CN115423110B - 量子比特的量子态读取确定方法、系统及量子计算机 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了量子比特的量子态读取确定方法、系统及量子计算机，属于量子计算技术领域。本申请的方法包括：获取目标量子比特，调整对应的磁通量以使所述目标量子比特获得位于目标频率区间的工作频率；根据所述目标量子比特处于所述工作频率时的读取反馈信号，确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的依据；根据所述依据确定所述目标量子比特加载的量子态。利用本申请的方案在量子芯片上执行量子计算时可以实现高准确性的量子态读取确定。
Description
技术领域
本申请属于量子信息领域，尤其是量子计算技术领域，特别地，本申请涉及一种量子比特的量子态读取确定方法、系统、装置及量子计算机。
背景技术
量子计算机上的计算一般是通过操作量子比特(qubit)实现。为了实现量子计算，量子芯片上量子比特的数量和质量需要达到一定标准，并且能够对量子比特进行极高保真度的量子逻辑门操作与读取。然而，制造技术的约束限制、工作环境因素等，会直接影响到该量子芯片执行量子计算时量子态读取确定的准确性。
如何准确的确定量子芯片上各量子比特的量子态一直亟待解决。
发明创造内容
本申请的目的是提供一种量子比特的量子态读取确定方法、系统、装置及量子计算机，以解决现有技术中的不足，有助于执行量子计算时量子比特的量子态读取确定具有较高准确性。
本发明的一个方面提供了一种量子比特的量子态读取确定方法，它包括：
获取目标量子比特，调整对应的磁通量以使所述目标量子比特获得位于目标频率区间的工作频率；
根据所述目标量子比特处于所述工作频率时的读取反馈信号，确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的依据；
根据所述依据确定所述目标量子比特加载的量子态。
如上所述的方法中，所述调整对应的磁通量以使所述目标量子比特获得位于目标频率区间的工作频率的步骤，包括：
确定所述目标量子比特的频率位于所述目标频率区间时的目标振荡频率；
调整偏置电压以确定振荡频率与目标振荡频率的差值小于预设阈值时的偏置电压值，其中：所述振荡频率根据施加在所述目标量子比特上的微波信号和所述偏置电压确定；
将与所述偏置电压值对应的所述目标量子比特的频率确定为所述工作频率。
如上所述的方法中，所述调整所述偏置电压的步骤，包括：
获取所述偏置电压的初始电压值，及对应所述振荡频率的初始频率值；
确定所述偏置电压的第一猜测值，及对应所述振荡频率的第一频率值；
计算确定迭代斜率为(第一频率值－初始频率值)/(第一猜测值－初始电压值)；
确定所述偏置电压的迭代值为（(目标振荡频率－初始频率值)/迭代斜率+初始电压值）。
如上所述的方法中，在所述确定所述偏置电压的迭代值为（(目标振荡频率－初始频率值)/迭代斜率+初始电压值）的步骤之前，还包括：
判断|(初始频率值－目标振荡频率)|是否大于|(第一频率值－目标振荡频率)|；若是，则将所述初始频率值更新为所述第一频率值。
如上所述的方法中，所述根据所述目标量子比特处于所述工作频率时的读取反馈信号，确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的依据的步骤，包括：
将所述目标量子比特置于所述工作频率；
仅针对所述目标量子比特施加量子态调控信号和读取探测信号，根据所述目标量子比特的读取反馈信号确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的第一分辨依据；以及
针对量子芯片上的所有量子比特施加量子态调控信号和读取探测信号，根据所述目标量子比特的读取反馈信号确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的第二分辨依据。
如上所述的方法中，所述针对量子芯片上的所有量子比特施加量子态调控信号和读取探测信号，根据所述目标量子比特的读取反馈信号确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的第二分辨依据的步骤，包括：
施加第一调控信号于所述目标量子比特，且施加第二调控信号于所述量子芯片上的其他量子比特；
施加读取探测信号于所述所有量子比特，并根据所述目标量子比特的读取反馈信号获得所述目标量子比特的量子态在正交平面坐标系的分布图形，所述分布图形包括量子态为第一本征态对应的第一图形，以及量子态为第二本征态对应的第二图形；
获取所述第一图形和所述第二图形在正交平面坐标系的中心位置，并确定两中心位置的连线的中垂线为阈值分割线；
将所述阈值分割线作为分辨所述目标量子比特加载的量子态的第二分辨依据。
如上所述的方法中，所述针对量子芯片上的所有量子比特施加量子态调控信号和读取探测信号，根据所述目标量子比特的读取反馈信号确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的第二分辨依据的步骤，包括：
针对量子芯片上的所有量子比特施加第一调控信号和读取探测信号；
根据所述目标量子比特的读取反馈信号获得所述目标量子比特的量子态在正交平面坐标系的分布图形，所述分布图形包括所述量子态为第一本征态对应的第一图形，以及所述量子态为第二本征态对应的第二图形；
获取与所述目标量子比特对应的所述第一图形和所述第二图形在正交平面坐标系的中心位置，并确定两中心位置的连线的中垂线为对应所述目标量子比特的量子态的阈值分割线；
将所述阈值分割线作为分辨对应所述目标量子比特加载的量子态的第二分辨依据。
本发明的第二个方面提供了一种量子比特的量子态读取确定系统，包括：
频率模块，用于获取目标量子比特，调整对应的磁通量以使所述目标量子比特的工作频率位于目标频率区间；
判据模块，用于根据所述目标量子比特处于所述工作频率时的读取反馈信号，确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的依据；
判定模块，用于根据所述依据确定所述目标量子比特加载的量子态。
本发明的第三个方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行如上所述方法。
本发明的第四个方面提供了一种量子比特的量子态读取确定装置，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所述方法。
本发明的第五个方面提供了一种量子计算机，所述量子计算机包括如上所述装置或如上所述系统，或所述量子计算机根据如上所述方法实现量子态读取确定。
与现有技术相比，本申请先调整量子芯片上的目标量子比特所对应的磁通量以使所述目标量子比特获得位于目标频率区间的工作频率，再根据所述目标量子比特处于所述工作频率时的读取反馈信号，确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的依据，最后根据所述依据确定所述目标量子比特加载的量子态，从而使得在量子芯片上执行量子计算时可以实现高准确性的量子态读取确定。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种超导量子芯片的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种量子比特的量子态读取确定方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种量子比特的能谱曲线示意图；
图4为本申请实施例提供的量子态|0>和量子态|1>时量子比特读取信号的统计分布图；
图5为本申请实施例提供的一种量子比特的量子态读取确定系统的框图。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式，其中，量子计算的一个最基本的原理为量子力学态叠加原理，量子力学态叠加原理使得量子信息单元的状态可以处于多种可能性的叠加状态，从而使得量子信息处理从效率上相比于经典信息处理具有更大潜力。而量子芯片是量子计算机中执行量子计算的处理器，量子芯片包含的量子比特结构为量子信息的处理单元。
图1为一种超导量子芯片的结构示意图。
结合图1所示，量子芯片上集成有多个一一对应的且相互耦合的量子比特和读取谐振腔，各读取谐振腔远离对应量子比特的一端均连接至集成设置在量子芯片上的读取信号传输线，各量子比特均耦合连接有XY信号传输线和Z信号传输线。XY信号传输线用于接收量子态调控信号，Z信号传输线用于接收磁通量调控信号，磁通量调控信号包括偏置电压信号和/或脉冲偏置调控信号，所述偏置电压信号和所述脉冲偏置调控信号均可以对所述量子比特的频率进行调控，读取信号传输线用于接收读取探测信号和发射读取反馈信号。
量子计算的执行过程，参见如下简述：利用Z信号传输线上的磁通调控信号将量子比特的频率调整到工作频率，此时通过XY信号传输线施加量子态调控信号对处于初始态的量子比特进行量子态调控，采用读取谐振腔读取调控后的量子比特的量子态。具体的，通过读取信号传输线施加载频脉冲信号，通常称之为读取探测信号，读取探测信号通常是频率为4-8GHz的微波信号，通过解析读取信号传输线输出的读取反馈信号确定量子比特所处于的量子态。读取谐振腔能够读取量子比特的量子态的根本原因是量子比特的不同量子态对读取谐振腔产生的色散频移是不一样的，进而使得量子比特的不同量子态对施加在读取谐振腔上的读取探测信号具有不同的响应，该响应信号称为读取反馈信号。仅当量子比特的读取探测信号的载频与读取谐振腔的固有频率（也叫谐振频率）非常靠近时，读取谐振腔才会因量子比特处于不同量子态对读取探测信号的响应的明显差异，即读取反馈信号具有最大化的可区分度。基于此，通过解析一定脉冲长度的读取反馈信号确定量子比特所处于的量子态，例如，将每一次采集的读取反馈信号转换为正交平面坐标系（即I-Q平面坐标系）的一个坐标点，根据坐标点的位置确定对应的量子态是|0>态，还是|1>态，可以理解的是，|0>态、|1>态是量子比特的两个本征态。
制造技术的约束限制、工作环境因素等会直接影响量子芯片的相关参数，例如，会导致量子比特的频率发生波动，进而影响到该量子芯片执行量子计算时量子态读取的准确性。因此，亟需一种能够准确的确定量子芯片上各量子比特的量子态的方法。
图2为本发明一个实施例的量子比特的量子态读取确定方法的流程示意图。
结合图2所示，本发明实施例提出了一种量子比特的量子态读取确定方法，它包括步骤S2100至步骤S2300，具体的：
S2100、获取目标量子比特，调整对应的磁通量以使所述目标量子比特获得位于目标频率区间的工作频率。
工作频率是指在对所述目标量子比特施加与量子逻辑门对应的量子态调控信号时该目标量子比特的频率，所述目标频率区间为预先确定的相应频率范围，在该目标频率区间运行量子程序或者量子算法，目标量子比特的退相干时间长且算法保真度高。
示例性的，所述目标比特可以是经过量子芯片测试确定的已经发生参数漂移的量子比特，尤其是工作频率发生漂移的量子比特。目标量子比特的工作频率可以通过调节磁通量的方式进行调整，示例性，可以利用目标量子比特的Z信号传输线上接收的偏置电压进行调整。
图3为一种目标量子比特的能谱曲线。
图3反映了偏置电压与量子比特的频率之间的关系，结合图3所示，目标量子比特原来的偏置电压为时,工作频率为/>，/>为位于一个理想区间的频率值，而由于工作环境因素等的影响，量子比特的频率发生波动，波动后的偏置电压为/>时,工作频率变为，为此，需要调整目标量子比特的偏置电压才能使量子比特的频率回到/>，例如，将偏置电压调整为/>时，量子比特的频率回到/>。
在本发明一些实施例中，所述调整对应的磁通量以使所述目标量子比特获得位于目标频率区间的工作频率的步骤，包括步骤S2110至步骤S2130，其中：
S2110、确定所述目标量子比特的频率位于所述目标频率区间时的目标振荡频率；
S2120、调整偏置电压以确定振荡频率与目标振荡频率的差值小于预设阈值时的偏置电压值；
S2130、将与所述偏置电压值对应的所述目标量子比特的频率确定为所述工作频率。
步骤S2110至步骤S2130先确定目标量子比特的频率位于所述目标频率区间时的目标振荡频率，即可以根据目标频率区间预先确定对应的目标振荡频率，然后使用振荡频率来代替量子比特的频率进行实验测量、计算，通过调整偏置电压可以获得使振荡频率与目标振荡频率的差值小于预设阈值的偏置电压值，偏置电压值对应的目标量子比特的频率即为所述工作频率。本步骤中，可以利用Ramsey干涉实验测得振荡频率，所述振荡频率根据施加在所述目标量子比特上的微波信号和所述偏置电压确定，微波信号通过XY信号传输线施加以对目标量子比特进行量子态调控。
关于Ramsey干涉实验，进一步说明如下：
Ramsey干涉实验是指对一个量子比特，施加两个π/2量子逻辑门操作，两个操作的时间间隔为τ，同时在第二个π/2量子逻辑门操作后对该量子比特施加读取探测信号以获得量子比特的激发态分布P1(τ)，并且改变时间间隔τ以获得P1(τ)的过程。
典型的Ramsey干涉实验的结果是P1（τ）是随时间间隔τ满足指数振荡衰减的数学模型如下：
。
在上式中，A和B为拟合系数，为量子比特的退相干时间，/>为π/2量子逻辑门操作对应的微波脉冲信号（即量子态调控信号）的载频，/>为量子比特的振荡频率。
且与该量子比特的真实频率/>、π/2量子逻辑门操作的载频频率/>满足：
因此，通过Ramsey干涉实验测量的目标量子比特的振荡频率，并与目标振荡频率进行对比，可以分析出振荡频率的偏差量。振荡频率的偏差量，也能体现出目标量子比特的频率与所述目标频率区间的偏差量。步骤S2110至步骤S2130在确定目标量子比特的频率位于所述目标频率区间时的目标振荡频率后，对振荡频率进行检测、计算，通过调整偏置电压可以获得使振荡频率与目标振荡频率的差值小于预设阈值的偏置电压值，偏置电压值对应的目标量子比特的频率即为所述工作频率。
在本发明的一些实施例中，步骤S2120中所述调整偏置电压的步骤，包括：
获取所述偏置电压的初始电压值，及对应所述振荡频率的初始频率值/>；
确定所述偏置电压的第一猜测值，及对应所述振荡频率的第一频率值/>，其中，第一猜测值/>可以是在初始电压值/>的基础上按照预设幅度确定，即/>,为预设幅度；
计算确定迭代斜率
确定所述偏置电压的迭代值为，即：
，式中，/>为目标振荡频率，/>为偏置电压的迭代值。
包括上述步骤的偏置电压调整过程作为一个完整的迭代周期，在一个迭代周期内，基于猜测电压、初始电压，以及两者对应的所述振荡频率的值，确定迭代斜率，为偏置电压的迭代值提供参考，有助于快速实现收敛得到使振荡频率与目标振荡频率的差值小于预设阈值时的偏置电压值。收敛的判断条件即为偏置电压的迭代值对应的振荡频率与目标振荡频率的差值是否小于预设阈值，若是，则实现收敛，即可将偏置电压的迭代值对应的量子比特的频率作为所述工作频率；若否，则可将本次迭代周期内偏置电压的迭代值作为下一个迭代周期的初始电压值，返回所述获取所述偏置电压的初始电压值，及对应所述振荡频率的初始频率值/>的步骤，进行重复，直到偏置电压的迭代值对应的振荡频率与目标振荡频率的差值小于预设阈值。
在本发明的另一些实施例中，步骤S2120中所述调整偏置电压的步骤中，在所述确定所述偏置电压的迭代值为之前，还包括：
判断是否大于/>；即，判断初始频率值与目标振荡频率的偏差的绝对值是否大于第一频率值与目标振荡频率的偏差的绝对值；
若是，则将所述初始频率值更新为所述第一频率值、并且将所述初始频率值更新为所述第一电压值。
可以理解的是，本步骤即是将与目标振荡频率的绝对偏差最小的，确定为初始频率值，并以此为基础进行偏置电压的迭代调整。
S2200、根据所述目标量子比特处于所述工作频率时的读取反馈信号，确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的依据。
具体的，在目标量子比特处于所述工作频率时，根据将目标量子比特调控到已知为|0>态、|1>态时分别对应的读取反馈信号，确定所述依据。
在本发明的一些实施例中，步骤S2200包括：
S2210、将所述目标量子比特置于所述工作频率；
S2220、仅针对所述目标量子比特施加量子态调控信号和读取探测信号，根据所述目标量子比特的读取反馈信号确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的第一分辨依据；本步骤中的量子态调控信号为一种标准调控信号，经该标准调控信号调控的量子态预先能够确定，具体包括将量子比特的量子态调控到|0>态对应的量子态调控信号，及将量子比特的量子态调控到|1>态对应的量子态调控信号；
S2230、针对量子芯片上的所有量子比特施加量子态调控信号和读取探测信号，根据所述目标量子比特的读取反馈信号确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的第二分辨依据。
作为步骤S2230具体实施的一种实施方式，步骤S2230包括：
施加第一调控信号于所述目标量子比特，且施加第二调控信号于所述量子芯片上的其他量子比特，其他量子比特是指除了目标量子比特以外的量子比特；
施加读取探测信号于所述所有量子比特，并根据所述目标量子比特的读取反馈信号获得所述目标量子比特的量子态在正交平面坐标系的分布图形，所述分布图形包括量子态为第一本征态对应的第一图形，以及量子态为第二本征态对应的第二图形；示例性的，结合图4所示，获得分布图形的过程可以是：利用高采样率的信号采集设备对读取反馈信号重复一定次数的采集测量并进行解析读取，例如重复5000次采集测量，每次采集测量时都采集一定脉冲长度的读取反馈信号，并将读取反馈信号经解析转换为正交平面坐标系（即I-Q平面坐标系）的一个坐标点，如此，5000次的采样即在正交平面坐标系中对应5000个点，5000个点形成的图形即为该分布图形；
获取所述第一图形和所述第二图形在正交平面坐标系的中心位置，并确定两中心位置的连线的中垂线为阈值分割线；
将所述阈值分割线作为分辨所述目标量子比特加载的量子态的第二分辨依据。
本实施方式中，第一调控信号是一种标准的量子态调控信号，经第一调控信号调控的量子态预先能够确定，第一调控信号包括将量子比特的量子态调控到|0>态对应的量子态调控信号，及将量子比特的量子态调控到|1>态对应的量子态调控信号，第二调控信号可以为不改变目标量子比特所处的初始量子态的量子态调控信号，可以理解为酉矩阵为单位矩阵的量子逻辑门所对应的量子态调控信号。本实施方式将目标量子比特单独激发到已知量子态，并根据目标量子比特对应的读取反馈信号在正交平面坐标系的分布，确定多个量子比特都施加有读取探测信号时目标量子比特的量子态的分辨依据。
作为步骤S2230具体实施的另一种实施方式，步骤S2230包括：
针对量子芯片上的所有量子比特施加第一调控信号和读取探测信号；
根据所述目标量子比特的读取反馈信号获得所述目标量子比特的量子态在正交平面坐标系的分布图形，所述分布图形包括所述量子态为第一本征态对应的第一图形，以及所述量子态为第二本征态对应的第二图形；根据读取反馈信号获得在正交平面坐标系的分布图形的具体方式，此处不再赘述；
获取与所述目标量子比特对应的所述第一图形和所述第二图形在正交平面坐标系的中心位置，并确定两中心位置的连线的中垂线为对应所述目标量子比特的量子态的阈值分割线；
将所述阈值分割线作为分辨对应所述目标量子比特加载的量子态的第二分辨依据。
本实施方式中，第一调控信号是一种标准的量子态调控信号，经第一调控信号调控的量子态预先能够确定，第一调控信号包括将量子比特的量子态调控到|0>态对应的量子态调控信号，及将量子比特的量子态调控到|1>态对应的量子态调控信号。本实施方式将量子芯片上的所有量子比特激发到已知量子态，并根据目标量子比特对应的读取反馈信号在正交平面坐标系的分布，确定多个量子比特都施加有读取探测信号时目标量子比特的量子态的分辨依据。需要说明的是，在目标量子比特具有多个时，本实施方式相对于前一种实施方式能够高效快速的确定各个目标量子比特对应的第二分辨依据。
S2300、根据所述依据确定所述目标量子比特加载的量子态。
具体的，通过解析一定脉冲长度的读取反馈信号确定目标量子比特所处于的量子态，例如，利用高频采样采集脉冲长度为100ns-2us的读取反馈信号，将每次采集的目标量子比特的读取反馈信号转换为正交平面坐标系（即I-Q平面坐标系）的一个坐标点，根据坐标点与所述依据的相对位置确定对应的量子态是|0>态，还是|1>态。
与现有技术相比，本发明实施例先调整量子芯片上的目标量子比特所对应的磁通量以使所述目标量子比特获得位于目标频率区间的工作频率，再根据所述目标量子比特处于所述工作频率时的读取反馈信号，确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的依据，最后根据所述依据确定所述目标量子比特加载的量子态，从而使得在量子芯片上执行量子计算时可以实现高准确性的量子态读取确定，进而有助于提高量子态读取的保真度，以免受到量子比特参数漂移的影响。
下面结合附图进一步介绍本发明实施例提供的一种量子比特的量子态读取确定系统。
图5为本发明实施例提供的量子比特的量子态读取确定系统的结构示意图。
参见图5，本发明实施例提供了与上述量子比特的量子态读取确定方法相对应的一种量子比特的量子态读取确定系统，包括：
频率模块5100，用于获取目标量子比特，调整对应的磁通量以使所述目标量子比特的工作频率位于目标频率区间；
判据模块5200，用于根据所述目标量子比特处于所述工作频率时的读取反馈信号，确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的依据；
判定模块5300，用于根据所述依据确定所述目标量子比特加载的量子态。
本发明实施例提供的量子比特的量子态读取确定系统，与现有技术相比，本申请先利用频率模块5100调整量子芯片上的目标量子比特所对应的磁通量以使所述目标量子比特获得位于目标频率区间的工作频率，再利用判据模块5200根据所述目标量子比特处于所述工作频率时的读取反馈信号，确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的依据，最后判定模块5300根据所述依据确定所述目标量子比特加载的量子态，从而使得在量子芯片上执行量子计算时可以实现高准确性的量子态读取确定。
本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一方法实施例中的步骤。
具体的，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤S2100至步骤S2300的计算机程序，其中：
S2100、获取目标量子比特，调整对应的磁通量以使所述目标量子比特获得位于目标频率区间的工作频率；
S2200、根据所述目标量子比特处于所述工作频率时的读取反馈信号，确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的依据；
S2300、根据所述依据确定所述目标量子比特加载的量子态。
具体的，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器（Read-Only Memory，简称为ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，简称为RAM）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
本发明实施例还提供了一种量子比特的量子态读取确定装置，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上述任一方法实施例中的步骤。
具体的，在本实施例中，上述处理器用于在执行所述计算机程序时实现以下步骤S2100至步骤S2300，其中：
S2100、获取目标量子比特，调整对应的磁通量以使所述目标量子比特获得位于目标频率区间的工作频率；
S2200、根据所述目标量子比特处于所述工作频率时的读取反馈信号，确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的依据；
S2300、根据所述依据确定所述目标量子比特加载的量子态。
本发明实施例还提供了一种量子计算机，所述量子计算机包括所述装置或所述系统，或者所述量子计算机根据所述方法实现量子态读取确定。
与现有技术相比，本申请先调整量子芯片上的目标量子比特所对应的磁通量以使所述目标量子比特获得位于目标频率区间的工作频率，再根据所述目标量子比特处于所述工作频率时的读取反馈信号，确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的依据，最后根据所述依据确定所述目标量子比特加载的量子态，从而使得在量子芯片上执行量子计算时可以实现高准确性的量子态读取确定。
应理解，说明书通篇中提到的“一些实施例”、“一种实施例”、“一实施方式”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一些实施例中”、“在一种实施例中”或“在一实施方式”，未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置和系统，可以通过其它的方式实现。以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块、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，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，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全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，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，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本申请上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也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，本申请实施例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中，包括若干指令用以使得一台实现资源变更的设备(可以是计算机、服务器等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种量子比特的量子态读取确定方法，其特征在于，包括：
获取目标量子比特，调整对应的磁通量以使所述目标量子比特获得位于目标频率区间的工作频率，具体包括：确定所述目标量子比特的频率位于所述目标频率区间时的目标振荡频率；调整偏置电压以确定振荡频率与目标振荡频率的差值小于预设阈值时的偏置电压值，其中：所述振荡频率根据施加在所述目标量子比特上的微波信号和所述偏置电压确定；将与所述偏置电压值对应的所述目标量子比特的频率确定为所述工作频率，所述调整偏置电压的步骤包括：获取所述偏置电压的初始电压值，及对应所述振荡频率的初始频率值；确定所述偏置电压的第一猜测值，及对应所述振荡频率的第一频率值；计算确定迭代斜率为(第一频率值-初始频率值)/(第一猜测值－初始电压值)；确定所述偏置电压的迭代值为((目标振荡频率－初始频率值)/迭代斜率+初始电压值)；
根据所述目标量子比特处于所述工作频率时的读取反馈信号，确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的依据；
根据所述依据确定所述目标量子比特加载的量子态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定所述偏置电压的迭代值为((目标振荡频率－初始频率值)/迭代斜率+初始电压值)的步骤之前，还包括：
判断|初始频率值-目标振荡频率|是否大于|第一频率值-目标振荡频率|；
若是，则将所述初始频率值更新为所述第一频率值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标量子比特处于所述工作频率时的读取反馈信号，确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的依据的步骤，包括：
将所述目标量子比特置于所述工作频率；
仅针对所述目标量子比特施加量子态调控信号和读取探测信号，根据所述目标量子比特的读取反馈信号确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的第一分辨依据；以及
针对量子芯片上的所有量子比特施加量子态调控信号和读取探测信号，根据所述目标量子比特的读取反馈信号确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的第二分辨依据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述针对量子芯片上的所有量子比特施加量子态调控信号和读取探测信号，根据所述目标量子比特的读取反馈信号确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的第二分辨依据的步骤，包括：
施加第一调控信号于所述目标量子比特，且施加第二调控信号于所述量子芯片上的其他量子比特；
施加读取探测信号于所述所有量子比特，并根据所述目标量子比特的读取反馈信号获得所述目标量子比特的量子态在正交平面坐标系的分布图形，所述分布图形包括量子态为第一本征态对应的第一图形，以及量子态为第二本征态对应的第二图形；
获取所述第一图形和所述第二图形在正交平面坐标系的中心位置，并确定两中心位置的连线的中垂线为阈值分割线；
将所述阈值分割线作为分辨所述目标量子比特加载的量子态的第二分辨依据。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述针对量子芯片上的所有量子比特施加量子态调控信号和读取探测信号，根据所述目标量子比特的读取反馈信号确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的第二分辨依据的步骤，包括：
针对量子芯片上的所有量子比特施加第一调控信号和读取探测信号；
根据所述目标量子比特的读取反馈信号获得所述目标量子比特的量子态在正交平面坐标系的分布图形，所述分布图形包括所述量子态为第一本征态对应的第一图形，以及所述量子态为第二本征态对应的第二图形；
获取与所述目标量子比特对应的所述第一图形和所述第二图形在正交平面坐标系的中心位置，并确定两中心位置的连线的中垂线为对应所述目标量子比特的量子态的阈值分割线；
将所述阈值分割线作为分辨对应所述目标量子比特加载的量子态的第二分辨依据。
6.一种量子比特的量子态读取确定系统，其特征在于，包括：
频率模块，用于获取目标量子比特，调整对应的磁通量以使所述目标量子比特的工作频率位于目标频率区间，具体包括：确定所述目标量子比特的频率位于所述目标频率区间时的目标振荡频率；调整偏置电压以确定振荡频率与目标振荡频率的差值小于预设阈值时的偏置电压值，其中：所述振荡频率根据施加在所述目标量子比特上的微波信号和所述偏置电压确定；将与所述偏置电压值对应的所述目标量子比特的频率确定为所述工作频率，所述调整偏置电压的步骤包括：获取所述偏置电压的初始电压值，及对应所述振荡频率的初始频率值；确定所述偏置电压的第一猜测值，及对应所述振荡频率的第一频率值；计算确定迭代斜率为；确定所述偏置电压的迭代值为(/>；
判据模块，用于根据所述目标量子比特处于所述工作频率时的读取反馈信号，确定用于分辨所述目标量子比特加载的量子态的依据；
判定模块，用于根据所述依据确定所述目标量子比特加载的量子态。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至5中任意一项所述方法。
8.一种量子比特的量子态读取确定装置，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任一项所述方法。
9.一种量子计算机，其特征在于，所述量子计算机包括权利要求8所述装置或权利要求6所述系统，或所述量子计算机根据权利要求1至5中任一项所述方法实现量子态读取确定。
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