CN115329974A - 仿真方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

仿真方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开提供了仿真方法、装置、设备及存储介质，涉及计算机领域，尤其涉及量子计算机、量子仿真领域。具体实现方案为：仿真得到量子芯片版图的至少两个器件中频率可调的第一目标器件的第一本征频率；确定所述至少两个器件中所述第一目标器件和第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息；所述第二目标器件为所述至少两个器件中频率可调或频率不可调的器件；以及基于所述第一目标器件的第一本征频率以及所述共振相关信息，得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度。如此，有效确定出量子芯片版图中两目标器件间的耦合强度，实用性和适用性均强。

Description

仿真方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本公开涉及计算机领域，尤其涉及量子计算机、量子仿真领域。
背景技术
在整个量子芯片版图设计中，特征参数的设计是非常关键的一部分。比如，不同器件间耦合强度的设计是重中之重。因此，亟需一种方案以便捷地求得量子芯片版图中目标器件之间的耦合强度。
发明内容
本公开提供了一种仿真方法、装置、设备及存储介质。
根据本公开的一方面，提供了一种仿真方法，包括：
仿真得到量子芯片版图的至少两个器件中频率可调的第一目标器件的第一本征频率；
确定所述至少两个器件中所述第一目标器件和第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息；所述第二目标器件为所述至少两个器件中频率可调或频率不可调的器件；以及
基于所述第一目标器件的第一本征频率以及所述共振相关信息，得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度。
根据本公开的另一方面，提供了一种仿真装置，包括：
第一确定单元，用于仿真得到量子芯片版图的至少两个器件中频率可调的第一目标器件的第一本征频率；
第二确定单元，用于确定所述至少两个器件中所述第一目标器件和第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息；所述第二目标器件为所述至少两个器件中频率可调或频率不可调的器件；以及
数据处理单元，用于基于所述第一目标器件的第一本征频率以及所述共振相关信息，得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度。
根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与该至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
该存储器存储有可被该至少一个处理器执行的指令，该指令被该至少一个处理器执行，以使该至少一个处理器能够执行本公开中任一实施例的方法。
根据本公开的另一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，该计算机指令用于使该计算机执行根据本公开中任一实施例的方法。
根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现根据本公开中任一实施例的方法。
这样，本公开方案能够有效确定出量子芯片版图中两目标器件间的耦合强度，而且，适用于绝大多数量子芯片中的任意复杂难以建模的器件，并且仿真开销较小，实用性和适用性均强。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
图1是根据本公开一实施例仿真方法的实现流程示意图一；
图2是根据本公开一实施例仿真方法的实现流程示意图二；
图3是根据本公开一实施例仿真方法的实现流程示意图三；
图4是根据本公开一实施例仿真方法在一具体示例中的实现流程示意图；
图5是根据本公开一实施例在一具体示例中量子芯片版图的结构示意图；
图6是根据本公开一实施例在一具体示例中对图5所示的量子芯片版图进行仿真处理得到的量子比特与读取谐振腔的共振扫频曲线的示意图；
图7是根据本公开实施例的仿真方法，与其他仿真方法所得量子比特与读取腔的耦合强度的结果对比图；
图8是根据本公开一实施例仿真装置的结构示意图；
图9是用来实现本公开实施例的仿真方法的电子设备的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。本文中术语“第一”、“第二”表示指代多个类似的技术用语并对其进行区分，并不是限定顺序的意思，或者限定只有两个的意思，例如，第一特征和第二特征，是指代有两类/两个特征，第一特征可以为一个或多个，第二特征也可以为一个或多个。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，缺少某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
随着经典算力下的摩尔定律极限逐渐逼近，量子计算被认为是具有突破性的未来革新计算技术，有望解决众多经典计算难以处理的问题。为了使量子计算真正发挥潜力并实际落地，量子算法和量子应用的实施都离不开底层量子硬件的支撑。超导量子系统由于其具有良好的可扩展性和可操控性，被认为是最佳的量子计算硬件实施的候选者之一。而作为超导量子系统的物理实现，集成多个超导量子比特的超导量子芯片，其设计、研发和制备具有非常重要的意义。
在超导量子芯片的设计中，如何精确地、高效地确定超导量子芯片版图中的器件间耦合强度尤为重要。就精度而言，器件间的耦合强度影响着整个量子芯片的性能，比如量子比特的串扰、实施量子门的速度等；就效率而言，它影响整个量子芯片的“设计、验证、迭代”这一完整研发周期的长短。
基于此，本公开方案提出一种精准求解量子芯片版图(比如超导量子芯片版图)中两目标器件间耦合强度的方案。
具体地，图1是根据本公开一实施例仿真方法的实现流程示意图一。该方法可选地可以应用于经典计算设备中，比如，个人电脑、服务器、服务器集群等任何具有经典计算能力的电子设备。进一步地，该方法包括以下内容的至少部分内容。具体地，如图1所示，该方法包括：
步骤S101：仿真得到量子芯片版图的至少两个器件中频率可调的第一目标器件的第一本征频率。
需要说明的是，本公开方案所述量子芯片版图能够描述真实量子芯片(或超导量子芯片)中物理结构的几何形状，包含但不限于各物理结构在量子芯片上的形状、面积和位置等。比如，量子芯片版图描述有量子比特、耦合器件、读取谐振腔等各器件的位置、以及连接关系等。
步骤S102：确定所述至少两个器件中所述第一目标器件和第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息；所述第二目标器件为所述至少两个器件中频率可调或频率不可调的器件。
步骤S103：基于所述第一目标器件的第一本征频率以及所述共振相关信息，得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度。
这样，本公开方案无需对量子芯片版图进行复杂的建模即可便捷地得到量子芯片版图中目标器件(比如第一目标器件和第二目标器件)之间的目标耦合强度，而且，且对于量子芯片版图的规模没有限制，适用于绝大多数量子芯片中的任意复杂难以建模的器件，并且仿真开销较小，实用性和适用性均强。
进一步地，由于，本公开方案无需对量子芯片版图进行复杂的建模即可便捷地得到量子芯片版图中两目标器件之间的目标耦合强度，所以，更适用于量子芯片版图中量子比特数目较多的场景。
在一具体示例中，本公开方案所得到的目标耦合强度为第一目标器件和第二目标器件在非共振状态下的耦合强度，因此，本公开方案更具有一般性、普适性。
在一具体示例中，所述量子芯片版图还可以具体为超导量子芯片的版图。这里，超导量子芯片指由超导材料制备而成的量子芯片。比如，所述超导量子芯片中所有元器件(比如量子比特、耦合器件等)均由超导材料制备而成。
进一步地，在本公开方案应用于超导量子芯片版图的情况下，本公开方案还可适用于绝大多数超导量子芯片中的任意复杂难以建模的器件，同样地，仿真开销小。
需要说明的是，本公开方案所述的第一目标器件和第二目标器件为所述量子芯片版图中具有耦合关系的任意两个器件；进一步地，在一具体示例中，所述第一目标器件为量子比特、耦合器等频率可调的器件。在另一具体示例中，所述第二目标器件为量子比特、耦合器等频率可调的器件，或者为读取谐振腔、滤波器、读取传输线、控制线等频率不可调的器件。基于此，本公开方案能够确定出量子芯片版图中频率可调的一个器件，与频率不可调的另一器件之间的耦合强度，还能够确定出量子芯片版图中频率可调的一个器件，与另一个频率可调的器件之间的耦合强度。
在本公开方案的一具体示例中，所述第一本征频率为非共振状态的所述第一目标器件的本征频率。进一步地，所述第一本征频率为非共振状态且频率为第一频率值(比如初始频率值)的情况下所述第一目标器件的本征频率。或者，所述第一本征频率为共振状态的所述第一目标器件的本征频率；进一步地，所述第一本征频率为共振状态且频率值为第一频率值(比如初始频率值)的情况下所述第一目标器件的本征频率。如此，为后续仿真得到量子芯片版图中两目标器件的耦合强度、尤其得到两目标器件在非共振状态下的耦合强度奠定了基础。
在本公开方案的一具体示例中，还提供了一种仿真方法，图2是根据本申请一实施例仿真方法的示意性流程图二。该方法可选地可以应用于经典计算设备，比如，个人电脑、服务器、服务器集群等具有经典计算能力的电子设备中。可以理解的是，以上图1所示方法的相关内容，也可以应用于该示例中，该示例对相关联内容不再赘述。
进一步地，该方法包括以下内容的至少部分内容。具体地，如图2所示，包括：
步骤S201：仿真得到量子芯片版图的至少两个器件中频率可调的第一目标器件的第一本征频率。
这里，所述第一本征频率的相关说明可参见以上陈述，此处不再赘述。
步骤S202：以第一预设间隔，调整所述第一目标器件的频率，并仿真得到所述第一目标器件所对应的多个第二本征频率以及所述第二目标器件所对应的多个第三本征频率；其中，所述多个第二本征频率为所述第一目标器件在基于所述第一预设间隔所确定的多个频率值下的、所述第一目标器件对应的本征频率，所述多个第三本征频率为所述第一目标器件在基于所述第一预设间隔所得到的多个频率值下的、所述第二目标器件对应的本征频率。
这里，该示例中，所述第二目标器件为所述至少两个器件中频率可调或频率不可调的器件。
需要说明的是，该示例中，当所述第二目标器件为频率可调的器件的情况下，第二目标器件的频率为固定值，换言之，该示例中，只需要对第一目标器件的频率进行多次调整，也即对第一目标器件的频率进行扫频，而无需对第二目标器件的频率进行调整，即可得多个第二本征频率和多个第三本征频率。
需要说明的是，在第一目标器件的频率值确定的情况下，可以仿真得到第一目标器件对应的一个第二本征频率，以及第二目标器件对应的一个第三本征频率；进一步地，当第一目标器件的频率值调整后，每调整一次，即可重新仿真得到第一目标器件对应的一个第二本征频率，以及第二目标器件对应的一个第三本征频率，如此，在调整多次后，即可得到多个频率值对应的多个第二本征频率和多个第三本征频率。
这里，在第一目标器件的频率值确定的情况下，该频率值所对应的第二本征频率与第三本征频率可以是一次仿真流程中得到的，也可以是不同仿真流程中得到的，比如，该频率下，一次仿真过程，得到第二本征频率，在该频率值下，另外一次仿真过程得到第三本征频率等，本公开方案对此不作限制，只要能够得到多个频率值对应的多个第二本征频率和多个第三本征频率，均在本公开方案的保护范围内。
在本公开方案的一具体示例中，还可以采用如下方式来调整第一目标器件的频率；具体地，以上所述的调整所述第一目标器件的频率可以具体包括：通过调整所述第一目标器件的等效电感来调整所述第一目标器件的频率。
在一具体示例中，所述调整可以具体为调大、或调小。而调整的目的是使得两个目标器件，也即第一目标器件和第二目标器件的本征频率尽可能地接近，如此，便于寻找两目标器件(也即第一目标器件和第二目标器件)达到共振状态的频率区间，也即目标频率区间。
这样，本公开方案提供了一种简便、可行地功率调整方式，如此，为后续仿真得到量子芯片版图中两目标器件的耦合强度、尤其得到两目标器件在非共振状态下的耦合强度提供了可行性地技术支持。
在另一具体示例中，所述第一预设间隔可以具体指第一预设电感间隔，此时，可以以第一预设间隔(也即第一预设电感间隔)来调整所述第一目标器件的等效电感，进而实现调整所述第一目标器件的频率的目的，如此，通过调整等效电感来使得两个目标器件，也即第一目标器件和第二目标器件的本征频率尽可能地接近，以寻找两目标器件(也即第一目标器件和第二目标器件)达到共振状态的频率区间，也即目标频率区间。
具体地，以第一预设间隔，将所述第一目标器件的等效电感从第一值调整为第二值，进而实现将所述第一目标器件从第一频率值调整为第二频率值，进一步地，仿真得到在所述第二值频率下的所述第一目标器件对应的第二本征频率以及所述第二目标器件对应的第三本征频率，如此，完成一次粗略频率调整。
这里，在一具体示例中，所述第一值对应于第一本征频率，即第一本征频率是第一目标器件的等效电感在第一值的情况下的本征频率。
进一步地，继续以第一预设间隔为第一预设电感间隔为例，此时，还可以将所述第一目标器件的等效电感从第二值调整为第三值，进而实现将所述第一目标器件从第二频率值调整为第三频率值；进一步地，仿真得到在所述第三频率值下的所述第一目标器件对应的第二本征频率以及所述第二目标器件对应的第三本征频率，如此，完成两次粗略频率调整。
以此类推，得到基于所述第一预设间隔所确定的多个频率值下的所述第一目标器件所对应的多个第二本征频率以及所述第二目标器件所对应的多个第三本征频率。
需要说明的是，在每次对所述第一目标器件的等效电感进行调整后，可对所述第一目标器件和所述第二目标器件同时进行仿真，以同时得到一电感值(也即该电感值对应的频率值)下的第二本征频率和第三本征频率；或者，也可分别对所述第一目标器件和所述第二目标器件进行仿真，通过两次仿真得到一电感值(也即该电感值对应的频率值)下的第二本征频率和第三本征频率，本公开方案对此不作限定。
另外，值得注意的是，若以上所述的第一预设间隔为第一预设电感间隔，此时，第二值与第一值之间的差值的绝对值，以及第三值与第二值之间的差值的绝对值等，均为该第一预设电感间隔；进一步地，以上所述的第一预设间隔还可以预设频率间隔，也即第一预设频率间隔，此时，第二频率值与第一频率值之间的差值的绝对值、第三频率值与第二频率值之间的差值的绝对值等，均为该第一预设频率间隔。
需要说明的是，本公开方案对第一预设间隔是频率间隔或电感间隔不作具体限制，只要能够通过调整所述第一目标器件的频率寻找到两目标器件(也即第一目标器件和第二目标器件)达到共振状态的频率区间，也即目标频率区间，均在本公开方案的包含范围内。
步骤S203：基于所述多个第二本征频率和所述多个第三本征频率，得到目标共振区间。
在一具体示例中，所述目标共振区间为基于所述多个第二本征频率和所述多个第三本征频率所确定出的频率区间；比如，将多个第二本征频率和所述多个第三本征频率中的最大频率值作为目标共振区间的上限，将多个第二本征频率和所述多个第三本征频率中的最小频率值作为目标共振区间的下限等，如此，得到目标共振区间。
进一步地，在通过调整所述第一目标器件的等效电感来调整所述第一目标器件的频率的情况下，所述目标共振区间还可以具体为等效电感的电感值区间等。比如，将多个第二本征频率或多个第三本征频率中对应的最大电感值作为目标共振区间的上限，将多个第二本征频率或多个第三本征频率中对应的最小电感值作为目标共振区间的下限，如此，得到目标共振区间。
需要说明的是，本公开方案对目标共振区间的数据表达形式不作具体限制，只要能够基于该目标共振区间确定出所述第一目标器件和第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息即可。
步骤S204：基于所述目标共振区间，确定出所述至少两个器件中所述第一目标器件和第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息。
在一具体示例中，所述共振相关信息至少包括以下之一：所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的目标共振频率；所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的共振耦合强度。
步骤S205：基于所述第一目标器件的第一本征频率以及所述共振相关信息，得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度。
这样，本公开方案通过粗略扫频(或称粗略仿真)得到目标共振区间，进而利用该目标共振区间得到第一目标器件和第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息，如此，提高了仿真效率，同时，也节省了电磁仿真的时间和以及所占用的计算资源，进而快速地仿真得到量子芯片版图中两目标器件间的耦合强度。
在本公开方案的一具体示例中，还提供了一种仿真方法，图3是根据本申请一实施例仿真方法的示意性流程图三。该方法可选地可以应用于经典计算设备，比如，个人电脑、服务器、服务器集群等具有经典计算能力的电子设备中。可以理解的是，以上图1和图2所示方法的相关内容，也可以应用于该示例中，该示例对相关联内容不再赘述。
进一步地，该方法包括以下内容的至少部分内容。具体地，如图3所示，包括：
步骤S301：仿真得到量子芯片版图的至少两个器件中频率可调的第一目标器件的第一本征频率。
步骤S302：以第一预设间隔，调整所述第一目标器件的频率，并仿真得到所述第一目标器件所对应的多个第二本征频率以及所述第二目标器件所对应的多个第三本征频率；其中，所述多个第二本征频率为所述第一目标器件在基于所述第一预设间隔所确定的多个频率值下的、所述第一目标器件对应的本征频率，所述多个第三本征频率为所述第一目标器件在基于所述第一预设间隔所得到的多个频率值下的、所述第二目标器件对应的本征频率。
这里，该示例中，所述第二目标器件为所述至少两个器件中频率可调或频率不可调的器件，可以理解的是，第二目标器件的相关陈述，可参见以上内容，此处不再赘述。
步骤S303：基于所述多个第二本征频率和所述多个第三本征频率，得到目标共振区间。
可以理解的是，以上粗略扫频的相关内容，可参见图2所示方法的相关描述，此处不再赘述。
步骤S304：在所述目标共振区间内，以第二预设间隔，调整所述第一目标器件的频率，并仿真得到所述第一目标器件对应的多个第四本征频率以及所述第二目标器件所对应的多个第五本征频率；其中，所述多个第四本征频率为所述第一目标器件在基于所述第二预设间隔所确定的多个频率值下的、所述第一目标器件对应的本征频率；所述多个第五本征频率为所述第一目标器件在基于所述第二预设间隔所确定的多个频率值下的、所述第二目标器件对应的本征频率。
可以理解的是，第一预设间隔为粗略扫频所设置的间隔，目的在于得到一目标共振区间；而第二预设间隔为精确扫频所设置的间隔，目的在于寻找第一目标器件和第二目标器件的共振状态；基于此，为了便于提升精度，所述第二预设间隔小于所述第一预设间隔。
可以理解的是，与第一预设间隔类似，所述第二预设间隔也可以具体指第二预设电感间隔，此时，可以以第二预设电感间隔来调整所述第一目标器件的等效电感，进而实现调整所述第一目标器件的频率的目的。或者，所述的第二预设间隔还可以预设频率间隔，也即第二预设频率间隔。
这样，通过粗略扫频得到目标共振区间，进而利用粗略扫频得到的该目标共振区间得到共振相关信息。进一步地，以下对在目标共振区间内进行精确扫频(也可称为精确仿真)并得到共振相关信息的具体步骤进行说明。
在一具体示例中，所述调整所述第一目标器件的频率是通过调整所述第一目标器件的等效电感来调整所述第一目标器件的频率。
在一具体示例中，所述调整可以具体为调大、或调小。而调整的目的是使得两个目标器件，也即第一目标器件和第二目标器件的本征频率尽可能地接近，如此，便于寻找两目标器件(也即第一目标器件和第二目标器件)达到共振状态的频率区间，也即目标频率区间。
进一步地，在一示例中，在粗略扫频的过程中，以第一预设间隔，调整所述第一目标器件的等效电感，进而来调整所述第一目标器件的频率，具体说明可参见图2所示方法的相关内容，此处不再赘述。
进一步地，在另一示例中，在精确扫频的过程中，在所述目标共振区间内，以第二预设间隔，调整所述第一目标器件的等效电感，进而来调整所述第一目标器件的频率；具体地，在目标共振区间内，以第二预设间隔，将所述第一目标器件的等效电感从第五值调整为第六值，进而实现将所述第一目标器件从第五频率值调整为第六频率值，进一步地，仿真得到在所述第六值频率下的所述第一目标器件对应的第四本征频率以及所述第二目标器件对应的第五本征频率，如此，完成一次精确频率调整。
进一步地，继续以第二预设间隔，将所述第一目标器件的等效电感从第六值调整为第七值，进而实现将所述第一目标器件从第六频率值调整为第七频率值；进一步地，仿真得到在所述第七频率值下的所述第一目标器件对应的第四本征频率以及所述第二目标器件对应的第五本征频率，如此，完成两次精确频率调整。
以此类推，得到基于所述第二预设间隔所确定的多个频率值下的所述第一目标器件所对应的多个第四本征频率以及所述第二目标器件所对应的多个第五本征频率。
需要说明的是，在每次对所述第一目标器件的等效电感进行调整后，可对所述第一目标器件和所述第二目标器件同时进行仿真，以同时得到一电感值(也即该电感值对应的频率值)下的第四本征频率和第五本征频率；或者，也可分别对所述第一目标器件和所述第二目标器件进行仿真，通过两次仿真得到一电感值(也即该电感值对应的频率值)下的第四本征频率和第五本征频率，本公开方案对此不作限定。
另外，值得注意的是，若以上所述的第二预设间隔为第二预设电感间隔，此时，第五值与第六值之间的差值的绝对值，以及第六值与第七值之间的差值的绝对值等，均为该第二预设电感间隔；进一步地，以上所述的第二预设间隔还可以为预设频率间隔，也即第二预设频率间隔，此时，第五频率值与第六频率值之间的差值的绝对值、第六频率值与第七频率值之间的差值的绝对值等，均为该第二预设频率间隔。
需要说明的是，本公开方案对第二预设间隔是频率间隔或电感间隔不作具体限制，只要能够通过调整所述第一目标器件的频率寻找到共振相关信息，均在本公开方案的包含范围内。
这样，本公开方案提供了一种简便、可行地功率调整方式，如此，为后续仿真得到量子芯片版图中两目标器件的耦合强度、尤其得到两目标器件在非共振状态下的耦合强度奠定了基础。
步骤S305：基于所述多个第四本征频率和所述多个第五本征频率，确定出所述至少两个器件中所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息。
在一具体示例中，所述共振相关信息至少包括以下之一：所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的目标共振频率；所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的共振耦合强度。
步骤S306：基于所述第一目标器件的第一本征频率以及所述共振相关信息，得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度。
这样，本公开方案通过粗略扫频(或称粗略仿真)得到目标共振区间，进而基于该目标共振区间进行精确扫频，得到第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息，进而得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度，如此，提高了仿真效率，同时，也节省了电磁仿真的时间和以及所占用的计算资源，进而快速地仿真得到量子芯片版图中两目标器件间的耦合强度，而且，预测结果更加精确，且对仿真误差具有一定的鲁棒性。
在本公开方案一具体示例中，在精确扫频得到多个第四本征频率和所述多个第五本征频率之后，还采用如下方式得到共振相关信息；具体地，以上所述的基于所述多个第四本征频率和所述多个第五本征频率，确定出所述至少两个器件中所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息，具体包括：
基于所述频率值对应的所述第四本征频率与所述第五本征频率之间的频率间隔(也即频率差值)，得到目标频率间隔；基于所述目标频率间隔，得到所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的包含有共振耦合强度和/或目标共振频率的共振相关信息。
也就是说，该示例中，基于所述目标频率间隔，可以得到所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的共振耦合强度，比如，所述共振耦合强度g0＝目标频率间隔/2。
进一步地，基于所述目标频率间隔，还可得到所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的目标共振频率，可通过以下方式获得：
方式一：基于所述目标频率间隔和所述第一目标器件处于共振状态下的本征频率，得到所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的目标共振频率；比如，目标共振频率ω0＝目标频率间隔对应的第四本征频率－(或+)目标频率间隔/2。
方式二：基于所述目标频率间隔和所述第二目标器件处于共振状态下的本征频率，得到所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的目标共振频率；比如，目标共振频率ω0＝目标频率间隔对应的第五本征频+(或－)目标频率间隔/2。
方式三：基于所述第一目标器件处于共振状态下的本征频率和所述第二目标器件处于共振状态下的本征频率，得到所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的目标共振频率；比如，目标共振频率＝(目标频率间隔对应的第四本征频率+目标频率间隔对应的第五本征频率)/2。
需要说明的是，实际应用中，上述三种方式可以择一而执行，本公开方案对此不作限制。
这样，本公开方案提供了一种通过精确扫频来得到共振相关信息的具体方式，而且，仿真效率高，所占计算资源少，预测结果更加精确，同时，对仿真误差还具有一定的鲁棒性。
在本公开方案一具体示例中，以上所述的基于所述频率值对应的所述第四本征频率与所述第五本征频率之间的频率间隔，得到目标频率间隔，可以具体包括：基于各所述频率值对应的所述第四本征频率与所述第五本征频率之间的频率间隔，得到最小频率间隔；将所述最小频率间隔作为所述目标频率间隔。
可以理解的是，该示例中，一个频率值对应一个第四本征频率和一个第五本征频率，进而对应一个频率间隔；进一步地，多个频率值即对应多个频率间隔，此时，将多个频率间隔中的最小频率间隔作为目标频率间隔，最大程度地寻找到第一目标器件与第二目标器件的共振状态，如此，使预测结果更加精准。也就是说，本公开方案提供了一种通过精确扫频来得到共振相关信息的具体方式，该方式仿真效率高，所占计算资源少，预测结果更加精确，而且，对仿真误差还具有一定的鲁棒性。
在本公开方案的一具体示例中，还可以采用如下方式来确定寻找到的共振状态是否准确；具体地，仿真得到所述第二目标器件的裸态频率；进一步地，以上所述的基于所述第一目标器件的第一本征频率以及所述共振相关信息，得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度，具体包括：
在所述第二目标器件的裸态频率与所述目标共振频率之间的差值满足预设条件的情况下，认为目标共振频率为满足预设条件的共振频率，或称为该目标共振频率为真实的共振频率，此时，才会基于所述第一目标器件的第一本征频率、所述共振相关信息所包含的共振耦合强度以及目标共振频率，得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度。比如，基于下述公式(6)得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度。
这里，所述预设条件为所述第二目标器件的裸态频率与所述目标共振频率之间的频率间隔小于或等于预设阈值，此时，认为两目标器件(也即第一目标器件和第二目标器件)所处状态为共振状态；否则，也即所述第二目标器件的裸态频率与所述目标共振频率之间的频率间隔大于预设阈值的情况下，认为两目标器件(也即第一目标器件和第二目标器件)所处状态并非为共振状态。实际应用中，其所述预设阈值为一经验值，比如为1MHz等，本公开方案对此不作限定。
这样，本公开方案在提高仿真效率的同时，还提高了仿真精度，进而使得到的量子芯片版图中器件(比如，第一目标器件和第二目标器件)间的耦合强度的预测结果更加精确。
在本公开方案的一具体示例中，可以采用如下方式仿真得到第二目标器件的裸态频率；即以上所述的仿真得到所述第二目标器件的裸态频率，具体包括：对所述第一目标器件的目标参数进行调整，使所述第一目标器件与所述第二目标器件之间退耦合；在退耦合处理完成之后，仿真得到所述第二目标器件的裸态频率。如此，提供了一种简便、可行地得到裸态频率的方式，如此，为有效提升仿真精度、提升仿真结果的准确度奠定了基础。
在本公开方案的一具体示例中，在所述第二目标器件的裸态频率与所述目标共振频率之间的差值不满足所述预设条件的情况下，调小所述第二预设间隔，以重新确定出新的目标共振频率，直至所述第二目标器件的裸态频率与新的目标共振频率满足所述预设条件为止。
举例来说，若所述第二目标器件的裸态频率与所述目标共振频率之间的频率间隔大于预设阈值的情况下，认为两目标器件(也即第一目标器件和第二目标器件)所处状态并非为共振状态，此时，重新寻找第一目标器件与第二目标器件间的共振状态，直至所述第二目标器件的裸态频率与新的目标共振频率之间的频率间隔满足所述预设条件，比如小于或等于预设阈值为止。如此，为有效提升仿真精度、提升仿真结果的准确度奠定了基础。
以下结合具体示例对本公开方案做进一步详细说明；具体地，本公开方案提出一种基于共振扫频的方法精确地、高效地在仿真中确定出量子芯片(比如超导量子芯片)中的两个目标器件间的耦合强度。与业界方法相比，本公开方案对目标器件间耦合强度的预测更加精确和高效，并适用于复杂、难以精确建模的器件。进一步地，本公开方案对于量子芯片(比如超导量子芯片)中的目标器件间耦合强度的设计、仿真、验证均有重要指导意义。
以下从三个方面对本公开方案进行详细说明，具体地
第一部分，介绍量子芯片(如超导量子芯片)背景知识并明确本公开方案旨在解决的问题；以及介绍两目标器件的耦合强度的一般性建模；第二部分，论述本公开方案提出的确定目标器件间耦合强度的核心方法与步骤。第三部分，给出一个具体示例来说明确定目标器件间耦合强度详细实施步骤，并给出数值结果，以论证本公开方案的高效与精准性。
第一部分
该部分以超导量子芯片为例，对超导量子芯片中的目标器件间耦合强度进行一般性建模。
可以理解的是，以下建模过程也具有一般性，比如，同样适用于其他量子芯片，本公开方案对此不作具体限制。
超导量子芯片作为超导量子计算的实验载体，其设计、仿真、验证会对量子算法和应用最终效果产生直接影响，如何精确和高效地确定超导量子芯片版图中目标器件间的耦合强度变得至关重要。这里，超导量子芯片中的器件包括但并不限于量子比特、耦合器、读取谐振腔、滤波器、读取传输线、控制线等。需要注意的是，本公开方案待确认耦合强度的两个目标器件中，需要至少一个目标器件是频率可调的。举例来说，在超导量子芯片版图确定的情况下，量子比特、耦合器通常是频率可调的器件，其余器件频率均是不可调的；基于此，量子比特或耦合器、与超导量子芯片版图中其余器件间的耦合强度均可采用本公开方案所述的方法得到。
以超导量子芯片中任意存在耦合的两目标器件为例，两目标器件均有其固有的裸频率(也可称裸态频率)(bare mode frequency)以及目标器件之间的耦合相互作用，对两个目标器件形成的量子系统进行建模，得到该量子系统的哈密顿量H：
Figure BDA0003783006890000161
其中，ω1表示在两目标器件之间无耦合的情况下第一目标器件的裸频率；ω2表示在两目标器件之间无耦合的情况下第二目标器件的裸频率；
Figure BDA0003783006890000162
为第一目标器件对应的湮灭算符；
Figure BDA0003783006890000163
为第二目标器件对应的湮灭算符；g表示两目标器件之间的耦合强度。需要注意的是，耦合强度g＝g(ω1,ω2)，其本身即为两目标器件对应的裸频率(如ω1和ω2)的函数。
进一步地，对公式(1)中哈密顿量H对角化处理，得到存在耦合相互作用情况下的两目标器件的本征频率，进一步地，得到该量子系统的等效哈密顿量
Figure BDA0003783006890000171
为：
Figure BDA0003783006890000172
其中，
Figure BDA0003783006890000173
为在两目标器件之间存在耦合的情况下第一目标器件的等效的本征频率(normal mode frequency)(也即以上所述的第一本征频率)；
Figure BDA0003783006890000174
为在两目标器件之间存在耦合的情况下第二目标器件的等效的本征频率。
这里，该第一目标器件的等效的本征频率
Figure BDA0003783006890000175
是两目标器件之间的耦合强度g，和在两目标器件之间无耦合作用的情况下第一目标器件的裸频率ω1的函数。相应地，第二目标器件的等效的本征频率
Figure BDA0003783006890000176
是两目标器件之间的耦合强度g，和在两目标器件之间无耦合作用的情况下第二目标器件的裸频率ω2的函数。
基于此，可以通过电磁仿真的方法，得到两目标器件的裸频率(如ω1和ω2)与等效的本征频率(如
Figure BDA0003783006890000177
和
Figure BDA0003783006890000178
)，进而反解求得两目标器件之间的耦合强度g。
需要说明的是，上述方法虽然是严格且不带近似的，但是，在实际的电磁仿真中，仿真得到的等效的本征频率或裸频率都带有一定误差的，由此计算得到的耦合强度g会非常敏感于电磁仿真的误差，最终导致求得的耦合强度g的精度会大大降低。
鉴于上述原因，本公开方案提供了一种基于电磁仿真方法来高效且精准地获得目标器件间的耦合强度。
一般情况下，两目标器件之间的耦合强度远远小于其各目标器件的裸频率，即g＜＜ω1或ω2。基于此，本公开方案考虑当两目标器件发生共振时，目标器件的裸频率(如ω1和ω2)等于共振状态下的共振频率(也即目标共振频率)ω0，即ω1＝ω2＝ω0，此时，两目标器件对应的等效的本征频率可以近似为：
Figure BDA0003783006890000179
其中，g0＝g(ω0)为两目标器件发生共振时的耦合强度，也即共振耦合强度。
进一步地，g与g0之间的转换为：
Figure BDA0003783006890000181
进一步地，若两个目标器件中一个目标器件的频率可调(比如，其中一个目标器件为频率可调的量子比特，或为频率可调的耦合器等)，此时，则可以通过调节该频率可调的目标器件的等效电感，来调节该频率可调的目标器件的频率，进而使得两目标器件达到共振状态。
本公开方案中，为了判断两目标器件是否达到共振状态，可以对频率可调的目标器件进行等效电感调节，并进行电磁仿真，进而获得两目标器件的等效的本征频率，进而利用得到的两目标器件的本征频率之间的频率差值(也即频率间隔)来确定两目标器件是否达到共振状态。这里，本公开方案对该调节过程称为“扫频”。
进一步地，定义具有耦合作用的两目标器件对应的等效的本征频率的频率间隔
Figure BDA0003783006890000182
当两目标器件达到共振状态时，其对应的等效的本征的频率间隔Δ达到最小值Δmin。
进一步地，最小值Δmin，与共振耦合强度g0存在如下关系：
Δmin＝2g0, 公式(5)
因此，首先，对频率可调的目标器件进行扫频，观察得到两目标器件的等效的本征频率的最小频率间隔，此时，即可确定两目标器件达到共振状态；其次，通过电磁仿真得到两目标器件在共振状态时的等效的本征频率，并计算两者间隔得到共振状态下的耦合强度g0。
这里，设第一目标器件的频率可调，第二目标器件的频率固定；此时，ω1可调，ω2保持不变；进而从公式(4)中则可以得到一般情况，比如非共振状态下两目标器件之间的耦合强度g，即：
Figure BDA0003783006890000183
这里，g0为两目标器件发生共振时的耦合强度，也即共振耦合强度；
Figure BDA0003783006890000184
为在两目标器件之间存在耦合的情况下频率可调的第一目标器件的等效的本征频率；ω0为两目标器件处于共振状态下的共振频率，也即目标共振频率。
本公开方案基于公式(6)即可得到两目标器件之间的耦合强度。
第二部分
以下对在超导量子芯片版图中两目标器件之间的耦合类型属于非共振耦合的情况下、两个目标器件的耦合强度的计算过程进行说明，如图4所示，具体步骤如下：
步骤1：精确仿真，得到两目标器件的等效的本征频率。
具体地，对于超导量子芯片版图中需要确定耦合强度的两目标器件(一般为非共振)，对其进行高精度的电磁仿真，得到第一目标器件的等效的本征频率
Figure BDA0003783006890000191
(也即以上所述的第一本征频率)，以及第二目标器件的等效的本征频率
Figure BDA0003783006890000192
这里，所述第一目标器件为频率可调的器件，比如，为量子比特或耦合器；所述第二目标器件为频率可调或频率不可调的器件；需要说明的是，当所述第二目标器件为频率可调的器件的情况下，该示例中，第二目标器件的频率也为固定值，换言之，该示例中，仅对第一目标器件的频率进行调整，也即扫频，而不对第二目标器件的频率进行调整。
步骤2：粗略扫频，得到两目标器件达到共振状态下所对应的频率区间，也即目标共振区间。
具体地，对频率可调的目标器件，也即第一目标器件，以稍大一点的间隔(也即第一预设间隔，比如，第一预设间隔为电感间隔0.5nH-1nH)，调节第一目标器件的等效电感，进而达到调节第一目标器件的频率的目的，以使两目标器件的本征频率尽可能接近；进一步地，每次调整后进行电磁仿真，得到两目标器件的等效的本征频率，如此，来寻找两目标器件达到共振状态的频率区间，也即目标频率区间。
步骤3：在目标共振区间内，精细共振扫频，得到两目标器件处于共振状态下的目标共振频率ω0。
具体地，对步骤2中确定的目标共振区间进行更精细的共振扫频，同时，提高仿真精度并缩短扫频中的等效电感间隔(比如，缩短至0.05nH-0.1nH)，也即在目标共振区间内，以小于第一预设间隔的第二预设间隔进行扫频，以获得在共振点(或称共振频率点，即以上所述的目标共振频率)附近的两个目标器件对应的等效的本征频率，进而得到平滑的扫频曲线。进一步地，在扫频曲线中找到两本征频率的最小频率间隔，该最小频率间隔即对应两目标器件的共振频率点，也即以上所述的目标共振频率ω0。这里，最小频率间隔所对应的两个本征频率的平均频率即为目标共振频率ω0。
步骤4：计算共振耦合强度。
具体地，获得步骤3中共振频率点处两目标器件所对应的本征频率，并计算出最小频率间隔Δmin，进而得到两目标器件在共振状态下的共振耦合强度g0＝Δmin/2。
步骤5：准确性检验。
具体地，调整频率可调的第一目标器件的等效电感的电感值，并调整至很大(比如，100-500nH)，使得两目标器件退耦合；对第二目标器件进行高精度的电磁仿真，得到该第二目标器件的裸频率
Figure BDA0003783006890000201
若该第二目标器件的裸频率
Figure BDA0003783006890000202
与步骤3得到的目标共振频率ω0的频率差值的绝对值大于预设阈值，比如1MHz，则表明未找到真正的共振频率点，此时，返回步骤3，进一步缩短扫频中的等效电感间隔，也即缩小第二预设间隔，并进行精细共振扫描，直至重新得到的目标共振频率ω0的频率差值小于或等于预设阈值为止。否则，执行步骤6.
步骤6：计算一般非共振时的目标耦合强度。具体地，利用公式(6)，得到非共振时两目标器件之间的目标耦合强度g。
第三部分
为了检验本公开方案的效果，以一个频率可调的量子比特与频率不可调的读取谐振腔的耦合强度为示例进行说明。具体地，图5为包含量子比特与读取谐振腔的量子芯片版图的示意图，其中，左侧十字形结构为量子比特，右侧弯曲形结构为读取谐振腔。具体流程包括：
步骤1：对图1所示的量子芯片版图中的量子比特和读取谐振腔进行电磁仿真，得到量子比特在非共振时的本征频率
Figure BDA0003783006890000203
以及读取谐振腔在非共振时的本征频率
Figure BDA0003783006890000204
其中，量子比特在非共振时的本征频率
Figure BDA0003783006890000205
Figure BDA0003783006890000206
读取谐振腔在非共振时的本征频率
Figure BDA0003783006890000207
步骤2：通过调节量子比特的等效电感的电感值Lq，来调节量子比特的频率值，进行实现粗略扫频，得到大致的共振频率区间(也即以上所述的目标共振区间)。
具体地，如图6所示，第一曲线对应量子比特，第二曲线对应读取谐振腔，第一曲线上的点为仿真得到的量子比特所对应的等效的本征频率，同理，第二曲线上的点为仿真得到的读取谐振腔所对应的等效的本征频率。进一步地，以等效电感的电感区间作为目标共振区间为例，如图6所示，该示例中，大致的共振频率区间，也即目标共振区域为量子比特的等效电感的电感值Lq对应的区间15.3-16.2nH。
步骤3：在区间15.3-16.2nH内，进行精细共振扫频，并得到共振频率(也即目标共振频率，对应图2中的横虚线)ω0＝4.431GHz(对应图6中的横向虚线)。
具体地，对量子比特的等效电感的电感值Lq在15.3-16.2nH区间内进行精细扫频，找到量子比特和读取谐振腔的本征频率的最小频率间隔，如图6所示，可清晰看出量子比特在电感Lq＝15.9nH处，量子比特与读取谐振腔的本征频率的频率间隔最小，即Lq＝15.9nH处量子比特与读取谐振腔达到共振(对应图6中的竖向实线)。进一步地，计算最小频率间隔所对应的两个本征频率的平均频率，得到目标共振频率ω0＝4.431GHz。
步骤4：计算共振耦合强度。
具体地，计算Lq＝15.9nH处的两个本征频率的最小频率间隔Δmin＝101MHz，由此可以得到量子比特与读取谐振腔的共振时的共振耦合强度g0＝50.5MHz.
步骤5：准确性检验。
具体地，调节量子比特的电感至Lq＝200nH，使得量子比特与读取谐振腔退耦合；进一步地，电磁仿真得到读取谐振腔的裸频率
Figure BDA0003783006890000211
在仿真精度内，该读取谐振腔的裸频率
Figure BDA0003783006890000212
与共振频率ω0相等，找到的目标共振频率为真正的共振频率点，执行步骤6.
步骤6：计算一般非共振时的耦合强度。利用公式(6)求解得到非共振时量子比特与读取谐振腔之间的目标耦合强度
Figure BDA0003783006890000213
Figure BDA0003783006890000214
通过以上步骤，可以高效得到量子比特与读取谐振腔之间的目标耦合强度。这里，为了验证本公开方案的正确性，针对包含量子比特与读取谐振腔的多种不同的超导量子芯片版图进行多组实验，并分别利用本公开方案与等效电路方法，计算得到了量子比特与读取谐振腔之间的耦合强度。对比结果如图7所示，通过图7可知，本公开方案得到的预测结果与等效电路所得到的预测结果吻合得很好。
需要说明的是，除了能够精准且高效地确定量子芯片版图(比如超导量子芯片版图)中不同目标器件间的耦合强度之外，本公开方案还有一个优势，即得到的目标耦合强度对仿真误差并不敏感，显然，这非常有助于提高量子芯片仿真和验证的效率。
具体来看，假设仿真得到的目标器件的本征频率的仿真误差δ～1MHz，则通过上述步骤求解得到最终两目标器件间的耦合强度，其误差最多为
Figure BDA0003783006890000221
但是，若通过直接电磁仿真方法来计算耦合强度，基于同样的仿真误差，经估算其结果误差大概为25MHz。上述误差对比表明本公开方案求解得到目标器件间的目标耦合强度对仿真误差具有鲁棒性，进一步地说明，本公开方案可以更为精准地得到两目标器件间的耦合强度。
此外，值得说明的是，本公开方案也适用于超导量子芯片中典型的量子比特与耦合器之间的耦合强度的确定。若量子比特与耦合器的频率均可调，则可任选一个器件作为频率可调的器件，进而利用本公开方案的“共振扫频方法”来确定量子比特与耦合器之间的耦合强度。
综上所述，本公开方案可以精确且高效地在仿真中确定超导量子芯片中器件间的耦合强度。
综上所述，本公开方案具有如下优势：
第一，高效。本公开方案在量子芯片(或者超导量子芯片)设计阶段，即可对量子芯片版图(或者超导量子芯片版图)进行电磁仿真，并利用共振扫频方法得到两器件间的耦合强度，且所需仿真开销较小。因此，本公开方案极大地加速了量子芯片(或者超导量子芯片)设计、验证、迭代的过程。
第二，精准度高。本公开方案对器件间的耦合强度的预测更加精确，且对电磁仿真误差有一定的鲁棒性，极大地提升了本公开方案的可靠性。
第三，实用性强。本公开方案适用于绝大多数量子芯片(或超导量子芯片)中的器件。而且，对于任意复杂、难以建模的器件，本公开方案将其当作“黑盒”均可得到两器件间的耦合强度，因此适用范围较广、实用性强。
本公开方案还提供一种仿真装置，如图8所示，包括：
第一确定单元801，用于仿真得到量子芯片版图的至少两个器件中频率可调的第一目标器件的第一本征频率；
第二确定单元802，用于确定所述至少两个器件中所述第一目标器件和第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息；所述第二目标器件为所述至少两个器件中频率可调或频率不可调的器件；以及
数据处理单元803，用于基于所述第一目标器件的第一本征频率以及所述共振相关信息，得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度。
在本公开方案的一具体示例中，所述第一本征频率为非共振状态或共振状态下的所述第一目标器件的本征频率。
在本公开方案的一具体示例中，所述第二确定单元802，还用于：
以第一预设间隔，调整所述第一目标器件的频率，并仿真得到所述第一目标器件所对应的多个第二本征频率以及所述第二目标器件所对应的多个第三本征频率；其中，所述多个第二本征频率为所述第一目标器件在基于所述第一预设间隔所确定的多个频率值下的、所述第一目标器件对应的本征频率，所述多个第三本征频率为所述第一目标器件在基于所述第一预设间隔所得到的多个频率值下的、所述第二目标器件对应的本征频率；
基于所述多个第二本征频率和所述多个第三本征频率，得到目标共振区间；
基于所述目标共振区间，确定出所述至少两个器件中所述第一目标器件和第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息。
在本公开方案的一具体示例中，所述第二确定单元802，具体用于：
在所述目标共振区间内，以第二预设间隔，调整所述第一目标器件的频率，并仿真得到所述第一目标器件对应的多个第四本征频率以及所述第二目标器件所对应的多个第五本征频率；其中，所述多个第四本征频率为所述第一目标器件在基于所述第二预设间隔所确定的多个频率值下的、所述第一目标器件对应的本征频率；所述多个第五本征频率为所述第一目标器件在基于所述第二预设间隔所确定的多个频率值下的、所述第二目标器件对应的本征频率；所述第二预设间隔小于所述第一预设间隔；
基于所述多个第四本征频率和所述多个第五本征频率，确定出所述至少两个器件中所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息。
在本公开方案的一具体示例中，所述第二确定单元802，具体用于：
通过调整所述第一目标器件的等效电感来调整所述第一目标器件的频率。
在本公开方案的一具体示例中，所述第二确定单元802，具体用于：
基于所述频率值对应的所述第四本征频率与所述第五本征频率之间的频率间隔，得到目标频率间隔；
基于所述目标频率间隔，得到所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的包含有共振耦合强度和/或目标共振频率的共振相关信息。
在本公开方案的一具体示例中，所述第二确定单元802，具体用于：
基于各所述频率值对应的所述第四本征频率与所述第五本征频率之间的频率间隔，得到最小频率间隔；
将所述最小频率间隔作为所述目标频率间隔。
在本公开方案的一具体示例中，所述第一确定单元802，还用于仿真得到所述第二目标器件的裸态频率；
所述数据处理单元803，还用于在所述第二目标器件的裸态频率与所述目标共振频率之间的差值满足预设条件的情况下，基于所述第一目标器件的第一本征频率、所述共振相关信息所包含的共振耦合强度以及目标共振频率，得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度。
在本公开方案的一具体示例中，所述第一确定单元801，具体用于：
对所述第一目标器件的目标参数进行调整，使所述第一目标器件与所述第二目标器件之间退耦合；
在退耦合处理完成之后，仿真得到所述第二目标器件的裸态频率。
在本公开方案的一具体示例中，所述数据处理单元803，还用于：
在所述第二目标器件的裸态频率与所述目标共振频率之间的差值不满足所述预设条件的情况下，调小所述第二预设间隔，以确定出新的目标共振频率，直至所述第二目标器件的裸态频率与新的目标共振频率满足所述预设条件为止。
本公开实施例的装置的各单元的具体功能和示例的描述，可以参见上述方法实施例中对应步骤的相关描述，在此不再赘述。
根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
图9示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备900的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。
如图9所示，设备900包括计算单元901，其可以根据存储在只读存储器(ROM)902中的计算机程序或者从存储单元908加载到随机访问存储器(RAM)903中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM903中，还可存储设备900操作所需的各种程序和数据。计算单元901、ROM 902以及RAM 903通过总线904彼此相连。输入/输出(I/O)接口905也连接至总线904。
设备900中的多个部件连接至I/O接口905，包括：输入单元906，例如键盘、鼠标等；输出单元907，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元908，例如磁盘、光盘等；以及通信单元909，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元909允许设备900通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
计算单元901可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元901的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元901执行上文所描述的各个方法和处理，例如仿真方法。例如，在一些实施例中，仿真方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元908。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 902和/或通信单元909而被载入和/或安装到设备900上。当计算机程序加载到RAM 903并由计算单元901执行时，可以执行上文描述的仿真方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元901可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行仿真方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入、或者触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (23)

1.一种仿真方法，包括：
仿真得到量子芯片版图的至少两个器件中频率可调的第一目标器件的第一本征频率；
确定所述至少两个器件中所述第一目标器件和第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息；所述第二目标器件为所述至少两个器件中频率可调或频率不可调的器件；以及
基于所述第一目标器件的第一本征频率以及所述共振相关信息，得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一本征频率为非共振状态或共振状态下的所述第一目标器件的本征频率。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：
以第一预设间隔，调整所述第一目标器件的频率，并仿真得到所述第一目标器件所对应的多个第二本征频率以及所述第二目标器件所对应的多个第三本征频率；其中，所述多个第二本征频率为所述第一目标器件在基于所述第一预设间隔所确定的多个频率值下的、所述第一目标器件对应的本征频率，所述多个第三本征频率为所述第一目标器件在基于所述第一预设间隔所得到的多个频率值下的、所述第二目标器件对应的本征频率；
基于所述多个第二本征频率和所述多个第三本征频率，得到目标共振区间；
其中，所述确定所述至少两个器件中所述第一目标器件和第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息，包括：
基于所述目标共振区间，确定出所述至少两个器件中所述第一目标器件和第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述基于所述目标共振区间，确定出所述至少两个器件中所述第一目标器件和第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息，包括：
在所述目标共振区间内，以第二预设间隔，调整所述第一目标器件的频率，并仿真得到所述第一目标器件对应的多个第四本征频率以及所述第二目标器件所对应的多个第五本征频率；其中，所述多个第四本征频率为所述第一目标器件在基于所述第二预设间隔所确定的多个频率值下的、所述第一目标器件对应的本征频率；所述多个第五本征频率为所述第一目标器件在基于所述第二预设间隔所确定的多个频率值下的、所述第二目标器件对应的本征频率；所述第二预设间隔小于所述第一预设间隔；
基于所述多个第四本征频率和所述多个第五本征频率，确定出所述至少两个器件中所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述调整所述第一目标器件的频率，包括：
通过调整所述第一目标器件的等效电感来调整所述第一目标器件的频率。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述基于所述多个第四本征频率和所述多个第五本征频率，确定出所述至少两个器件中所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息，包括：
基于所述频率值对应的所述第四本征频率与所述第五本征频率之间的频率间隔，得到目标频率间隔；
基于所述目标频率间隔，得到所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的包含有共振耦合强度和/或目标共振频率的共振相关信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基于所述频率值对应的所述第四本征频率与所述第五本征频率之间的频率间隔，得到目标频率间隔，包括：
基于各所述频率值对应的所述第四本征频率与所述第五本征频率之间的频率间隔，得到最小频率间隔；
将所述最小频率间隔作为所述目标频率间隔。
8.根据权利要求6或7所述的方法，还包括：
仿真得到所述第二目标器件的裸态频率；
其中，所述基于所述第一目标器件的第一本征频率以及所述共振相关信息，得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度，包括：
在所述第二目标器件的裸态频率与所述目标共振频率之间的差值满足预设条件的情况下，基于所述第一目标器件的第一本征频率、所述共振相关信息所包含的共振耦合强度以及目标共振频率，得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述仿真得到所述第二目标器件的裸态频率，包括：
对所述第一目标器件的目标参数进行调整，使所述第一目标器件与所述第二目标器件之间退耦合；
在退耦合处理完成之后，仿真得到所述第二目标器件的裸态频率。
10.根据权利要求8或9所述的方法，还包括：
在所述第二目标器件的裸态频率与所述目标共振频率之间的差值不满足所述预设条件的情况下，调小所述第二预设间隔，以确定出新的目标共振频率，直至所述第二目标器件的裸态频率与新的目标共振频率满足所述预设条件为止。
11.一种仿真装置，包括：
第一确定单元，用于仿真得到量子芯片版图的至少两个器件中频率可调的第一目标器件的第一本征频率；
第二确定单元，用于确定所述至少两个器件中所述第一目标器件和第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息；所述第二目标器件为所述至少两个器件中频率可调或频率不可调的器件；以及
数据处理单元，用于基于所述第一目标器件的第一本征频率以及所述共振相关信息，得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述第一本征频率为非共振状态或共振状态下的所述第一目标器件的本征频率。
13.根据权利要求11或12所述的装置，其中，所述第二确定单元，还用于：
以第一预设间隔，调整所述第一目标器件的频率，并仿真得到所述第一目标器件所对应的多个第二本征频率以及所述第二目标器件所对应的多个第三本征频率；其中，所述多个第二本征频率为所述第一目标器件在基于所述第一预设间隔所确定的多个频率值下的、所述第一目标器件对应的本征频率，所述多个第三本征频率为所述第一目标器件在基于所述第一预设间隔所得到的多个频率值下的、所述第二目标器件对应的本征频率；
基于所述多个第二本征频率和所述多个第三本征频率，得到目标共振区间；
基于所述目标共振区间，确定出所述至少两个器件中所述第一目标器件和第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述第二确定单元，具体用于：
在所述目标共振区间内，以第二预设间隔，调整所述第一目标器件的频率，并仿真得到所述第一目标器件对应的多个第四本征频率以及所述第二目标器件所对应的多个第五本征频率；其中，所述多个第四本征频率为所述第一目标器件在基于所述第二预设间隔所确定的多个频率值下的、所述第一目标器件对应的本征频率；所述多个第五本征频率为所述第一目标器件在基于所述第二预设间隔所确定的多个频率值下的、所述第二目标器件对应的本征频率；所述第二预设间隔小于所述第一预设间隔；
基于所述多个第四本征频率和所述多个第五本征频率，确定出所述至少两个器件中所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的共振相关信息。
15.根据权利要求13或14所述的装置，其中，所述第二确定单元，具体用于：
通过调整所述第一目标器件的等效电感来调整所述第一目标器件的频率。
16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述第二确定单元，具体用于：
基于所述频率值对应的所述第四本征频率与所述第五本征频率之间的频率间隔，得到目标频率间隔；
基于所述目标频率间隔，得到所述第一目标器件和所述第二目标器件处于共振状态下的包含有共振耦合强度和/或目标共振频率的共振相关信息。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述第二确定单元，具体用于：
基于各所述频率值对应的所述第四本征频率与所述第五本征频率之间的频率间隔，得到最小频率间隔；
将所述最小频率间隔作为所述目标频率间隔。
18.根据权利要求16或17所述的装置，其中，
所述第一确定单元，还用于仿真得到所述第二目标器件的裸态频率；
所述数据处理单元，还用于在所述第二目标器件的裸态频率与所述目标共振频率之间的差值满足预设条件的情况下，基于所述第一目标器件的第一本征频率、所述共振相关信息所包含的共振耦合强度以及目标共振频率，得到所述第一目标器件与所述第二目标器件之间的目标耦合强度。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述第一确定单元，具体用于：
对所述第一目标器件的目标参数进行调整，使所述第一目标器件与所述第二目标器件之间退耦合；
在退耦合处理完成之后，仿真得到所述第二目标器件的裸态频率。
20.根据权利要求18或19所述的装置，其中，所述数据处理单元，还用于：
在所述第二目标器件的裸态频率与所述目标共振频率之间的差值不满足所述预设条件的情况下，调小所述第二预设间隔，以确定出新的目标共振频率，直至所述第二目标器件的裸态频率与新的目标共振频率满足所述预设条件为止。
21.一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-10中任一项所述的方法。
22.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-10中任一项所述的方法。
23.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据权利要求1-10中任一项所述的方法。
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