进行校准、依次保存各个校准测量信号及各个校准测量信号对应的第一响应参数并依次进行绘制各个校准测量信号及各个校准测量信号对应的第一响应参数之间的测试关系曲线。
作为一种优选地实施例，还包括：
当接收到常规校准命令时，基于第一实际校准参数设置待校准参数的第二校准测量信号的第二范围，第二范围的上限边界值与下限边界值的数值差小于第一范围的上限边界值与下限边界值的数值差；
控制测量装置在第二范围内向超导量子芯片发送多个第二校准测量信号；
获取超导量子芯片在各个校准测量信号下的第二响应参数；
将最优的第二响应参数对应的第二校准测量信号作为待校准参数的第二实际校准参数。
考虑到超导量子芯片的材料和所需环境等特性，经过自动校准的超导量子芯片的各项参数会随着时间或环境变化发生一定的漂移，基于此，本方案对经过一次自动校准的超导量子芯片进行常规校准。本实施例中，首先，当接收到常规校准命令时，基于第一实际校准参数设置待校准参数的第二校准测量信号的第二范围，例如可以将第一实际校准参数作为待校准参数的第二校准测量信号的第二范围的范围区间的中心值，设置固定的区间半径对待校准参数的第二校准测量信号的第二范围进行设置，然后控制测量装置在第二范围内向超导量子芯片发送多个第二校准测量信号，并获取超导量子芯片在各个校准测量信号下的第二响应参数，最后，将最优的第二响应参数对应的第二校准测量信号作为待校准参数的第二实际校准参数。
但同时考虑到超导量子芯片的各项参数的漂移量不会太多，可以将第二范围的上限边界值与下限边界值的数值差设置为小于第一范围的上限边界值与下限边界值的数值差，可以节约校准时间，提高校准速度。
需要说明的是，在实际应用中，可能会每隔一段时间就会对超导量子芯片进行常规校准，当处理器接收到第N+1次的常规校准命令时，基于上一次保存的实际校准参数也即第N次实际校准参数设置待校准参数的第N+1校准测量信号的第(N+1)范围，通过处理器控制测量装置在第N+1范围内向超导量子芯片发送多个第N+1校准测量信号，并获取超导量子芯片在各个校准测量信号下的第N+1响应参数，最后，处理器将最优的第N+1响应参数对应的第N+1校准测量信号作为待校准参数的第N+1实际校准参数。
对经过自动校准的超导量子芯片进行常规校准，有效地避免了超导量子芯片的各项参数发生漂移导致的产生计算误差等情况的发生。
请参照图3，图3为本发明提供的一种超导量子芯片参数自动校准装置的结构示意图。
该超导量子芯片参数自动校准装置包括：
存储器31，用于存储计算机程序；
处理器32，用于执行计算机程序时实现如上述超导量子芯片参数自动校准方法的步骤。
对于本发明提供的超导量子芯片参数自动校准装置的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。
本发明还提供了一种超导量子芯片参数自动校准系统，包括：
第一获取单元，用于获取超导量子芯片的待校准参数的第一校准测量信号的第一范围；
控制单元，用于控制测量装置在第一范围内向超导量子芯片发送多个第一校准测量信号；
第二获取单元，用于获取超导量子芯片在各个校准测量信号下的第一响应参数；
结果单元，用于将最优的第一响应参数对应的第一校准测量信号作为待校准参数的第一实际校准参数。
作为一种优选地实施例，还包括：
保存单元，用于保存各个所述校准测量信号及各个所述校准测量信号对应的第一响应参数；
绘制单元，用于绘制各个所述校准测量信号及各个所述校准测量信号对应的第一响应参数之间的测试关系曲线。
作为一种优选地实施例，还包括：
常规第一获取单元，用于在接收到常规校准命令时，基于所述第一实际校准参数设置待校准参数的第二校准测量信号的第二范围，所述第二范围的上限边界值与下限边界值的数值差小于所述第一范围的上限边界值与下限边界值的数值差；
常规控制单元，用于控制测量装置在所述第二范围内向所述超导量子芯片发送多个所述第二校准测量信号；
常规第二获取单元，用于获取所述超导量子芯片在各个所述校准测量信号下的第二响应参数；
常规结果单元，用于将最优的所述第二响应参数对应的所述第二校准测量信号作为所述待校准参数的第二实际校准参数。
对于本发明提供的超导量子芯片参数自动校准系统的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。
本发明还提供了一种可读存储介质，可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器32执行时实现如上述超导量子芯片参数自动校准方法的步骤。
对于本发明提供的可读存储介质的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。
在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种超导量子芯片参数自动校准方法，应用于处理器，其特征在于，包括：
获取超导量子芯片的待校准参数的第一校准测量信号的第一范围；
控制测量装置在所述第一范围内向所述超导量子芯片发送多个所述第一校准测量信号；
获取所述超导量子芯片在各个所述校准测量信号下的第一响应参数；
将最优的所述第一响应参数对应的所述第一校准测量信号作为所述待校准参数的第一实际校准参数；
还包括：
当接收到常规校准命令时，基于所述第一实际校准参数设置待校准参数的第二校准测量信号的第二范围，所述第二范围的上限边界值与下限边界值的数值差小于所述第一范围的上限边界值与下限边界值的数值差；
控制测量装置在所述第二范围内向所述超导量子芯片发送多个所述第二校准测量信号；
获取所述超导量子芯片在各个所述校准测量信号下的第二响应参数；
将最优的所述第二响应参数对应的所述第二校准测量信号作为所述待校准参数的第二实际校准参数。
2.如权利要求1所述的超导量子芯片参数自动校准方法，其特征在于，所述待校准参数包括腔频参数、比特能谱参数、拉比测量参数、Ramsey测量参数、比特磁场串扰参数以及比特线路延时参数中的一种或多种的组合。
3.如权利要求2所述的超导量子芯片参数自动校准方法，其特征在于，所述拉比测量参数包括拉比振荡幅值参数和拉比振荡时长参数。
4.如权利要求1所述的超导量子芯片参数自动校准方法，其特征在于，控制测量装置在所述第一范围内向所述超导量子芯片发送多个所述第一校准测量信号，包括：
控制测量装置以所述第一范围的上限的边界值或者下限的边界值为基准、预设间隔为步长向所述超导量子芯片发送多个所述第一校准测量信号。
5.如权利要求1所述的超导量子芯片参数自动校准方法，其特征在于，将最优的第一响应参数对应的第一校准测量信号作为所述待校准参数的第一实际校准参数之后，还包括：
保存各个所述校准测量信号及各个所述校准测量信号对应的第一响应参数，并绘制各个所述校准测量信号及各个所述校准测量信号对应的第一响应参数之间的测试关系曲线。
6.一种超导量子芯片参数自动校准装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述超导量子芯片参数自动校准方法的步骤。
7.一种超导量子芯片参数自动校准系统，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取超导量子芯片的待校准参数的第一校准测量信号的第一范围；
控制单元，用于控制测量装置在所述第一范围内向所述超导量子芯片发送多个所述第一校准测量信号；
第二获取单元，用于获取所述超导量子芯片在各个所述校准测量信号下的第一响应参数；
结果单元，用于将最优的所述第一响应参数对应的所述第一校准测量信号作为所述待校准参数的第一实际校准参数；
所述超导量子芯片参数自动校准系统还用于：
当接收到常规校准命令时，基于所述第一实际校准参数设置待校准参数的第二校准测量信号的第二范围，所述第二范围的上限边界值与下限边界值的数值差小于所述第一范围的上限边界值与下限边界值的数值差；
控制测量装置在所述第二范围内向所述超导量子芯片发送多个所述第二校准测量信号；
获取所述超导量子芯片在各个所述校准测量信号下的第二响应参数；
将最优的所述第二响应参数对应的所述第二校准测量信号作为所述待校准参数的第二实际校准参数。
8.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述超导量子芯片参数自动校准方法的步骤。
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