JP2024019231A - Method, device, apparatus, and storage medium for calibrating excitation frequency of quantum bit - Google Patents

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Abstract

To provide a method for calibrating an excitation frequency of a quantum bit capable of obtaining an excitation frequency with higher accuracy by a small number of times of tests and improving efficiency of calibration when accurately calibrating the excitation frequency of a multi-quantum bit by a method with automated processing.SOLUTION: A method includes the steps of: exciting a target quantum bit with an excitation pulse having respective different pulse amplitude values for each sweep test frequency, and calculating average excitation rate based on a statistical excitation result indicating whether the target quantum bit has been successfully excited; determining a frequency spectral line of the target quantum bit based on each average excitation rate; and calibrating a target sweep test frequency of a unimodal waveform in the frequency spectral line as an excitation frequency of the target quantum bit.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、量子技術分野に関し、具体的には超伝導量子コンピュータ、量子チップ、量子ビット、周波数キャリブレーションなどの技術分野に関し、特に量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法、装置、電子機器、コンピュータ可読記憶媒体およびコンピュータプログラムに関する。 The present disclosure relates to the field of quantum technology, and specifically to the technical field of superconducting quantum computers, quantum chips, quantum bits, frequency calibration, etc., and in particular, methods, devices, electronic devices, and computers for calibrating the excitation frequency of quantum bits. The present invention relates to readable storage media and computer programs.

超伝導量子ビットの製造が完了した後、微細加工プロセスの問題で、そのビット周波数と設計値との間にある程度のバラツキが生ずることがある。これに加えて、一部の超伝導量子ビットは周波数調整可能であり、実際の使用では、実際の状況に応じてビットの周波数を調整する必要がある。したがって、超伝導量子ビット周波数のテストおよびキャリブレーションは非常に重要である。 After a superconducting qubit has been manufactured, there may be some variation between its bit frequency and the design value due to problems in the microfabrication process. In addition to this, some superconducting qubits are frequency tunable, and in practical use, the frequency of the bit needs to be adjusted according to the actual situation. Therefore, testing and calibration of superconducting qubit frequencies is very important.

スイープ実験における掃引によって高品質のビット励起スペクトルを得ることを如何に確保し、それによってビット周波数を迅速かつ正確に特定することは、超伝導量子チップの表現(representation)、キャリブレーションにおける重要な問題であり、特に量子ビットの数が多くなる時、自動化された表現、キャリブレーション手順にはより安定した(robustly)ビット周波数掃引方法が必要となる。 How to ensure that high-quality bit excitation spectra are obtained by sweeping in sweep experiments, thereby quickly and accurately identifying the bit frequency, is an important issue in the representation and calibration of superconducting quantum chips. Especially as the number of qubits increases, automated representation and calibration procedures require more robust bit frequency sweeping methods.

本開示の実施形態は、量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法、装置、電子機器、コンピュータ可読記憶媒体およびコンピュータプログラムを提供する。 Embodiments of the present disclosure provide methods, apparatus, electronic devices, computer-readable storage media, and computer program products for calibrating the excitation frequency of a qubit.

第1の態様によれば、本開示の実施形態には、スイープテスト周波数(sweep test frequency)ごとに、それぞれ異なるパルス振幅値を有する励起パルスで目標量子ビットを励起させ、且つ目標量子ビットがうまく励起されたか否かを示す統計された励起結果に基づいて、平均励起率を計算するステップと、平均励起率のそれぞれに基づいて目標量子ビットの周波数スペクトル線を決定するステップと、周波数スペクトル線における単峰波形の目標スイープテスト周波数を、目標量子ビットの励起周波数としてキャリブレートするステップと、を含む量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法が提案される。 According to a first aspect, embodiments of the present disclosure include exciting the target qubit with excitation pulses having different pulse amplitude values for each sweep test frequency, and calculating an average excitation rate based on the statistical excitation results indicating whether or not the qubit is excited; determining frequency spectral lines of the target qubit based on each of the average excitation rates; A method for calibrating an excitation frequency of a qubit is proposed, comprising: calibrating a target sweep test frequency of a unimodal waveform as an excitation frequency of a target qubit.

第2の態様によれば、本開示の実施形態には、スイープテスト周波数ごとに、それぞれ異なるパルス振幅値を有する励起パルスで目標量子ビットを励起させ、且つ目標量子ビットがうまく励起されたか否かを示す統計された励起結果に基づいて、平均励起率を計算するように構成される変動した振幅パルス励起ユニットと、平均励起率のそれぞれに基づいて目標量子ビットの周波数スペクトル線を決定するように構成される周波数スペクトル線作成ユニットと、周波数スペクトル線における単峰波形の目標スイープテスト周波数を、目標量子ビットの励起周波数としてキャリブレートするように構成される励起周波数キャリブレートユニットと、を含む量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置が提案される。 According to a second aspect, embodiments of the present disclosure include exciting the target qubit with excitation pulses having different pulse amplitude values for each sweep test frequency, and determining whether the target qubit is successfully excited or not. a varied amplitude pulse excitation unit configured to calculate an average excitation rate based on the statistical excitation results indicating the excitation rate, and to determine a frequency spectral line of the target qubit based on each of the average excitation rates. excitation of the qubit, comprising a frequency spectral line creation unit configured and an excitation frequency calibration unit configured to calibrate a target sweep test frequency of a unimodal waveform in the frequency spectral line as an excitation frequency of the target qubit; An apparatus for frequency calibrating is proposed.

第3の態様によれば、本開示の実施形態には、少なくとも1つのプロセッサと、少なくとも1つのプロセッサと通信可能に接続されるメモリとを備える電子機器であって、メモリには、少なくとも1つのプロセッサによって実行可能な指令が格納され、当該指令が少なくとも1つのプロセッサによって実行されると、少なくとも1つのプロセッサに第1の態様のいずれかの実施形態に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法が実現される電子機器が提案される。 According to a third aspect, embodiments of the present disclosure provide an electronic device including at least one processor and a memory communicatively connected to the at least one processor, the memory including at least one processor. A method of calibrating an excitation frequency of a qubit according to any embodiment of the first aspect in at least one processor, wherein instructions executable by the processor are stored and the instructions are executed by the at least one processor. An electronic device that achieves this is proposed.

第4の態様によれば、本開示の実施形態には、コンピュータに第1の態様のいずれかの実施形態に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法を実行させるためのコンピュータ指令が格納されている非一時的コンピュータ可読記憶媒体が提案される。 According to a fourth aspect, embodiments of the present disclosure store computer instructions for causing a computer to perform a method for calibrating an excitation frequency of a qubit according to any embodiment of the first aspect. A non-transitory computer-readable storage medium is proposed.

第5の態様によれば、本開示の実施形態には、プロセッサによって実行されると、第1の態様のいずれかの実施形態に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法が実現されるコンピュータプログラムを含むコンピュータプログラム製品が提案される。 According to a fifth aspect, embodiments of the present disclosure include a computer in which, when executed by a processor, the method for calibrating the excitation frequency of a qubit according to any embodiment of the first aspect is implemented. A computer program product including a program is proposed.

本開示によって提供される量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方案は、スイープ実験の過程におけるスイープテスト周波数ごとに、従来の固定パルス振幅値のみに基づいて複数回繰り返しテストを行うスイープテスト方法を、変動する振幅値を有するパルスに基づくスイープテストを行うことに変更し、それによって選択された固定パルス振幅値の精度が低いことに起因するテスト効率の低下という問題を可能な限り回避し、すなわち、異なるパルス振幅値を有する各パルスで試みることによって、相対的少ないテスト回数で相対的精度の高い励起周波数を得ることができ、自動化処理との方法で多量子ビットの励起周波数の高精度なキャリブレーションを完了させるキャリブレーションの効率を向上させることができる。 The method of calibrating the excitation frequency of a qubit provided by the present disclosure replaces the conventional sweep test method of repeatedly testing multiple times based only on a fixed pulse amplitude value for each sweep test frequency in the process of a sweep experiment. to perform sweep tests based on pulses with amplitude values of By testing each pulse with a pulse amplitude value, relatively accurate excitation frequencies can be obtained with a relatively small number of tests, and highly accurate calibration of multi-qubit excitation frequencies can be achieved using automated processes. The efficiency of completed calibration can be improved.

なお、発明の概要に記載された内容は、本開示の実施形態のかなめとなる特徴または重要な特徴を限定することを意図するものではなく、本開示の範囲を限定するものでもない。本開示の他の特徴は、以下の説明によって理解しやすくなる。 Note that the content described in the summary of the invention is not intended to limit key features or important features of the embodiments of the present disclosure, nor does it limit the scope of the present disclosure. Other features of the disclosure will become easier to understand from the following description.

本開示の他の特徴、目的および利点は、以下の図面を参照してなされる非限定的な実施形態に係る詳細な説明を読むことにより、より明らかになる。
本開示の適用可能な例示的なシステムアーキテクチャを示す図である。 本開示の実施形態に係る量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法のフローチャートである。 本開示の実施形態に係る図2に示すキャリブレート方法の実施後に作成された1次元周波数スペクトル線の一例を示す図である。 本開示の実施形態に係る図2に示すキャリブレート方法に対応して得られたブロッホ球表現の概略図である。 本開示の実施形態に係る量子ビットの励起周波数をキャリブレートする他の方法のフローチャートである。 本開示の実施形態に係る単峰波形に基づいて励起周波数域をキャリブレートして得る方法のフローチャートである。 本開示の実施形態に係る量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置の構造ブロック図である。 本開示の実施形態に係る量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法を実行するために適する電子機器の構造概略図である。
Other features, objects and advantages of the present disclosure will become more apparent from reading the detailed description of non-limiting embodiments made with reference to the following drawings.
1 is a diagram illustrating an example system architecture to which the present disclosure may be applied; FIG. 3 is a flowchart of a method for calibrating the excitation frequency of a qubit according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 3 is a diagram showing an example of a one-dimensional frequency spectrum line created after implementing the calibration method shown in FIG. 2 according to an embodiment of the present disclosure. 3 is a schematic diagram of a Bloch sphere representation obtained corresponding to the calibration method shown in FIG. 2 according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 5 is a flowchart of another method for calibrating the excitation frequency of a qubit according to an embodiment of the present disclosure. 3 is a flowchart of a method for calibrating and obtaining an excitation frequency range based on a unimodal waveform according to an embodiment of the present disclosure. 1 is a structural block diagram of an apparatus for calibrating the excitation frequency of a quantum bit according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 1 is a structural schematic diagram of an electronic device suitable for carrying out a method for calibrating the excitation frequency of a qubit according to an embodiment of the present disclosure; FIG.

以下は、図面を参照して本開示の例示的な実施形態を説明し、ここで理解を助けるため、本開示の実施形態の様々な詳細を記載するが、これらは単なる例示的なものに過ぎないことを理解すべきである。従って、本開示の範囲および要旨を逸脱しない限り、当業者が本明細書の実施形態に対して様々な変更および修正を行うことができることを理解すべきである。なお、以下の説明では、明確化および簡略化のため、公知の機能および構造については説明を省略する。なお、本開示の実施形態および実施形態における特徴は、矛盾が生じない限り、相互に組み合わせることができる。 The following describes exemplary embodiments of the present disclosure with reference to the drawings, and various details of embodiments of the present disclosure are described herein to aid in understanding, but are merely exemplary. You should understand that there is no such thing. Accordingly, it should be understood that various changes and modifications can be made to the embodiments herein by those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the disclosure. Note that, in the following description, for clarity and simplification, descriptions of known functions and structures will be omitted. Note that embodiments of the present disclosure and features in the embodiments can be combined with each other unless a contradiction occurs.

本開示の技術方案では、関連するユーザ個人情報の収集、記憶、使用、加工、伝送、提供および公開などの処理は、いずれも関連する法律法規の規定に準拠し、且つ公序良俗に反しない。 In the technical solution of the present disclosure, the collection, storage, use, processing, transmission, provision, disclosure, and other processes of related user personal information comply with the provisions of relevant laws and regulations, and do not violate public order and morals.

図1は、本開示に係る量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法、装置、電子機器およびコンピュータ可読記憶媒体の実施形態を適用可能な例示的なシステムアーキテクチャ100を示している。 FIG. 1 illustrates an exemplary system architecture 100 in which embodiments of methods, apparatus, electronic devices, and computer-readable storage media for calibrating the excitation frequency of qubits according to the present disclosure may be applied.

図1に示すように、システムアーキテクチャ100は、量子チップ101と、周波数キャリブレートデバイス102と、サーバ103とを含んでもよい。周波数キャリブレートデバイス102は、設定されたパラメータに従って励起パルスを発し、これらの励起パルスを用いて量子チップ101を構成する各量子ビットの励起を試み、励起結果を収集して得る。周波数キャリブレートデバイス102は、計算結果に基づいて量子ビットの励起周波数をキャリブレートするために、その励起結果をサーバ103に送信して後続の計算を行ってもよい。 As shown in FIG. 1, system architecture 100 may include a quantum chip 101, a frequency calibration device 102, and a server 103. The frequency calibrating device 102 emits excitation pulses according to set parameters, uses these excitation pulses to try to excite each quantum bit constituting the quantum chip 101, and collects and obtains excitation results. Frequency calibrating device 102 may send the excitation results to server 103 for subsequent calculations in order to calibrate the excitation frequency of the qubit based on the calculation results.

ユーザは、周波数キャリブレートデバイス102とサーバ103とを用いて、共同して量子チップ101における量子ビットの周波数をキャリブレートすることができる。周波数キャリブレートデバイス102とサーバ103には、両者の間の情報通信を実現するための各種のアプリケーションがインストールされてもよく、例えば、励起パルスパラメータ設定系のアプリケーション、自動化処理スイープ実験系のアプリケーション、励起結果処理系のアプリケーションなどが挙げられる。 A user can collaboratively calibrate the frequency of the qubits in the quantum chip 101 using the frequency calibration device 102 and the server 103. Various applications may be installed in the frequency calibration device 102 and the server 103 to realize information communication between them, such as an excitation pulse parameter setting system application, an automated processing sweep experiment system application, and an excitation pulse parameter setting system application. Examples include results processing applications.

周波数キャリブレートデバイス102は、通常、専用のハードウェアデバイスである。サーバ103は、ハードウェアでもよくソフトウェアでもよい。サーバ103がハードウェアである場合は、複数のサーバで構成される分散サーバクラスターとして実装されてもよく、単一のサーバとして実装されてもよい。サーバ103がソフトウェアである場合は、複数のソフトウェアまたはソフトウェアモジュール、単一のソフトウェアまたはソフトウェアモジュールとして実装されてもよい。ここでは具体的な限定をしない。 Frequency calibration device 102 is typically a dedicated hardware device. The server 103 may be hardware or software. If the server 103 is hardware, it may be implemented as a distributed server cluster composed of a plurality of servers, or it may be implemented as a single server. If server 103 is software, it may be implemented as multiple software or software modules, a single software or software module. No specific limitations are made here.

周波数キャリブレートデバイス102とサーバ103は、内蔵された各種のアプリケーションを介して様々なサービスを提供することができる。自動化された量子ビット周波数キャリブレートサービスを提供することができる周波数キャリブレート系アプリケーションを例にすると、周波数キャリブレートデバイス102とサーバ103は、当該周波数キャリブレート系のアプリケーションが動く場合に、以下の効果を達成することができる。まず、周波数キャリブレートデバイス102は、スイープテスト周波数ごとに、それぞれ異なるパルス振幅値を有する励起パルスで目標量子ビットを励起させ、且つ統計された励起結果をサーバ103に送信することができる。当該励起結果は、当該目標量子ビットがうまく励起されたか否かを示すのに用いられる。目標量子ビットがうまく励起された場合は励起状態に入る。次に、サーバ103は、その励起結果に基づいて平均励起率を計算することができる。次に、サーバ103は、各平均励起率に基づいて目標量子ビットの周波数スペクトル線を決定することができる。最後に、サーバ103は、当該周波数スペクトル線における単峰波形の目標スイープテスト周波数を、目標量子ビットの励起周波数としてキャリブレートする。 The frequency calibration device 102 and the server 103 can provide various services through various built-in applications. Taking a frequency calibration-based application that can provide automated qubit frequency calibration services as an example, the frequency calibration device 102 and the server 103 can achieve the following effects when the frequency calibration-based application runs. I can do it. First, the frequency calibration device 102 can excite the target qubit with excitation pulses having different pulse amplitude values for each sweep test frequency, and can transmit the statistical excitation results to the server 103. The excitation result is used to indicate whether the target qubit was successfully excited or not. If the target qubit is successfully excited, it enters an excited state. Server 103 can then calculate an average excitation rate based on the excitation results. Server 103 can then determine the frequency spectral lines of the target qubit based on each average excitation rate. Finally, the server 103 calibrates the target sweep test frequency of the unimodal waveform in the frequency spectrum line as the excitation frequency of the target qubit.

本開示に係る後続の各実施形態によって提供される量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法は、通常、設定された励起パルスを提供する周波数キャリブレートデバイス102と、データ処理能力を提供するサーバ103とによって共同して実行され、対応して、量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置は、通常、それぞれ両方に分散して設置されてもよい。なお、データ処理能力を提供するサーバ103は、演算モジュールとして周波数キャリブレートデバイス102に統合されてもよい。この場合、量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置は、周波数キャリブレートデバイス102に設置されることになる。
図1における量子チップ、周波数キャリブレートデバイスおよびサーバの数は例示的なものに過ぎないことを理解すべきである。実装の必要に応じて、量子チップ、周波数キャリブレートデバイスおよびサーバの数を任意に加減してもよい。
The method of calibrating the excitation frequency of a qubit provided by subsequent embodiments of the present disclosure typically involves a frequency calibration device 102 providing configured excitation pulses and a server 103 providing data processing capabilities. The devices that are jointly executed and correspondingly calibrate the excitation frequencies of the qubits may typically be installed separately in both. Note that the server 103 that provides data processing capability may be integrated into the frequency calibration device 102 as a calculation module. In this case, a device for calibrating the excitation frequency of the qubit would be installed in the frequency calibration device 102.
It should be understood that the number of quantum chips, frequency calibration devices, and servers in FIG. 1 is exemplary only. The number of quantum chips, frequency calibration devices, and servers may be increased or decreased depending on implementation needs.

本開示の実施形態に係る量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法のフローチャートである図2を参照する。フロー200は以下のステップを含む。 Reference is made to FIG. 2, which is a flowchart of a method for calibrating the excitation frequency of a qubit according to an embodiment of the present disclosure. Flow 200 includes the following steps.

ステップ201では、スイープテスト周波数ごとに、それぞれ異なるパルス振幅値を有する励起パルスで目標量子ビットを励起させ、且つ統計された励起結果に基づいて平均励起率を計算する。 In step 201, a target qubit is excited with excitation pulses having different pulse amplitude values for each sweep test frequency, and an average excitation rate is calculated based on the statistical excitation results.

本ステップは、量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法の実行主体(例えば、図1に示す周波数キャリブレートデバイス102とサーバ103によって提供された機能とを統合した統合装置)によって、目標量子ビットの励起周波数を決定するためのスイープ実験において、それぞれのスイープテスト周波数(すなわち、スイープ実験において複数の異なるテスト周波数が予め設定されている)に対して、それぞれ異なるパルス振幅値を有する励起パルスで目標量子ビットの励起を試み、統計された励起結果(目標量子ビットがうまく励起されたか、またはうまく励起されなかったことを示すために用いられ、そのうち、うまく励起されたことは、具体的に目標量子ビットが現在の励起パルスの影響を受けて非励起状態から励起状態に入ったことである)に基づいて平均励起率を計算することを目的とする。ここで、この励起パルスは、πパルスまたはそれに類似する性質を有する他のパルスを使用することを選択することができ、この平均励起率は、あるスイープテスト周波数で、異なるパルス振幅値で行われた複数回の励起を試みた結果を平均して計算されたものを指す(すなわち、励起に成功した回数を、励起を試みた総回数で除した商である)。 In this step, the excitation frequency of the target qubit is determined by the executor of the method for calibrating the excitation frequency of the qubit (for example, an integrated device that integrates the functions provided by the frequency calibration device 102 and the server 103 shown in FIG. 1). In a sweep experiment to determine Excitation is attempted and the statistical excitation result (used to indicate whether the target qubit was successfully excited or not successfully excited), of which successful excitation specifically indicates that the target qubit is The purpose is to calculate the average excitation rate based on the transition from an unexcited state to an excited state under the influence of an excitation pulse. Here, this excitation pulse can choose to use a π pulse or other pulses with similar properties, and this average excitation rate is performed at a certain sweep test frequency and at different pulse amplitude values. It is calculated by averaging the results of multiple excitation attempts (i.e., it is the quotient of the number of successful excitations divided by the total number of excitation attempts).

具体的には、スイープ実験に際し、ある周波数域をカバーする複数の周波数を選択してスイープテスト周波数とすることが多く、各スイープテスト周波数において、励起パルスのパラメータは固定パルス長と異なるパルス振幅と設定され、これらの異なるパルス振幅は最小パルス振幅(-1,還元算(reduction)された値であって、単位を有しない)と最大パルス振幅(+1,還元算された値であって、単位を有しない)の範囲内(最小値と最大値とを含む)に選択して得られたもので、具体的に選択する方法は複数あってもよく、例えば、最小パルス振幅値から最大パルス振幅値までに漸増する複数のパルス振幅値を選択してもよいし、最大パルス振幅値から最小パルス振幅値までに漸減する複数のパルス振幅値を選択してもよいし(すなわち最小値と最大値のいずれも選択される)、最小パルス振幅値に近い特定の小さ目のパルス振幅値から上方へ選択してもよいし、最大パルス振幅値に近い特定の大き目のパルス振幅値から下方へ選択してもよい(すなわち、最小値と最大値のうち、多くて1つが選択される)。これに基づいて、上方または下方へ調整する幅は、固定されているものでも、変化しているものでも(または固定されていないものでも)よいし、選択されたパルス振幅値ごとに、繰り返し存在する回数を設定してもよい(すなわち、そのパルス振幅値で励起パルスを複数回繰り返して出す)。それによって、複数回繰り返して出された励起パルスによってフィードバックされた励起結果に基づいて、精度の高い励起率を特定することができ、さらに、異なるパルス振幅値の繰り返しが存在する回数は同一であってもよく、一部同一でなくてもよく、実情に応じて柔軟に設定することができる。 Specifically, in sweep experiments, multiple frequencies covering a certain frequency range are often selected as the sweep test frequency, and at each sweep test frequency, the excitation pulse parameters are fixed pulse length and different pulse amplitudes. and these different pulse amplitudes are the minimum pulse amplitude (-1, the reduced value and has no units) and the maximum pulse amplitude (+1, the reduced value and has no units). The value is obtained by selecting within the range (including the minimum value and the maximum value) (including the minimum value and the maximum value), and there may be multiple methods for specific selection. You may select multiple pulse amplitude values that increase gradually up to a value, or you may select multiple pulse amplitude values that decrease gradually from a maximum pulse amplitude value to a minimum pulse amplitude value (i.e., ), the pulse amplitude value may be selected upward from a specific small pulse amplitude value close to the minimum pulse amplitude value, or may be selected downward from a specific large pulse amplitude value close to the maximum pulse amplitude value. (i.e., at most one of the minimum and maximum values is selected). Based on this, the width of the upward or downward adjustment can be fixed, variable (or non-fixed), and repeated for each selected pulse amplitude value. (i.e., the excitation pulse is repeatedly issued multiple times with that pulse amplitude value). Thereby, it is possible to determine the excitation rate with high accuracy based on the excitation result fed back by the excitation pulse issued repeatedly, and furthermore, the number of repetitions of different pulse amplitude values is the same. They may be different or may not be partially the same, and can be set flexibly depending on the actual situation.

ステップ202では、平均励起率のそれぞれに基づいて目標量子ビットの周波数スペクトル線を決定する。 In step 202, frequency spectral lines of the target qubit are determined based on each of the average excitation rates.

ステップ201に基づいて、本ステップは、上記実行主体によって、スイープテスト周波数のそれぞれに対応する平均励起率に基づいて、当該目標量子ビットに対応する周波数スペクトル線を生成して得ることを目的とする。 Based on step 201, the purpose of this step is for the execution entity to generate and obtain a frequency spectrum line corresponding to the target qubit based on the average excitation rate corresponding to each of the sweep test frequencies. .

具体的には、簡略化のために、当該周波数スペクトル線を1次元の周波数スペクトル線として表現してもよい。例えば、周波数をX軸のパラメータとし、平均励起率をY軸のパラメータとすることができ、図3に示す概略図を参照されたい。 Specifically, for simplification, the frequency spectrum line may be expressed as a one-dimensional frequency spectrum line. For example, frequency can be a parameter on the X-axis and average excitation rate can be a parameter on the Y-axis, see the schematic diagram shown in FIG.

ステップ203では、周波数スペクトル線における単峰波形の目標スイープテスト周波数を目標量子ビットの励起周波数としてキャリブレートする。 In step 203, the target sweep test frequency of the unimodal waveform in the frequency spectrum line is calibrated as the excitation frequency of the target qubit.

ステップ202に基づいて、本ステップは、上記実行主体によって、周波数スペクトル線における単峰波形の部分に対応する目標スイープテスト周波数を、目標量子ビットの励起周波数としてキャリブレートすることを目的とする。簡単に言えば、単峰波形におけるピークに対応する目標スイープテスト周波数(すなわち、最も高い平均励起率を有するスイープテスト周波数)のみを、目標量子ビットの最適励起周波数として決定することができる。 Based on step 202, this step aims at calibrating a target sweep test frequency corresponding to the unimodal waveform part in the frequency spectrum line as the excitation frequency of the target qubit by the execution entity. Briefly, only the target sweep test frequency corresponding to the peak in the unimodal waveform (ie, the sweep test frequency with the highest average excitation rate) can be determined as the optimal excitation frequency for the target qubit.

なお、異なるパルス振幅値を選択して異なる励起パルスを生成して目標量子ビットの励起の試みに用いることで、上記方案に基づいてより高精度な励起周波数を特定できる理由として、従来技術では、通常、スイープ実験において、固定パルス振幅値に対応する同じ励起パルスに基づいて、目標量子ビットに対してN回の励起の試みを繰り返し、例えば、振幅値の全てが1(最大パルス振幅)であるN個のパルスを含むパルス振幅値シーケンスに従って励起パルスを生成することに対して、本実施形態では、そのパルス振幅値シーケンスを、[-1,1]の間で選択された複数の異なるパルス振幅値からなるシーケンスに調整するようにし、例えば、[-1,…,-0.9,…,0,…0.1,…,1]のように具体的に調整してもよいからである。すなわち、調整されたパルス振幅値シーケンスにおける各パルス振幅値は、振幅値の大きさが小さい方から大きい方への昇順に配列されるだけでなく、全体として長さNの等差数列として表現され、このような方法で励起させると、この等差数列の公差が十分に小さい場合には、ブロッホ球表現から言えば、実際にはビットの状態をYZ平面上の位置ごとにトラバースして励起させ、平均を取ると、z軸投影の統計的な平均値は0.5となる(図4の概略図を参照してもよい)。このアプローチの有効性は、任意に設定された長さに対して、実験点ごとにシーケンスの振幅値で励起させ、平均値を取るという数値シミュレーションによって検証されることができる。このようなスイープ方式の結果は明らかなロバスト性を示した。図3に示すように、任意に選択されたパルス長に対して、同じシーケンスを用いても安定した単峰構造を得ることができる。これは、単一振幅値を使用した従来の結果における、通常、周波数スペクトル線に二峰波形または多峰波形が現れることとは対照的である。 In addition, the reason why a more accurate excitation frequency can be determined based on the above method by selecting different pulse amplitude values to generate different excitation pulses and using them to try to excite the target qubit is that in the conventional technology, Typically, in a sweep experiment, a target qubit is repeatedly excited N times based on the same excitation pulse corresponding to a fixed pulse amplitude value, e.g., all of the amplitude values are 1 (maximum pulse amplitude). In contrast to generating an excitation pulse according to a sequence of pulse amplitude values that includes N pulses, in this embodiment, the sequence of pulse amplitude values is divided into a plurality of different pulse amplitudes selected between [-1, 1]. This is because it is possible to adjust it to a sequence consisting of values, for example, specifically [-1, ..., -0.9, ..., 0, ...0.1, ..., 1]. . That is, each pulse amplitude value in the adjusted pulse amplitude value sequence is not only arranged in ascending order from the smallest amplitude value to the largest amplitude value, but also expressed as a whole as an arithmetic progression of length N. , when excited in this way, if the tolerance of this arithmetic progression is sufficiently small, speaking from the Bloch sphere representation, the state of the bit is actually traversed and excited at each position on the YZ plane. , averaged, the statistical mean value of the z-axis projection is 0.5 (you may refer to the schematic diagram in FIG. 4). The effectiveness of this approach can be verified by numerical simulations in which each experimental point is excited with a sequence of amplitude values for an arbitrarily set length and the average value is taken. The results of such a sweep method showed obvious robustness. As shown in FIG. 3, a stable unimodal structure can be obtained using the same sequence for arbitrarily selected pulse lengths. This is in contrast to conventional results using a single amplitude value, which typically exhibit bimodal or multimodal waveforms in the frequency spectrum lines.

本開示の実施形態によって提供される量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法は、スイープ実験の過程におけるスイープテスト周波数ごとに、従来の固定パルス振幅値のみに基づいて複数回繰り返しテストを行うスイープテスト方法を、変動する振幅値を有するパルスに基づくスイープテストを行うことに変更し、それによって選択された固定パルス振幅値の精度が低いことによるテスト効率の低下という問題を可能な限り回避し、すなわち、異なるパルス振幅値を有する各パルスで試みることによって、相対的に少ないテスト回数で相対的に精度の高い励起周波数を得ることができ、自動化の方法によって多量子ビットの励起周波数の高精度キャリブレーションを完了させるキャリブレーションの効率を向上させることができる。 The method of calibrating the excitation frequency of a qubit provided by the embodiments of the present disclosure is a sweep test method in which repeated tests are performed multiple times based only on conventional fixed pulse amplitude values for each sweep test frequency in the course of a sweep experiment. to perform a sweep test based on pulses with varying amplitude values, thereby avoiding as much as possible the problem of reduced test efficiency due to the low precision of the selected fixed pulse amplitude values, i.e. By trying each pulse with a different pulse amplitude value, a relatively accurate excitation frequency can be obtained with a relatively small number of tests, and automated methods can provide highly accurate calibration of the excitation frequency of multiple qubits. The efficiency of completed calibration can be improved.

次に、図5を参照する。図5は、本開示の実施形態に係る量子ビットの励起周波数をキャリブレートする他の方法のフローチャートである。フロー500は、以下のステップを含む。 Next, refer to FIG. 5. FIG. 5 is a flowchart of another method for calibrating the excitation frequency of a qubit according to an embodiment of the present disclosure. Flow 500 includes the following steps.

ステップ501では、スイープテスト周波数ごとに、いずれも現在の周波数に対応する所定のパルス長の下、予め設定されたパルス振幅値シーケンスを構成するパルス振幅値を有する励起パルスのそれぞれで目標量子ビットを励起させ、且つ統計された励起結果に基づいて平均励起率を計算する。 In step 501, for each sweep test frequency, a target qubit is activated with each of the excitation pulses having pulse amplitude values constituting a preset sequence of pulse amplitude values, each under a predetermined pulse length corresponding to the current frequency. Excite and calculate the average excitation rate based on the statistical excitation results.

ステップ201とは異なり、本ステップは、上記実行主体によって、目標量子ビットの励起周波数を特定するためのスイープ実験において、スイープテスト周波数ごとに(すなわち、スイープ実験において複数の異なるテスト周波数が予め設定されている)、いずれも現在の周波数に対応する所定のパルス長の下、予め設定されたパルス振幅値シーケンスを構成するパルス振幅値を有する励起パルスのそれぞれで目標量子ビットを励起させ、統計により得られた励起結果に基づいて平均励起率を算出することを目的とする。上記実行主体は、スイープテスト周波数ごとに、対応する所定のパルス長と予め設定されたパルス振幅値シーケンスとが予め設定されており、すなわち、各パルス振幅値は、現在のスイープテスト周波数に対応した、所定のパルス長における予め設定されたパルス振幅値シーケンスに含まれている。 Unlike step 201, this step is performed by the executing entity for each sweep test frequency (i.e., a plurality of different test frequencies are set in advance in the sweep experiment) in the sweep experiment to identify the excitation frequency of the target qubit. ), the target qubit is excited with each excitation pulse having a pulse amplitude value constituting a preset pulse amplitude value sequence under a predetermined pulse length corresponding to the current frequency, and the The purpose is to calculate the average excitation rate based on the obtained excitation results. The execution entity is configured such that for each sweep test frequency, a corresponding predetermined pulse length and a preset pulse amplitude value sequence are preset, that is, each pulse amplitude value corresponds to the current sweep test frequency. , included in a preset sequence of pulse amplitude values at a predetermined pulse length.

具体的には、異なるパルス振幅値は、予め設定されたパルス振幅値シーケンスに振幅値の大きさの昇順に配列されてもよく、逆に、予め設定されたパルス振幅値シーケンスに振幅値の大きさの降順に配列されてもよく、すなわち、順序付けにより、毎回のパルスのパラメータの調整にその調整幅を可能な限り小さくし、パラメータの調整結果の精度を確保するようにする。また、シーケンスに順序付けされたパルス振幅値のそれぞれは、さらに等差数列を構成してもよく(すなわち、隣接する2つの異なるパルス振幅値同士の間の振幅値の大きさの差が同じであってもよい)、当然のことながら、異なる振幅差で非等差数列を構成してもよく、実情に応じて柔軟に選択することができる。同時に、各パルス振幅値がいずれも予め設定されたパルス振幅値シーケンスに1回だけ現れる方法に加えて、各パルス振幅値がさらに予め設定されたパルス振幅値シーケンスにN個存在するようにすることもでき、Nは2以上の正の整数であり、複数回繰り返して出された励起パルスによってフィードバックされた励起結果からより精度の高い励起率を総合的に特定し、さらに、各パルス振幅値に対応するN値は同じであっても異なっていてもよく、異なる大きさのパルス振幅値から返した励起結果の励起率の精度が異なるとの実状に応じて設定されてもよい。 Specifically, the different pulse amplitude values may be arranged in ascending order of amplitude value magnitude in a preset pulse amplitude value sequence, and conversely, the different pulse amplitude values may be arranged in ascending order of amplitude value magnitude in a preset pulse amplitude value sequence. In other words, by ordering, the adjustment range of each pulse parameter adjustment is made as small as possible, and the accuracy of the parameter adjustment result is ensured. Additionally, each of the pulse amplitude values ordered in the sequence may further constitute an arithmetic progression (i.e., the difference in amplitude value between two different adjacent pulse amplitude values is the same). Of course, an arithmetic sequence may be constructed with different amplitude differences, and can be selected flexibly according to the actual situation. At the same time, in addition to each pulse amplitude value appearing only once in the preset pulse amplitude value sequence, each pulse amplitude value may also exist N times in the preset pulse amplitude value sequence. It is also possible to comprehensively identify a more accurate excitation rate from the excitation results fed back by excitation pulses issued multiple times, and furthermore, to determine each pulse amplitude value. The corresponding N values may be the same or different, and may be set depending on the actual situation in which the accuracy of the excitation rate of the excitation results returned from pulse amplitude values of different magnitudes is different.

ステップ502では、平均励起率のそれぞれに基づいて目標量子ビットの周波数スペクトル線を決定する。 In step 502, frequency spectral lines of the target qubit are determined based on each of the average excitation rates.

ステップ503では、周波数スペクトル線における単峰波形の目標スイープテスト周波数を目標量子ビットの励起周波数としてキャリブレートする。 In step 503, the target sweep test frequency of the unimodal waveform in the frequency spectrum line is calibrated as the excitation frequency of the target qubit.

以上のステップ502~503は図2に示すステップ202~203と一致しており、同じ部分の内容は前の実施形態の対応する部分を参照されたい。ここで説明を省略する。 The above steps 502 to 503 correspond to steps 202 to 203 shown in FIG. 2, and for the contents of the same parts, please refer to the corresponding parts in the previous embodiment. The explanation will be omitted here.

ステップ504では、超伝導量子コンピュータの量子チップ上のすべての目標量子ビットに対していずれも励起周波数のキャリブレーションが完了したことに応答して、量子チップにキャリブレーション完了マークを付加する。 In step 504, in response to completion of excitation frequency calibration for all target qubits on the quantum chip of the superconducting quantum computer, a calibration completion mark is added to the quantum chip.

ステップ503に基づいて、本ステップは、上記実行主体によって、超伝導量子コンピュータの量子チップ上の全ての目標量子ビットが上記の方案に従って励起周波数のキャリブレーションを完了しているか否かを判断し、励起周波数のキャリブレーションがすべて完了したことを確認した後、当該量子チップにキャリブレーション完了マークを付加することを目的とする。 Based on step 503, this step determines by the execution entity whether all target qubits on the quantum chip of the superconducting quantum computer have completed the excitation frequency calibration according to the above scheme; The purpose is to add a calibration completion mark to the quantum chip after confirming that all excitation frequency calibrations have been completed.

ステップ505では、キャリブレーション完了マークが付加された量子チップを用いて演算タスクを実行する。 In step 505, a calculation task is performed using the quantum chip to which the calibration completion mark has been added.

ステップ504に基づいて、本ステップは、上記実行主体によって、キャリブレーション完了マークが付加された量子チップを使用して、演算タスクを実行することを目的とする。すなわち、1つの量子チップに当該キャリブレーション完了マークが付加されている場合には、当該量子チップが少なくともキャリブレーション完了の有効期間内に演算タスクを処理する能力を有していることを意味し、呼び出しまたは割り当て可能なリソースとしてタスクの割り当ておよび処理のシーンに参加することができるようになり、演算結果の精度が確保されるようにする。 Based on step 504, the purpose of this step is to execute a calculation task by the execution entity using the quantum chip to which the calibration completion mark has been added. In other words, if the calibration completion mark is added to one quantum chip, it means that the quantum chip has the ability to process the calculation task at least within the validity period of the calibration completion, It becomes possible to participate in the task assignment and processing scene as a callable or allocatable resource, ensuring the accuracy of the calculation results.

図2に示した実施形態と比較すると、本実施形態はステップ501ではパルス振幅値シーケンスに基づいてスイープ実験の過程で、目標量子ビットの励起の試みに用いられる異なる励起パルスを、如何にして生成すべきであるかという方案が提供され、シーケンスの形式を用いることにより異なるパルス振幅を振幅の大きさに応じてソートすることができるだけでなく、繰り返しの状況をよりよく具現化することができ、同時に具体的に実行をするコンピュータにとっても実行順序を正確に識別して実行順序に従って正確に実行するのに便利になる。本実施形態はさらにステップ504およびステップ505によりキャリブレーション方案全体を量子チップの利用可能性マーキングシーンにまで拡張して、いずれの量子チップがキャリブレートされた後に利用可能な状態にあるかを明らかにし、それによって演算結果の精度を確保できるようにする。 Compared to the embodiment shown in FIG. 2, the present embodiment describes how to generate different excitation pulses used in an attempt to excite a target qubit in the course of a sweeping experiment based on a sequence of pulse amplitude values in step 501. By using the sequence format, not only can different pulse amplitudes be sorted according to the amplitude magnitude, but also the repetition situation can be better realized. At the same time, it is convenient for a computer that specifically executes the execution to accurately identify the execution order and accurately execute the execution according to the execution order. The present embodiment further extends the entire calibration scheme to the quantum chip availability marking scene by steps 504 and 505 to reveal which quantum chips are available after being calibrated; This makes it possible to ensure the accuracy of the calculation results.

上述した任意の実施形態に基づいて、量子ビットの励起周波数が固定された単一の値ではないことが多いことを考慮して、特定の周波数域において量子ビットを励起状態にすることができるので、本実施形態では、図6に単峰波形に基づいて励起周波数域をキャリブレートする方法も示し、そのフロー600は次のステップを含む。 Based on any of the embodiments described above, taking into account that the excitation frequency of a qubit is often not a fixed single value, it is possible to bring the qubit into an excited state in a specific frequency range. In this embodiment, FIG. 6 also shows a method for calibrating an excitation frequency range based on a unimodal waveform, the flow 600 of which includes the following steps.

ステップ601では、周波数スペクトル線に唯一に存在する単峰波形を特定する。 In step 601, a unique unimodal waveform that exists in the frequency spectrum line is identified.

ステップ602では、単峰波形において予め設定された励起率に対応する帯域よりも高い波長帯域を励起波長帯域として決定する。 In step 602, a wavelength band higher than a band corresponding to a preset excitation rate in the unimodal waveform is determined as an excitation wavelength band.

ステップ603では、励起波長帯域に対応する目標スイープテスト周波数を、目標量子ビットの励起周波数としてキャリブレートする。 In step 603, the target sweep test frequency corresponding to the excitation wavelength band is calibrated as the excitation frequency of the target qubit.

すなわち、本実施形態は、まず周波数スペクトル線によって示された波形に基づいて唯一に存在する単峰波形を見つけ出し、次に完全な単峰波形のうち予め設定された励起率に対応する帯域より高い帯域を励起波長帯域として決定し、最後に励起波長帯域に対応する目標スイープテスト周波数を、目標量子ビットの励起周波数としてキャリブレートすることができる。 That is, the present embodiment first finds a uniquely existing unimodal waveform based on the waveform indicated by the frequency spectral line, and then finds a completely unimodal waveform higher than the band corresponding to the preset excitation rate of the complete unimodal waveform. The band can be determined as the excitation wavelength band, and finally the target sweep test frequency corresponding to the excitation wavelength band can be calibrated as the excitation frequency of the target qubit.

理解を深めるために、本開示はさらに具体的な応用シーンを合わせ、例証および数値シミュレーションの方法によって本方案を説明する。 For better understanding, this disclosure further combines a specific application scene and explains the solution by way of example and numerical simulation.

元のスイープ実験において、各実験点はN回繰り返したshots(励起パルスの短時間励起を指す)によって得られ、すなわち、パルス振幅値が[1,1,1,1,…,1]であり、ここで、各点のN回のshotsに対応する励起パルス振幅値がそれぞれ[-1,…,-0.9,…,0,…0.1,…,1]に変更し、長さがNである等差数列であり、すなわち、上記シーケンスの最大値が1である(通常、XYパルスの振幅値は単位を持たない還元算された値である)。 In the original sweep experiment, each experimental point was obtained by shots (referring to short-time excitation of the excitation pulse) repeated N times, i.e., the pulse amplitude values were [1, 1, 1, 1, ..., 1]. , where the excitation pulse amplitude values corresponding to N shots at each point are respectively changed to [-1,...,-0.9,...,0,...0.1,...,1], and the length is is an arithmetic progression where N is N, that is, the maximum value of the above sequence is 1 (normally, the amplitude value of the XY pulse is a reduced value without a unit).

このような方法で励起すると、等差数列の公差が十分に小さい場合、ブロッホ球表現では、実際にビットの状態をYZ平面上の各位置にトラバースして励起させるものであり、それから平均を取ると、z軸投影の統計平均は0.5になるはずである(図4の概略図を参照してもよい)。 When excited in this way, if the tolerance of the arithmetic progression is small enough, the Bloch sphere representation actually traverses the state of the bit to each position on the YZ plane to excite it, and then takes the average. , the statistical mean of the z-axis projection should be 0.5 (you may refer to the schematic diagram in FIG. 4).

任意の選択されたパルス長について、振幅値シーケンスの形式でスイープすることにより、各実験点は平均化された結果であるので、パルス長がいくらであっても、同一シーケンスに対して、同じシーケンスがいずれも単峰構造を得ることができる。これは、単一振幅値を使用した従来の結果とは対照的である。 For any chosen pulse length, by sweeping in the form of a sequence of amplitude values, each experimental point is an averaged result, so no matter what the pulse length, for the same sequence, the same sequence In both cases, a unimodal structure can be obtained. This is in contrast to previous results using a single amplitude value.

さらに、結果はシーケンスの最大値に敏感ではないため、1つのシーケンスの最大値を任意に設定すれば、安定して単峰構造を得ることができ、この実現方法を自動化キャリブレーション方法に統合することにより、非常に顕著な効率の向上効果が得られることを予見することができる。励起パルスの長さが図3の数値シミュレーションと一致させ、シーケンスの最大値がそれぞれ1倍のπパルス振幅と2倍のπパルス振幅の下でテストを行い、スイープにシーケンス形式の振幅値を用いて平均を取る方法を用いた場合も同様に、初期のパラメータに敏感でない安定した単峰性の結果が見られる。 Moreover, the results are not sensitive to the maximum value of the sequence, so setting the maximum value of one sequence arbitrarily can stably obtain a unimodal structure, and this realization method can be integrated into automated calibration methods. By doing so, it can be predicted that a very significant efficiency improvement effect will be obtained. The length of the excitation pulse was made to match the numerical simulation in Figure 3, and the maximum value of the sequence was tested under 1x π pulse amplitude and 2x π pulse amplitude, respectively, and the amplitude values in the sequence format were used for the sweep. Similarly, stable unimodal results that are not sensitive to initial parameters can be seen when using the method of taking the average.

従来技術との相違点およびそれによってもたらした効果をより明確に示すために、本開示によって提供されたシーケンス振幅法によって得られた結果のシミュレーションと、固定振幅法で直接掃引を行った結果とを3次元グラフの方法で比較し(励起パルスのいずれもガウスエンベロープを使用したことを例として)、実際に比較した後に以下のことを発見することができる。 In order to more clearly illustrate the differences with the prior art and the effects brought about by it, we will present a simulation of the results obtained by the sequence amplitude method provided by the present disclosure and the results obtained by performing a direct sweep with the fixed amplitude method. After comparing using a three-dimensional graph method (for example, using a Gaussian envelope for both excitation pulses) and actually comparing, the following can be discovered.

1)本開示で提供されたシーケンス振幅法による結果としては、シーケンスの最大値に従って変化しても、その一次元スペクトルは依然として単峰を保持していることを示した。 1) The results of the sequence amplitude method provided in this disclosure showed that the one-dimensional spectrum still maintains a single peak even if it changes according to the maximum value of the sequence.

2)固定振幅法で直接掃引を行って得られた結果として、振幅の変化に伴い、かなり大きな区間に二峰、三峰などが現れていた。 2) As a result obtained by performing a direct sweep using the fixed amplitude method, two peaks, three peaks, etc. appeared in a fairly large area as the amplitude changed.

さらに、検証が必要なことは、現在のシーケンス長Nの実験の平均結果の信号対雑音比が、従来のN回の同じ振幅の繰り返し実験に比べて低下しているか否かであるが、数値シミュレーションの結果からは、スライス数が増えてくるにつれて、結果がより安定して単峰になる方に傾き、ピーク幅が小さくなっていくことが示されていた。これは、ブロッホ球面のYZ断面におけるビットの状態の分布密集性と均一性の違いによるものであるため、等差数列の長さは少なくとも6(例えば6~10)より大きいである必要があり、すなわち通常は、スライス長が6より大きくしてはじめて安定してシャープな単峰を得ることができる。 Furthermore, what needs to be verified is whether the signal-to-noise ratio of the average result of the current experiment with sequence length N is lower than that of the conventional experiment with the same amplitude repeated N times. The simulation results showed that as the number of slices increased, the results tended to become more stable and unimodal, and the peak width became smaller. This is due to the difference in the distribution density and uniformity of the state of the bit in the YZ cross section of the Bloch sphere, so the length of the arithmetic progression must be at least greater than 6 (for example, 6 to 10). That is, normally, a stable sharp single peak can be obtained only when the slice length is greater than 6.

別の角度から、実験においてノイズも考慮する必要がある。読み出しノイズに関しては、本開示によって提供される方案に使用されるデータ点もまた、複数のshotsで取った平均値であり、読み出し信号のホワイトノイズも同様に統計平均値によって抑制されるため、余分の読み出しノイズが付加されることはない。しかし、ビットの熱励起、デコヒーレンス(Quantum decoherence)などを考慮すると、等差数列を[-a,-a,-a,-b,-b,-b,…b,b,b,a,a,a]のような形のシーケンスに拡張する必要がある。シーケンスにおける各要素の繰り返し回数を表す繰り返し数をnと定義してもよい。繰り返し数と等差数列長Lとの積は、各点のshotsの総数であり、すなわちn*L=Nとされる。shots数の増加は実験時間の増加につながり、量子コンピュータのリソースが占められてしまうため、Nはできるだけ小さくする必要がある。また、Lは数値シミュレーションでは6よりも大きくする必要があるため、繰り返し数nはN/6以下である。信号対雑音比を確保するために、繰り返し数の上限はn=N/6であることが好ましく、これにより、振幅値シーケンス全体を直接決定することができる。 From another angle, noise also needs to be considered in experiments. Regarding the readout noise, the data points used in the scheme provided by this disclosure are also average values taken over multiple shots, and the white noise in the readout signal is also suppressed by the statistical average value, so that no extraneous No additional read noise is added. However, when considering thermal excitation of bits, quantum decoherence, etc., the arithmetic progression becomes [-a, -a, -a, -b, -b, -b, ...b, b, b, a, a, a]. The number of repetitions representing the number of times each element in the sequence is repeated may be defined as n. The product of the number of repetitions and the arithmetic sequence length L is the total number of shots at each point, that is, n*L=N. An increase in the number of shots leads to an increase in experiment time and occupies the quantum computer's resources, so N needs to be made as small as possible. Further, since L needs to be larger than 6 in numerical simulation, the number of repetitions n is equal to or less than N/6. In order to ensure the signal-to-noise ratio, the upper limit of the number of repetitions is preferably n=N/6, so that the entire amplitude value sequence can be determined directly.

実際の掃引実験では、励起パルスの長さおよびシーケンスの最大値は、任意に選択することができ、例えば、それぞれtおよびAmaxであり、ピーク幅およびデコヒーレンスを両立させるために、tは一般的に1μsになるように選択される。各実験点はN回のshotsの結果に平均を取って生成され、このN回のshotsの対応する振幅値は[-Amax,-Amax,...,-2Amax/3,...,2Amax/3,Amax,...,Amax]である。 In actual sweep experiments, the length of the excitation pulse and the maximum value of the sequence can be chosen arbitrarily, for example, t and Amax, respectively, and in order to balance the peak width and decoherence, t is generally is selected to be 1 μs. Each experimental point is generated by averaging the results of N shots, and the corresponding amplitude values of these N shots are [-Amax, -Amax, . .. .. , -2Amax/3,. .. .. ,2Amax/3,Amax,. .. .. , Amax].

更に図7を参照すると、上記の各図に示された方法の実施態様として、本開示は、量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置の一実施形態を提供し、当該装置の実施形態は、図2に示された方法の実施形態に対応しており、当該装置は、具体的に様々な電子機器に適用することができる。 With further reference to FIG. 7, as an implementation of the method illustrated in the figures above, the present disclosure provides an embodiment of an apparatus for calibrating the excitation frequency of a qubit, an embodiment of which is illustrated in the figures. 2, and the device can be specifically applied to various electronic devices.

図7に示すように、本実施形態の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置700は、変動振幅値パルス励起ユニット701と、周波数スペクトル線作成ユニット702と、励起周波数キャリブレートユニット703とを含んでもよい。そのうち、変動振幅値パルス励起ユニット701は、スイープテスト周波数ごとに、いずれもそれぞれ異なるパルス振幅値を有する励起パルスで目標量子ビットを励起させ、且つ統計された励起結果に基づいて、平均励起率を計算するように構成される。励起結果は目標量子ビットがうまく励起されたか否かを示すものである。周波数スペクトル線作成ユニット702は、各平均励起率に基づいて目標量子ビットの周波数スペクトル線を決定するように構成される。励起周波数キャリブレートユニット703は、周波数スペクトル線における単峰波形の目標スイープテスト周波数を、目標量子ビットの励起周波数としてキャリブレートするように構成される。 As shown in FIG. 7, an apparatus 700 for calibrating the excitation frequency of a quantum bit according to the present embodiment may include a variable amplitude value pulse excitation unit 701, a frequency spectrum line creation unit 702, and an excitation frequency calibration unit 703. . Among them, the variable amplitude value pulse excitation unit 701 excites the target qubit with excitation pulses having different pulse amplitude values for each sweep test frequency, and calculates the average excitation rate based on the statistical excitation results. configured to calculate. The excitation result indicates whether the target qubit was successfully excited or not. Frequency spectral line generation unit 702 is configured to determine frequency spectral lines of the target qubit based on each average excitation rate. The excitation frequency calibration unit 703 is configured to calibrate the target sweep test frequency of the unimodal waveform in the frequency spectrum line as the excitation frequency of the target qubit.

本実施形態において、量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置700では、変動振幅値パルス励起ユニット701、周波数スペクトル線作成ユニット702、励起周波数キャリブレートユニット703の具体的な処理およびそれらによって奏される技術的効果は、それぞれ図2の対応する実施形態におけるステップ201~203の関連する説明を参照することができ、ここではその説明を省略する。 In this embodiment, in the device 700 that calibrates the excitation frequency of a quantum bit, the specific processing of the fluctuation amplitude value pulse excitation unit 701, the frequency spectrum line creation unit 702, and the excitation frequency calibration unit 703 and the technical For the effects, each can refer to the related explanation of steps 201 to 203 in the corresponding embodiment of FIG. 2, and the explanation thereof will be omitted here.

本実施形態のいくつかのオプション的な実施形態では、パルス振幅値のそれぞれは、現在のスイープテスト周波数に対応する、所定のパルス長における予め設定されたパルス振幅値シーケンスに含まれる。 In some optional embodiments of this embodiment, each of the pulse amplitude values is included in a preset sequence of pulse amplitude values at a predetermined pulse length that corresponds to the current sweep test frequency.

本実施形態のいくつかのオプション的な実施形態では、パルス振幅値のそれぞれは、予め設定されたパルス振幅値シーケンスにおいて振幅値の大きさの昇順によって配列される。 In some optional embodiments of this embodiment, each of the pulse amplitude values is arranged by ascending magnitude of the amplitude values in a preset pulse amplitude value sequence.

本実施形態のいくつかのオプション的な実施形態では、予め設定されたパルス振幅値シーケンスに含まれるパルス振幅値のそれぞれは等差数列を構成する。 In some optional embodiments of this embodiment, each of the pulse amplitude values included in the preset pulse amplitude value sequence constitutes an arithmetic progression.

本実施形態のいくつかのオプション的な実施形態では、パルス振幅値は、予め設定されたパルス振幅値シーケンス内にN個存在し、Nは2以上の正の整数である。 In some optional embodiments of this embodiment, there are N pulse amplitude values in a predetermined sequence of pulse amplitude values, where N is a positive integer greater than or equal to 2.

本実施形態のいくつかのオプション的な実施形態では、異なるパルス振幅値にそれぞれ対応するNの大きさは同じである。 In some optional embodiments of this embodiment, the magnitude of N corresponding to each different pulse amplitude value is the same.

本実施形態のいくつかのオプション的な実施形態では、励起パルスはπパルスを含む。 In some optional embodiments of this embodiment, the excitation pulse includes a π pulse.

本実施形態のいくつかのオプション的な実施形態では、励起周波数キャリブレートユニット703は、さらに
周波数スペクトル線に唯一に存在する単峰波形を特定し、
単峰波形において予め設定された励起率に対応する帯域よりも高い波長帯域を励起波長帯域とし、
励起波長帯域に対応する目標スイープテスト周波数を、目標量子ビットの励起周波数域としてキャリブレートするように構成される。
In some optional embodiments of this embodiment, the excitation frequency calibration unit 703 further: identifies a unique unimodal waveform in the frequency spectrum line;
A wavelength band higher than a band corresponding to a preset excitation rate in a unimodal waveform is set as an excitation wavelength band,
The target sweep test frequency corresponding to the excitation wavelength band is configured to be calibrated as the excitation frequency range of the target qubit.

本実施形態のいくつかのオプション的な実施形態では、量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置700は、さらに
超伝導量子コンピュータの量子チップ上のすべての目標量子ビットに対していずれも励起周波数のキャリブレーションが完了したことに応答して、量子チップにキャリブレーション完了マークを付加するように構成されるマーク付加ユニットと、
キャリブレーション完了マークが付加された量子チップを用いて演算タスクを実行するように構成される演算タスク実行ユニットと、を含む。
In some optional embodiments of the present embodiments, the apparatus 700 for calibrating the excitation frequency of qubits further comprises calibrating the excitation frequency for all target qubits on a quantum chip of a superconducting quantum computer. a marking unit configured to apply a calibration complete mark to the quantum chip in response to the completion of the calibration;
a calculation task execution unit configured to perform a calculation task using the quantum chip to which the calibration completion mark is attached.

本実施形態は上記方法の実施形態に対応する装置の実施形態として存在し、本実施形態によって提供された量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置は、スイープ実験の過程におけるスイープテスト周波数ごとに、従来の固定パルス振幅値のみに基づいて複数回繰り返しテストを行うスイープテスト方法を、変動する振幅値を有するパルスに基づくスイープテストを行うことに変更し、それによって選択された固定パルス振幅値の精度が低いことに起因するテスト効率の低下という問題を可能な限り回避し、すなわち、異なるパルス振幅値を有する各パルスで試みることによって、相対的少ないテスト回数で相対的精度の高い励起周波数を得ることができ、自動化処理との方法によって多量子ビットの励起周波数の高精度なキャリブレーションを完了させるキャリブレーションの効率を向上させることができる。 This embodiment exists as an embodiment of an apparatus corresponding to the embodiment of the method described above, and the apparatus for calibrating the excitation frequency of a qubit provided by this embodiment is a conventional one for each sweep test frequency in the process of a sweep experiment. The sweep test method, which involves multiple repetitions of testing based only on a fixed pulse amplitude value, is changed to performing a sweep test based on pulses with varying amplitude values, thereby improving the accuracy of the selected fixed pulse amplitude value. By trying each pulse with a different pulse amplitude value, it is possible to obtain a relatively accurate excitation frequency with a relatively small number of tests. It is possible to improve the efficiency of calibration by completing highly accurate calibration of the excitation frequency of multiple qubits by an automated process and method.

本開示の実施形態によれば、本開示はさらに、少なくとも1つのプロセッサと、少なくとも1つのプロセッサと通信可能に接続されたメモリとを備える電子機器であって、メモリには、少なくとも1つのプロセッサによって実行可能な指令が格納され、当該指令が少なくとも1つのプロセッサによって実行されると、少なくとも1つのプロセッサに上記のいずれかの実施形態に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法を実現する電子機器を提供する。 According to embodiments of the present disclosure, the present disclosure further provides an electronic device including at least one processor and a memory communicatively connected to the at least one processor, the memory including at least one processor and a memory communicatively connected to the at least one processor. An electronic device in which executable instructions are stored and, when executed by at least one processor, implement a method for calibrating the excitation frequency of a qubit as described in any of the embodiments above in at least one processor. I will provide a.

本開示の実施形態によれば、本開示はさらに、上記のいずれかの実施形態に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ指令を格納した読み取り可能な記憶媒体を提供する。 According to embodiments of the present disclosure, the present disclosure further provides a readable storage medium having computer instructions stored thereon for causing a computer to perform a method of calibrating the excitation frequency of a qubit as described in any of the embodiments above. I will provide a.

本開示の実施形態によれば、本開示はさらに、プロセッサによって実行されると、上記のいずれかの実施形態に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法を実現可能なコンピュータプログラムを含むコンピュータプログラム製品を提供する。 According to embodiments of the present disclosure, the present disclosure further provides a computer program product comprising a computer program product that, when executed by a processor, is capable of implementing a method of calibrating the excitation frequency of a qubit as described in any of the embodiments above. Provide products.

図8は、本開示の実施形態を実施するために使用できる例示的な電子機器800の概略ブロック図を示している。電子機器は、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ワークステーション、パーソナルデジタルアシスタント、サーバ、ブレード型サーバ、メインフレームコンピュータおよびその他の適切なコンピュータ等の様々な形態の数値コンピュータを表す。また、電子機器は、個人デジタル処理、携帯電話、スマートフォン、ウェアラブル機器およびその他の類似する計算装置等の様々な形態のモバイルデバイスを表すことができる。なお、ここで示したコンポーネント、それらの接続関係、およびそれらの機能はあくまでも例示であり、ここで記述および/または要求した本開示の実施形態を限定することを意図するものではない。 FIG. 8 depicts a schematic block diagram of an example electronic device 800 that can be used to implement embodiments of the present disclosure. Electronic equipment refers to various forms of numerical computers, such as laptop computers, desktop computers, workstations, personal digital assistants, servers, blade servers, mainframe computers, and other suitable computers. Electronic equipment may also represent various forms of mobile devices such as personal digital processing, mobile phones, smart phones, wearable devices, and other similar computing devices. It should be noted that the components shown here, their connection relationships, and their functions are illustrative only and are not intended to limit the embodiments of the present disclosure described and/or requested herein.

図8に示すように、電子機器800は、読み出し専用メモリ(ROM)802に記憶されているコンピュータプログラムまたは記憶ユニット808からランダムアクセスメモリ(RAM)803にロードされたコンピュータプログラムによって様々な適切な動作および処理を実行することができる計算ユニット801を備える。RAM803には、機器800の動作に必要な様々なプログラムおよびデータがさらに格納されることが可能である。計算ユニット801、ROM802およびRAM803は、バス804を介して互いに接続されている。入/出力(I/O)インターフェース805もバス804に接続されている。 As shown in FIG. 8, electronic device 800 can perform various suitable operations according to a computer program stored in read-only memory (ROM) 802 or loaded into random access memory (RAM) 803 from storage unit 808. and a calculation unit 801 capable of executing processing. The RAM 803 can further store various programs and data necessary for the operation of the device 800. Computing unit 801, ROM 802 and RAM 803 are connected to each other via bus 804. An input/output (I/O) interface 805 is also connected to bus 804.

電子機器800において、キーボード、マウスなどの入力ユニット806と、様々なタイプのディスプレイ、スピーカなどの出力ユニット807と、磁気ディスク、光ディスクなどの記憶ユニット808と、ネットワークプラグイン、モデム、無線通信送受信機などの通信ユニット809とを含む複数のコンポーネントは、I/Oインターフェース805に接続されている。通信ユニット809は、電子機器800がインターネットなどのコンピュータネットワークおよび/または様々な電気通信ネットワークを介して他の装置と情報またはデータのやりとりを可能にする。 The electronic device 800 includes an input unit 806 such as a keyboard and a mouse, an output unit 807 such as various types of displays and speakers, a storage unit 808 such as a magnetic disk or an optical disk, and a network plug-in, modem, and wireless communication transceiver. A plurality of components, including a communication unit 809 such as, are connected to the I/O interface 805. Communication unit 809 enables electronic device 800 to exchange information or data with other devices via computer networks such as the Internet and/or various telecommunications networks.

計算ユニット801は、処理および計算機能を有する様々な汎用および/または専用処理コンポーネントであってもよい。計算ユニット801のいくつかの例示として、中央処理装置(CPU)、グラフィックスプロセシングユニット(GPU)、様々な専用の人工知能(AI)計算チップ、機械学習モデルアルゴリズムを実行する様々な計算ユニット、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、および任意の適切なプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラなどを含むが、これらに限定されない。計算ユニット801は、上述した量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法のような様々な方法および処理を実行する。例えば、いくつかの実施形態では、量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法は、記憶ユニット808などの機械可読媒体に有形に含まれるコンピュータソフトウェアプログラムとして実装されてもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムの一部または全部は、ROM802および/または通信ユニット809を介して電子機器800にロードおよび/またはインストールされてもよい。コンピュータプログラムがRAM803にロードされ、計算ユニット801によって実行されると、上述した量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法の1つまたは複数のステップを実行可能である。あるいは、他の実施形態では、計算ユニット801は、他の任意の適切な方法によって(例えば、ファームウェアを介して)量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法を実行するように構成されていてもよい。 Computing unit 801 may be a variety of general-purpose and/or special-purpose processing components with processing and computing capabilities. Some examples of computational units 801 include central processing units (CPUs), graphics processing units (GPUs), various specialized artificial intelligence (AI) computational chips, various computational units that execute machine learning model algorithms, digital including, but not limited to, a signal processor (DSP), and any suitable processor, controller, microcontroller, etc. Computation unit 801 performs various methods and processes, such as the method of calibrating the excitation frequency of the qubits described above. For example, in some embodiments, a method for calibrating the excitation frequency of a qubit may be implemented as a computer software program tangibly contained in a machine-readable medium, such as storage unit 808. In some embodiments, some or all of the computer program may be loaded and/or installed on electronic device 800 via ROM 802 and/or communication unit 809. When the computer program is loaded into the RAM 803 and executed by the calculation unit 801, it is possible to perform one or more steps of the method for calibrating the excitation frequency of a qubit as described above. Alternatively, in other embodiments, the calculation unit 801 may be configured to perform the method of calibrating the excitation frequency of the qubit by any other suitable method (e.g., via firmware).

ここで説明するシステムおよび技術の様々な実施形態はデジタル電子回路システム、集積回路システム、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、特定用途向け集積回路(ASIC)、特定用途向け標準製品(ASSP)、システムオンチップ(SOC)、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス(CPLD)、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、および/またはそれらの組み合わせにおいて実現することができる。これらの各実施形態は、1つまたは複数のコンピュータプログラムに実装され、当該1つまたは複数のコンピュータプログラムは少なくとも1つのプログラマブルプロセッサを含むプログラマブルシステムにおいて実行および/または解釈することができ、当該プログラマブルプロセッサは専用または汎用プログラマブルプロセッサであってもよく、記憶システム、少なくとも1つの入力装置および少なくとも1つの出力装置からデータおよび指令を受信することができ、且つデータおよび指令を当該記憶システム、当該少なくとも1つの入力装置および当該少なくとも1つの出力装置に伝送することを含み得る。 Various embodiments of the systems and techniques described herein include digital electronic circuit systems, integrated circuit systems, field programmable gate arrays (FPGAs), application specific integrated circuits (ASICs), application specific standard products (ASSPs), and system onboard systems. It can be implemented in a chip (SOC), a complex programmable logic device (CPLD), computer hardware, firmware, software, and/or a combination thereof. Each of these embodiments is implemented in one or more computer programs that can be executed and/or interpreted in a programmable system that includes at least one programmable processor; may be a dedicated or general purpose programmable processor, and is capable of receiving data and instructions from a storage system, at least one input device and at least one output device, and transmitting data and instructions to the storage system, the at least one output device; The method may include transmitting to an input device and the at least one output device.

本開示の方法を実施するためのプログラムコードは、1つまたは複数のプログラミング言語のあらゆる組み合わせで作成されてもよい。これらのプログラムコードは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプログラミング可能なデータ処理装置のプロセッサまたはコントローラに提供されることができ、これらのプログラムコードがプロセッサまたはコントローラによって実行されると、フローチャートおよび/またはブロック図に規定された機能または動作が実施される。プログラムコードは、完全にデバイス上で実行されることも、部分的にデバイス上で実行されることも、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして部分的にデバイス上で実行されながら部分的にリモートデバイス上で実行されることも、または完全にリモートデバイスもしくはサーバ上で実行されることも可能である。 Program code for implementing the methods of this disclosure may be written in any combination of one or more programming languages. These program codes may be provided to a processor or controller of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing device, and when executed by the processor or controller, the flowcharts and/or or the functions or operations specified in the block diagram are implemented. The program code can run completely on the device, partially on the device, or partially on a remote device while running partially on the device as a standalone software package. It can also be run entirely on a remote device or server.

本開示のコンテキストでは、機械可読媒体は、有形の媒体であってもよく、指令実行システム、装置または機器が使用するため、または指令実行システム、装置または機器と組み合わせて使用するためのプログラムを含むか、または格納してもよい。機械可読媒体は、機械可読信号媒体または機械可読記憶媒体であり得る。機械可読媒体は、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線の、または半導体のシステム、装置または機器、またはこれらのあらゆる適切な組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。機械可読記憶媒体のより具体的な例には、1本または複数本のケーブルに基づく電気的接続、携帯型コンピュータディスク、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み取り専用メモリ(ROM)、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ(EPROMまたはフラッシュメモリ)、光ファイバ、コンパクトディスク読み取り専用メモリ(CD-ROM)、光学記憶装置、磁気記憶装置、またはこれらのあらゆる適切な組み合わせが含まれ得る。 In the context of this disclosure, a machine-readable medium may be a tangible medium and includes a program for use by or in conjunction with a command execution system, device or equipment. or may be stored. A machine-readable medium can be a machine-readable signal medium or a machine-readable storage medium. Machine-readable media can include, but are not limited to, electronic, magnetic, optical, electromagnetic, infrared, or semiconductor systems, devices, or equipment, or any suitable combination thereof. More specific examples of machine-readable storage media include electrical connections based on one or more cables, portable computer disks, hard disks, random access memory (RAM), read-only memory (ROM), erasable programmable It may include read only memory (EPROM or flash memory), fiber optics, compact disk read only memory (CD-ROM), optical storage, magnetic storage, or any suitable combination thereof.

ユーザとのインタラクションを提供するために、ここで説明するシステムと技術は、ユーザに情報を表示するための表示装置(例えば、陰極線管(CathodeRayTube,CRT)またはLCD(液晶ディスプレイ)モニタ)と、キーボードおよびポインティングデバイス(例えば、マウスまたはトラックボール)とを備えるコンピュータ上で実装することができ、ユーザが該キーボードおよび該ポインティングデバイスを介してコンピュータに入力を提供できる。他の種類の装置もユーザとのやりとりを行うことに用いることができる。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバックであるいかなる形態のセンシングフィードバックであってもよく、且つ音入力、音声入力若しくは触覚入力を含むいかなる形態でユーザからの入力を受信してもよい。 To provide user interaction, the systems and techniques described herein include a display device (e.g., a cathode ray tube (CRT) or LCD (liquid crystal display) monitor) and a keyboard for displaying information to the user. and a pointing device (eg, a mouse or trackball) through which a user can provide input to the computer. Other types of devices can also be used to interact with users. For example, the feedback provided to the user may be any form of sensing feedback, e.g., visual, auditory, or haptic feedback, and any form of sensing feedback from the user including audio, audio, or tactile input. may receive input.

ここで説明したシステムおよび技術は、バックエンドコンポーネントを含むコンピューティングシステム(例えば、データサーバ)に実施されてもよく、またはミドルウェアコンポーネントを含むコンピューティングシステム(例えば、アプリケーションサーバ)に実施されてもよく、またはフロントエンドコンポーネントを含むコンピューティングシステム(例えば、グラフィカルユーザインターフェースまたはウェブブラウザを有するユーザコンピュータ)に実施されてもよく、ユーザは該グラフィカルユーザインターフェースまたはウェブブラウザを介してここで説明したシステムおよび技術の実施形態とインタラクションしてもよく、またはこのようなバックエンドコンポーネント、ミドルウェアコンポーネントまたはフロントエンドコンポーネントのいずれかの組み合わせを含むコンピューティングシステムに実施されてもよい。また、システムの各コンポーネントの間は、通信ネットワーク等の任意の形態または媒体を介してデジタルデータ通信により接続されていてもよい。通信ネットワークとしては、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)およびインターネットなどを含む。 The systems and techniques described herein may be implemented on a computing system that includes back-end components (e.g., a data server) or may be implemented on a computing system that includes middleware components (e.g., an application server). , or may be implemented on a computing system (e.g., a user computer having a graphical user interface or web browser) that includes a front-end component, through which the user can access the systems and techniques described herein. or may be implemented in a computing system that includes any combination of such back-end, middleware, or front-end components. Further, the components of the system may be connected by digital data communication via any form or medium such as a communication network. Communication networks include local area networks (LANs), wide area networks (WANs), the Internet, and the like.

コンピュータシステムは、クライアントとサーバとを含んでもよい。クライアントとサーバは、通常、互いに離れており、通信ネットワークを介してやりとりを行う。クライアントとサーバとの関係は、互いにクライアント-サーバの関係を有するコンピュータプログラムをそれぞれのコンピュータ上で動作することによって生成される。サーバはクラウドサーバであってもよく、クラウドコンピューティングサーバまたはクラウドホストとも呼ばれ、クラウドコンピューティングサービスシステムにおけるホスト製品であり、従来の物理ホストと仮想専用サーバ(VPS、Virtual Private Server)サービスにおける管理の難度が大きく、ビジネス拡張性が弱いという欠陥を解決する。 A computer system may include a client and a server. Clients and servers are typically remote from each other and interact via a communications network. The relationship between a client and a server is created by running computer programs on their respective computers that have a client-server relationship with each other. The server may be a cloud server, also referred to as a cloud computing server or cloud host, which is a host product in a cloud computing service system, and is a management product in a traditional physical host and virtual private server (VPS, Virtual Private Server) service. This solves the flaws of high difficulty and low business scalability.

本開示の実施形態の技術案によれば、スイープ実験の過程におけるスイープテスト周波数ごとに、従来の固定パルス振幅値のみに基づいて複数回繰り返しテストを行うスイープテスト方法を、変動する振幅値を有するパルスに基づくスイープテストを行うことに変更し、それによって選択された固定パルス振幅値の精度が低いことに起因するテスト効率の低下という問題を可能な限り回避し、すなわち、異なるパルス振幅値を有する各パルスで試みることによって、相対的により少ないテスト回数で相対的により精度の高い励起周波数を得ることができ、自動化との方法によって多量子ビットの励起周波数の高精度キャリブレーションを完了させるキャリブレーションの効率を向上させることができる。 According to the technical solution of the embodiments of the present disclosure, for each sweep test frequency in the process of a sweep experiment, the sweep test method of carrying out repeated tests multiple times only based on the conventional fixed pulse amplitude value can be replaced with a sweep test method with varying amplitude values. changed to performing sweep tests based on pulses, thereby avoiding as much as possible the problem of reduced test efficiency due to the low precision of the selected fixed pulse amplitude values, i.e. with different pulse amplitude values. By experimenting with each pulse, a relatively more accurate excitation frequency can be obtained with relatively fewer tests, and by an automated method that completes a highly accurate calibration of the excitation frequency of a multi-qubit. Efficiency can be improved.

なお、上述した様々な形態のフローを用いることができ、ステップの並び替え、追加または削除を行うことができることを理解すべきである。例えば、本開示に記載された各ステップは、本開示に開示された技術的解決方案の所望の結果が達成できる限り、並行して実行されてもよく、順番に従って実行されてもよく、異なる順番で実行されてもよい。本明細書はここで制限しない。 It should be understood that the various forms of flow described above can be used and steps can be rearranged, added or deleted. For example, each step described in this disclosure may be performed in parallel, sequentially, or in a different order, as long as the desired results of the technical solutions disclosed in this disclosure can be achieved. It may be executed with The specification is not limited here.

上記具体的な実施形態は、本開示の保護範囲を限定するものではない。当業者であれば、設計要件および他の要因に応じて、様々な修正、組み合わせ、副次的な組み合わせ、および置き換えを行うことができることを理解すべきである。本開示の趣旨および原理を逸脱せずに行われたあらゆる修正、均等な置換および改善などは、いずれも本開示の保護範囲内に含まれるべきである。 The above specific embodiments do not limit the protection scope of the present disclosure. Those skilled in the art should appreciate that various modifications, combinations, subcombinations, and substitutions may be made depending on design requirements and other factors. All modifications, equivalent replacements, improvements, etc. made without departing from the spirit and principles of this disclosure should be included within the protection scope of this disclosure.

Claims (21)

スイープテスト周波数ごとに、それぞれ異なるパルス振幅値を有する励起パルスで目標量子ビットを励起させ、且つ前記目標量子ビットがうまく励起されたか否かを示す統計された励起結果に基づいて、平均励起率を計算するステップと、
前記平均励起率のそれぞれに基づいて前記目標量子ビットの周波数スペクトル線を決定するステップと、
前記周波数スペクトル線における単峰波形の目標スイープテスト周波数を、前記目標量子ビットの励起周波数としてキャリブレートするステップと、
を含む量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法。
For each sweep test frequency, the target qubit is excited with excitation pulses having different pulse amplitude values, and the average excitation rate is calculated based on the statistical excitation result indicating whether the target qubit is successfully excited or not. steps to calculate,
determining frequency spectral lines of the target qubit based on each of the average excitation rates;
calibrating a target sweep test frequency of a unimodal waveform in the frequency spectrum line as an excitation frequency of the target qubit;
How to calibrate the excitation frequency of qubits containing
前記パルス振幅値のそれぞれは、現在のスイープテスト周波数に対応する、所定のパルス長における予め設定されたパルス振幅値シーケンスに含まれる請求項1に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法。 2. The method of claim 1, wherein each of the pulse amplitude values is included in a preset sequence of pulse amplitude values at a predetermined pulse length, corresponding to a current sweep test frequency. 前記パルス振幅値のそれぞれは、前記予め設定されたパルス振幅値シーケンスにおいて、振幅値の大きさが昇順に配列される請求項2に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法。 3. The method of claim 2, wherein each of the pulse amplitude values is arranged in ascending order of magnitude in the preset pulse amplitude value sequence. 前記予め設定されたパルス振幅値シーケンスに含まれるパルス振幅値のそれぞれは等差数列を構成する請求項2に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法。 3. The method of claim 2, wherein each of the pulse amplitude values included in the predetermined sequence of pulse amplitude values constitutes an arithmetic progression. 前記パルス振幅値は、前記予め設定されたパルス振幅値シーケンスにおいてN個存在し、前記Nは2以上の正の整数である請求項2に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法。 3. The method of calibrating the excitation frequency of a quantum bit according to claim 2, wherein there are N pulse amplitude values in the preset pulse amplitude value sequence, and N is a positive integer of 2 or more. 異なるパルス振幅値にそれぞれ対応するNの大きさが同じである請求項5に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法。 6. The method of claim 5, wherein the magnitude of N corresponding to different pulse amplitude values is the same. 前記励起パルスはπパルスを含む請求項1に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法。 2. The method of claim 1, wherein the excitation pulse comprises a π pulse. 前記周波数スペクトル線における単峰波形の目標スイープテスト周波数を、前記目標量子ビットの励起周波数としてキャリブレートするステップは、
前記周波数スペクトル線に唯一に存在する単峰波形を特定するステップと、
前記単峰波形において予め設定された励起率に対応する帯域よりも高い波長帯域を励起波長帯域とするステップと、
前記励起波長帯域に対応する目標スイープテスト周波数を、前記目標量子ビットの励起周波数としてキャリブレートするステップと、
を含む請求項1~7のいずれか1項に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法。
calibrating a target sweep test frequency of a unimodal waveform in the frequency spectrum line as an excitation frequency of the target qubit;
identifying a unique unimodal waveform in the frequency spectrum line;
setting a wavelength band higher than a band corresponding to a preset excitation rate in the unimodal waveform as an excitation wavelength band;
calibrating a target sweep test frequency corresponding to the excitation wavelength band as an excitation frequency of the target qubit;
A method for calibrating the excitation frequency of a qubit according to any one of claims 1 to 7.
超伝導量子コンピュータの量子チップ上のすべての目標量子ビットに対していずれも励起周波数のキャリブレーションが完了させたことに応答して、前記量子チップにキャリブレーション完了マークを付加するステップと、
前記キャリブレーション完了マークが付加された量子チップを用いて演算タスクを実行するステップと、
をさらに含む請求項1~7のいずれか1項に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法。
Adding a calibration completion mark to the quantum chip in response to completion of excitation frequency calibration for all target qubits on the quantum chip of the superconducting quantum computer;
performing a calculation task using the quantum chip to which the calibration completion mark is attached;
A method for calibrating the excitation frequency of a qubit according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
スイープテスト周波数ごとに、それぞれ異なるパルス振幅値を有する励起パルスで目標量子ビットを励起させ、且つ前記目標量子ビットがうまく励起されたか否かを示す統計された励起結果に基づいて、平均励起率を計算するように構成される変動振幅値パルス励起ユニットと、
前記平均励起率のそれぞれに基づいて前記目標量子ビットの周波数スペクトル線を決定するように構成される周波数スペクトル線作成ユニットと、
前記周波数スペクトル線における単峰波形の目標スイープテスト周波数を、前記目標量子ビットの励起周波数としてキャリブレートするように構成される励起周波数キャリブレートユニットと、
を含む量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置。
For each sweep test frequency, the target qubit is excited with excitation pulses having different pulse amplitude values, and the average excitation rate is calculated based on the statistical excitation result indicating whether the target qubit is successfully excited or not. a varying amplitude value pulse excitation unit configured to calculate;
a frequency spectral line creation unit configured to determine a frequency spectral line of the target qubit based on each of the average excitation rates;
an excitation frequency calibration unit configured to calibrate a target sweep test frequency of a unimodal waveform in the frequency spectrum line as an excitation frequency of the target qubit;
A device for calibrating the excitation frequency of a qubit containing a qubit.
前記パルス振幅値のそれぞれは、現在のスイープテスト周波数に対応する、所定のパルス長における予め設定されたパルス振幅値シーケンスに含まれる請求項10に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置。 11. The apparatus for calibrating the excitation frequency of a qubit as claimed in claim 10, wherein each of the pulse amplitude values is included in a preset sequence of pulse amplitude values at a predetermined pulse length, corresponding to a current sweep test frequency. 前記パルス振幅値のそれぞれは、前記予め設定されたパルス振幅値シーケンスにおいて、振幅値の大きさの昇順に配列される請求項11に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置。 12. The apparatus of claim 11, wherein each of the pulse amplitude values is arranged in ascending order of amplitude value in the preset pulse amplitude value sequence. 前記予め設定されたパルス振幅値シーケンスに含まれるパルス振幅値のそれぞれは等差数列を構成する、請求項11に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置。 12. The apparatus for calibrating the excitation frequency of a qubit according to claim 11, wherein each of the pulse amplitude values included in the preset pulse amplitude value sequence constitutes an arithmetic progression. 前記パルス振幅値は、前記予め設定されたパルス振幅値シーケンスにおいてN個存在し、前記Nは、2以上の正の整数である請求項11に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置。 12. The apparatus for calibrating the excitation frequency of a quantum bit according to claim 11, wherein there are N pulse amplitude values in the preset pulse amplitude value sequence, and N is a positive integer of 2 or more. 異なるパルス振幅値にそれぞれ対応するNの大きさが同じである請求項14に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置。 15. The apparatus for calibrating the excitation frequency of a qubit according to claim 14, wherein the magnitude of N corresponding to different pulse amplitude values is the same. 前記励起パルスはπパルスを含む請求項10に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置。 11. The apparatus for calibrating the excitation frequency of a qubit according to claim 10, wherein the excitation pulse includes a π pulse. 前記励起周波数キャリブレートユニットは、
前記周波数スペクトル線に唯一に存在する単峰波形を特定し、
前記単峰波形において予め設定された励起率に対応する帯域よりも高い波長帯域を励起波長帯域とし、
前記励起波長帯域に対応する目標スイープテスト周波数を、前記目標量子ビットの励起周波数としてキャリブレートするようにさらに構成される、
請求項10~16のいずれか1項に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置。
The excitation frequency calibration unit includes:
identifying a unique unimodal waveform that exists in the frequency spectrum line;
In the unimodal waveform, a wavelength band higher than a band corresponding to a preset excitation rate is set as an excitation wavelength band,
further configured to calibrate a target sweep test frequency corresponding to the excitation wavelength band as an excitation frequency of the target qubit;
Apparatus for calibrating the excitation frequency of a quantum bit according to any one of claims 10 to 16.
超伝導量子コンピュータの量子チップ上のすべての目標量子ビットに対していずれも励起周波数のキャリブレーションが完了させたことに応答して、前記量子チップにキャリブレーション完了マークを付加するように構成されるマーク付加ユニットと、
前記キャリブレーション完了マークが付加された量子チップを用いて演算タスクを実行するように構成される演算タスク実行ユニットと、
をさらに含む請求項10~16のいずれか1項に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする装置。
configured to add a calibration completion mark to the quantum chip in response to completion of excitation frequency calibration for all target qubits on the quantum chip of the superconducting quantum computer; a mark adding unit;
an arithmetic task execution unit configured to execute an arithmetic task using a quantum chip to which the calibration completion mark is attached;
The device for calibrating the excitation frequency of a quantum bit according to any one of claims 10 to 16, further comprising:
少なくとも1つのプロセッサと、前記少なくとも1つのプロセッサと通信可能に接続されたメモリとを備える電子機器であって、
前記メモリには、前記少なくとも1つのプロセッサによって実行可能な指令が格納され、前記指令が前記少なくとも1つのプロセッサによって実行されると、前記少なくとも1つのプロセッサに請求項1~7のいずれか1項に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法を実行させる電子機器。
An electronic device comprising at least one processor and a memory communicably connected to the at least one processor,
The memory stores instructions executable by the at least one processor, and when the instructions are executed by the at least one processor, the at least one processor receives instructions according to any one of claims 1 to 7. An electronic device for performing the described method for calibrating the excitation frequency of a qubit.
コンピュータに請求項1~7のいずれか1項に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法を実行させるためのコンピュータ指令が格納されている非一時的コンピュータ可読記憶媒体。 A non-transitory computer-readable storage medium storing computer instructions for causing a computer to perform the method for calibrating the excitation frequency of a quantum bit according to any one of claims 1 to 7. プロセッサによって実行されると、請求項1~7のいずれか1項に記載の量子ビットの励起周波数をキャリブレートする方法が実現されるコンピュータプログラム。 Computer program, when executed by a processor, implements the method for calibrating the excitation frequency of a qubit according to any one of claims 1 to 7.
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US5952668A (en) * 1994-07-15 1999-09-14 Baer; Stephen C. Resolution in microscopy and microlithography
CN104849257B (en) * 2015-06-02 2017-06-27 中国科学院上海技术物理研究所 Resonance Raman spectroscopy detection system and method based on small ultraviolet sweeping laser
US11726790B2 (en) * 2019-12-12 2023-08-15 Intel Corporation Processor and instruction set for flexible qubit control with low memory overhead
US20220156620A1 (en) * 2020-11-19 2022-05-19 Wisconsin Alumni Research Foundation Deterministic reset of superconducting qubit and cavity modes with a microwave photon counter
CN113011594B (en) * 2021-03-26 2023-08-08 本源量子计算科技(合肥)股份有限公司 Quantum bit calibration method and device and quantum computer
CN115329967A (en) * 2022-03-25 2022-11-11 量子科技长三角产业创新中心 Quantum bit error correction method and error metering system
CN115470918B (en) * 2022-09-26 2024-08-23 量子科技长三角产业创新中心 Time-frequency signal generating device, quantum measurement and control system and measurement and control method
CN117889980A (en) * 2024-01-18 2024-04-16 量子科技长三角产业创新中心 Superconducting quantum chip and temperature measurement method and temperature measurement circuit thereof

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