CN115600678A - 量子比特读取信号的优化方法、装置、以及量子计算机 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种量子比特读取信号的优化方法，所述量子比特读取信号施加至与量子比特耦合连接的谐振腔，用于通过所述谐振腔获得量子比特的量子态信息，所述方法包括：施加控制信号至所述量子比特，并施加量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的读取反馈信号；其中，所述控制信号用于调控所述量子态信息；接收并处理所述读取反馈信号以获得表示所述量子态信息的数据；基于表示所述量子态信息的数据优化所述量子比特读取信号。本申请提供了一种量子比特读取信号的优化方法。
Description
技术领域
本申请属于量子计算领域，特别是一种量子比特读取信号的优化方法、装置、以及量子计算机。
背景技术
在现有技术中，量子芯片作为芯片的一种，是量子计算机的基本构成单元，是以量子态的叠加效应为原理，以量子比特为信息处理的载体的处理器，量子芯片上集成有多个量子比特，为了实现更复杂的量子计算任务需求，量子芯片上的量子比特位数在迅速增加。当量子比特运行完量子计算任务后，需要在量子比特上施加所述量子比特读取信号，读取量子比特的计算结果。读取信号的参数会直接影响读取效果，目前并没有对量子比特的读取信号进行优化的方法。
发明内容
本申请的目的是提供一种量子比特读取信号的优化方法、装置、以及量子计算机，以解决现有技术中的不足，它能够提供一种量子比特读取信号的优化方法。
本申请技术方案如下：
本申请一方面提供一种量子比特读取信号的优化方法，所述量子比特读取信号施加至与量子比特耦合连接的谐振腔，用于通过所述谐振腔获得量子比特的量子态信息，所述方法包括：
施加控制信号至所述量子比特，并施加所述量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的读取反馈信号；其中，所述控制信号用于调控所述量子态信息；接收并处理所述读取反馈信号以获得表示所述量子态信息的数据；基于表示所述量子态信息的数据优化所述量子比特读取信号。
如上所述的量子比特读取信号的优化方法，进一步的，所述施加控制信号至所述量子比特，并施加所述量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的读取反馈信号，包括：施加第一控制信号至所述量子比特，并施加所述量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的第一子读取反馈信号；施加第二控制信号至所述量子比特，并施加所述量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的第二子读取反馈信号；其中，所述第一控制信号用于控制所述量子比特处于第一量子态，所述第二控制信号用于控制所述量子比特处于第二量子态。
如上所述的量子比特读取信号的优化方法，进一步的，所述接收并处理所述读取反馈信号以获得表示所述量子态信息的数据，包括：处理所述第一子读取反馈信号获得所述第一数据；处理所述第二子读取反馈信号获得所述第二数据；其中，所述第一数据和所述第二数据均为IQ坐标系的坐标点数据。
如上所述的量子比特读取信号的优化方法，进一步的，所述基于表示所述量子态信息的数据优化所述量子比特读取信号，包括：基于K-均值聚类算法获得由所述第一数据和所述第二数据组成的所述IQ坐标系的聚类中心；基于所述聚类中心的数量优化所述量子比特读取信号。
如上所述的量子比特读取信号的优化方法，进一步的，所述基于所述聚类中心的数量优化所述量子比特读取信号，包括：当所述聚类中心的数量大于2时，按照预设步进值降低所述量子比特读取信号的功率值，返回执行施加控制信号至所述量子比特，并施加量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的读取反馈信号；确定当所述聚类中心的数量等于2时的所述功率值为所述量子比特读取信号的功率值。
如上所述的量子比特读取信号的优化方法，进一步的，所述基于所述聚类中心的数量优化所述量子比特读取信号的功率，还包括：当所述聚类中心的数量小于2时，按照所述预设步进值增加所述量子比特读取信号的功率值，返回执行施加控制信号至所述量子比特，并施加量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的读取反馈信号；确定当所述聚类中心的数量等于2时的所述功率值为所述量子比特读取信号的功率值。
如上所述的量子比特读取信号的优化方法，进一步的，所述基于所述聚类中心的数量优化所述量子比特读取信号的功率，包括：当所述聚类中心的数量等于2时，按照所述预设步进值增加所述量子比特读取信号的功率值，返回执行施加控制信号至所述量子比特，并施加量子比特读取信号至所述谐振腔，获得的所述谐振腔输出的读取反馈信号；获得与当前读取反馈信号对应的保真度值；当所述聚类中心的数量等于3时，获得多个所述保真度值中最大值对应的功率值为所述量子比特读取信号的功率值。
本申请另一方面提供一种量子比特读取信号的优化装置，所述量子比特读取信号施加至与量子比特耦合连接的谐振腔，用于通过所述谐振腔获得量子比特的量子态信息，所述装置包括：第一测量模块，用于施加控制信号至所述量子比特，并施加量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的读取反馈信号；其中，其中，所述控制信号用于调控所述量子态信息；第一处理模块，用于接收并处理所述读取反馈信号以获得表示所述量子态信息的数据；第一优化模块，用于基于表示所述量子态信息的数据优化所述量子比特读取信号。
本申请再一方面提供一种量子测控系统，其特征在于，使用上述的量子比特读取信号的优化方法对量子比特读取信号进行优化，或者包括上述的量子比特读取信号的优化装置。
本申请再一方面提供一种量子计算机，包括上述的量子测控系统以及量子芯片，其中，所述量子芯片包括多个一一对应的且相互耦合连接的量子比特和谐振腔。与现有技术相比，本申请所述的量子比特读取信号施加至与量子比特耦合连接的谐振腔，用于通过测量所述谐振腔的频率信息获得量子比特的量子态信息，本申请通过施加控制信号至所述量子比特，并施加量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的用于调控所述量子态信息的读取反馈信号；并通过接收和处理所述读取反馈信号以获得表示所述量子态信息的数据；基于表示所述量子态信息的数据优化所述量子比特读取信号，使得基于优化之后的量子比特读取信号获得的量子态信息精度更高。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种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读取信号的优化方法流程图；
图3为本申请实施例提供的一种获得读取反馈信号的方法流程图；
图4为本申请实施例提供的一种基于读取反馈信号获得表示所述量子态信息的数据的方法流程图；
图5为本申请实施例提供的一种包括第一数据和第二数据的IQ坐标系示意图；
图6为本申请实施例提供的一种基于量子态信息优化量子比特读取信号的方法流程图；
图7为本申请实施例提供的一种基于聚类中心的数量优化量子比特读取信号的方法流程图；
图8为本申请实施例提供的一种IQ坐标中的聚类中心示意图；
图9为本申请实施例提供的另一种基于聚类中心的数量优化量子比特读取信号的方法流程图；
图10为本申请实施例提供的另一种IQ坐标中的聚类中心示意图；
图11为本申请实施例提供的另一种IQ坐标中的聚类中心示意图
图12为本申请实施例提供的再一种基于聚类中心的数量优化量子比特读取信号的方法流程图；
图13为本申请实施例提供的一种读取保真度示意图；
图14为本申请实施例提供的一种量子比特读取信号的优化装置示意图。
附图标记说明：1-量子芯片，11-量子比特，12-谐振腔，13-控制信号线，10-第一测量模块，20-第一处理模块，30-第一优化模块，31-聚类中心。
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。
在量子计算机领域，量子芯片是量子计算机的核心部件，就像CPU在传统计算机中的地位。随着量子计算相关技术的不断研究推进，量子芯片上的量子比特位数也在逐年增加，可以预见的是，后续会出现更大规模的量子芯片。当量子芯片制备完成后，需要对量子芯片上的电路结构，尤其是核心结构量子比特进行测试。
如图1所示的量子芯片结构，包括多个一一对应的且相互耦合的量子比特11和谐振腔12；所述量子比特11上连接控制信号线13，控制信号线13的另一端为控制端用于接收控制信号，调控量子比特11的量子态信息。超导量子比特11是由基于超导约瑟夫森结的电感元件和对地电容形成的具有多个能级的谐振系统，谐振系统的任意两个能级之间具有对应的跃迁频率和跃迁能量，其跃迁频率值和跃迁能量均通过与量子比特11连接的控制信号线13上施加控制信号进行调控。同时通过与量子比特11耦合连接的谐振腔12对量子比特11的状态进行读取，实现对量子比特11的间接测量。
在量子计算领域，量子比特11的读取是借助谐振腔12和色散频移原理实现的，即量子比特11的量子态信息的改变会使得谐振腔12的频率信息发生变化，通过测量谐振腔12的频率变化量即可以测量出量子比特11的状态变化。
具体的，通过与量子比特11连接的控制信号线13施加控制信号调控量子比特11的量子态信息，量子比特11的量子态信息的变化会影响耦合连接的谐振腔12的频率信息。通过施加量子比特读取信号至与量子比特11耦合连接的谐振腔12，获取谐振腔的频率信息，并对读取到的频率信息进行处理即可获得量子比特11的量子态信息。因此，量子比特读取信号的参数对于量子态信息的读取精度十分重要，本申请发明人提出了一种优化量子比特11读取信号参数的方法。
如图2所示，作为本申请实施例的一种实现方式，所述量子比特读取信号的优化方法，包括以下步骤：
S100：施加控制信号至所述量子比特，并施加所述量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的读取反馈信号；其中，所述控制信号用于调控所述量子态信息。
具体的，量子比特的量子态信息通过量子比特连接的控制信号线上施加的控制信号进行调控的，量子比特读取信号是施加在与量子比特耦合连接的谐振腔上，并通过谐振腔的频率信息获得量子比特的量子态信息的。当施加量子比特读取信号至谐振腔之后，可以获得谐振腔输出的与读取信号对应的读取反馈信号。
S200：接收并处理所述读取反馈信号以获得表示所述量子态信息的数据。
具体的，当通过施加至量子比特的调控信号控制量子比特的量子态信息后，即可以获得谐振腔输出的与量子比特读取信号对应读取反馈信号，其中，对读取反馈信号进行处理可以获得用于表示量子比特的量子态信息的信号数据。
S300：基于表示所述量子态信息的数据优化所述量子比特读取信号。
具体的，通过对读取反馈信号进行处理获得量子比特处于设定量子态时的对应的测量的量子态信息。量子比特读取信号是通过与谐振腔的共振测量出表征量子比特的量子态信息的数据，当获得了表示所述量子态信息的数据后，通过对比设定的量子态和测量得到的量子态信息，即可对量子比特读取信号进行优化。
本申请所述的量子比特读取信号施加至与量子比特耦合连接的谐振腔，用于通过测量所述谐振腔的频率信息获得量子比特的量子态信息，本申请通过施加控制信号至所述量子比特，并施加量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的用于调控所述量子态信息的读取反馈信号；并通过接收和处理所述读取反馈信号以获得表示所述量子态信息的数据；基于表示所述量子态信息的数据优化所述量子比特读取信号，使得基于优化之后的量子比特读取信号获得的量子态信息精度更高。
如图3所示，作为本申请实施例一种实施方式，所述施加控制信号至所述量子比特，并施加所述量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的读取反馈信号，包括以下步骤：
步骤S101：施加第一控制信号至所述量子比特，并施加所述量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的第一子读取反馈信号。
步骤S102：施加第二控制信号至所述量子比特，并施加所述量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的第二子读取反馈信号；其中，所述第一控制信号用于控制所述量子比特处于第一量子态，所述第二控制信号用于控制所述量子比特处于第二量子态。
如上面所述，量子比特处于不同的量子态，表征量子比特的量子态信息的数据会对应变化。众所周知，目前的量子比特系统是多能级系统，在使用时采用最低的两个能级，对应量子比特的基态和激发态。示例的，第一量子态为基态、第二量子态为激发态；或者第一量子态为激发态、第二量子态为基态。
本申请发明人在实施时，通过施加第一控制信号至量子比特，使得量子比特处于基态，并施加量子比特读取信号至谐振腔，获得谐振腔输出的第一子读取反馈信号；此外，还施加第二控制信号至量子比特，使得量子比特处于激发态，并施加量子比特读取信号至谐振腔，获得谐振腔输出的第二子读取反馈信号。通过施加第一控制信号和第二控制信号分别控制量子比特处于不同量子态，并在谐振腔上施加量子比特读取信号获得携带量子态信息的第一子读取反馈信号和第二子读取反馈信号。通过后续对第一子读取反馈信号和第二子读取反馈信号进行处理即可获得表征量子比特的量子态信息的测量数据。
如图4所示，作为本申请实施例一种实施方式，所述接收并处理所述读取反馈信号以获得表示所述量子态信息的数据，包括以下步骤：
步骤S201：处理所述第一子读取反馈信号获得所述第一数据。
步骤S202：处理所述第二子读取反馈信号获得所述第二数据。其中，所述第一数据和所述第二数据均为IQ坐标系的坐标点数据。
具体的，第一子读取反馈信号和第二子读取反馈信号均为采集到的模拟信号，需要对采集到的信号进行处理，获得对应的表示量子态信息的数据。其中，处理的方法为对第一子读取反馈信号进行IQ正交解调处理，以获得对应的两个数值I和Q，两个数值对应在IQ坐标系中，即形成一组IQ坐标系的坐标点数据。同理，并对第二子读取反馈信号进行IQ正交解调处理，也获得对应的两个数值I和Q，两个数值对应在IQ坐标系中，即形成又一组IQ坐标系的坐标点数据。示例的，第一数据为量子比特的量子态为基态时获得的测量数据，第二数据为量子比特的量子态为激发态时获得的测量数据。
如图5所示，当重复步骤S100和S200多次时，即对量子比特进行多次测试，会得到多组第一数据和第二数据，在IQ坐标系中，多组数据会对应多个坐标点。本申请人在具体测试时，会重复测试5000次。通过多次的重复测量，并对测量得到的读取反馈信号进行处理获得对应的坐标点数据，并通过坐标点数据对应的区域范围设定用于区分量子比特的量子态的判据，提高判断测量结果的精确性。
如图6所示，作为本申请实施例一种实施方式，所述基于表示所述量子态信息的数据优化所述量子比特读取信号，包括以下步骤：
步骤S301：基于K-均值聚类算法获得由所述第一数据和所述第二数据组成的所述IQ坐标系的聚类中心。
具体的，当重复多次测试，获得IQ坐标系内的多个坐标点，其中，坐标点包括表示基态的第一数据的坐标点和表示激发态的第二数据的坐标点。可以采用K-均值聚类算法(k-means clustering algorithm)对坐标点进行分析，获得聚类中心，每一个聚类中心都对应一个聚团，在聚团内包括多个坐标点数据。聚类中心可以用于确定第一数据和第二数据对应的坐标点在IQ坐标系内是否可以进行区分，即对应的聚团是否可以区分，进而用于判别量子比特的量子态信息是处于基态或者激发态。
步骤S302：基于所述聚类中心的数量优化所述量子比特读取信号。
具体的，通过分析IQ坐标系内的聚类中心的数量，可以获得表示基态的第一数据和表示激发态的第二数据在IQ坐标系内是否处于不同的聚团内，每一个聚团表征一个量子态信息。在对量子态信息进行分析时，通过对读取反馈信号进行处理获得对应的坐标点数据，并确定坐标点数据在IQ坐标系中的聚团就可以确定具体的量子态信息。
可以想象的是，当量子态处于基态时对应的第一数据和处于激发态时对应的第二数据在IQ坐标系中在一个聚团内部，无法准确的区分时，那么对应的通过测量获得的量子态信息即无法从IQ坐标系中精确的判断。通过对量子比特读取信号进行优化，并对读取到的反馈信号进行处理获得对应的在IQ坐标系中可以准确区分的聚类中心和聚团，提高读取信号的保真度。
如图7所示，作为本申请实施例一种实施方式，所述基于所述聚类中心的数量优化所述量子比特读取信号，包括以下步骤：
步骤S3011：当所述聚类中心的数量大于2时，按照预设步进值降低所述量子比特读取信号的功率值，返回执行施加控制信号至所述量子比特，并施加量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的读取反馈信号。
步骤S3012：确定当所述聚类中心的数量等于2时的所述功率值为所述量子比特读取信号的功率值。
具体的，读取信号是用于读取谐振腔的信息，并通过谐振腔的信息变化获得量子比特的量子态信息。读取信号对谐振腔进行读取时，是读取谐振腔内的光子数和量子比特的原子数量；因此当读取信号的功率很高时，会引起量子比特的原子发生跃迁，即基态的原子会跃迁到激发态，而激发态的原子会跃迁到更高的量子态。超出激发态的量子态通过测量后形成的坐标点数据在IQ坐标系上也会形成对应的聚团，对应一个聚类中心，如图8所示的聚类中心31，即图8所示的IQ坐标系上形成3个聚类中心。
因此，当在IQ坐标系上获得聚类中心的数量大于2时，即可判断是读量子比特读取信号的功率值偏高，需要降低功率值。本申请人在降低功率的过程中，采用按照预设步进值的方式降低功率值，每降低一次，重复一次测量步骤S100-S300，获得更新功率之后测量获得的IQ坐标系上的聚类中心数量。直至聚类中心数量等于2时，即量子比特的量子态信息的基态和激发态可以在IQ坐标系上轻易区分时，确定当前的功率值为量子比特读取信号的功率值，确保此时的功率值最优，通过对应功率值的量子比特读取信号读取的量子比特的量子态信息更精确。
需要说明的是，本申请实施例描述的聚类中心数量等于3仅为示例，也可以是4、5等其他正整数。
如图9所示，作为本申请实施例另一种实施方式，所述基于所述聚类中心的数量优化所述量子比特读取信号的功率，包括以下步骤：
步骤S3021：当所述聚类中心的数量小于2时，按照所述预设步进值增加所述量子比特读取信号的功率值，返回执行施加控制信号至所述量子比特，并施加量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的读取反馈信号。
步骤S3022：确定当所述聚类中心的数量等于2时的所述功率值为所述量子比特读取信号的功率值。
如上所述，读取信号是用于读取谐振腔的信息，并通过谐振腔的信息变化获得量子比特的量子态信息。读取信号对谐振腔进行读取时，是读取谐振腔内的光子数和量子比特的原子数量；因此当读取信号的功率很低时，读取到的谐振腔的光子数量和量子比特的原子数量的变化量很小，即量子比特的基态和激发态对应的读取反馈信号通过处理后在IQ坐标系上形成的坐标点数据难以区分，如图10所示的聚类中心31，此时可以发现，IQ坐标系上的聚类中心仅为1个，基态和激发态对应的坐标点数据很难直观的区分出来，即量子比特的基态和激发态难以精确的获得。
因此，当在IQ坐标系上获得聚类中心的数量小于2时，即可判断是量子比特读取信号的功率值偏低了，需要增加功率值。本申请人在增加功率的过程中，采用按照预设步进值的方式增加功率值，每增加一次，重复一次测量步骤S100-S300，获得更新功率之后测量获得的IQ坐标系上的聚类中心数量。
如图11所示，直至聚类中心数量等于2时，即量子比特的量子态信息的基态和激发态可以在IQ坐标系上轻易区分时，确定当前的功率值为量子比特读取信号的功率值，确保此时的功率值最优，通过对应功率值的量子比特读取信号读取的量子比特的量子态信息更精确。
如图12所示，作为本申请实施例再一种实施方式，所述基于所述聚类中心的数量优化所述量子比特读取信号的功率，包括以下步骤：
步骤S3031：当所述聚类中心的数量等于2时，按照所述预设步进值增加所述量子比特读取信号的功率值，返回执行施加控制信号至所述量子比特，并施加量子比特读取信号至所述谐振腔，获得的所述谐振腔输出的读取反馈信号；获得与当前读取反馈信号对应的保真度值。
步骤S3032：当所述聚类中心的数量等于3时，获得多个所述保真度值中最大值对应的功率值为所述量子比特读取信号的功率值。
具体的，结合图11所示，当聚类中心的数量等于2时，通过IQ坐标系中的坐标点的聚集区域可以看到，可以有效的区分量子比特处于基态和激发态时对应的坐标点数据。不过两个聚类中心形成的聚团的交集还是比较多，即读取保真度还是可以继续优化的。可以通过微调量子比特读取信号的功率，使得读取保真度达到最佳。
因此在当聚类中心的数量等于2时，按照预设步进值增加量子比特读取信号的功率值，并重复步骤100-步骤S300，直至聚类中心的数量等于3，在这个过程中，每更新一次量子比特读取信号的功率值，均进行一次测量，获得更新功率之后的量子态信息对应的读取保真度，如图13所示。从多个保真度参数中筛选出读取保真度最大时对应的功率值作为量子比特读取信号的功率值，使得此时通过量子比特读取信号读取的量子比特的量子态信息更精确。
如图14所示，基于同一种发明构思，本申请实施例提供一种量子比特读取信号的优化装置，所述量子比特读取信号施加至与量子比特耦合连接的谐振腔，用于通过所述谐振腔获得量子比特的量子态信息，所述装置包括：
第一测量模块10，用于施加控制信号至所述量子比特，并施加量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的读取反馈信号；其中，其中，所述控制信号用于调控所述量子态信息。
第一处理模块20，用于接收并处理所述读取反馈信号以获得表示所述量子态信息的数据。
第一优化模块30，用于基于表示所述量子态信息的数据优化所述量子比特读取信号。
基于同一种发明构思，本申请实施例提供一种量子测控系统，使用上述的量子比特读取信号的优化方法对量子比特读取信号进行优化，或者包括上述的量子比特读取信号的优化装置。
基于同一种发明构思，本申请实施例提供一种量子计算机，包括上述的量子测控系统以及量子芯片，其中，所述量子芯片包括多个一一对应的且相互耦合连接的量子比特和谐振腔。
与现有技术相比，本申请所述的量子比特读取信号施加至与量子比特耦合连接的谐振腔，用于通过测量所述谐振腔的频率信息获得量子比特的量子态信息，本申请通过施加控制信号至所述量子比特，并施加量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的用于调控所述量子态信息的读取反馈信号；并通过接收和处理所述读取反馈信号以获得表示所述量子态信息的数据；基于表示所述量子态信息的数据优化所述量子比特读取信号，使得基于优化之后的量子比特读取信号获得的量子态信息精度更高。
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13(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 (10)
1.一种量子比特读取信号的优化方法，其特征在于，所述量子比特读取信号施加至与量子比特耦合连接的谐振腔，用于通过所述谐振腔获得量子比特的量子态信息，所述方法包括：
施加控制信号至所述量子比特，并施加所述量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的读取反馈信号；其中，所述控制信号用于调控所述量子态信息；
接收并处理所述读取反馈信号以获得表示所述量子态信息的数据；
基于表示所述量子态信息的数据优化所述量子比特读取信号。
2.根据权利要求1所述的量子比特读取信号的优化方法，其特征在于，所述施加控制信号至所述量子比特，并施加所述量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的读取反馈信号，包括：
施加第一控制信号至所述量子比特，并施加所述量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的第一子读取反馈信号；
施加第二控制信号至所述量子比特，并施加所述量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的第二子读取反馈信号；
其中，所述第一控制信号用于控制所述量子比特处于第一量子态，所述第二控制信号用于控制所述量子比特处于第二量子态。
3.根据权利要求2所述的量子比特读取信号的优化方法，其特征在于，所述接收并处理所述读取反馈信号以获得表示所述量子态信息的数据，包括：
处理所述第一子读取反馈信号获得所述第一数据；
处理所述第二子读取反馈信号获得所述第二数据；
其中，所述第一数据和所述第二数据均为IQ坐标系的坐标点数据。
4.根据权利要求3所述的量子比特读取信号的优化方法，其特征在于，所述基于表示所述量子态信息的数据优化所述量子比特读取信号，包括：
基于K-均值聚类算法获得由所述第一数据和所述第二数据组成的所述IQ坐标系的聚类中心；
基于所述聚类中心的数量优化所述量子比特读取信号。
5.根据权利要求4所述的量子比特读取信号的优化方法，其特征在于，所述基于所述聚类中心的数量优化所述量子比特读取信号，包括：
当所述聚类中心的数量大于2时，按照预设步进值降低所述量子比特读取信号的功率值，返回执行施加控制信号至所述量子比特，并施加量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的读取反馈信号；
确定当所述聚类中心的数量等于2时的所述功率值为所述量子比特读取信号的功率值。
6.根据权利要求4所述的量子比特读取信号的优化方法，其特征在于，所述基于所述聚类中心的数量优化所述量子比特读取信号的功率，还包括：
当所述聚类中心的数量小于2时，按照所述预设步进值增加所述量子比特读取信号的功率值，返回执行施加控制信号至所述量子比特，并施加量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的读取反馈信号；
确定当所述聚类中心的数量等于2时的所述功率值为所述量子比特读取信号的功率值。
7.根据权利要求4所述的量子比特读取信号的优化方法，其特征在于，所述基于所述聚类中心的数量优化所述量子比特读取信号的功率，包括：
当所述聚类中心的数量等于2时，按照所述预设步进值增加所述量子比特读取信号的功率值，返回执行施加控制信号至所述量子比特，并施加量子比特读取信号至所述谐振腔，获得的所述谐振腔输出的读取反馈信号；获得与当前读取反馈信号对应的保真度值；
当所述聚类中心的数量等于3时，获得多个所述保真度值中最大值对应的功率值为所述量子比特读取信号的功率值。
8.一种量子比特读取信号的优化装置，其特征在于，所述量子比特读取信号施加至与量子比特耦合连接的谐振腔，用于通过所述谐振腔获得量子比特的量子态信息，所述装置包括：
第一测量模块，用于施加控制信号至所述量子比特，并施加量子比特读取信号至所述谐振腔，获得所述谐振腔输出的读取反馈信号；其中，其中，所述控制信号用于调控所述量子态信息；
第一处理模块，用于接收并处理所述读取反馈信号以获得表示所述量子态信息的数据；
第一优化模块，用于基于表示所述量子态信息的数据优化所述量子比特读取信号。
9.一种量子测控系统，其特征在于，使用权利要求1-7所述的量子比特读取信号的优化方法对量子比特读取信号进行优化，或者包括权利要求8所述的量子比特读取信号的优化装置。
10.一种量子计算机，其特征在于，包括权利要求9所述的量子测控系统以及量子芯片，其中，所述量子芯片包括多个一一对应的且相互耦合连接的量子比特和谐振腔。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013006836A1 (en) * | 2011-07-06 | 2013-01-10 | D-Wave Systems Inc. | Quantum processor based systems and methods that minimize an objective function |
| US20160191060A1 (en) * | 2014-12-29 | 2016-06-30 | Robert Francis McDermott, III | System and Method For Circuit Quantum Electrodynamics Measurement |
| 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 |
| CN111369003A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-03 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种量子比特读取信号保真度的确定方法、装置 |
| CN111860550A (zh) * | 2019-04-24 | 2020-10-30 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种用于确认量子比特量子态的阈值线的获取方法 |
| WO2020260476A1 (en) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | International Business Machines Corporation | Unsupervised clustering in quantum feature spaces using quantum similarity matrices |
-
2021
- 2021-07-09 CN CN202110779512.2A patent/CN115600678B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013006836A1 (en) * | 2011-07-06 | 2013-01-10 | D-Wave Systems Inc. | Quantum processor based systems and methods that minimize an objective function |
| US20160191060A1 (en) * | 2014-12-29 | 2016-06-30 | Robert Francis McDermott, III | System and Method For Circuit Quantum Electrodynamics Measurement |
| 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 |
| CN111860550A (zh) * | 2019-04-24 | 2020-10-30 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种用于确认量子比特量子态的阈值线的获取方法 |
| WO2020260476A1 (en) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | International Business Machines Corporation | Unsupervised clustering in quantum feature spaces using quantum similarity matrices |
| CN111369003A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-03 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种量子比特读取信号保真度的确定方法、装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| LUIS A. MARTINEZ ET AL.: "Improving qubit readout with hidden Markov models", 《PHYSICAL REVIEW A》, vol. 102, no. 6, 24 December 2020 (2020-12-24), pages 1 - 9 * |
| 范云益;潘佳政;李永超;戴欣;魏兴雨;卢亚鹏;孙国柱;吴培亨;: "三维传输子量子比特中的Autler-Townes效应", 低温物理学报, no. 03, 15 June 2017 (2017-06-15), pages 38 - 42 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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