CN115293356A - 实现双量子位门的方法、电路以及量子器件、量子芯片 - Google Patents

实现双量子位门的方法、电路以及量子器件、量子芯片 Download PDF

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CN115293356A CN202210878011.4A CN202210878011A CN115293356A CN 115293356 A CN115293356 A CN 115293356A CN 202210878011 A CN202210878011 A CN 202210878011A CN 115293356 A CN115293356 A CN 115293356A
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Abstract

本发明公开了一种实现双量子位门的方法、电路以及量子器件、量子芯片。其中，该方法包括：将第一量子控制信号施加到第一数据量子位；将第二量子控制信号施加到第二数据量子位；通过调整第一量子控制信号和第二量子控制信号，在预定时间内打开第一数据量子位和第二数据量子位之间的纵向耦合，实现双量子位门。本发明解决了相关技术中双量子位门的精度不高的技术问题。

Description

实现双量子位门的方法、电路以及量子器件、量子芯片
技术领域
本发明涉及量子计算领域，具体而言，涉及一种实现双量子位门的方法、电路以及量子器件、量子芯片。
背景技术
在相关技术中，存在利用电容进行量子比特耦合从而构建双量子位门的方法，但受量子比特自身性质影响，由该方法得出的双量子位门效果并不理想，精度也不够高。
因此，在相关技术中，存在双量子位门的精度不高的技术问题。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种实现双量子位门的方法、电路以及量子器件、量子芯片，以至少解决相关技术中双量子位门的精度不高的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种实现双量子位门的方法，包括：将第一量子控制信号施加到第一数据量子位；将第二量子控制信号施加到第二数据量子位；通过调整第一量子控制信号和第二量子控制信号，在预定时间内打开第一数据量子位和第二数据量子位之间的纵向耦合，实现双量子位门。
可选的，第一量子控制信号和第二量子控制信号为相同类型的控制信号，第一量子控制信号的幅度为第二量子控制信号的幅度的固定倍数。
可选的，上述方法还包括：通过调整第一量子控制信号和第二量子控制信号，控制第一数据量子位和第二数据量子位之间的其它耦合最小，其中，其它耦合为除纵向耦合之外的耦合。
可选的，第一数据量子位为第一Fluxonium量子比特，第二数据量子位为第二Fluxonium量子比特。
可选的，在将第一量子控制信号施加到第一数据量子位，将第二量子控制信号施加到第二数据量子位之前，上述方法还包括：将第一数据量子位，第二数据量子位均调整为磁通甜点状态，其中，磁通甜点状态为数据量子位的退相干时间达到最大值。
可选的，第一量子控制信号和第二量子控制信号为双曲正切脉冲信号。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种实现双量子位门的电路，包括：第一数据量子位和第二数据量子位，第一信号发生器，第二信号发生器，以及信号控制器，其中，第一信号发生器，用于产生第一量子控制信号，并将第一量子控制信号施加到第一数据量子位；第二信号发生器，用于产生第二量子控制信号，并将第二量子控制信号施加到第二数据量子位；信号控制器，用于通过控制第一信号发生器调整第一量子控制信号，以及控制第二信号发生器调整第二量子控制信号，在预定时间内打开第一数据量子位和第二数据量子位之间的纵向耦合，实现双量子位门。
可选的，信号控制器包括：扫描器和调整器，其中，扫描器，用于对第一数据量子位和第二数据量子位之间的其它耦合进行扫描，得到其它耦合结果，其中，其它耦合为除纵向耦合之外的耦合；调整器，用于基于其它耦合结果，通过控制第一信号发生器调整第一量子控制信号，以及控制第二信号发生器调整第二量子控制信号，控制第一数据量子位和第二数据量子位之间的其它耦合最小。
可选的，第一Fluxonium量子比特与第二Fluxonium量子比特通过独立的电感实现互感。
可选的，第一Fluxonium量子比特与第二Fluxonium量子比特通过一段共有的电感实现互感。
可选的，双量子位门为受控相位CZ门。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种量子器件，包括：上述任一项的实现双量子位门的电路，电路用于对量子器件中待处理的目标数据量子位进行逻辑门操作。
可选的，目标数据量子位包括基于Fluxonium量子比特。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种量子芯片，包括：上述任一项的实现双量子位门的电路，电路用于对量子芯片中待处理的目标数据量子位进行逻辑门操作。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种量子存储器，量子存储器存储有数据量子位序，数据量子位基于上述任一项的实现双量子位门的电路进行逻辑门操作得到。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种量子计算机，包括：量子存储器，经典存储器和量子芯片，所述量子存储器存储有数据量子位；所述经典存储器存储有所述量子芯片可执行的程序；所述量子芯片，用于从所述量子存储器读取所述数据量子位，并对读取的所述数据量子位进行逻辑门操作，得到目标量子位，以及将所述目标量子位写入所述量子存储器；所述量子芯片，还用于运行所述经典存储器中存储的程序，从而实现上述任一项所述的实现双量子位门的方法。
根据本发明实施例的还一方面，还提供了一种量子计算机，包括：经典存储器和量子芯片，所述经典存储器存储有所述量子芯片可执行的程序；所述量子芯片，用于运行所述经典存储器中存储的程序，从而实现上述任一项所述的实现双量子位门的方法。
在本发明实施例中，采用将第一量子控制信号和第二量子控制信号分别施加到第一数据量子位和第二数据量子位的方式，通过分别调整第一量子控制信号和第二量子控制信号，使得第一数据量子位和第二数据量子位之间的耦合主要为纵向耦合，即除纵向耦合之外的其它耦合均为最小，而在该纵向耦合下的双量子位门的误差最小，此时利用第一数据量子位和第二数据量子位之间的纵向耦合即可实现双量子位门，极大地减小双量子位门的误差，从而实现了提高双量子位门的精度的技术效果，进而解决了相关技术中双量子位门的精度不高的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的实现双量子位门的方法的流程图；
图2是根据本发明可选实施方式的Fluxonium量子比特示意图；
图3是根据本发明可选实施方式的基于电感互感的双量子位门实现方式示意图；
图4是根据本发明可选实施方式的基于共用电感的双量子位门实现方式示意图；
图5是根据本发明可选实施方式的双量子门曲线示意图；
图6是根据本发明可选实施方式的ZZ类型耦合在高能级下的误差扫描结果示意图；
图7是根据本发明可选实施方式的在低误差区域内的误差分解示意图；
图8是根据本发明实施例的实现双量子位门方法的电路示意图；
图9是根据本发明实施例的一种量子计算机的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明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。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
术语说明
量子相干性，指量子系统中不同态保持可定义相位关系的状态。量子相干性是保证量子计算正确进行的必要条件。
量子比特，在经典力学系统中，一个比特的状态是唯一的，而量子力学允许量子比特是同一时刻两个状态的叠加，这是量子计算的基本性质。从物理上来说，量子比特就是量子态，因此，量子比特具有量子态的属性。由于量子态的独特量子属性，量子比特具有许多不同于经典比特的特征，这是量子信息科学的基本特征之一。
量子芯片，所谓量子芯片就是将量子线路集成在基片上，进而承载量子信息处理的功能。
Fluxonium，一种超导量子比特类型，由约瑟夫森结并联电感、电容构成。
超导量子比特门，量子逻辑可以由一套单量子比特和双量子比特门来完成，其中，双量子比特逻辑门以两个量子比特作为输入，通常，第一个量子比特是控制比特，第二个是目标比特，常见的例子是受控非门(CNOT门)和受控相位门(CZ门或CPHASE门)。一套通用的单量子比特和双量子比特门足以实现一个任意的量子逻辑，同时，每个单量子比特和双量子比特门都是可逆的，也就是说，给定输出状态，可以唯一地确定输入状态。
实施例1
根据本发明实施例，还提供了一种实现双量子位门的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请提供了如图1所示的实现双量子位门的方法。图1是根据本发明实施例的实现双量子位门的方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，将第一量子控制信号施加到第一数据量子位；
步骤S104，将第二量子控制信号施加到第二数据量子位；
步骤S106，通过调整第一量子控制信号和第二量子控制信号，在预定时间内打开第一数据量子位和第二数据量子位之间的纵向耦合，实现双量子位门。
通过上述步骤，采用将第一量子控制信号和第二量子控制信号分别施加到第一数据量子位和第二数据量子位的方式，通过分别调整第一量子控制信号和第二量子控制信号，使得第一数据量子位和第二数据量子位之间的耦合主要为纵向耦合，即除纵向耦合之外的其它耦合均为最小，而在该纵向耦合下的双量子位门的误差最小，此时利用第一数据量子位和第二数据量子位之间的纵向耦合即可实现双量子位门，极大地减小双量子位门的的误差，从而实现了提高双量子位门的精度的技术效果，进而解决了相关技术中双量子位门的精度不高的技术问题。
作为一种可选的实施例，数据量子位与数据量子位之间的耦合包括横向耦合和纵向耦合，其中，横向耦合和纵向耦合是依据量子比特的量子化轴来描述的。量子化轴方向即为量子比特的0态和1态之间的方向，称为Z轴，而垂直于量子化轴的二维平面由X轴和Y轴组成。与Z轴联系的耦合即为纵向耦合，与X、Y轴联系的耦合即为横向耦合。
作为一种可选的实施例，第一量子控制信号和第二量子控制信号可以为相同类型的控制信号，第一量子控制信号的幅度为第二量子控制信号的幅度的固定倍数。第一量子控制信号和第二量子控制信号用于对第一数据量子位和第二数据量子位之间的耦合情况下进行调整，第一量子控制信号和第二量子控制信号也可以根据实际需要进行选择和调整。例如，可以将第一量子控制信号和第二量子控制信号设置为相同类型，且第一量子控制信号的幅度为第二量子控制信号的幅度的固定倍数，这种情况下，两种控制信号在第一数据量子位和第二数据量子位处的波动情况可以被认为是类似或是对应的，(例如，控制信号产生波峰波谷的时间、频率相同，等等)，尤其当第一量子控制信号和第二量子控制信号的幅度也相同时，则可以认为第一量子控制信号和第二量子控制信号在各自对应的量子位处的波动情况完全相同，以此可以减少使用差异较大的控制信号时由于涉及参数较多而导致的调整困难的问题，为利用第一量子控制信号和第二量子控制信号调整第一数据量子位和第二数据量子位之间的耦合情况提供了极大的便利，并提高了上述调节过程的效率。
作为一种可选的实施例，上述方法还包括：通过调整第一量子控制信号和第二量子控制信号，控制第一数据量子位和第二数据量子位之间的其它耦合最小，其中，其它耦合为除纵向耦合之外的耦合。通过利用第一量子控制信号和第二量子控制信号对第一数据量子位和第二数据量子位处的耦合情况进行调整，进而使除实现双量子位门所需的纵向耦合外的其它耦合达到最小，以减少其它耦合对该双量子位门造成的干扰和误差。
需要说明的是，在上述利用第一量子控制信号和第二量子控制信号对第一数据量子位和第二数据量子位处的耦合情况进行调整时，可以通过以下方式：在第一量子控制信号和第二量子控制信号在第一数据量子位和第二数据量子位处的波动情况相对一致的情况下，(例如，信号类型相同，幅度为固定倍数关系，等等)，利用这两个控制信号通过控制变量的方式，每次只调整一个参数，使最终得到的信号满足预定要求。同时，也可以在调整过程中，通过分别确定出其它造成干扰或误差的每种耦合与信号之间的关系，而在保证确定出的这种误差关系是基于其对应的耦合而相对独立存在的情况下，就可以根据确定出的其它耦合和误差之间的对应关系来减少由此产生的误差。另外，由于量子能级跃迁造成的误差相对独立，因此，在调整第一量子控制信号和第二量子控制信号的过程中，也可以考虑由于量子能级跃迁造成的误差，以达到更好的信号控制效果。
作为一种可选的实施例，第一数据量子位可以为第一Fluxonium量子比特，第二数据量子位可以为第二Fluxonium量子比特。Fluxonium量子比特具有相干时间长且操作灵活的特点，采用Fluxonium量子比特作为上述方案中的第一数据量子位和第二数据量子位，可以将Fluxonium量子比特的上述相干时间长、操作灵活的特点发挥到双量子位门的量子计算中，进而使该双量子位门达到高精度量子计算的计算效果。
作为一种可选的实施例，在将第一量子控制信号施加到第一数据量子位，将第二量子控制信号施加到第二数据量子位之前，上述方法还包括：将第一数据量子位，第二数据量子位均调整为磁通甜点状态，其中，磁通甜点状态为数据量子位的退相干时间达到最大值。在第一数据量子位和第二数据量子位均调整为磁通甜点状态时，即当前状态下的数据量子位的退相干时间达到了最大值，也就是第一数据量子位和第二数据量子位从相干状态到失去相干性的这段时间达到了最长，一方面，退相干时间足够长代表着该双量子位门在退相干之前有更长的时间用于完成计算，而另一方面，在第一数据量子和第二数据量子均处于磁通甜点状态时，该双量子位门对应的对角线矩阵中相位的值均为零，即两个量子位之间的耦合只有横向耦合，因此，可以在该状态下准确地得出横向耦合造成的误差与控制信号之间的关系。另外，当第一数据量子和第二数据量子均不处于磁通甜点状态时，则两个量子位之间的耦合就包括纵向耦合和其它耦合，其中，其它耦合中还包括横向耦合，即，也可以在确定出横向耦合造成的误差与控制信号之间的关系之后，再将第一数据量子位和第二数据量子位都调整至非磁通甜点状态，以便保留两个数据量子位之间的纵向耦合以及确定其它耦合造成的误差与控制信号的关系。
作为一种可选的实施例，第一量子控制信号和第二量子控制信号为双曲正切脉冲信号。控制信号的选择可以是多种的，在本实施例中双曲正切脉冲仅作为一种可选的脉冲信号用以举例说明。
基于上述实施例及可选实施例，本发明提供了一种可选实施方式，下面进行说明。
Fluxonium量子比特是一种具有相干时间长、可操作性强的超导量子比特，其相干时间长及可操作性强的特点使得Fluxonium量子比特具备了用以形成高精度双量子位门的应用潜力，而高精度双量子位门也正是超导量子计算中至关重要的一环。
在相关技术中，存在利用电容进行Fluxonium量子比特耦合的技术方案，但该方案下，由于Fluxonium量子比特虽然能够在低频条件下达到较长的相干时间，但在这过程中两个Fluxonium量子比特之间的电荷耦合过小，这使得双量子位门的门计算所需时间也相对变长，而这也相当于完全抵消了采用Fluxonium量子比特原本能够带来的优势。
而电感耦合与电容耦合不同，采用电感进行Fluxonium量子比特耦合时，Fluxonium量子比特既能在低频条件下达到较长的相干时间，且在这过程中两个Fluxonium量子比特之间的耦合也足够大，基于此，本发明可选实施方式利用电感耦合的方式提出一种双量子位门的实现方法。
首先，对Fluxonium量子比特进行介绍，图2是根据本发明可选实施方式的Fluxonium量子比特示意图，如图2所示，Fluxonium量子比特由一个约瑟夫森结、一个电容和一个电感并联而成。Fluxonium量子比特对应的哈密顿量方程如下所示：
Figure BDA0003762956350000071
其中，Fluxonium量子比特的能量E可以由对角化后的哈密顿量方程计算得到，
Figure BDA0003762956350000072
表示电荷，
Figure BDA0003762956350000081
表示相位，EC为电容的能量，EJ为约瑟夫森结的能量，EL为电感的能量，φext为外部磁通量。
当φext＝π时，Fluxonium量子比特即处于磁通甜点状态，也就表示
Figure BDA0003762956350000082
且ω01达到最小值，而退相干时间T2达到最大值。
下面对本发明可选实施方式的高精度双量子位门的实现方法进行介绍。
图3是根据本发明可选实施方式的基于电感互感的双量子位门实现方式示意图，图4是根据本发明可选实施方式的基于共用电感的双量子位门实现方式示意图，如图3和图4所示，在本发明可选实施方式中，双量子位门可以由电感互感进行两个量子比特之间的耦合，也可以直接通过两个量子比特共用一段公共的电感来实现双量子位门的构建。
在由上述任一种双量子位门实现方式确定出电路后，可以确定出由电感进行耦合的Fluxonium量子比特的哈密顿量方程如下所示：
Figure BDA0003762956350000083
当两个Fluxonium量子比特都处于磁通甜点状态时，
Figure BDA0003762956350000084
和
Figure BDA0003762956350000085
在对角线矩阵中均为0，因此，此时量子比特之间仅存在横向(XX)耦合。而当两个Fluxonium量子比特都不处于磁通甜点状态时，对角线矩阵中的元素为非零值，此时量子比特之间存在各种类型的耦合(XX，ZX，ZZ)，该情况下对应的哈密顿量方程如下所示：
Figure BDA0003762956350000086
其中，ωA和ωB分别为量子比特A和量子比特B在能级在0和1之间变化时的能量，该哈密顿量随时间变化时可以总结为如下公式：
Figure BDA0003762956350000091
本发明可选实施方式采用σZZ实现双量子位门，图5是根据本发明可选实施方式的双量子门脉冲波形曲线示意图，如图5所示，为保证绝热性，该脉冲波形曲线需要是一条平滑曲线，在本发明可选实施方式中，以双曲正切脉冲为例，在两个Fluxonium量子比特处选取相同形状的脉冲，，以此来减少双量子位门在优化过程中涉及到的参数数量，提高优化效率。
同时，除构建双量子位门所需的ZZ类型耦合外，其它类型的耦合，即XX，XZ，ZX都会造成误差，但其各自造成的误差相对独立，具体可以表示如下(X与Y造成的误差性质相同，不失一般性，这里只以X为例)：
Figure BDA0003762956350000092
Figure BDA0003762956350000093
Figure BDA0003762956350000094
Figure BDA0003762956350000095
其中，在本发明可选实施方式中，ωA，ωB＞1.2GHz，|ωA-ωB|＜0.6GHz，因此，在该双量子位门中最主要的误差来自于XX类型的耦合。
除了在能级0和能级1状态下造成的误差之外，本发明可选实施方式还考虑了量子比特在高能级情况下的误差情况，图6是根据本发明可选实施方式的ZZ类型耦合在高能级下的误差扫描结果示意图，如图6所示，在图6右上部分存在较为明显的、弧形的低误差区域，其它区域则存在因能级跃迁等造成的非常明显的或条状或网状的高误差区域，本发明可选实施方式根据上述的低误差区域对双量子位门进行调整，以避免因量子比特能级跃造成的误差。
图7是根据本发明可选实施方式的在低误差区域内的误差分解示意图，如图7所示，在根据前述方法，基于可独立确定出来的误差对该双量子位门进行调整之后，在如图所示的双量子位门低误差区域中，ZZ，XX，ZX类型的耦合造成的误差都很小，对双量子位门计算精度的影响可以忽略，由上述方法得到的双量子位门的误差可以减小到5×10-4。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的实现双量子位门的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
实施例2
根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述实现双量子位门方法的电路，图8是根据本发明实施例的实现双量子位门方法的电路示意图，如图8所示，该电路包括：第一数据量子位81和第二数据量子位82，第一信号发生器83，第二信号发生器84，以及信号控制器85，其中，第一信号发生器83，用于产生第一量子控制信号，并将第一量子控制信号施加到第一数据量子位；第二信号发生器84，用于产生第二量子控制信号，并将第二量子控制信号施加到第二数据量子位；信号控制器85，用于通过控制第一信号发生器调整第一量子控制信号，以及控制第二信号发生器调整第二量子控制信号，在预定时间内打开第一数据量子位和第二数据量子位之间的纵向耦合，实现双量子位门。
作为一种可选的实施例，第一量子控制信号和第二量子控制信号为相同类型的控制信号，第一量子控制信号的幅度为第二量子控制信号的幅度的固定倍数。
作为一种可选的实施例，上述信号控制器包括：扫描器和调整器，其中，扫描器，用于对第一数据量子位和第二数据量子位之间的其它耦合进行扫描，得到其它耦合结果，其中，其它耦合为除纵向耦合之外的耦合；调整器，用于基于其它耦合结果，通过控制第一信号发生器调整第一量子控制信号，以及控制第二信号发生器调整第二量子控制信号，控制第一数据量子位和第二数据量子位之间的其它耦合最小。
作为一种可选的实施例，第一量子控制信号和第二量子控制信号为双曲正切脉冲信号。
作为一种可选的实施例，第一数据量子位为第一Fluxonium量子比特，第二数据量子位为第二Fluxonium量子比特。
作为一种可选的实施例，第一Fluxonium量子比特与第二Fluxonium量子比特通过独立的电感实现互感。
作为一种可选的实施例，第一Fluxonium量子比特与第二Fluxonium量子比特通过一段共有的电感实现互感。
作为一种可选的实施例，双量子位门为受控相位CZ门。
根据本发明实施例，还提供了一种量子器件，包括：上述任一项的实现双量子位门的电路，电路用于对量子器件中待处理的目标数据量子位进行逻辑门操作。
作为一种可选的实施例，目标数据量子位包括基于Fluxonium量子比特。
根据本发明实施例，还提供了一种量子芯片，包括：上述任一项的实现双量子位门的电路，电路用于对量子芯片中待处理的目标数据量子位进行逻辑门操作。
作为一种可选的实施例，目标数据量子位包括Fluxonium量子比特。
根据本发明实施例，还提供了一种量子存储器，量子存储器存储有数据量子位，数据量子位基于上述任一项的实现双量子位门的电路进行逻辑门操作得到。
本发明的实施例还可以提供一种量子计算机，该量子计算机可以是量子计算机群中的任意一个量子计算机设备。
可选地，图9是根据本发明实施例的一种量子计算机的结构框图。如图9所示，该量子计算机可以包括：量子存储器901，经典存储器902和量子芯片903，量子存储器存储有数据量子位；经典存储器存储有量子芯片可执行的程序；量子芯片，用于从量子存储器读取数据量子位，并对读取的数据量子位进行逻辑门操作，得到目标量子位，以及将目标量子位写入量子存储器；量子芯片，还用于运行经典存储器中存储的程序，从而实现上述任一项的实现双量子位门的方法。需要说明的是，上述所指的经典存储器是相对于量子存储器而言的，即通常所指的存储器。
可选地，本发明实施例还提供有另一种量子计算机，该量子计算机可以包括：经典存储器和量子芯片。
其中，该经典存储器，存储有量子芯片可执行的程序；量子芯片，用于运行经典存储器中存储的程序，从而实现上述任一项的实现双量子位门的方法
采用本发明实施例，采用将第一量子控制信号和第二量子控制信号分别施加到第一数据量子位和第二数据量子位的方式，通过分别调整第一量子控制信号和第二量子控制信号，使得第一数据量子位和第二数据量子位之间的耦合主要为纵向耦合，即除纵向耦合之外的其它耦合均为最小，而在该纵向耦合下的双量子位门的误差最小，此时利用第一数据量子位和第二数据量子位之间的纵向耦合即可实现双量子位门，极大地减小双量子位门的的误差，从而实现了提高双量子位门的精度的技术效果，进而解决了相关技术中双量子位门的精度不高的技术问题。
本领域普通技术人员可以理解，图9所示的结构仅为示意，图9其并不对上述的结构造成限定。例如，量子计算机还可包括比图9中所示更多或者更少的组件，或者具有与图9所示不同的配置。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令终端设备相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取器(RandomAccess Memory，RAM)、磁盘或光盘等。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：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。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种实现双量子位门的方法，其特征在于，包括：
将第一量子控制信号施加到第一数据量子位；
将第二量子控制信号施加到第二数据量子位；
通过调整所述第一量子控制信号和所述第二量子控制信号，在预定时间内打开所述第一数据量子位和所述第二数据量子位之间的纵向耦合，实现双量子位门。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一量子控制信号和所述第二量子控制信号为相同类型的控制信号，所述第一量子控制信号的幅度为所述第二量子控制信号的幅度的固定倍数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过调整所述第一量子控制信号和所述第二量子控制信号，控制所述第一数据量子位和所述第二数据量子位之间的其它耦合最小，其中，所述其它耦合为除所述纵向耦合之外的耦合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一数据量子位为第一Fluxonium量子比特，所述第二数据量子位为第二Fluxonium量子比特。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在将第一量子控制信号施加到第一数据量子位，将第二量子控制信号施加到第二数据量子位之前，所述方法还包括：
将所述第一数据量子位，所述第二数据量子位均调整为磁通甜点状态，其中，所述磁通甜点状态为数据量子位的退相干时间达到最大值。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一量子控制信号和所述第二量子控制信号为双曲正切脉冲信号。
7.一种实现双量子位门的电路，其特征在于，包括：第一数据量子位和第二数据量子位，第一信号发生器，第二信号发生器，以及信号控制器，其中，
所述第一信号发生器，用于产生第一量子控制信号，并将所述第一量子控制信号施加到所述第一数据量子位；
所述第二信号发生器，用于产生第二量子控制信号，并将所述第二量子控制信号施加到所述第二数据量子位；
所述信号控制器，用于通过控制所述第一信号发生器调整所述第一量子控制信号，以及控制所述第二信号发生器调整所述第二量子控制信号，在预定时间内打开所述第一数据量子位和所述第二数据量子位之间的纵向耦合，实现双量子位门。
8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述信号控制器包括：扫描器和调整器，其中，
所述扫描器，用于对所述第一数据量子位和所述第二数据量子位之间的其它耦合进行扫描，得到其它耦合结果，其中，所述其它耦合为除所述纵向耦合之外的耦合；
所述调整器，用于基于所述其它耦合结果，通过控制所述第一信号发生器调整所述第一量子控制信号，以及控制所述第二信号发生器调整所述第二量子控制信号，控制所述第一数据量子位和所述第二数据量子位之间的其它耦合最小。
9.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述第一数据量子位为第一Fluxonium量子比特，所述第二数据量子位为第二Fluxonium量子比特。
10.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述第一Fluxonium量子比特与所述第二Fluxonium量子比特通过独立的电感实现互感。
11.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述第一Fluxonium量子比特与所述第二Fluxonium量子比特通过一段共有的电感实现互感。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的电路，其特征在于，所述双量子位门为受控相位CZ门。
13.一种量子器件，其特征在于，包括：权利要求7至12中任一项所述的实现双量子位门的电路，所述电路用于对所述量子器件中待处理的目标数据量子位进行逻辑门操作。
14.一种量子芯片，其特征在于，包括：权利要求7至12中任一项所述的实现双量子位门的电路，所述电路用于对所述量子芯片中待处理的目标数据量子位进行逻辑门操作。
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