CN115545204B - 多量子比特测量结果的确定方法、确定装置及量子计算机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多量子比特测量结果的确定方法、确定装置及量子计算机，在对多量子比特测量结果进行确定时，先基于同时读取的N个关联的量子比特的量子比特读取反馈信号获取各所述量子比特的量子态测量值，其中，N为大于等于2的整数，再基于各个所述量子比特的信息权重和各个量子比特的量子态测量值确定N个关联的量子比特的测量结果特征值和测量结果频率值，然后基于测量结果特征值修正测量结果保真度，最后基于修正后的测量结果保真度修正所述测量结果频率值，获得多量子比特测量结果。本发明通过修正保真度以及保真度修正测量结果，提高了多量子比特测量结果的准确性，使得多个关联量子比特可被应用，具有更高的实用性和更广的应用场景。
Description
技术领域
本发明属于量子测控技术领域，特别涉及一种多量子比特测量结果的确定方法、确定装置及量子计算机。
背景技术
量子比特信息是指量子比特所具有的量子态，基本的量子态是|0>态和|1>态，量子比特被操作之后，量子比特的量子态发生改变，在量子芯片上，则体现为量子芯片被执行后，量子比特所具备的量子态发生变化即量子芯片的执行结果，该执行结果由量子比特读取信号(一般为模拟信号)携带并传出的。
通过量子比特读取信号快速测量量子比特量子态的过程是了解量子芯片执行性能的关键工作，量子比特测量结果的高准确性一直是量子计算行业持续追求的重要指标。现有技术掌握较为成熟的为不受其他量子比特影响的单个量子比特的测量结果确定，但是多个关联量子比特具有更实用和广大的应用前景。示例性的，运行双量子逻辑门的两个关联量子比特或者运行多量子逻辑门的多个关联量子比特；再示例性的，运行量子计算任务的多个关联量子比特。在这些示例中，对多个关联量子比特进行结果测量时，多个关联量子比特之间的串扰对测量结果的准确性有很大影响。至目前，并没有关于提高多个关联量子比特的测量结果的准确性的相关技术。因此，如何实现对在多个关联量子比特的测量时，保证测量结果的准确性是目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多量子比特测量结果的确定方法、确定装置及量子计算机，以解决现有技术中在对多个关联量子进行结果测量时，多个关联量子比特之间的串扰会影响其测量结果准确性的问题，使得多个关联的量子比特的测量结果更准确，可被有效应用。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种多量子比特测量结果的确定方法，包括：
基于同时读取的N个关联的量子比特的量子比特读取反馈信号获取各所述量子比特的量子态测量值，其中，N为大于等于2的整数；
基于各个所述量子比特的信息权重和各个所述量子比特的量子态测量值确定N个关联的量子比特的测量结果特征值和测量结果频率值，其中，所述量子比特的信息权重根据量子比特的比特位设置；
基于所述测量结果特征值修正测量结果保真度；
基于修正后的测量结果保真度修正所述测量结果频率值，获得多量子比特测量结果。
可选的，所述基于同时读取的N个关联的量子比特的量子比特读取反馈信号获取各所述量子比特的量子态测量值；包括：
获取针对N个关联的量子比特的多次同时读取的量子比特读取反馈信号；
获得每一所述量子比特读取反馈信号对应的各所述量子比特的量子态测量值。
可选的，所述获得每一所述量子比特读取反馈信号对应的各所述量子比特的量子态测量值，包括：
建立关于N个关联的量子比特的第一量子态判据；
基于所述第一量子态判据和所述量子比特读取反馈信号，获取各所述量子比特的量子态测量值。
可选的，所述基于各所述量子比特的信息权重和各所述量子比特的量子态测量值确定N个关联的量子比特的测量结果特征值和测量结果频率值，包括：
根据各所述量子比特的信息权重和各量子比特的量子态测量值获取测量结果特征值；
根据所述测量结果特征值的在多次同时读取中的出现频率确定N个关联的测量结果频率值。
可选的，所述基于所述测量结果特征值进行测量结果保真度的修正，包括：
根据所述测量结果特征值确定每一所述测量结果特征值对应的、待作用在所述N个关联的量子比特上的逻辑门序列；
获得所有所述逻辑门序列分别作用在所述N个量子比特时的测量结果作为修正后的测量结果保真度。
可选的，所述基于所述测量结果特征值确定每一所述测量结果特征值对应的、待作用在所述多量子比特上的逻辑门序列；包括：
根据所述量子比特信息权重确定测量结果特征值中对应每一量子比特的量子态本征值的具体值；
当所述量子态本征值的具体值为|1>时，设定待作用在对应量子比特的逻辑门为X门；
当所述量子态本征值具体值为|0>时，设定待作用在对应量子比特的逻辑门为I门；
根据设定规则确定每一所述测量结果特征值对应的、待作用在所述多量子比特上的逻辑门序列。
可选的，获得所有所述逻辑门序列分别作用在所述N个量子比特时的测量结果作为修正后的测量结果保真度，包括：
依次获得各所述逻辑门序列作用在所述N个量子比特时的测量结果；
获得所述测量结果中与当前所述逻辑门序列对应的测量结果特征值对应的测量结果频率值作为当前所述逻辑门序列的测量结果保真度。
第二方面，本发明提供了一种多量子比特测量结果的确定装置，包括：
第一获取模块，用于基于同时读取的N个关联的量子比特的量子比特读取反馈信号获取各所述量子比特的量子态测量值，其中，N为大于等于2的整数；
第一确定模块，用于基于各个所述量子比特的信息权重和各个所述量子比特的量子态测量值确定N个关联的量子比特的测量结果特征值和测量结果频率值，其中，所述量子比特的信息权重根据量子比特的比特位设置；
第一修正模块，用于基于所述测量结果特征值修正测量结果保真度；
第二修正模块，用于基于修正后的测量结果保真度修正所述测量结果频率值，获得多量子比特测量结果。
第三方面，本发明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如第一方面所述的方法。
第四方面，本发明提供了一种量子计算机，应用如第一方面所述的多量子比特测量结果的确定方法进行量子计算，或包括如第二方面所述的多量子比特测量结果的确定装置。
与现有技术相比，本发明提供的一种多量子比特测量结果的确定方法、确定装置及量子计算机，具有以下有益效果：其中，在对多量子比特测量结果进行确定时，先基于同时读取的N个关联的量子比特的量子比特读取反馈信号获取各所述量子比特的量子态测量值，其中，N为大于等于2的整数，再基于各个所述量子比特的信息权重和各个所述量子比特的量子态测量值确定N个关联的量子比特的测量结果特征值和测量结果频率值，其中，所述量子比特的信息权重根据量子比特的比特位设置，然后基于所述测量结果特征值修正测量结果保真度，最后基于修正后的测量结果保真度修正所述测量结果频率值，获得多量子比特测量结果。本发明通过修正保真度以及保真度修正测量结果，提高了多量子比特测量结果的准确性，使得多个关联量子比特可被应用，具有更高的实用性和更广的应用场景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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是本发明一实施例提供的一种多量子比特测量结果的确定方法的计算机终端的硬件结构框图；
图2是本发明一实施例提供的一种超导量子芯片的结构示意图；
图3是本发明实施例一提供的一种多量子比特测量结果的确定方法的流程示意图；
图4是本发明一实施例提供的一种基于同时读取的N个关联的量子比特的量子比特读取反馈信号获取各所述量子比特的量子态测量值的流程示意图；
图5是本发明一实施例提供的一种获得每一所述量子比特读取反馈信号对应的各所述量子比特的量子态测量值的流程示意图；
图6是本发明一实施例提供的一种确定N个关联的量子比特的测量结果特征值和测量结果频率值的流程示意图；
图7是本发明一实施例提供的一种进行测量结果保真度的修正的流程示意图；
图8是本发明一实施例提供的一种确定待作用在所述多量子比特上的逻辑门序列的流程示意图；
图9是本发明一实施例提供的一种获得修正后的测量结果保真度的流程示意图；
图10是本发明一实施例提供的一种多量子比特测量结果的确定装置的结构图。
附图标记说明：100-第一获取模块，102-处理器，104-存储器，106-传输装置，108-输入输出设备，200-第一确定模块，300-第一修正模块，400-第二修正模块。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种多量子比特测量结果的确定方法、确定装置及量子计算机作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
本实施例提供的方法可以在计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在计算机终端上为例，请参阅图1，计算机终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，可选的，上述计算机终端还可以包括用于通信功能的传输装置106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述计算机终端的结构造成限定。例如，计算机终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
存储器104可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本申请提供的一种多量子比特测量结果的确定方法对应的程序指令/模块，处理器102通过运行存储在存储器104内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性固态存储器。在一些实施例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器104，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端的通信供应商提供的无限网络。在一个实施例中，传输装置包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实施例中，传输装置106可以为射频(Radio Frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
本实施例提供的方法可以应用于上述计算机终端，或者称为量子计算机。
在量子计算机中，量子芯片是执行量子计算的处理器，请参阅图2，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段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，简述如下：
利用Z信号传输线上的磁通量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不同，从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。
本发明的核心思想在于提供一种多量子比特测量结果的确定方法、确定装置及量子计算机，通过修正保真度以及保真度修正测量结果，以提高多量子比特测量结果的准确性，使得多个关联量子比特可被应用，具有更高的实用性和更广的应用场景。
为此，本发明提供了一种多量子比特测量结果的确定方法，请参阅图3，所述确定方法包括以下步骤：
步骤S1，基于同时读取的N个关联的量子比特的量子比特读取反馈信号获取各所述量子比特的量子态测量值，其中，N为大于等于2的整数。
其中，量子比特读取反馈信号是从读取信号传输线获取的，表征针对N个关联的量子比特的测量结果的信号，需要说明的是，所述量子比特读取反馈信号为模拟信号，该模拟信号的形式包括但不限于：本领域技术人员可以理解的是，该形式是对模拟信号的一般表示，故在此并不对该表示中的参数做说明。针对该信号进行数字处理获得对应的包含量子态的复信号，包括但不限于对该信号进行混频和/或积分处理。
具体的，量子比特读取反馈信号携带着N个关联的量子比特的量子态信息，由于各个量子比特所需求的读取探测信号的频率不同，不同量子比特对施加在其对应读取腔上的读取探测信号具有不同的响应，因此，针对N个关联的量子比特的量子比特读取反馈信号相比于传统的单个量子比特的读取反馈信号包含的信息更多更复杂，在进行量子态信息读取测量时，通过对量子比特读取反馈信号进行处理，获得N个关联的量子比特的量子态测量值。本实施例以N等于3为例，即实现对3个量子比特测量结果的确定，此时，所述量子比特读取反馈信号包含3个关联的量子比特的量子态信息，经信号处理后，可获得3个关联的量子比特的量子态测量值。
步骤S2，基于各个所述量子比特的信息权重和各个所述量子比特的量子态测量值确定N个关联的量子比特的测量结果特征值和测量结果频率值，其中，所述量子比特的信息权重根据量子比特的比特位设置。
示例性的，N的值取3时，此时需要获得一组3个量子比特位，作为第一比特位。为了减少计算资源的占用，优选3个第一量子比特位q3q2q1。不难理解的是，获取q3q2q1的测量结果特征值共计有8个，从0至7，各特征值振幅的平方和为1，具体分布不限。通过大量重复的测试，可以得到各个特征值对应的测量结果频率值，不难理解的是，每个特征值对应的测量结果频率值为该特征值出现的次数与测试总次数的比值。
步骤S3，基于所述测量结果特征值修正测量结果保真度。
具体的，根据各个测量结果特征值，分别确定每一测量结果特征值的3个关联的量子比特中每一量子比特的量子态，然后根据该量子态对获得各个测量结果特征值的保真度，8个保真度以及其他干扰测量结果(指出现的与该测量结果特征值不同的其他测量结果)的频率值组成一个8*8的保真度矩阵，即实现修正测量结果保真度。
其中，保真度作为表征电子设备输出再现输入信号的相似程度的参数，在量子测控和量子计算领域，保真度越准确，量子测控和量子计算的结果越精确。
需要说明的是，本实施例中，所述量子比特的量子态只包括量子比特的两种本征态，即|0>态和|1>态。
步骤S4，基于修正后的测量结果保真度修正所述测量结果频率值，获得多量子比特测量结果。
具体的，如上所述，已知保真度矩阵后，求其逆矩阵，将该逆矩阵与测量结果频率值相乘，即可实现对所述测量结果频率值进行修成，获得具有高准确度的多量子比特测量结果。
上述修正的数学原理如下：
记测量结果频率值为M，保真度矩阵为F，多量子比特测量结果为Result，从上述可知，M为一个8*1的矩阵，F为一个8*8的矩阵，Result为一个8*1的矩阵。
在对N个关联的量子比特进行量子态测量时，量子比特之间会存在串扰，实际测量结果频率值会受到影响，可用下式表示：
M＝F·Result。
由于F-1·F＝I，其中，F-1为F的逆矩阵。
因此，为了得到准确度更高的多量子比特测量结果，可经由下式计算得到Result：
Result＝F-1·M。
示例性的，请参阅图4，所述基于同时读取的N个关联的量子比特的量子比特读取反馈信号获取各所述量子比特的量子态测量值，具体包括以下步骤：
步骤S11，获取针对N个关联的量子比特的多次同时读取的量子比特读取反馈信号。
具体的，发明人在具体实施时，先对N个关联的量子比特同时施加量子态控制信号，使得各量子比特均处于第一量子态或第二量子态，并对量子比特的量子态信息进行读取，获得对应的量子比特读取反馈信号；
步骤S12，获得每一所述量子比特读取反馈信号对应的各所述量子比特的量子态测量值。
具体的，所述量子比特读取反馈信号携带着N个关联的量子比特的量子态信息，由于各个量子比特所需求的读取探测信号的频率不同，不同量子比特对施加在其对应读取腔上的读取探测信号具有不同的响应，因此，针对N个关联的量子比特的量子比特读取反馈信号相比于传统的单个量子比特的读取反馈信号包含的信息更多更复杂，在进行量子态信息读取测量时，通过对量子比特读取反馈信号进行处理，获得N个关联的量子比特的量子态测量值。
示例性的，请参阅图5，所述获得每一所述量子比特读取反馈信号对应的各所述量子比特的量子态测量值，具体包括以下步骤：
步骤S121，建立关于N个关联的量子比特的第一量子态判据。
其中，所述第一量子态判据用于根据所述量子比特读取反馈信号获取各个所述量子比特的量子态测量值。
发明人发现，对包含有量子态信息的量子比特读取反馈信号进行量子态分辨的具体步骤可通过建立起一个第一量子态判据来实现。具体的，通过施加载频脉冲信号(读取探测信号)至量子比特，并通过对读取信号传输线输出的量子比特读取反馈信号进行测量，获得对应的量子态信息并记录。通过施加不同的载频脉冲信号(读取探测信号)并重复该过程，获得能表征各个量子比特读取反馈信号的测量结果，并基于测量结果生成所述第一量子态判据。
在具体应用时，只要将采集到的量子比特反馈信号输入到该第一量子态判据中，即可获得该量子比特反馈信号对应的量子态信息，实现多量子比特量子态的分辨过程，减少量子计算步骤，提高量子计算效率。
步骤S122，基于所述第一量子态判据和所述量子比特读取反馈信号，获取各所述量子比特的量子态测量值。
首先，根据各个量子比特所需要的读取信号的频率确定所述量子比特读取反馈信号中各个量子比特分别对应的子信号。
需要说明的是，量子芯片上每个量子比特的工作频率是不同的，与量子比特耦合连接的读取谐振腔的工作频率也是不同的，其中，对每个量子比特进行读取所需要的读取探测信号的频率需要与待读取的量子比特的频率、以及读取谐振器的频率对应，即各个量子比特所需要的读取探测信号的频率也是不同的。
对应的，获得的量子比特读取反馈信号也是包括多个量子比特频率的混频信号，其中混频信息包括各读取信号的频率，可以从量子比特读取反馈信号的混频信息中获得各个量子比特分别对应的子信号。在进行多量子的量子态读取时，需要先确定各个量子比特分别对应的子信号，以保证多量子量子态读取的准确性。
然后通过量子比特读取反馈信号获得的各个量子比特的子信号是携带量子比特的量子态信息的模拟信号，需要从模拟信号中读取量子态信息。具体的，对子信号进行IQ正交解调处理，获得对应的两个数值I和Q，两个数值对应在IQ坐标系中。
最后通过量子比特读取反馈信号获得对应的IQ坐标系中的坐标点数据之后，再基于IQ坐标系设立的第一量子态判据，即可以高效的获得量子比特读取反馈信号对应的量子态信息，即各个所述量子比特的量子态测量值。
示例性的，请参阅图6，基于各所述量子比特的信息权重和各所述量子比特的量子态测量值确定N个关联的量子比特的测量结果特征值和测量结果频率值，具体包括以下步骤：
步骤S21，根据各所述量子比特的信息权重和各量子比特的量子态测量值获取测量结果特征值。
步骤S22，根据所述测量结果特征值的在多次同时读取中的出现频率确定N个关联的测量结果频率值。
其中，所述量子比特的信息权重根据量子比特的比特位设置，示例性的，N的值取3时，此时需要获得一组3个量子比特位，作为第一比特位。为了减少计算资源的占用，优选3个第一量子比特位q3q2q1。不难理解的是，获取q3q2q1的特征值共计有8个，从0至7，各特征值振幅的平方和为1，具体分布不限。
通过对N个关联的量子比特进行多次测量，获得多个对应的测量结果，并统计所述测量结果的特征值在多次测量中出现频率，即得到测量结果频率值。
示例性的，请参阅图7，所述基于所述测量结果特征值进行测量结果保真度的修正，具体包括以下步骤：
步骤S31，根据所述测量结果特征值确定每一所述测量结果特征值对应的、待作用在所述N个关联的量子比特上的逻辑门序列。
具体的，根据各个测量结果特征值，分别确定每一测量结果特征值的N个关联的量子比特中每一量子比特的量子态，然后根据该量子态确定每一所述测量结果特征值对应的、待作用在所述N个关联的量子比特上的逻辑门序列，最后分别获得2N个测量结果特征值对应的、待作用在所述N个关联的量子比特上的逻辑门序列。
步骤S32，获得所有所述逻辑门序列分别作用在所述N个量子比特时的测量结果作为修正后的测量结果保真度。
示例的，本实施例中N的值取3时，按照上述可知，会获得8个测量结果特征值，并会获得8个与之对应的、待作用在3个关联的量子比特上的逻辑门序列，分别依次将8个逻辑门序列添加到与之对应的3个关联的量子比特上，可对应获得测量结果特征值对应的逻辑门序列的保真度，8个保真度以及其他干扰测量结果(指出现的与该测量结果特征值不同的其他测量结果)的频率值组成一个8*8的保真度矩阵，即实现修正测量结果保真度。
示例的，请参阅图8，基于所述测量结果特征值确定每一所述测量结果特征值对应的、待作用在所述多量子比特上的逻辑门序列，具体包括以下步骤：
步骤S311，根据所述量子比特信息权重确定测量结果特征值中对应每一量子比特的量子态本征值的具体值。
本实施例中以N的值取3为例，为了减少计算资源的占用，优选3个第一量子比特位q3q2q1，此时，获取q3q2q1的特征值共计有8个，从0至7，对应的，q3q2q1中对应每一量子比特的量子本征态的具体值也有8组，从|000>至|111>，对应关系如下表所示：
步骤S312，当所述量子态本征值的具体值为|1>时，设定待作用在对应量子比特的逻辑门为X门；当所述量子态本征值具体值为|0>时，设定待作用在对应量子比特的逻辑门为I门。
步骤S313，根据设定规则确定每一所述测量结果特征值对应的、待作用在所述多量子比特上的逻辑门序列。
具体的，根据上述的q3q2q1中对应每一量子比特的量子本征态的具体值可得到8组每一所述测量结果特征值对应的、待作用在所述多量子比特上的逻辑门序列，具体如下表所示：
在具体应用时，根据上述两个表中的对应关系，逐一将每一逻辑门序列添加到对应的3个关联的量子比特上，以获得各个测量结果特征值对应的逻辑门序列的保真度。
示例性的，请参阅图9，获得所有所述逻辑门序列分别作用在所述N个量子比特时的测量结果作为修正后的测量结果保真度，具体包括以下步骤：
步骤S321，依次获得各所述逻辑门序列作用在所述N个量子比特时的测量结果。
步骤S322，获得所述测量结果中与当前所述逻辑门序列对应的测量结果特征值对应的测量结果频率值作为当前所述逻辑门序列的测量结果保真度。
具体的，以N的值取3为例，优选3个第一量子比特位q3q2q1，获取q3q2q1的特征值共计有8个，从0至7。例如，对其中一个测量结果特征值1进行保真度测量，此时，由上述可知，q3q2q1中对应每一量子比特的量子本征态的一组具体值为|001>，其对应的逻辑门序列为IIX。在进行测量时，分别在量子比特q2上添加逻辑门I门，在量子比特q1上添加逻辑门I门，在量子比特q0上添加逻辑门X门，产生一组测量数据制备的测量结果为|001>态，该测量数据共1000组，通过确认得知，该组测量数据中指标为|001>态的测量数据共750组，该组测量数据中指标为其他态(包括|000>、|010>至|111>七种态)的测量数据为250组，则当前所述逻辑门序列(IIX)的测量结果保真度为75％。
同样，对另七个测量结果特征值也可以通过同样操作，获得其对应逻辑门的保真度，在此不在赘述。最后8个保真度以及其他干扰测量结果(指出现的与该测量结果特征值不同的其他测量结果)的频率值组成一个8*8的保真度矩阵，即实现修正测量结果保真度。
本实施例中，发明人还提供一组按照上述方法进行的各个逻辑门序列保证度测量的完整实验数据，如下表所示：
不难理解的是，上述表格中对角线的数值即为各个测量结果特征值对应的逻辑门序列的保真度的一组具体实验数值，取上述表格中所有测量频率值即组成一个需求的8*8的保真度矩阵F。
后续在运用该保真度F修正所述测量结果频率值，先求其逆矩阵，将该逆矩阵与测量结果频率值相乘，即可实现对所述测量结果频率值进行修成，获得具有高准确度的多量子比特测量结果。此修正的数学原理请参考上文所述，此处不再赘述。
基于同一发明构思，本实施例提供一种多量子比特测量结果的确定装置，请参阅图10，所述确定装置包括：
第一获取模块100，用于基于同时读取的N个关联的量子比特的量子比特读取反馈信号获取各所述量子比特的量子态测量值，其中，N为大于等于2的整数；
第一确定模块200，用于基于各个所述量子比特的信息权重和各个所述量子比特的量子态测量值确定N个关联的量子比特的测量结果特征值和测量结果频率值，其中，所述量子比特的信息权重根据量子比特的比特位设置；
第一修正模块300，用于基于所述测量结果特征值修正测量结果保真度；
第二修正模块400，用于基于修正后的测量结果保真度修正所述测量结果频率值，获得多量子比特测量结果。
基于同一发明构思，本实施例提供还一种存储介质，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所述下述的方法。
步骤S1，基于同时读取的N个关联的量子比特的量子比特读取反馈信号获取各所述量子比特的量子态测量值，其中，N为大于等于2的整数。
步骤S2，基于各个所述量子比特的信息权重和各个所述量子比特的量子态测量值确定N个关联的量子比特的测量结果特征值和测量结果频率值，其中，所述量子比特的信息权重根据量子比特的比特位设置。
步骤S3，基于所述测量结果特征值修正测量结果保真度。
步骤S4，基于修正后的测量结果保真度修正所述测量结果频率值，获得多量子比特测量结果。
基于同一发明构思，本实施例提供又提供一种量子计算机，应用如上所述的多量子比特测量结果的确定方法进行量子计算，或包括如上所述的多量子比特测量结果的确定装置。
综上所述，本发明提供的一种多量子比特测量结果的确定方法、确定装置及量子计算机，具有以下优点：其中，在对多量子比特测量结果进行确定时，先基于同时读取的N个关联的量子比特的量子比特读取反馈信号获取各所述量子比特的量子态测量值，其中，N为大于等于2的整数，再基于各个所述量子比特的信息权重和各个所述量子比特的量子态测量值确定N个关联的量子比特的测量结果特征值和测量结果频率值，其中，所述量子比特的信息权重根据量子比特的比特位设置，然后基于所述测量结果特征值修正测量结果保真度，最后基于修正后的测量结果保真度修正所述测量结果频率值，获得多量子比特测量结果。本发明通过修正保真度以及保真度修正测量结果，提高了多量子比特测量结果的准确性，使得多个关联量子比特可被应用，具有更高的实用性和更广的应用场景。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种多量子比特测量结果的确定方法，其特征在于，包括：
基于同时读取的N个关联的量子比特的量子比特读取反馈信号获取各所述量子比特的量子态测量值，其中，N为大于等于2的整数；
基于各个所述量子比特的信息权重和各个所述量子比特的量子态测量值确定N个关联的量子比特的测量结果特征值和测量结果频率值，其中，所述量子比特的信息权重根据量子比特的比特位设置；
基于所述测量结果特征值修正测量结果保真度；
基于修正后的测量结果保真度修正所述测量结果频率值，获得多量子比特测量结果。
2.根据权利要求1所述的多量子比特测量结果的确定方法，其特征在于，所述基于同时读取的N个关联的量子比特的量子比特读取反馈信号获取各所述量子比特的量子态测量值；包括：
获取针对N个关联的量子比特的多次同时读取的量子比特读取反馈信号；
获得每一所述量子比特读取反馈信号对应的各所述量子比特的量子态测量值。
3.根据权利要求2所述的多量子比特测量结果的确定方法，其特征在于，所述获得每一所述量子比特读取反馈信号对应的各所述量子比特的量子态测量值，包括：
建立关于N个关联的量子比特的第一量子态判据；
基于所述第一量子态判据和所述量子比特读取反馈信号，获取各所述量子比特的量子态测量值。
4.根据权利要求2所述的多量子比特测量结果的确定方法，其特征在于，所述基于各所述量子比特的信息权重和各所述量子比特的量子态测量值确定N个关联的量子比特的测量结果特征值和测量结果频率值，包括：
根据各所述量子比特的信息权重和各量子比特的量子态测量值获取测量结果特征值；
根据所述测量结果特征值的在多次同时读取中的出现频率确定N个关联的测量结果频率值。
5.根据权利要求1所述的多量子比特测量结果的确定方法，其特征在于，所述基于所述测量结果特征值进行测量结果保真度的修正，包括：
根据所述测量结果特征值确定每一所述测量结果特征值对应的、待作用在所述N个关联的量子比特上的逻辑门序列；
获得所有所述逻辑门序列分别作用在所述N个量子比特时的测量结果作为修正后的测量结果保真度。
6.根据权利要求5所述的多量子比特测量结果的确定方法，其特征在于，所述基于所述测量结果特征值确定每一所述测量结果特征值对应的、待作用在所述多量子比特上的逻辑门序列；包括：
根据所述量子比特信息权重确定测量结果特征值中对应每一量子比特的量子态本征值的具体值；
当所述量子态本征值的具体值为|1>时，设定待作用在对应量子比特的逻辑门为X门；
当所述量子态本征值具体值为|0>时，设定待作用在对应量子比特的逻辑门为I门；
根据设定规则确定每一所述测量结果特征值对应的、待作用在所述多量子比特上的逻辑门序列。
7.根据权利要求5所述的多量子比特测量结果的确定方法，其特征在于，获得所有所述逻辑门序列分别作用在所述N个量子比特时的测量结果作为修正后的测量结果保真度，包括：
依次获得各所述逻辑门序列作用在所述N个量子比特时的测量结果；
获得所述测量结果中与当前所述逻辑门序列对应的测量结果特征值对应的测量结果频率值作为当前所述逻辑门序列的测量结果保真度。
8.一种多量子比特测量结果的确定装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于基于同时读取的N个关联的量子比特的量子比特读取反馈信号获取各所述量子比特的量子态测量值，其中，N为大于等于2的整数；
第一确定模块，用于基于各个所述量子比特的信息权重和各个所述量子比特的量子态测量值确定N个关联的量子比特的测量结果特征值和测量结果频率值，其中，所述量子比特的信息权重根据量子比特的比特位设置；
第一修正模块，用于基于所述测量结果特征值修正测量结果保真度；
第二修正模块，用于基于修正后的测量结果保真度修正所述测量结果频率值，获得多量子比特测量结果。
9.一种存储介质，其特征在于，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所述权利要求1-7任一项中所述的方法。
10.一种量子计算机，其特征在于，应用权利要求1-7任一项所述的多量子比特测量结果的确定方法进行量子计算，或包括权利要求8所述的多量子比特测量结果的确定装置。
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| CN109447271A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-03-08 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种量子比特量子态读取方法及装置 |
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