CN117196046A - 量子比特相位驰豫时间参数的测试方法和量子控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种量子比特相位驰豫时间参数的测试方法和量子控制系统，首先获取待测量子比特的相位驰豫时间参数的物理模型，所述物理模型用于获取所述待测量子比特处于|0>态概率和/或|1>态概率随时间变化的理论预期，并对所述待测量子比特执行Ramsey实验，获取所述Ramsey实验的实验结果。最后基于所述物理模型和所述实验结果获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数是否符合要求。基于本申请提出的量子比特相位驰豫时间参数的测试方法对所述相位驰豫时间参数进行测试，整个测试无需人工介入，可以实现快速判断相位驰豫时间参数是否符合要求，在一定程度提高了量子芯片测试过程的执行效率。
Description
技术领域
本发明涉及量子计算技术领域，尤其是涉及一种量子比特相位驰豫时间参数的测试方法和量子控制系统。
背景技术
量子计算与量子信息是一门基于量子力学的原理来实现计算与信息处理任务的交叉学科，与量子物理、计算机科学、信息学等学科有着十分紧密的联系。在最近二十年有着快速的发展。因数分解、无结构搜索等场景的基于量子计算机的量子算法展现出了远超越现有基于经典计算机的算法的表现，也使这一方向被寄予了超越现有计算能力的期望。由于量子计算在解决特定问题上具有远超经典计算机性能的发展潜力，而为了实现量子计算机，需要获得一块包含有足够数量与足够质量量子比特的量子芯片，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。
量子芯片之于量子计算机就相当于CPU之于传统计算机，量子芯片是量子计算机的核心部件，量子芯片就是执行量子计算的处理器，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腔。每一片量子芯片在正式上线使用前，均需要对量子芯片的各项参数进行测试表征。退相干参数是量子比特的参数中非常重要的参数，而量子比特的退相干参数一般包括相位驰豫时间参数以及相位驰豫时间参数，其中，能量驰豫时间T1也称为纵向弛豫，它描述了量子比特体系中激发态的布居数随着时间逐渐减少的过程，对应着体系能量逐渐减少。相位弛豫时间T2也被称为横向弛豫，它描述了受环境影响下，量子比特相位信息丢失的过程。现有技术中，需要研发人员在测试阶段可通过对量子比特进行Ramsey实验，在实验结束后观察量子比特的|0>态或|1>态随时间变化曲线，根据实验结果拟合出相位驰豫时间T2，并根据实验结果人工判断得到的相位驰豫时间参数是否符合要求，这种方案效率较低，极大地影响了测试过程的执行效率。
因此，提出一种可以提高量子芯片测试效率的方案日益成为本领域亟待解决的问题。
需要说明的是，公开于本申请背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种量子比特相位驰豫时间参数的测试方法和量子控制系统，用于解决现有技术中量子芯片测试效率较低的问题。
为了解决以上技术问题，本发明提出一种量子比特相位驰豫时间参数的测试方法，包括：
获取待测量子比特的相位驰豫时间参数的物理模型，其中，所述物理模型用于获取所述待测量子比特处于|0>态概率和/或|1>态概率随时间变化的理论预期；
对所述待测量子比特执行Ramsey实验，获取所述Ramsey实验的实验结果；
基于所述物理模型和所述实验结果获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数是否符合要求。
可选地，所述获取待测量子比特的相位驰豫时间参数的物理模型，包括：
所述待测量子比特的|0>态概率和/或|1>态概率随时间的变化满足：
其中，y为所述待测量子比特处于|0>态概率或|1>态概率，x为时间，A、B、φ为所述物理模型的参数，f为通过所述Ramsey实验结果获取的振荡频率。
可选地，在所述Ramsey实验中两个π/2脉冲间，对所述待测量子比特施加一个π脉冲。
可选地，所述基于所述物理模型和所述实验结果获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数是否符合要求，包括：
基于所述物理模型判断所述实验结果是否符合要求；
根据判断结果获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数是否符合要求，其中，若判断结果为所述实验结果不符合要求，则获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数不符合要求，若判断结果为所述实验结果符合要求，则获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数符合要求。
可选地，所述基于所述物理模型判断所述实验结果是否符合要求，包括：
对所述物理模型以及所述实验结果利用拟合优度判断所述实验结果是否符合要求。
可选地，所述对所述物理模型以及所述实验结果利用拟合优度判断所述实验结果是否符合要求，包括：
构建第一公式，所述第一公式为：
其中，R2为偏移程度，yfit为所述物理模型的理论预期，yraw为所述实验结果，为所述实验结果的平均值；
利用所述第一公式获取到的所述偏移程度与预设阈值的比较，判断所述实验结果是否符合要求。
可选地，利用所述第一公式获取到的所述偏移程度与预设阈值的比较，判断所述实验结果是否符合要求，包括：
判断所述R2是否大于0.75；
若是，则判定所述实验结果为符合要求；
若否，则判定所述实验结果为不符合要求。
可选地，所述利用所述第一公式获取到的所述偏移程度与预设阈值的比较，判断所述实验结果是否符合要求，还包括：
在所述R2大于0.75时，判断所述实验结果的收敛指标是否符合要求，所述收敛指标用于反映所述实验结果的收敛情况；
若是，则判定所述Ramsey实验的实验结果为符合要求；
若否，则调整第一延时的值，并返回执行所述对所述待测量子比特执行Ramsey实验，其中，所述第一延时为所述Ramsey实验中两个π/2脉冲的间隔时间。
可选地，所述收敛指标通过以下公式获取：
rate＝T2/delay；
其中，rate为所述收敛指标，T2为拟合所述实验结果后的相位弛豫时间，delay为所述第一延时。
可选地，所述判断所述实验结果的收敛指标是否符合要求，包括：
判断所述收敛指标是否满足预设条件；
若是，则判定所述收敛指标为符合要求；
若否，则判定所述收敛指标为不符合要求。
可选地，所述预设条件包括所述收敛指标小于0.5且大于0。
可选地，所述调整所述第一延时的值，包括：
在所述收敛指标小于0时，增大所述第一延时的值。
可选地，所述增大所述第一延时的值，包括：
将当前所述第一延时的值乘以1.5，以此更新所述第一延时的值。
可选地，所述调整所述第一延时的值，还包括：
在所述收敛指标大于等于0.5时，利用以下公式更新所述第一延时的值：delay＝T2/S，其中，S为预设值。
基于同一发明构思，本发明还提出一种量子比特相位驰豫时间参数的测试装置，包括：
物理模型获取单元，其被配置为获取待测量子比特的相位驰豫时间参数的物理模型，其中，所述物理模型用于获取所述待测量子比特处于|0>态概率和/或|1>态概率随时间变化的理论预期；
实验执行单元，其被配置为对所述待测量子比特执行Ramsey实验，获取所述Ramsey实验的实验结果；
参数辨别单元，其被配置为基于所述物理模型和所述实验结果获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数是否符合要求。
基于同一发明构思，本发明还提出一种量子控制系统，利用上述特征描述中任一项所述的量子比特相位驰豫时间参数的测试方法对相位驰豫时间参数进行判断，或包括上述特征描述中所述的量子比特相位驰豫时间参数的测试装置。
基于同一发明构思，本发明还提出一种量子计算机，包括上述特征描述中所述的量子控制系统。
基于同一发明构思，本发明还提出一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被一处理器执行时能实现上述特征描述中任一项所述的量子比特相位驰豫时间参数的测试方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提出的量子比特相位驰豫时间参数的测试方法，首先获取待测量子比特的相位驰豫时间参数的物理模型，所述物理模型用于获取所述待测量子比特处于|0>态概率和/或|1>态概率随时间变化的理论预期，并对所述待测量子比特执行Ramsey实验，获取所述Ramsey实验的实验结果。最后基于所述物理模型和所述实验结果获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数是否符合要求。基于本申请提出的量子比特相位驰豫时间参数的测试方法对所述相位驰豫时间参数进行测试，整个测试无需人工介入，可以实现快速判断相位驰豫时间参数是否符合要求，在一定程度提高了量子芯片测试过程的执行效率。
本发明提出的一种量子比特相位驰豫时间参数的测试装置、量子控制系统、量子计算机以及可读存储介质，与所述量子比特相位驰豫时间参数的测试方法属于同一发明构思，因此具有相同的有益效果，在此不做赘述。
附图说明
图1为本发明实施例提出的量子比特相位驰豫时间参数的测试方法的流程示意图；
图2为第一种以|0>态概率为纵坐标的Ramsey实验的结果示意图；
图3为第一种以|1>态概率为纵坐标的Ramsey实验的结果示意图；
图4为第二种以|0>态概率为纵坐标的Ramsey实验的结果示意图；
图5为第二种以|1>态概率为纵坐标的Ramsey实验的结果示意图；
图6为第三种以|0>态概率为纵坐标的Ramsey实验的结果示意图；
图7为第三种以|1>态概率为纵坐标的Ramsey实验的结果示意图；
图8为第四种以|0>态概率为纵坐标的Ramsey实验的结果示意图；
图9为第四种以|1>态概率为纵坐标的Ramsey实验的结果示意图；
图10为本发明实施例提出的量子比特相位驰豫时间参数的测试装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，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，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，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。
请参考图1，本申请实施例提出一种量子比特相位驰豫时间参数的测试方法，包括：
S10：获取待测量子比特的相位驰豫时间参数的物理模型，其中，所述物理模型用于获取所述待测量子比特处于|0>态概率和/或|1>态概率随时间变化的理论预期；
S20：对所述待测量子比特执行Ramsey实验，获取所述Ramsey实验的实验结果；
S30：基于所述物理模型和所述实验结果获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数是否符合要求。
与现有技术不同之处在于，本发明提出的量子比特相位驰豫时间参数的测试方法，首先获取待测量子比特的相位驰豫时间参数的物理模型，所述物理模型用于获取所述待测量子比特处于|0>态概率和/或|1>态概率随时间变化的理论预期，并对所述待测量子比特执行Ramsey实验，获取所述Ramsey实验的实验结果。最后基于所述物理模型和所述实验结果获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数是否符合要求。基于本申请提出的量子比特相位驰豫时间参数的测试方法对所述相位驰豫时间参数进行测试，整个测试无需人工介入，可以实现快速判断相位驰豫时间参数是否符合要求，在一定程度提高了量子芯片测试过程的执行效率。
本领域技术人员应当理解的是，在本发明实施例中所提到的Ramsey实验具体是指：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脉冲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。这里提到的π/2量子逻辑门操作指的就是π/2脉冲。典型的Ramsey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：
在公式1中，A和B为拟合系数，T0为量子比特的退相干时间，fd为π/2量子逻辑门操作对应的微波脉冲信号的载频，f0为量子比特的振荡频率，且f0与该量子比特的真实频率fq、π/2量子逻辑门操作的载频频率满足：
f0(fd)＝|fq-fd| (2)
综上所述并结合公式2，可以得到：Ramsey实验的结果，也就是曲线的振荡频率等于量子逻辑门操作的载频频率以及量子比特真实频率的差值，因而Ramsey实验除了能够用于获得量子比特的退相干时间以外，还能同时精确获得量子比特的真实频率。
在本发明实施例中，申请人建立了所述相位驰豫时间参数的物理模型，所述相位驰豫参数的物理模型反映了正常情况下所述待测量子比特在执行所述Ramsey实验时的理论实验结果，理论实验结果主要包括所述待测量子比特的|0>态概率和/或|1>态概率随时间的变化情况。具体地，所述获取待测量子比特的相位驰豫时间参数的物理模型，包括：
所述待测量子比特的|0>态概率和/或|1>态概率随时间的变化满足：
其中，y为所述待测量子比特处于|0>态概率或|1>态概率，x为时间，A、B、φ为所述物理模型的参数，f为通过所述Ramsey实验结果获取的振荡频率。
可选地，为了获取所述相位驰豫时间参数，除了利用所述Ramsey实验外，还可在所述Ramsey实验的基础上增加一个π脉冲，这样做可以有效减少低频噪声对所述待测量子比特的影响，在一定程度上可以提到获取到的相位驰豫时间参数的准确性。具体地，在所述Ramsey实验中两个π/2脉冲间，对所述待测量子比特施加一个π脉冲。
在本发明实施例中，所述基于所述物理模型和所述实验结果获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数是否符合要求，包括：
基于所述物理模型判断所述实验结果是否符合要求；
根据判断结果获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数是否符合要求，其中，若判断结果为所述实验结果不符合要求，则获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数不符合要求，若判断结果为所述实验结果符合要求，则获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数符合要求。
本领域技术人员可以理解的是，不同的应用场景，对于实验结果的精度要求不同，有些对精度要求不高的节点可能对于偏离一定范围内的实验结果是可以接受的，但是对于一些精度要求较高的节点来说，需要实验结果很接近所述物理模型。
为了获取所述实验结果是否符合要求，申请人提出利用拟合优度来实现，拟合优度(Goodness of Fit)是指回归直线对观测值的拟合程度。主要是运用判定系数和回归标准差，检验模型对样本观测值的拟合程度。当解释变量为多元时，要使用调整的拟合优度，以解决变量元素增加对拟合优度的影响。假定一个总体可分为r类，现从该总体获得了一个样本——这是一批分类数据，需要我们从这些分类数据中出发，去判断总体各类出现的概率是否与已知的概率相符。譬如要检验一颗骰子是否是均匀的，那么可以将该骰子抛掷若干次，记录每一面出现的次数，从这些数据出发去检验各面出现的概率是否都是1/6，拟合优度检验就是用来检验一批分类数据所来自的总体的分布是否与某种理论分布相一致。具体地，在本发明实施例中，所述基于所述物理模型判断所述实验结果是否符合要求，包括：
对所述物理模型以及所述实验结果利用拟合优度判断所述实验结果是否符合要求。
进一步地，在本发明实施例中，所述对所述物理模型以及所述实验结果利用拟合优度判断所述实验结果是否符合要求，包括：
构建第一公式，所述第一公式为：
其中，R2为偏移程度，yfit为所述物理模型的理论预期，yraw为所述实验结果，为所述实验结果的平均值；
利用所述第一公式获取到的所述偏移程度与预设阈值的比较，判断所述实验结果是否符合要求。
在本实施例中，所述R2越接近1，说明所述调制情况偏离所述物理模型的理论预期值的程度越小，通过拟合优度方法中的R2也即偏移程度可以很直观地发现实验结果与物理模型的契合程度，进而以此来判断所述相位驰豫时间参数是否符合要求。通过前述分析可知，不同的应用场景，对于实验结果的精度要求不同，有些对精度要求不高的节点可能对于偏离一定范围内的实验结果是可以接受的，那么此时所述预设阈值可以适当小于1，例如可设置为R2不小于0.8或0.7等。但是对于一些精度要求较高的节点来说，需要实验结果很接近所述物理模型，此时所述预设阈值需要设置比较接近1，例如可设置为R2不小于0.9或0.95等。需要注意的是，上述例举的预设阈值仅是为了便于技术人员可以更好理解本申请的技术方案，而不能视为对本申请技术方案的限制。
可选地，利用所述第一公式获取到的所述偏移程度与预设阈值的比较，判断所述实验结果是否符合要求，包括：
判断所述R2是否大于0.75；
若是，则判定所述实验结果为符合要求；
若否，则判定所述实验结果为不符合要求。
请参考图2至图9，其中，图2中的曲线A1、图3中的曲线B1、图4中的曲线C1、图5中的曲线D1、图6中的曲线E1、图7中的曲线F1、图8中的G1以及图9中的H1为所述Ramsey实验的实验结果。图2中的曲线A2、图3中的曲线B2、图4中的曲线C2、图5中的曲线D2、图6中的曲线E2、图7中的曲线F2、图8中的G2以及图9中的H2为所述物理模型的理论预期。
图2中的曲线A1和曲线A2相比，其R2为0.9777，图3与图2为同一组数据的统计结果，图2以|0>态的概率为纵坐标，图3则是以|1>态的概率为纵坐标，图3中的曲线B1和B2的R2也是0.9777。图4和图5、图6和图7、图8和图9的关系与图2和图3的关系类似，实际上都是同一组数据，只是统计的对象不同，从图中的纵坐标标记可以明显看出，在此不一一赘述。图4和图5中的R2为0.7782，图6和图7中的R2为0.0252，图8和图9中的R2为0.6388，很明显，图6、图7、图8以及图9的实验结果偏离所述物理模型比较远，不太符合要求。
进一步地，申请人在实际应用时发现，所述Ramsey实验中两个π/2脉冲的间隔时间的大小跟所述Ramsey实验的收敛情况存在关系，而所述Ramsey实验的收敛与否直接影响测试的效率，如果我们设置所述Ramsey实验中两个π/2脉冲的间隔时间的时间过小，可能最后所述Ramsey实验的实验结果并未收敛，从而无法从实验结果中准确地拟合出能量驰豫时间，另外，如果我们设置所述Ramsey实验中两个π/2脉冲的间隔时间的时间过大，很可能实验结果早已收敛，并且后面有很多无用的数据，导致测试的效率过低。
具体地，在本发明实施例中，所述利用所述第一公式获取到的所述偏移程度与预设阈值的比较，判断所述实验结果是否符合要求，还包括：
在所述R2大于0.75时，判断所述实验结果的收敛指标是否符合要求，所述收敛指标用于反映所述实验结果的收敛情况；
若是，则判定所述Ramsey实验的实验结果为符合要求；
若否，则调整第一延时的值，并返回执行所述对所述待测量子比特执行Ramsey实验，其中，所述第一延时为所述Ramsey实验中两个π/2脉冲的间隔时间。
进一步地，在本发明实施例中，所述收敛指标通过以下公式获取：
rate＝T2/delay；
其中，rate为所述收敛指标，T2为拟合所述实验结果后的相位弛豫时间，delay为所述第一延时。
根据本申请提出的收敛指标的获取方式，图2和图3中的收敛指标为0.4193，图4和图5中的收敛指标为0.2786，图6和图7中的收敛指标为0.119，图8和图9中的收敛指标为0.5。
可选地，所述判断所述实验结果的收敛指标是否符合要求，包括：
判断所述收敛指标是否满足预设条件；
若是，则判定所述收敛指标为符合要求；
若否，则判定所述收敛指标为不符合要求。
具体地，所述预设条件包括所述收敛指标小于0.5且大于0。本领域技术人员可以理解的是，在本实施例中，所述预设条件设置为所述收敛指标小于0.5且大于0，在其它实施例中，所述预设条件还可以为其它情况，在此不一一赘述。
可选地，在本发明实施例中，所述调整所述第一延时的值，包括：
在所述收敛指标小于0时，增大所述第一延时的值。
进一步地，在本发明实施例中，所述增大所述第一延时的值，包括：
将当前所述第一延时的值乘以1.5，以此更新所述第一延时的值。
更进一步地，在本发明实施例中，所述调整所述第一延时的值，还包括：
在所述收敛指标大于等于0.5时，利用以下公式更新所述第一延时的值：delay＝T2/S，其中，S为预设值。
请参考图10，基于同一发明构思，本申请实施例还提出一种量子比特相位驰豫时间参数的测试装置，包括：
物理模型获取单元100，其被配置为获取待测量子比特的相位驰豫时间参数的物理模型，其中，所述物理模型用于获取所述待测量子比特处于|0>态概率和/或|1>态概率随时间变化的理论预期；
实验执行单元200，其被配置为对所述待测量子比特执行Ramsey实验，获取所述Ramsey实验的实验结果；
参数辨别单元300，其被配置为基于所述物理模型和所述实验结果获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数是否符合要求。
可以理解的是，所述物理模型获取单元100、所述实验执行单元200以及所述参数判别单元300可以合并在一个装置中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个子模块，或者，所述物理模型获取单元100、所述实验执行单元200以及所述参数判别单元300中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个功能模块中实现。根据本发明的实施例，所述物理模型获取单元100、所述实验执行单元200以及所述参数判别单元300中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以以对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式的适当组合来实现。或者，所述物理模型获取单元100、所述实验执行单元200以及所述参数判别单元300中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该程序被计算机运行时，可以执行相应模块的功能。
基于同一发明构思，本申请实施例还提出一种量子控制系统，利用上述特征描述中任一项所述的量子比特相位驰豫时间参数的测试方法对相位驰豫时间参数进行判断，或包括上述特征描述中所述的量子比特相位驰豫时间参数的测试装置。
基于同一发明构思，本申请实施例还提出一种量子计算机，包括上述特征描述中所述的量子控制系统。
基于同一发明构思，本申请实施例还提出一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被一处理器执行时能实现上述特征描述中任一项所述的量子比特相位驰豫时间参数的测试方法。
所述可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备，例如可以是但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所描述的计算机程序可以从可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收所述计算机程序，并转发该计算机程序，以供存储在各个计算/处理设备中的可读存储介质中。用于执行本发明操作的计算机程序可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。所述计算机程序可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机程序的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。
这里参照根据本发明实施例的方法、系统和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序实现。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些程序在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机程序存储在可读存储介质中，这些计算机程序使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有该计算机程序的可读存储介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机程序加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的计算机程序实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (18)
1.一种量子比特相位驰豫时间参数的测试方法，其特征在于，包括：
获取待测量子比特的相位驰豫时间参数的物理模型，其中，所述物理模型用于获取所述待测量子比特处于|0>态概率和/或|1>态概率随时间变化的理论预期；
对所述待测量子比特执行Ramsey实验，获取所述Ramsey实验的实验结果；
基于所述物理模型和所述实验结果获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数是否符合要求。
2.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述获取待测量子比特的相位驰豫时间参数的物理模型，包括：
所述待测量子比特的|0>态概率和/或|1>态概率随时间的变化满足：
其中，y为所述待测量子比特处于|0>态概率或|1>态概率，x为时间，A、B、φ为所述物理模型的参数，f为通过所述Ramsey实验结果获取的振荡频率。
3.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，在所述Ramsey实验中两个π/2脉冲间，对所述待测量子比特施加一个π脉冲。
4.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述基于所述物理模型和所述实验结果获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数是否符合要求，包括：
基于所述物理模型判断所述实验结果是否符合要求；
根据判断结果获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数是否符合要求，其中，若判断结果为所述实验结果不符合要求，则获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数不符合要求，若判断结果为所述实验结果符合要求，则获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数符合要求。
5.如权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述基于所述物理模型判断所述实验结果是否符合要求，包括：
对所述物理模型以及所述实验结果利用拟合优度判断所述实验结果是否符合要求。
6.如权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述对所述物理模型以及所述实验结果利用拟合优度判断所述实验结果是否符合要求，包括：
构建第一公式，所述第一公式为：
其中，R2为偏移程度，yfit为所述物理模型的理论预期，yraw为所述实验结果，为所述实验结果的平均值；
利用所述第一公式获取到的所述偏移程度与预设阈值的比较，判断所述实验结果是否符合要求。
7.如权利要求6所述的测试方法，其特征在于，利用所述第一公式获取到的所述偏移程度与预设阈值的比较，判断所述实验结果是否符合要求，包括：
判断所述R2是否大于0.75；
若是，则判定所述实验结果为符合要求；
若否，则判定所述实验结果为不符合要求。
8.如权利要求7所述的测试方法，其特征在于，所述利用所述第一公式获取到的所述偏移程度与预设阈值的比较，判断所述实验结果是否符合要求，还包括：
在所述R2大于0.75时，判断所述实验结果的收敛指标是否符合要求，所述收敛指标用于反映所述实验结果的收敛情况；
若是，则判定所述Ramsey实验的实验结果为符合要求；
若否，则调整第一延时的值，并返回执行所述对所述待测量子比特执行Ramsey实验，其中，所述第一延时为所述Ramsey实验中两个π/2脉冲的间隔时间。
9.如权利要求8所述的测试方法，其特征在于，所述收敛指标通过以下公式获取：
rate＝T2/delay；
其中，rate为所述收敛指标，T2为拟合所述实验结果后的相位弛豫时间，delay为所述第一延时。
10.如权利要求9所述的测试方法，其特征在于，所述判断所述实验结果的收敛指标是否符合要求，包括：
判断所述收敛指标是否满足预设条件；
若是，则判定所述收敛指标为符合要求；
若否，则判定所述收敛指标为不符合要求。
11.如权利要求10所述的测试方法，其特征在于，所述预设条件包括所述收敛指标小于0.5且大于0。
12.如权利要求11所述的测试方法，其特征在于，所述调整所述第一延时的值，包括：
在所述收敛指标小于0时，增大所述第一延时的值。
13.如权利要求12所述的测试方法，其特征在于，所述增大所述第一延时的值，包括：
将当前所述第一延时的值乘以1.5，以此更新所述第一延时的值。
14.如权利要求12所述的测试方法，其特征在于，所述调整所述第一延时的值，还包括：
在所述收敛指标大于等于0.5时，利用以下公式更新所述第一延时的值：delay＝T2/S，其中，S为预设值。
15.一种量子比特相位驰豫时间参数的测试装置，其特征在于，包括：
物理模型获取单元，其被配置为获取待测量子比特的相位驰豫时间参数的物理模型，其中，所述物理模型用于获取所述待测量子比特处于|0>态概率和/或|1>态概率随时间变化的理论预期；
实验执行单元，其被配置为对所述待测量子比特执行Ramsey实验，获取所述Ramsey实验的实验结果；
参数辨别单元，其被配置为基于所述物理模型和所述实验结果获取所述待测量子比特的相位驰豫时间参数是否符合要求。
16.一种量子控制系统，其特征在于，利用如权利要求1-14中任一项所述的量子比特相位驰豫时间参数的测试方法对相位驰豫时间参数进行判断，或包括权利要求15所述的量子比特相位驰豫时间参数的测试装置。
17.一种量子计算机，其特征在于，包括如权利要求16所述的量子控制系统。
18.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被一处理器执行时能实现权利要求1至14中任一项所述的量子比特相位驰豫时间参数的测试方法。
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