CN116484955B - 一种构建量子逻辑门的方法及装置 - Google Patents
一种构建量子逻辑门的方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116484955B CN116484955B CN202210037836.3A CN202210037836A CN116484955B CN 116484955 B CN116484955 B CN 116484955B CN 202210037836 A CN202210037836 A CN 202210037836A CN 116484955 B CN116484955 B CN 116484955B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- logic gate
- quantum
- laser
- quantum logic
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims abstract description 80
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 12
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005040 ion trap Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005610 quantum mechanics Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N10/00—Quantum computing, i.e. information processing based on quantum-mechanical phenomena
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本文公开一种构建量子逻辑门的方法、装置、计算机存储介质及终端，包括：将量子逻辑门操作拆分为2n1个第一级分段；对每一个第一级分段的激光进行参数调整，以使量子逻辑门操作结束时用于构建量子逻辑门的量子比特在x‑p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态，且两比特相位等于预设数值；将参数调整后的激光照射在量子比特上，以构建量子逻辑门；其中，激光所构建的自旋相关势能与用于构建量子逻辑门的量子比特的局域振动模式近共振。本发明实施例利用量子比特的局域振动模式，实现了基于任意形式自旋相关势能的量子逻辑门，无需区分量子比特阵列的各个集体振动模式，并且逻辑门速度不受拉姆‑迪克极限的限制，提升了量子逻辑门的可扩展性。
Description
技术领域
本文涉及但不限于量子计算技术，尤指一种构建量子逻辑门的方法及装置。
背景技术
量子计算机是一种使用量子逻辑进行通用计算的设备；量子计算机的基础逻辑单元由遵守量子力学原理的量子比特构成，大量相互作用的量子比特可以在物理上实现量子计算机。相对于传统计算机，量子计算机可大幅度减少在解决一些特定问题时的运算时间；量子计算机在未来的基础科学研究、量子通讯及密码学、人工智能、金融市场模拟和气候变化预测等方面具有广泛的应用前景，因此受到了广泛关注。
利用囚禁于势阱中的离子量子比特阵列可以在现有实验条件下实现高保真度的量子逻辑门操作；离子量子比特在相互作用控制、长相干时间、高保真度量子逻辑门操作及量子纠错等衡量量子计算性能的关键指标方面都有非常优秀的表现，是最有可能实现量子计算机的平台之一。
在单个势阱中囚禁尽可能多的离子能有效扩展离子量子计算的规模，因此，能应用于大规模离子量子比特阵列的量子逻辑门的构建，对于大规模量子计算有着重要的意义。相关技术中量子逻辑门主要基于线性自旋相关势能实现，利用激光构造自旋相关势能(spin-dependent potential)(不同自旋状态上的离子感受到的势能不同，实现自旋与热运动模式的耦合)；以热运动模式作为媒介，可制备量子比特之间纠缠态；上述量子比特之间纠缠态的实现，主要利用自旋相关势能关于空间的线性项，忽略了高阶项，等价于要求量子比特处于兰姆-蒂克极限(Lamb-Dick limit)，即量子比特热运动尺度需要远小于激光波长；快速量子逻辑门要求对量子比特进行大尺度激发，从而超出兰姆-蒂克极限，基于线性自旋相关势能实现量子逻辑门限制了量子逻辑门操作速度，降低了量子逻辑门的保真度。
为使量子比特可以突破兰姆-蒂克极限，相关技术利用超快脉冲激光引起的自旋相关动量反冲(spin-dependent kick)；但是利用超快脉冲激光引起的自旋相关动量反冲存在操作难度大，其实现的量子逻辑门保真度远低于容错计算阈值的问题。相关技术还通过量子比特阵列的集体振动模式来构造量子逻辑门；为了利用单个集体振动模式，需要降低量子逻辑门的操作速度，以避免其余集体振动模式的影响；当量子比特数量增加时，集体振动模式频谱间隔减小，量子逻辑门操作异常缓慢；而想要利用所有集体振动模式来构建量子逻辑门，需要精确知道量子比特阵列的量子比特数量、用于构造量子逻辑门的量子比特所处位置以及集体振动模式的频谱信息，当量子比特数量增加时，量子逻辑门操作的参数设计将变得非常困难。综上，利用集体振动模式或者线性自旋相关势能来构造量子逻辑门，不具备可扩展性，无法适用包含大量量子比特的量子计算平台。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供一种构建量子逻辑门的方法及装置，能够提升量子逻辑门的可扩展性。
本发明实施例提供了一种构建量子逻辑门的方法，包括：
将量子逻辑门操作拆分为2n1个第一级分段；
对每一个第一级分段的激光进行参数调整，以使量子逻辑门操作结束时用于构建量子逻辑门的量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态，且用于构建量子逻辑门的两个量子比特的两比特相位等于预设数值；
将参数调整后的激光照射在量子比特上，以实现量子逻辑门的构建；
其中，n1为大于或等于1的整数；所述激光所构建的自旋相关势能与所述用于构建量子逻辑门的量子比特的局域振动模式近共振。
另一方面，本发明实施例还提供一种构建量子逻辑门的装置，包括：拆分单元、参数调整单元和照射单元；其中，
拆分单元设置为：将逻辑门操作拆分为2n1个第一级分段；
参数调整单元设置为：对每一个第一级分段的激光进行参数调整，以使量子逻辑门操作结束时用于构建量子逻辑门的量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态，且用于构建量子逻辑门的两个量子比特的两比特相位等于预设数值；
照射单元设置为：将参数调整后的激光照射在量子比特上，以实现量子逻辑门的构建；
其中，n1为大于或等于1的整数；所述激光所构建的自旋相关势能与所述用于构建量子逻辑门的量子比特的局域振动模式近共振。
本申请技术方案包括：将量子逻辑门操作拆分为2n1个第一级分段；对每一个第一级分段的激光进行参数调整，以使量子逻辑门操作结束时用于构建量子逻辑门的量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态，且用于构建量子逻辑门的两个量子比特的两比特相位等于预设数值；将参数调整后的激光照射在量子比特上，以实现量子逻辑门的构建；其中，n1为大于或等于1的整数；所述激光所构建的自旋相关势能与所述用于构建量子逻辑门的量子比特的局域振动模式近共振。本发明实施例通过参数可调整的激光对量子比特进行照射，激发用于构建量子逻辑门的量子比特的局域振动模式，实现了基于任意形式的自旋相关势能的量子逻辑门，适用于任意规模的量子比特阵列，且无需区分量子比特阵列的各个集体振动模式，逻辑门操作速度不受拉姆-迪克极限的限制，提升了量子逻辑门的可扩展性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例构建量子逻辑门的方法的流程图；
图2为本发明实施例构建量子逻辑门的装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，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。
图1为本发明实施例构建量子逻辑门的方法的流程图，如图1所示，包括：
步骤101、将量子逻辑门操作拆分为2n1个第一级分段；
步骤102、对每一个第一级分段的激光进行参数调整，以使量子逻辑门操作结束时用于构建量子逻辑门的量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态，且用于构建量子逻辑门的两个量子比特的两比特相位等于预设数值；
步骤103、将参数调整后的激光照射在量子比特上，以实现量子逻辑门的构建；
其中，n1为大于或等于1的整数；激光所构建的自旋相关势能与用于构建量子逻辑门的量子比特的局域振动模式近共振。
在一种示例性实例中，本发明激光激发量子比特的局域振动模式。即，设置激光频率，使得自旋相关势能的频率ω与量子比特的局域振动模式的振动频率ωi近共振(差值小于预设数值)，下标i代表第i个量子比特。ωi定义为离子链中其余量子比特处于平衡位置，而只有第i个量子比特振动时的振动频率；数学定义为其中，m代表量子比特的质量，VT是离子阱俘陷势能(trap potential)，/>是库仑势；xi代表第i个量子比特的位置。
本发明实施例通过参数可调整的激光对量子比特进行照射，激发用于构建量子逻辑门的量子比特的局域振动模式，实现了基于任意形式的自旋相关势能的量子逻辑门，适用于任意规模的量子比特阵列，且无需区分量子比特阵列的各个集体振动模式，逻辑门操作速度不受拉姆-迪克极限的限制，提升了量子逻辑门的可扩展性。
在一种示例性实例中，本发明实施例量子比特包括：离子量子比特和原子量子比特。
在一种示例性实例中，本发明实施例激光为连续激光。在一种示例性实例中，本发明实施例对每一个第一级分段的激光进行参数调整，包括：
对每一个第一级分段的激光进行相位调整，以使量子逻辑门操作结束时量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态；
对每一个第一级分段的激光进行功率调整，以使量子逻辑门操作结束时用于构建量子逻辑门的两个量子比特的两比特相位等于预设数值。
本发明实施例通过照射在量子比特上的一对激光来实现自旋相关势能；第i个量子比特的自旋相关势能的表达式为： 其中，xi代表第i个量子比特的位置(需注意，当量子比特阵列式二维阵列时，xi代表第i个离子的二维坐标)，k代表两路激光的波矢矢量差在x方向上的投影，ω代表自旋相关势能的震荡频率，φt是可调控的自旋相关势能的相位，φ0是不可调控的自旋相关势能的随时间缓慢变化的相位，σi代表第i个量子比特的泡利算符；震荡频率ω由两路激光的频率决定；相位φt由两路激光的相位决定；为了突破拉姆-迪克极限，或者说为了利用任意自旋相关势能构建量子逻辑门(即构建量子逻辑门的过程使用其关于xi高阶项)，在进行激光的参数设计时，将离子的运动状态拆分成相关技术中的经典部分和量子部分；本发明实施例激光的参数包括：频率、相位、振幅和作用时间等；设定的激光的参数满足：1)量子逻辑门操作结束时，量子比特的运动状态的经典部分回到初始状态，换句话说，量子比特在x-p相空间中的经典轨迹闭合；2)量子逻辑门操作结束时，两量子比特的两比特相位Φ等于预设数值；本发明实施例中的预设数值与逻辑门类型有关；例如：受控相位门(Controlled phase gate)中Φ＝π/4，部分纠缠门(partially entangling gate)中Φ＝π/8；其中，Φ的定义是状态演化算子中σ1σ2项的系数，即/>
本发明实施例将量子比特的运动拆分成经典部分和量子部分，即将量子比特的运动拆分为：xi＝xic+xiq,pi＝pic+piq；其中，(xic,pic)代表x-p相空间中运动的经典部分，(xiq,piq)是经典轨迹附近的量子涨落；系统演化的哈密顿量是：H＝H0+H1，将自旋相关势能关于xiq进行泰勒展开，保留到二阶项后， 其中，Ω表征自旋相关势能的振动幅值，由激光功率决定；ηi是第i个离子的局域振动模式的拉姆-迪克参数(Lamb-Dick parameter)，量子逻辑门操作执行在第1和第2个量子比特上(需注意，此处仅仅是以量子逻辑门执行在第1和第2个量子比特上为例对本发明实施例进行说明，量子逻辑门同样可以执行在其余量子比特上)；本发明实施例运动的经典轨迹部分由运动方程/>决定。本发明实施例经典轨迹闭合是指：在量子逻辑门结束时，(xic,pic)的值等于其初始值。本发明实施例可以根据上述运动方程，对激光的参数进行调整。
在一种示例性实例中，本发明实施例对每一个第一级分段的激光进行相位调整，包括：
量子逻辑门操作的速度使得用于构建量子逻辑门的量子比特不满足拉姆迪克极限时，对每一个第一级分段进行相位调整，使得激光相位是t-τ/2的偶函数；；
量子逻辑门操作的时长满足拉姆迪克极限时，对每一个第一级分段的激光的相位进行调整，以使激光在量子逻辑门操作的后半段时的相位比前半段的相位大180度(π)；
其中，t是时间，τ是量子逻辑门操作时间；前半段和后半段为量子逻辑门操作均匀拆分成两段后的分段。
本发明实施例当量子逻辑门操作速度不满足拉姆-迪克极限时，本发明实施例激光的相位φt是t-τ/2的偶函数，通过公式表示为： 当量子逻辑门操作时间满足拉姆-迪克极限时，本发明实施例激光的相位φt在逻辑门操作的后半段的值比前半段(0<t<τ/2)的值增加π。
在一种示例性实例中，本发明实施例量子逻辑门操作结束时用于构建量子逻辑门的量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态，包括：
每一个第一级分段结束时，量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态。
在一种示例性实例中，本发明实施例量子逻辑门操作结束时用于构建量子逻辑门的量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态，包括：每两段第一级分段结束时，量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态。需要说明的是，不同的使逻辑门结束时回到初始状态的方法所对应的相位的值以及激光功率的值不相同。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的每一个第一级分段的持续时间与声子在两个相邻量子比特之间的传播时间的比值小于预设比值。
本发明实施例通过设置自旋相关势能的频率与量子比特局域振动模式近共振，并且在远小于声子传播时间的时间尺度内，使得量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态，实现了仅对局域振动模式的激发，从而其余量子比特的振动模式的影响可忽略不计，因此进行量子逻辑门设计时无需区分离子链的各个集体振动模式，因此逻辑门速度不受限制，提升了可扩展性。
在一种示例性实例中，本发明实施例对每一个第一级分段的激光进行参数调整，包括：
将每一个第一级分段拆分成2n2个第二级分段；
对每一个第一级分段包含的第二级分段的激光进行参数调整，使得每一个第一级分段结束时量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的排序在后的2n1/2个所述第一级分段的激光的相位比排序在前的2n1/2个第一级分段的激光的相位多π/2。
本发明实施例通过设置排序在后的2n1/2个所述第一级分段的激光的相位比排序在前的2n1/2个第一级分段的激光的相位多π/2，压制了由于φ0的缓慢漂移对逻辑门保真度的影响，提升了逻辑门保真度。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的排序在前的2n1/2个第一级分段的相邻两个第一级分段的激光相位相差0或者π；排序在后的2n1/2个第一级分段的相邻两个第一级分段的激光相位相差0或者π。
在一种示例性实例中，本发明实施例前2n1/2个相邻两个第一级分段的激光相位可以是：
n1/2＝1时，第一级分段的相位值等于φ+[0,π]；
n1/2＝2时，第一级分段的相位值等于φ+[0,π,π,0]；
n1/3＝3时，第一级分段的相位值等于φ+[0,π,π,0,π,0,0,π]；
其中，φ代表第一个第一级分段的激光相位。
需要说明的是，当n2>0时，φ代表第一个第一级分段所包含的2n2个第二级分段的激光相位的集合。例如，对于n2＝1，每一个第一级分段包含2个第二级分段，则φ＝[φ1,φ2]，其中，φ1是第一个第一级分段的第一个第二级分段的激光相位，φ2是第一个第一级分段的第二个第二级分段的激光相位。那么，对于n1/2＝1,n2/2＝1的情况，排序在前的2n1 /2个第一级分段的所有第二级分段的激光相位设置为[{φ1,φ2},{φ1+π,φ2+π}]，{}代表第一级分段。量子逻辑门操作所有的第二级分段的激光相位设置为
本发明实施例通过设定相邻两个第一级分段的相位差0或者π，使得逻辑门操作结束时，自旋与运动的耦合进一步减小，从而进一步提高逻辑门保真度。
本发明实施例通过对激光参数进行动态调整，激发量子比特的局域振动模式，突破了兰姆-迪克限制，无需区分量子比特阵列的各个集体振动模式，因此逻辑门操作速度不受限制，适用于任意规模的量子比特阵列，提升了量子逻辑门的可扩展性。
图2为本发明实施例构建量子逻辑门的装置的结构框图，如图2所示，包括：拆分单元、参数调整单元和照射单元；其中，
拆分单元设置为：将逻辑门操作拆分为2n1个第一级分段；
参数调整单元设置为：对每一个第一级分段的激光进行参数调整，以使量子逻辑门操作结束时用于构建量子逻辑门的量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态，且用于构建量子逻辑门的两个量子比特的两比特相位等于预设数值；
照射单元设置为：将参数调整后的激光照射在量子比特上，以实现量子逻辑门的构建；
其中，n1为大于或等于1的整数；激光所构建的自旋相关势能与用于构建量子逻辑门的量子比特的局域振动模式近共振。
本发明实施例激光的频率与用于构建量子逻辑门的量子比特的局域振动模式近共振，通过参数调整的激光对量子比特进行照射，在无需精确的量子比特阵列集体振动模式频谱信息的情况下，实现了基于任意形式的自旋相关势能的量子逻辑门，提升了量子逻辑门的可扩展性。
在一种示例性实例中，本发明实施例参数调整单元是设置为：
对每一个第一级分段的激光进行相位调整，以使量子逻辑门操作结束时量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态；
对每一个第一级分段的激光进行功率调整，以使量子逻辑门操作结束时用于构建量子逻辑门的两个量子比特的两比特相位等于预设数值。
在一种示例性实例中，本发明实施例参数调整单元是设置为对每一个第一级分段的激光进行相位调整，包括：
量子逻辑门操作的速度使得用于构建量子逻辑门的量子比特不满足拉姆迪克极限时，对每一个第一级分段进行相位调整，使得激光相位是t-τ/2的偶函数；
量子逻辑门操作的速度满足拉姆迪克极限时，对每一个第一级分段的激光的相位进行调整，以使激光在量子逻辑门操作的后半段时的相位比前半段的相位大180度；
其中，t是时间，τ是量子逻辑门操作时间；前半段和后半段为量子逻辑门操作均匀拆分成两段后的分段。
在一种示例性实例中，本发明实施例量子逻辑门操作结束时用于构建量子逻辑门的量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态，包括：每一个第一级分段结束时，量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态。
在一种示例性实例中，本发明实施例每一个第一级分段的持续时间与声子在两个相邻量子比特之间的传播时间的比值小于预设比值。
在一种示例性实例中，本发明实施例参数调整单元是设置为对每一个第一级分段的激光进行参数调整，包括：
将每一个第一级分段拆分成2n2个第二级分段；
对每一个第一级分段包含的第二级分段的激光进行参数调整，使得每一个第一级分段结束时量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的排序在后的2n1/2个所述第一级分段的激光的相位比排序在前的2n1/2个第一级分段的激光的相位多π/2。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的排序在前的2n1/2个第一级分段的相邻两个第一级分段的激光相位相差0或者π；排序在后的2n1/2个第一级分段的相邻两个第一级分段的激光相位相差0或者π。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
Claims (10)
1.一种构建量子逻辑门的方法，包括：
将量子逻辑门操作拆分为2n1个第一级分段；
对每一个第一级分段的激光进行参数调整，以使量子逻辑门操作结束时用于构建量子逻辑门的量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态，且用于构建量子逻辑门的两个量子比特的两比特相位等于预设数值；
将参数调整后的激光照射在量子比特上，以实现量子逻辑门的构建；
其中，n1为大于或等于1的整数；所述激光所构建的自旋相关势能与所述用于构建量子逻辑门的量子比特的局域振动模式近共振。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对每一个第一级分段的激光进行参数调整，包括：
对每一个所述第一级分段的激光进行相位调整，以使所述量子逻辑门操作结束时所述量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态；
对每一个所述第一级分段的激光进行功率调整，以使所述量子逻辑门操作结束时所述用于构建量子逻辑门的两个量子比特的两比特相位等于所述预设数值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对每一个所述第一级分段的激光进行相位调整，包括：
所述量子逻辑门操作的速度使得用于构建量子逻辑门的量子比特不满足拉姆迪克极限时，对每一个所述第一级分段进行相位调整，使得激光相位是t-τ/2的偶函数；
所述量子逻辑门操作的速度满足所述拉姆迪克极限时，对每一个所述第一级分段的激光的相位进行调整，以使所述激光在所述量子逻辑门操作的后半段时的相位比前半段的相位大180度；
其中，t是时间，τ是量子逻辑门操作时间；所述前半段和所述后半段为所述量子逻辑门操作均匀拆分成两段后的分段。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述量子逻辑门操作结束时用于构建量子逻辑门的量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态，包括：
所述每一个第一级分段结束时，所述量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态；
其中，每一个所述第一级分段的持续时间与声子在两个相邻量子比特之间的传播时间的比值小于预设比值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对每一个第一级分段的激光进行参数调整，包括：
将每一个所述第一级分段拆分成2n2个第二级分段；
对每一个所述第一级分段包含的所述第二级分段的激光进行参数调整，使得每一个第一级分段结束时量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态。
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述激光为连续激光。
7.根据权利要求1、2、4或5所述的方法，其特征在于，排序在后的2n1/2个所述第一级分段的激光的相位比排序在前的2n1/2个所述第一级分段的激光的相位多π/2。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述排序在前的2n1/2个所述第一级分段的相邻两个第一级分段的激光相位相差0或者π；
所述排序在后的2n1/2个所述第一级分段的相邻两个第一级分段的激光相位相差0或者π。
9.一种构建量子逻辑门的装置，包括：拆分单元、参数调整单元和照射单元；其中，
拆分单元设置为：将逻辑门操作拆分为2n1个第一级分段；
参数调整单元设置为：对每一个第一级分段的激光进行参数调整，以使量子逻辑门操作结束时用于构建量子逻辑门的量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态，且用于构建量子逻辑门的两个量子比特的两比特相位等于预设数值；
照射单元设置为：将参数调整后的激光照射在量子比特上，以实现量子逻辑门的构建；
其中，n1为大于或等于1的整数；所述激光所构建的自旋相关势能与所述用于构建量子逻辑门的量子比特的局域振动模式近共振。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述参数调整单元是设置为：
对每一个所述第一级分段的激光进行相位调整，以使所述量子逻辑门操作结束时所述量子比特在x-p相空间中运动轨迹的经典部分回到初始状态；
对每一个所述第一级分段的激光进行功率调整，以使所述量子逻辑门操作结束时所述用于构建量子逻辑门的两个量子比特的两比特相位等于所述预设数值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210037836.3A CN116484955B (zh) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | 一种构建量子逻辑门的方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210037836.3A CN116484955B (zh) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | 一种构建量子逻辑门的方法及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116484955A CN116484955A (zh) | 2023-07-25 |
| CN116484955B true CN116484955B (zh) | 2024-03-19 |
Family
ID=87216423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210037836.3A Active CN116484955B (zh) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | 一种构建量子逻辑门的方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116484955B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111652376A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-09-11 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种量子比特信号的读取方法及装置 |
| CN112101561A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-12-18 | 清华大学 | 一种实现量子逻辑门的方法及装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7498832B2 (en) * | 2007-08-03 | 2009-03-03 | Northrop Grumman Systems Corporation | Arbitrary quantum operations with a common coupled resonator |
| US11301770B2 (en) * | 2018-05-31 | 2022-04-12 | Oti Lumionics Inc. | Methods and systems for solving a problem on a quantum computer |
-
2022
- 2022-01-13 CN CN202210037836.3A patent/CN116484955B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111652376A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-09-11 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种量子比特信号的读取方法及装置 |
| CN112101561A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-12-18 | 清华大学 | 一种实现量子逻辑门的方法及装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Methodology of Resonant Equiangular Composite Quantum Gates;Guang Hao Low 等;PHYSICAL REVIEW;20161228;全文 * |
| 含Rashba自旋轨道耦合效应的非均匀量子线的极化输运性质;徐中辉 等;江西理工大学学报;20120615(第03期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116484955A (zh) | 2023-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Porotti et al. | Coherent transport of quantum states by deep reinforcement learning | |
| EP3766019A1 (en) | Hybrid quantum-classical generative modes for learning data distributions | |
| WO2020072661A1 (en) | Hybrid quantum-classical computer for solving linear systems | |
| US20160026914A1 (en) | Discriminative pretraining of deep neural networks | |
| US12001921B2 (en) | Adiabatic progression with intermediate re-optimization to solve hard variational quantum problems in quantum computing | |
| CN113711244A (zh) | 基于多量子位门的量子计算机架构 | |
| Herrman et al. | Continuous-time quantum walks on dynamic graphs | |
| CN112884155A (zh) | 一种实现量子逻辑门的方法及装置 | |
| US20240169237A1 (en) | A computer implemented method for real time quantum compiling based on artificial intelligence | |
| Troppmann et al. | The role of phases and their interplay in molecular vibrational quantum computing with multiple qubits | |
| Franco et al. | Quantum robustness verification: A hybrid quantum-classical neural network certification algorithm | |
| Wu et al. | Optimal control theory for continuous-variable quantum gates | |
| Ponce et al. | Graph decomposition techniques for solving combinatorial optimization problems with variational quantum algorithms | |
| CN116484955B (zh) | 一种构建量子逻辑门的方法及装置 | |
| Fujiwara et al. | General method for realizing the conditional phase-shift gate and a simulation of Grover’s algorithm in an ion-trap system | |
| Khari et al. | State transfer and maintenance for non-Markovian open quantum systems in a hybrid environment via Lyapunov control method | |
| Kashif et al. | Hqnet: Harnessing quantum noise for effective training of quantum neural networks in nisq era | |
| Zoller | Optimal quantum engineering | |
| Allen | Robust optimal control of the cross-resonance gate in superconducting qubits | |
| Suzuki et al. | Quantum annealing | |
| Castaños-Cervantes et al. | Coherent control of two Jaynes–Cummings cavities | |
| De Prins | Photonic quantum reservoir computing | |
| Ding et al. | Quantum stream learning | |
| Winther | Encoding of Qubit States in Resonators With Cat Codes | |
| Krishnan | Tunneling, Cascades, and Semiclassical Methods in Analog Quantum Optimization |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |