CN117933410A - 一种量子计算的纠错方法、系统、存储介质及电子设备 - Google Patents

Abstract

在本说明书提供的一种量子计算的纠错方法、系统、存储介质及电子设备中，先获取集成芯片中量子芯片输出的计算结果，在集成芯片中，确定与量子芯片对应的存算一体芯片中储存的CSS码的逆矩阵，再根据量子芯片的计算结果，通过CSS码，确定计算结果的症状，然后根据CSS码的逆矩阵以及计算结果的症状，确定计算结果的噪声，最后根据计算结果的噪声，对计算结果纠正，通过在低功耗的集成芯片上运行的分布式算法，高效的得到了量子芯片的正确计算结果。

Description

一种量子计算的纠错方法、系统、存储介质及电子设备

技术领域

本说明书涉及计算机技术领域，尤其涉及一种量子计算的纠错方法、系统、存储介质及电子设备。

背景技术

近年来，随着电子信息技术的发展，量子计算加速计算机的运行速度的功能变得越来越重要。一般地，进行量子计算的量子系统依赖低温环境运行，且因为量子系统的量子芯片中量子比特的性质，在量子计算中会不可避免的出现大量噪声，于是需要对量子计算进行纠错，保证计算结果正确。

在现有技术中，使用现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA），通过FPGA中储存的CSS（Calderbank-Shor-Steane）码对量子计算结果检测，并根据检测结果纠错。但是，通用的FPGA是一种外接在量子芯片所在低温环境外的方法，不能避免出入冷藏环境的信息损失以及时延，因此对量子计算进行纠错的效率低下。

为此，本说明书提供一种量子计算的纠错方法。

发明内容

本申请提供一种量子计算的纠错方法、系统、存储介质及电子设备，以部分解决现有技术存在的上述问题。

本申请采用下述技术方案：

一种量子计算的纠错方法，所述方法应用于集成芯片，所述集成芯片由量子芯片和所述量子芯片对应的存算一体芯片组成，所述方法包括：

获取所述量子芯片输出的计算结果，确定所述量子芯片中存储的CSS码，并确定在所述存算一体芯片中储存的所述CSS码的逆矩阵；

根据所述量子芯片的计算结果，通过所述CSS码，确定所述计算结果的症状，所述症状为所述CSS码输出的已编码噪声测量结果；

根据所述CSS码的逆矩阵以及所述计算结果的症状，确定所述计算结果的噪声；

根据所述计算结果的噪声，对所述计算结果纠正，确定正确的计算结果。

可选地，采用下述方法组装所述集成芯片，其中：

确定已制备的量子芯片的最大纠错量子比特数，以及确定已制备的存算一体芯片的总量子比特数；

若所述最大纠错量子比特数大于等于所述总量子比特数，将所述存算一体芯片嵌入所述量子芯片，得到集成芯片。

可选地，所述方法还包括：

若所述最大纠错量子比特数小于所述总量子比特数，确定所述总量子比特数与所述最大纠错量子比特数之商，并确定与商值对应的数量的所述存算一体芯片；

确定与商值对应的数量的所述存算一体芯片组成的芯片阵列；

将所述芯片阵列嵌入所述量子芯片，得到集成芯片。

可选地，所述方法还包括：

当所述集成芯片组装完成后，确定在所述量子芯片中进行纠错的CSS码；

根据所述CSS码携带的检测矩阵，确定所述检测矩阵的逆矩阵；

将所述逆矩阵存储至存算一体芯片中。

可选地，根据所述CSS码的逆矩阵以及所述计算结果的症状，确定所述计算结果的噪声，具体包括：

确定所述CSS码的逆矩阵以及所述计算结果的症状；

计算所述CSS码的逆矩阵的转置矩阵，计算所述逆矩阵的转置矩阵以及所述计算结果的症状之积，作为所述计算结果的噪声。

可选地，根据所述量子芯片的计算结果，通过所述CSS码，确定所述计算结果的症状，具体包括：

通过所述量子芯片中储存的CSS码，测量所述量子芯片中存储所述计算结果的各量子比特，分别得到所述计算结果的比特翻转症状以及相位翻转症状；

将所述比特翻转症状以及相位翻转症状，作为所述计算结果的症状。

可选地，根据所述CSS码的逆矩阵以及所述计算结果的症状，确定所述计算结果的噪声，具体包括：

根据所述CSS码的逆矩阵以及所述计算结果的比特翻转症状，确定计算得到的所述计算结果的比特翻转噪声；

根据所述CSS码的逆矩阵以及所述计算结果的相位翻转症状，确定计算得到的所述计算结果的相位翻转噪声；

将所述比特翻转噪声以及相位翻转噪声，作为所述计算结果的噪声；

根据所述计算结果的噪声，对所述计算结果纠正，确定正确的计算结果，具体包括：

根据所述计算结果的噪声中的比特翻转噪声以及所述计算结果的相位翻转噪声，对所述计算结果分别进行纠正，确定正确的计算结果。

一种量子计算的纠错装置，包括：

获取模块，获取所述量子芯片输出的计算结果，确定所述量子芯片中存储的CSS码，并确定在所述存算一体芯片中储存的所述CSS码的逆矩阵；

确定模块，根据所述量子芯片的计算结果，通过所述CSS码，确定所述计算结果的症状，所述症状为所述CSS码输出的噪声测量结果；

解码模块，根据所述CSS码的逆矩阵以及所述计算结果的症状，确定所述计算结果的噪声；

输出模块，根据所述计算结果的噪声，对所述计算结果纠正，确定正确的计算结果。

本说明书提供的计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述量子计算的纠错方法。

本说明书提供的电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述量子计算的纠错方法。

本说明书采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

在本说明书提供的一种量子计算的纠错方法中，先获取集成芯片中量子芯片输出的计算结果，在集成芯片中，确定与量子芯片对应的存算一体芯片中储存的CSS码的逆矩阵，再根据量子芯片的计算结果，通过CSS码，确定计算结果的症状，然后根据CSS码的逆矩阵以及计算结果的症状，确定计算结果的噪声，最后根据计算结果的噪声，对计算结果纠正。

从上述方法中可以看出，在集成芯片中量子芯片得到计算结果时，通过在低功耗的集成芯片中运行的分布式存算一体芯片存储的CSS码，得到量子芯片得到计算结果的症状，对症状解码得到噪声，并根据噪声对计算结果纠错，高效的得到量子芯片的正确计算结果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，本说明书的示意性实施例及其说明用于解释本说明书，并不构成对本说明书的不当限定。在附图中：

图1为本说明书提供的一种量子计算的纠错方法的流程示意图；

图2为本说明书提供的一种量子计算的纠错方法的集成芯片结构示意图；

图3为本说明书提供的一种量子计算的纠错方法的存算一体芯片检测示意图；

图4为本说明书提供的一种量子计算的纠错方法的装置示意图；

图5为本说明书提供的一种对应于图1的电子设备示意图。

具体实施方式

为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。

图1为本说明书提供的量子计算的纠错方法的流程示意图，具体包括以下步骤：

S101：获取所述量子芯片输出的计算结果，确定确定所述量子芯片中存储的CSS码，并确定在所述存算一体芯片中储存的所述CSS码的逆矩阵。

目前，超导等量子芯片的运行环境为低温环境，该环境的具体温度在零下275摄氏度以下，有大量制冷设备用于实现运行量子芯片的低温环境。而常规的晶体管芯片无法在运行量子芯片的低温环境中工作。因此，常规的FPGA方法采用外接晶体管芯片的方式，以获取量子芯片的计算结果，再通过FPGA内的解码算法对结果进行检测，得到计算结果的症状并解码得到噪声，最后通过解码得到的噪声纠正量子芯片的计算结果。

此处需额外说明的是，因量子芯片并非固定用于计算，也能够用于存储，因此本说明书中的计算结果并非一定是量子芯片计算得到的结果，而是量子芯片中可读取的量子信息，为方便理解，在本说明书中以量子芯片的计算结果为例进行描述，本说明书不作限制。

通过集成芯片中的低功耗的存算一体芯片，使该存算一体芯片能够在超低温环境中工作，并根据低功耗产热低的特点，控制了该存算一体芯片对量子芯片工作环境温度的负面影响。在此之外，还通过在该存算一体芯片中运行的，对量子芯片进行解码的分布式解码算法，实现了对量子芯片计算结果的纠错。基于低功耗的存算一体芯片能够在低温环境下进行工作的特点，将该存算一体芯片嵌入量子芯片，得到了低功耗的集成芯片，运转该集成芯片，从而高效的得到了正确的计算结果。

在本说明书一个或多个实施例中，为使用由量子芯片和存算一体芯片组成的集成芯片进行计算，先确定已制备的量子芯片的最大纠错量子比特数，以及确定已制备的存算一体芯片的总量子比特数，若最大纠错量子比特数大于等于总量子比特数，将存算一体芯片嵌入量子芯片，得到集成芯片。

具体的，确定如图2所示的集成芯片：左侧为集成芯片示意图，右侧为集成芯片结构示意图，其中，右侧的集成芯片结构示意图还包括嵌入在量子芯片上的存算一体芯片。分别获取已制备的量子芯片以及已制备的存算一体芯片，上述存算一体芯片，是用于进行矩阵向量乘法y=Ax的芯片, 其中A为L*L的二进制矩阵，x为二进制向量，存算一体芯片的矩阵L=32，对应的量子芯片是n比特的量子芯片，由超导、离子阱、中性原子、或光量子平台实现该量子芯片中的存储功能，还可通过由超导、离子阱、中性原子、或光量子平台实现的各量子操作门进行计算，例如，在量子芯片中实现{X,Y,Z,H,CNOT,T}系列操作门，用于计算，或者在量子芯片中实现等价的通用操作门组合用于计算。再从已制备的各量子芯片中，选择噪声低于存算一体芯片中存储的CSS码的逆矩阵的容错阈值的量子芯片作为集成芯片中的量子芯片。最后，若最大纠错量子比特数大于等于总量子比特数，将存算一体芯片嵌入量子芯片，得到集成芯片。

其中，集成芯片中的存算一体芯片，是一种晶体管芯片包括整数型以及二进制两种存算一体芯片，本方法使用整数型的存算一体芯片能够进行计算，但在本方法中，对比二进制的存算一体芯片以及整数型的存算一体芯片，二进制的存算一体芯片具有更优秀的能耗比，因此更适合作为对量子芯片纠错的存算一体芯片。

其中，嵌入得到集成芯片的方法，是基于量子芯片输出的计算结果是电信号，而存算一体芯片可接收电信号并进行纠错以及回传数据，因此类似的使用常规晶体管芯片之间的边对边角对角的嵌入方式，就可实现存算一体芯片对量子芯片的嵌入，从而得到集成芯片。对于具体的嵌入方式，本说明书不作限制，可根据需要选择。

此处需额外说明，CSS码有多个类型，在本说明书一个或多个实施例中，使用的CSS码均为至少为能够对相位翻转纠错以及比特翻转纠错的CSS码，对于具体CSS码的类型，本说明书不作限制，可根据需要选择。

进一步的，若量子芯片中的量子比特数大于存算一体芯片的最大纠错量子比特数，则基于该量子芯片的量子比特数，进行芯片阵列设计：若最大纠错量子比特数小于总量子比特数，确定总量子比特数与最大纠错量子比特数之商，并确定与商值对应的数量的存算一体芯片，确定与商值对应的数量的存算一体芯片组成的芯片阵列。将芯片阵列嵌入量子芯片，得到集成芯片。

在本说明书一个或多个实施例中，当集成芯片组装完成后，集成芯片确定在量子芯片中进行纠错的CSS码，再根据CSS码携带的检测矩阵，确定该检测矩阵的逆矩阵，并将逆矩阵存储至存算一体芯片中，以在后续步骤中将使用CSS码以及该CSS码的逆矩阵对量子芯片的计算结果进行检测纠错。

S103：根据所述量子芯片的计算结果，通过所述CSS码，确定所述计算结果的症状，所述症状为所述CSS码输出的已编码噪声测量结果。

在本说明书一个或多个实施例中，集成芯片将量子芯片输出的CSS码测量结果输入存算一体芯片，通过存算一体芯片中存储的该CSS码的逆矩阵，对量子芯片的输出结果进行解码，得到了量子芯片中的噪声。

在本说明书实施例中，集成芯片根据量子芯片的计算结果以及存算一体芯片中储存的CSS码的逆矩阵，计算CSS码中携带的矩阵与计算结果噪声的积，作为计算结果的症状，如下式所示：

其中，为传输到存算一体芯片的症状，/>为噪声的测量结果，也可以称为症状，/>为CSS码携带的测量矩阵，/>为检测到的计算结果的噪声。

S105：根据所述CSS码的逆矩阵以及所述计算结果的症状，确定所述计算结果的噪声。

在本说明书一个或多个实施例中，集成芯片在存算一体芯片中，确定存储的与用于测量症状CSS码相逆的逆矩阵，并根据该逆矩阵以及计算测量得到的症状，得到计算结果的噪声。通过逆矩阵的计算，得到计算结果的噪声。

在本说明书实施例中，集成芯片先将CSS码的逆矩阵以及计算结果的症状输入存算一体芯片。再通过存算一体芯片中的解码模块，计算CSS码的逆矩阵的转置矩阵，计算逆矩阵的转置矩阵以及计算结果的症状之积，作为计算结果的噪声。

具体的，得到噪声的过程如下式所示：

其中，计算结果y为在量子芯片上解码的噪声，A为CSS码携带矩阵的逆矩阵的转置矩阵，为得到的计算结果的噪声。

其中，逆矩阵H-1为CSS码携带矩阵的逆矩阵，可以表示为，/>是单位矩阵。

此处需额外对说明，具体如下式：

其中，是计算结果的噪声/>对应的症状。通过该式，可以得知，计算结果症状与得到的计算结果的噪声对应症状相同，也就是证明了计算得到噪声等价于测量的计算结果噪声。

S107：根据所述计算结果的噪声，对所述计算结果纠正，确定正确的计算结果。

在本说明书一个或多个实施例中，集成芯片在存算一体芯片中，根据计算结果的噪声，对量子芯片的输出结果进行纠正，从而得到正确的计算结果。

具体的，集成芯片将计算结果的噪声y通过反馈至量子芯片，根据解码结果y进行硬件或者软件层面纠错，完成对该量子芯片的计算结果的测量以及纠错。

基于图1提供的量子计算的纠错方法，集成芯片获取集成芯片中量子芯片输出的计算结果，在集成芯片中，确定与量子芯片对应的存算一体芯片中储存的CSS码的逆矩阵，再根据量子芯片的计算结果，通过CSS码，确定计算结果的症状，然后根据CSS码的逆矩阵以及计算结果的症状，确定计算结果的噪声，最后根据计算结果的噪声，对计算结果纠正，通过集成芯片，高效的得到了量子芯片的正确计算结果。

可选地，在步骤S101中，若所述存算一体芯片中未预先存入用于测量症状的CSS码的逆矩阵。集成芯片需确定量子芯片中存储的CSS码，并确定在存算一体芯片中储存的，与CSS码对应的逆矩阵。集成芯片在量子芯片中，先确定能够对比特错误以及相位错误的进行纠错的CSS码。再根据CSS码携带的检测矩阵，确定检测矩阵的逆矩阵，作为CSS码的逆矩阵。

可选的，在步骤S103中，针对量子芯片输出的计算结果，其中的相位翻转造成的噪声以及比特翻转造成的噪声，集成芯片测量量子芯片中存储计算结果的各量子比特，分别得到计算结果的比特翻转症状以及相位翻转症状。

将比特翻转症状以及相位翻转症状，作为计算结果的症状。在对应的步骤S105中，集成芯片根据CSS码的逆矩阵以及计算结果的比特翻转症状，确定计算得到的计算结果的比特翻转噪声，根据CSS码的逆矩阵以及计算结果的相位翻转症状，确定计算得到的计算结果的相位翻转噪声，将比特翻转噪声以及相位翻转噪声，作为计算结果的噪声。在对应的步骤S107中，集成芯片根据计算结果的噪声中的比特翻转噪声以及计算结果的相位翻转噪声，对计算结果分别进行纠正，确定正确的计算结果。

具体的，以纠正相位翻转的过程为例，选取量子纠错码，将/>个物理量子比特编码为/>个逻辑比特，距离为/>。其编码率为/>。确定CSS码中用于纠正相位翻转的矩阵，作为相位翻转矩阵，通过该相位翻转矩阵/>，矩阵维度为/>。对于量子芯片的计算结果进行测量，得到相位翻转症状/>。再通过存算一体芯片中存储的分别对上述相位翻转矩阵的逆矩阵，对相位翻转矩阵计算，即/>，得到计算结果的相位翻转噪声。最后通过相位翻转噪声对量子芯片的计算结果纠错。与上述过程相同，通过CSS码中用于纠正比特翻转的比特翻转矩阵，以及存储的该比特翻转矩阵的逆矩阵，先得到比特翻转症状，再得到相位翻转噪声，并对计算结果进行纠错。在通过相位翻转噪声以及比特翻转噪声的纠错后，得到正确的计算结果。

如图3所示，集成芯片中的量子芯片包含25个量子比特，对应的存算一体芯片最大能对32个量子比特进行纠错，两者通过二进制经典信道进行数据读取以及数据写入。还进一步展示了CSS码中携带的矩阵的对量子芯片的纠错原理，在所述量子芯片中，通过存算一体芯片存储的CSS码中的矩阵，以半圆虚线对半圆两端两个比特进行纠错，并以及矩形虚线对矩形四角的四个量子比特进行纠错，其中，对量子芯片中各量子比特进行了比特反转纠错以阴影半圆或阴影矩形示意，相位翻转纠错以空白半圆或空白矩形示意。

可选的，在本说明书实施例中，在对计算结果完成纠错后，集成芯片确定量子芯片的硬件测量速率，通过不低于1MHz的频率反复测量量子芯片的计算结果的症状，计算其对应噪声并纠正，实现即时纠错的效果。

其中，量子芯片的计算过程与对量子芯片的纠错过程交替执行。根据量子芯片的计算过程是否具有Non-Clifford门，以在Non-Clifford门中的T门为例，再进行不同的纠错处理。若该量子芯片的计算线路不具有T门，则可通过在存算一体芯片中能实现PauliFrame Tracking方法的软件，来记录每一轮的噪声解码结果。若该量子芯片的计算线路具有T门，则需要通过额外的量子操作门对所有记录的噪声进行实际的纠错操作。

本说明书还提供了与量子计算的纠错方法对应的装置示意图，如图4所示：

获取模块201，获取量子芯片输出的计算结果，确定量子芯片中存储的CSS码，并确定在存算一体芯片中储存的CSS码的逆矩阵；

确定模块203，根据量子芯片的计算结果，通过CSS码，确定计算结果的症状，症状为CSS识别的已编码噪声；

解码模块205，根据CSS码的逆矩阵以及计算结果的症状，确定计算结果的噪声。

输出模块207，根据计算结果的噪声，对计算结果纠正，确定正确的计算结果。

可选地，获取模块201，用于组装集成芯片。确定已制备的量子芯片的最大纠错量子比特数，以及确定已制备的存算一体芯片的总量子比特数。若最大纠错量子比特数大于等于总量子比特数，将存算一体芯片嵌入量子芯片，得到集成芯片。

可选地，获取模块201，用于在最大纠错量子比特数小于总量子比特数时，确定总量子比特数与最大纠错量子比特数之商，并确定与商值对应的数量的存算一体芯片。确定与商值对应的数量的存算一体芯片组成的芯片阵列。将芯片阵列嵌入量子芯片，得到集成芯片。

可选地，获取模块201，用于当集成芯片组装完成后，确定在量子芯片中进行纠错的CSS码，根据CSS码携带的检测矩阵，确定检测矩阵的逆矩阵，将逆矩阵存储至存算一体芯片中。

可选地，解码模块205，用于确定CSS码的逆矩阵以及计算结果的症状。计算CSS码的逆矩阵的转置矩阵，计算逆矩阵的转置矩阵以及计算结果的症状之积，作为计算结果的噪声。

可选地，解码模块205，用于根据量子芯片的计算结果，通过CSS码，确定计算结果的症状。通过量子芯片中储存的CSS码，测量量子芯片中存储计算结果的各量子比特，分别得到计算结果的比特翻转症状以及相位翻转症状，将比特翻转症状以及相位翻转症状，作为计算结果的症状。

可选地，解码模块205，用于根据CSS码的逆矩阵以及计算结果的比特翻转症状，确定计算得到的计算结果的比特翻转噪声，根据CSS码的逆矩阵以及计算结果的相位翻转症状，确定计算得到的计算结果的相位翻转噪声，将比特翻转噪声以及相位翻转噪声，作为计算结果的噪声。

对应的输出模块207，用于根据计算结果的噪声中的比特翻转噪声以及计算结果的相位翻转噪声，对计算结果分别进行纠正，确定正确的计算结果。

本说明书还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质存储有计算机程序，计算机程序可用于执行上述一种量子计算的纠错方法。

本说明书还提供了图5所示的一种对应于图1的电子设备的示意结构图。如图5所述，在硬件层面，该电子设备包括处理器、内部总线、网络接口、内存以及非易失性存储器，当然还可能包括其他业务所需要的硬件。处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，以实现上述图1所述的量子计算的纠错方法。当然，除了软件实现方式之外，本说明书并不排除其他实现方式，比如逻辑器件抑或软硬件结合的方式等等，也就是说以下处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑单元，也可以是硬件或逻辑器件。

在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进（例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进）还是软件上的改进（对于方法流程的改进）。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件（Programmable Logic Device, PLD）（例如现场可编程门阵列（Field Programmable GateArray，FPGA））就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器（logic compiler）”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言（Hardware Description Language，HDL），而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL（Advanced Boolean Expression Language）、AHDL（Altera Hardware DescriptionLanguage）、Confluence、CUPL（Cornell University Programming Language）、HDCal、JHDL（Java Hardware Description Language）、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL（RubyHardware Description Language）等，目前最普遍使用的是VHDL（Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language）与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该（微）处理器执行的计算机可读程序代码（例如软件或固件）的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20 以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，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、商品或者设备不仅包括那些要素，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、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种量子计算的纠错方法，其特征在于，所述方法应用于集成芯片，所述集成芯片由量子芯片和所述量子芯片对应的存算一体芯片组成，所述方法包括：

获取所述量子芯片输出的计算结果，确定所述量子芯片中存储的CSS码，并确定在所述存算一体芯片中储存的所述CSS码的逆矩阵；

根据所述量子芯片的计算结果，通过所述CSS码，确定所述计算结果的症状，所述症状为所述CSS码输出的噪声测量结果；

根据所述CSS码的逆矩阵以及所述计算结果的症状，确定所述计算结果的噪声；

根据所述计算结果的噪声，对所述计算结果纠正，确定正确的计算结果。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，采用下述方法组装所述集成芯片，其中：

确定已制备的量子芯片的最大纠错量子比特数，以及确定已制备的存算一体芯片的总量子比特数；

若所述最大纠错量子比特数大于等于所述总量子比特数，将所述存算一体芯片嵌入所述量子芯片，得到集成芯片。

3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述最大纠错量子比特数小于所述总量子比特数，确定所述总量子比特数与所述最大纠错量子比特数之商，并确定与商值对应的数量的所述存算一体芯片；

确定与商值对应的数量的所述存算一体芯片组成的芯片阵列；

将所述芯片阵列嵌入所述量子芯片，得到集成芯片。

4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述集成芯片组装完成后，确定在所述量子芯片中进行纠错的CSS码；

根据所述CSS码携带的检测矩阵，确定所述检测矩阵的逆矩阵；

将所述逆矩阵存储至存算一体芯片中。

5.如权利要求1所述方法，其特征在于，根据所述CSS码的逆矩阵以及所述计算结果的症状，确定所述计算结果的噪声，具体包括：

确定所述CSS码的逆矩阵以及所述计算结果的症状；

计算所述CSS码的逆矩阵的转置矩阵，计算所述逆矩阵的转置矩阵以及所述计算结果的症状之积，作为所述计算结果的噪声。

6.如权利要求1所述方法，其特征在于，根据所述量子芯片的计算结果，通过所述CSS码，确定所述计算结果的症状，具体包括：

通过所述量子芯片中储存的CSS码，测量所述量子芯片中存储所述计算结果的各量子比特，分别得到所述计算结果的比特翻转症状以及相位翻转症状；

将所述比特翻转症状以及相位翻转症状，作为所述计算结果的症状。

7.如权利要求6所述方法，其特征在于，根据所述CSS码的逆矩阵以及所述计算结果的症状，确定所述计算结果的噪声，具体包括：

根据所述CSS码的逆矩阵以及所述计算结果的比特翻转症状，确定计算得到的所述计算结果的比特翻转噪声；

根据所述CSS码的逆矩阵以及所述计算结果的相位翻转症状，确定计算得到的所述计算结果的相位翻转噪声；

将所述比特翻转噪声以及相位翻转噪声，作为所述计算结果的噪声；

根据所述计算结果的噪声，对所述计算结果纠正，确定正确的计算结果，具体包括：

根据所述计算结果的噪声中的比特翻转噪声以及所述计算结果的相位翻转噪声，对所述计算结果分别进行纠正，确定正确的计算结果。

8.一种量子计算的纠错装置，其特征在于，包括：

获取模块，获取量子芯片输出的计算结果，确定所述量子芯片中存储的CSS码，并确定在存算一体芯片中储存的所述CSS码的逆矩阵；

确定模块，根据所述量子芯片的计算结果，通过所述CSS码，确定所述计算结果的症状，所述症状为所述CSS码输出的噪声测量结果；

解码模块，根据所述CSS码的逆矩阵以及所述计算结果的症状，确定所述计算结果的噪声；

输出模块，根据所述计算结果的噪声，对所述计算结果纠正，确定正确的计算结果。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1~7任一项所述的方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求1~7任一项所述的方法。