CN112417992A - 一种量子比特状态读取形式的选取方法及装置、存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种量子比特状态读取形式的选取方法及装置、存储介质，用以提供一种科学的量子比特状态读取形式的选取方法，以提高对量子比特状态读取的准确性，也有利于后续对量子比特参数的校准、量子比特状态的调控。该方法根据预设的若干测量点，采集量子比特状态的测量信号，并分别确定所述测量信号的实部、虚部、模对应的波形曲线；根据预设的标准波形曲线，分别与所述实部、虚部、模的波形曲线进行对比，确定差值；从所述实部、虚部、模的波形曲线中，选取差值最小的波形曲线对应的形式，作为量子比特状态的读取方式。

Description

一种量子比特状态读取形式的选取方法及装置、存储介质

技术领域

本申请涉及量子计算技术领域，尤其涉及一种量子比特状态读取形式的选取方法及装置、存储介质。

背景技术

量子比特是量子芯片的核心组成单元。量子比特参数的校准、量子比特状态的调控都依托于对量子比特状态的读取。

在对量子比特状态进行读取时，通常基于量子比特状态对读取谐振腔透射信号的影响，通过获取读取谐振腔透射信号，来分析判断量子比特状态。读取谐振腔透射信号经放大器、混频器处理后，可被解析为实部、虚部、模三种形式，可通过其中任意一种形式确定量子比特状态。

但是，不同形式的读取谐振腔透射信号所反映的量子比特状态的准确性不同，而目前对读取谐振腔透射信号的形式选取缺乏一种合理、科学的选取方法，而导致对量子比特状态的读取准确性不足。

发明内容

本申请实施例提供一种量子比特状态读取形式的选取方法及装置、存储介质，用以提供一种科学的量子比特状态读取形式的选取方法，以提高对量子比特状态读取的准确性。

本申请实施例提供的一种量子比特状态读取形式的选取方法，包括：

根据预设的若干测量点，采集量子比特状态的测量信号，并分别确定所述测量信号的实部、虚部、模对应的波形曲线；

根据预设的标准波形曲线，分别与所述实部、虚部、模的波形曲线进行对比，确定差值；

从所述实部、虚部、模的波形曲线中，选取差值最小的波形曲线对应的形式，作为量子比特状态的读取方式。

在一个示例中，采集量子比特状态的测量信号之前，所述方法还包括：向目标量子比特输入控制信号，并根据所述控制信号，输入测量信号；所述控制信号的波长固定或者峰值固定。

在一个示例中，根据所述控制信号，输入测量信号，包括：确定所述控制信号的扫描峰值点或者扫描波长点为测量点，并在测量点输入测量信号。

在一个示例中，采集量子比特状态的测量信号，包括：采集读取谐振腔透射信号经放大器、混频器处理后、复数形式的测量信号。

在一个示例中，分别确定所述测量信号的实部、虚部、模对应的波形曲线，包括：根据所述控制信号的波长与峰值，确定以波长或者峰值为横坐标，以所述测量信号的实部、虚部或者模为纵坐标，分别获得对应的波形曲线。

在一个示例中，根据预设的标准波形曲线，分别与所述实部、虚部、模的波形曲线进行对比，确定差值，包括：根据预设的测量点，分别确定所述实部、虚部、模的波形曲线与相应预设的标准波形曲线之间的差值；将若干振荡周期对应的差值进行相加，分别确定所述实部、虚部、模式对应的差值之和。

在一个示例中，所述预设的标准波形曲线为Rabi波形曲线。

在一个示例中，所述控制信号具有高斯包络或余弦包络。

本申请实施例提供的一种量子比特状态读取形式的选取装置，包括：

采集模块，根据预设的若干测量点，采集量子比特状态的测量信号，并分别确定所述测量信号的实部、虚部、模对应的波形曲线；

确定模块，根据预设的标准波形曲线，分别与所述实部、虚部、模的波形曲线进行对比，确定差值；

选取模块，从所述实部、虚部、模的波形曲线中，选取差值最小的波形曲线对应的形式，作为量子比特状态的读取方式。

本申请实施例提供的一种量子比特状态读取形式的选取的的非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为：

根据预设的若干测量点，采集量子比特状态的测量信号，并分别确定所述测量信号的实部、虚部、模对应的波形曲线；

根据预设的标准波形曲线，分别与所述实部、虚部、模的波形曲线进行对比，确定差值；

从所述实部、虚部、模的波形曲线中，选取差值最小的波形曲线对应的形式，作为量子比特状态的读取方式。

本申请实施例提供一种量子比特状态读取形式的选取方法及装置、存储介质，至少包括以下有益效果：通过对比实际测量信号三种形式的实际波形曲线与标准波形曲线之间的差值，选取差值最小的形式进行量子比特状态的读取，有利于提高量子比特状态读取的准确性，也有利于后续对量子比特参数的校准、量子比特状态的调控等。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的量子比特状态读取形式的选取方法流程图；

图2为本申请实施例提供的标准波形曲线示意图；

图3为本申请实施例提供的模形式的标准波形曲线拟合示意图；

图4为本申请实施例提供的量子比特状态读取形式的选取装置结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的量子比特状态读取形式的选取方法流程图，具体包括以下步骤：

S101：根据预设的若干测量点，采集量子比特状态的测量信号，并分别确定所述测量信号的实部、虚部、模对应的波形曲线。

在本申请实施例中，服务器可获取量子比特状态的测量信号，并对测量信号进行解析，分别得到测量信号的实部、虚部、模三种形式对应的波形曲线。其中，实部、虚部、模分别为测量信号的复数形式中的一种形式，可用于反映量子比特状态。

在一个实施例中，测量信号在输送过程中，会经由读取谐振腔、各级放大器以及混频器的处理，解析为复数形式。之后，数据采集卡可采集到复数形式的测量信号，并传送给服务器。

在一个实施例中，服务器在获取量子比特状态的测量信号之前，首先需要确认向目标量子比特输入控制信号，再根据输入的控制信号，输入相应的测量信号，以进行后续对测量信号的获取。其中，目标量子比特表示需要对其状态进行读取的量子比特。

在一个实施例中，输入的控制信号的波长固定或者峰值固定，即，控制信号为波长固定、峰值变化的信号，或者为波长变化、峰值固定的信号，以便后续对测量信号的读取。并且，控制信号通常具有高斯包络或余弦包络。

在一个实施例中，在根据控制信号，输入测量信号时，需要根据控制信号的峰值或者波长，将控制信号的每一个扫描峰值点或者扫描波长点作为预设的测量点，并在每个测量点向目标量子比特输入测量信号。

即，若控制信号为波长固定、峰值变化的信号，则需在其每个扫描峰值，输入测量信号。若控制信号为峰值固定、波长变化的信号，则需在其每个扫描波长点，输入测量信号。

在一个实施例中，服务器在根据测量信号的复数形式，分别确定其实部、虚部、模三种形式对应的波形曲线时，可根据控制信号的波长与峰值的特性，确定将波长或者峰值作为横坐标，并分别将测量信号的实部、虚部或者模作为纵坐标，分别获得三种形式对应的波形曲线。

其中，若控制信号为波长固定、峰值变化的信号，则可将峰值作为横坐标，若控制信号为波长变化、峰值固定的信号，则可将波长作为横坐标。

S102：根据预设的标准波形曲线，分别与实部、虚部、模的波形曲线进行对比，确定差值。

在本申请实施例中，服务器可根据与实部、虚部、模三种形式分别对应的预设的标准波形曲线，分别与实部、虚部、模三种形式的实际的波形曲线进行对比。之后，服务器可通过确定若干测量点，计算对应的测量点之间的差值，作为曲线之间的差值。其中，差值表示测量信号在实际的传输过程中出现的偏差。

如图2所示为标准波形曲线示意图，在图2中，从左到右分别为模、实部、虚部三种形式对应的标准波形曲线。其中，三个坐标轴的横坐标均为波长drivLen，单位为us，左侧坐标轴的纵坐标为模Amp，单位为mV，中间坐标轴的纵坐标为实部Real，单位为mV，右侧坐标轴的纵坐标为虚部Imag，单位为mV。

在一个实施例中，针对测量信号的实部、虚部、模三种形式，服务器在确定预设的标准波形曲线与实际的波形曲线之间的差值时，可首先确定出实际的波形曲线与预设的标准波形曲线之间各测量点之间的差值。之后，服务器可将若干振荡周期内对应的所有测量点的差值进行相加，以差值之和作为实际的波形曲线与标准波形曲线之间的总差值。于是，经过计算后，服务器可分别确定出测量信号的实部、虚部、模三种形式的波形曲线分别与各自的标准波形曲线之间的差值。

在一个实施例中，服务器可通过预设的振荡公式，对信号的波形曲线进行拟合，以获得标准波形曲线。于是，服务器后续可通过对比实际的波形曲线与拟合出的波形曲线，确定相应测量点的实际值与拟合值之间的差值。

如图3所示为模形式的标准波形曲线拟合示意图。在图3中，横坐标表示波长drivLen，单位为us，纵坐标为模Amp，单位为V，该曲线为信号的复数形式中模形式的拟合出的标准波形曲线，用于与测量信号中模形式的实际的波形曲线进行对比。

S103：从所述实部、虚部、模的波形曲线中，选取差值最小的波形曲线对应的形式，作为量子比特状态的读取方式。

在本申请实施例中，服务器可从测量信号的实部、虚部、模三种形式的波形曲线中，选取与标准波形曲线之间的差值最小的波形曲线的形式，用于读取量子比特状态。

其中，测量信号的实际的波形曲线与相应的标准波形曲线之间的差值越小，表示该种形式发生的偏差越小，则该种形式对量子比特状态的读取的准确性越高。

在本申请实施例中，通过对比实际测量信号三种形式的实际波形曲线与标准波形曲线之间的差值，选取差值最小的形式进行量子比特状态的读取，有利于提高量子比特状态读取的准确性，也有利于后续对量子比特参数的校准、量子比特状态的调控等。

在一个实施例中，向目标量子比特输入的测量信号可以是Rabi振荡信号，于是，预设的标准波形曲线为通过Rabi振荡公式拟合得到的波形曲线，获取到的测量信号的实部、虚部、模三种形式为相应的Rabi振荡读取结果。

由于Rabi振荡信号形式较为简单，在实际波形曲线与拟合波形曲线进行对比时，区分度较高，因此有利于测量信号的实部、虚部、模的三种形式的区分与选择。

以上为本申请实施例提供的量子比特状态读取形式的选取方法，基于同样的发明思路，本申请实施例还提供了相应的量子比特状态读取形式的选取装置，如图4所示。

图4为本申请实施例提供的量子比特状态读取形式的选取装置结构示意图，具体包括：

采集模块401，根据预设的若干测量点，采集量子比特状态的测量信号，并分别确定所述测量信号的实部、虚部、模对应的波形曲线；

确定模块402，根据预设的标准波形曲线，分别与所述实部、虚部、模的波形曲线进行对比，确定差值；

选取模块403，从所述实部、虚部、模的波形曲线中，选取差值最小的波形曲线对应的形式，作为量子比特状态的读取方式。

本申请的一些实施例提供的对应于图1的一种量子比特状态读取形式的选取的非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为：

根据预设的若干测量点，采集量子比特状态的测量信号，并分别确定所述测量信号的实部、虚部、模对应的波形曲线；

根据预设的标准波形曲线，分别与所述实部、虚部、模的波形曲线进行对比，确定差值；

从所述实部、虚部、模的波形曲线中，选取差值最小的波形曲线对应的形式，作为量子比特状态的读取方式。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请实施例提供的装置和介质与方法是一一对应的，因此，装置和介质也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述装置和介质的有益技术效果。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，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、商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、商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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理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权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种量子比特状态读取形式的选取方法，其特征在于，包括：

根据预设的若干测量点，采集量子比特状态的测量信号，并分别确定所述测量信号的实部、虚部、模对应的波形曲线；

根据预设的标准波形曲线，分别与所述实部、虚部、模的波形曲线进行对比，确定差值；

从所述实部、虚部、模的波形曲线中，选取差值最小的波形曲线对应的形式，作为量子比特状态的读取方式。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采集量子比特状态的测量信号之前，所述方法还包括：

向目标量子比特输入控制信号，并根据所述控制信号，输入测量信号；所述控制信号的波长固定或者峰值固定。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述控制信号，输入测量信号，包括：

确定所述控制信号的扫描峰值点或者扫描波长点为测量点，并在测量点输入测量信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采集量子比特状态的测量信号，包括：

采集读取谐振腔透射信号经放大器、混频器处理后、复数形式的测量信号。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，分别确定所述测量信号的实部、虚部、模对应的波形曲线，包括：

根据所述控制信号的波长与峰值，确定以波长或者峰值为横坐标，以所述测量信号的实部、虚部或者模为纵坐标，分别获得对应的波形曲线。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据预设的标准波形曲线，分别与所述实部、虚部、模的波形曲线进行对比，确定差值，包括：

根据预设的测量点，分别确定所述实部、虚部、模的波形曲线与相应预设的标准波形曲线之间的差值；

将若干振荡周期对应的差值进行相加，分别确定所述实部、虚部、模式对应的差值之和。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的标准波形曲线为Rabi波形曲线。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制信号具有高斯包络或余弦包络。

9.一种量子比特状态读取形式的选取装置，其特征在于，包括：

采集模块，根据预设的若干测量点，采集量子比特状态的测量信号，并分别确定所述测量信号的实部、虚部、模对应的波形曲线；

确定模块，根据预设的标准波形曲线，分别与所述实部、虚部、模的波形曲线进行对比，确定差值；

选取模块，从所述实部、虚部、模的波形曲线中，选取差值最小的波形曲线对应的形式，作为量子比特状态的读取方式。

10.一种量子比特状态读取形式的选取的的非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令设置为：

根据预设的若干测量点，采集量子比特状态的测量信号，并分别确定所述测量信号的实部、虚部、模对应的波形曲线；

根据预设的标准波形曲线，分别与所述实部、虚部、模的波形曲线进行对比，确定差值；

从所述实部、虚部、模的波形曲线中，选取差值最小的波形曲线对应的形式，作为量子比特状态的读取方式。

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