JP7334298B2 - 量子測定機器の較正方法および装置、電子機器ならびに媒体 - Google Patents
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Description
本開示の一態様によれば、量子測定機器の較正方法であって、1つまたは複数の正規基底量子状態|y〉を作成して、各正規基底量子状態について、前記測定機器を所定回数繰り返し動作させて、前記正規基底量子状態の測定を行い、ここではy∈{0,1}nであり、nは量子コンピュータの量子ビット数であり、nは正の整数であることと、取得した前記各正規基底量子状態に対応する前記所定回数の測定結果を統計して、較正行列を構築することと、前記較正行列における各列のゼロ要素の個数を確定することと、前記ゼロ要素の個数に基づいて各列に対応する補正係数を確定し、ここでは、前記補正係数は前記ゼロ要素の個数に逆比例することと、前記各列に対応する補正係数に基づいて新しい較正行列を構築して、前記新しい較正行列に基づいて測定結果を較正することとを含む量子測定機器の較正方法を提供する。
本開示の別の態様によれば、プロセッサによって実行されると、本開示に記載の方法を実現す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を提供する。
現在まで、応用されている様々なタイプのコンピュータは、古典的物理学を情報処理の理論に基づくものであり、伝統的なコンピュータまたは古典的コンピュータと呼ばれている。古典的情報システムは、物理的に最も容易に実現可能なバイナリデータビットを用いてデータまたはプログラムを記憶し、各バイナリデータビットは、最小情報ユニットとして、1ビットと呼ばれる0または1で表される。古典的コンピュータ自身には避けられない弱点が存在する。一つ目は計算過程のエネルギー消耗の最も基本的な制限である。論理素子またはメモリユニットに必要な最低エネルギーはkTの数倍以上にして、熱揺らぎによる誤動作を避けるべきである。二つ目は、情報エントロピーと発熱エネルギー消耗である。三つ目は、コンピュータチップの配線密度が非常に大きい場合、ハイゼンベルク不確定性関係から、電子位置の不確定量が非常に小さい場合、運動量の不確定量が非常に大きくなる。電子はもはや束縛されず、チップの性能を破壊する量子干渉効果を有する。
理解できるように、極端な場合にNx|y=0(すなわち、Nshots動作結果のいずれも出力結果xが得られていない)、このとき
いくつかの例では、aとbの値は、0≦βy≦1を満足する限り、適応的に設定することができる。例示的には、aとbいずれも1とすることができ、すなわち上記式(7)は式(9)として表すことができる:
ステップ1:較正回路によって正規基底量子状態|y〉を作成し、ここではy∈{0,1}nである。
ステップ2:|y〉を入力として、ノイズ含有測定機器を繰り返し合計Nshots回動作させ、出力結果がバイナリ文字列xである回数Nx|yを統計し、ここではx∈{0,1}nである。
ステップ3:データセット{Nx|y}x,yと式(5)を用いて較正行列Aの第y列の要素{Axy}xを計算する。
ステップ4:{Axy}xにおけるゼロ要素の個数Kyを統計する。Kyに基づいて、式(9)よりβyを計算する。
ステップ5:データセット{Nx|y}x,yとβyを利用して新しい較正行列Aの第y列要素を計算する。Axyで2n×2n行列における第x行第y列の要素を表すとすると、その値は以下のとおりである:
本開示の実施例によれば、補正係数を確定し、加算平滑化技術を使用して新しい較正行列の各要素を計算することによって、起こり得る「ゼロ確率イベント」が体系的に解決され、しかも、新しい較正行列は、より高い較正精度およびロバスト性を有する。
図5を参照して、本開示の様々な態様に適用可能なハードウェア装置の一例である、本開示のサーバ又はクライアントとして利用可能な電子機器500の構成ブロック図について説明する。電子機器は、様々な形態のデジタル電子を示すコンピュータ機器を意味し、例えば、ラップトップ型コンピュータ、デスクトップ型コンピュータ、ステージ、個人用デジタルアシスタント、サーバ、ブレードサーバ、大型コンピュータ、その他の適切なコンピュータが挙げられる。電子機器は更に、様々な形態の移動装置、例えば、個人デジタル処理、携帯電話、スマートフォン、着用可能な装置とその他の類似する計算装置を示してよい。本明細書に示される部品、これらの接続関係及びこれらの機能は例示的なものに過ぎず、本明細書に説明した及び/又は請求した本開示の実現を制限しない。
Claims (11)
- コンピュータに実装された、量子測定機器の較正方法であって、
量子コンピュータが、1つまたは複数の正規基底量子状態|y〉を作成して、各正規基底量子状態について、前記測定機器を所定回数繰り返し動作させて、前記正規基底量子状態の測定を行い、ここではy∈{0,1}nであり、nは量子コンピュータの量子ビット数であり、nは正の整数であることと、
古典的コンピュータが、取得した前記各正規基底量子状態に対応する前記所定回数の測定結果を統計して、較正行列を構築することと、
前記古典的コンピュータが、前記較正行列における各列のゼロ要素の個数を確定することと、
前記古典的コンピュータが、前記ゼロ要素の個数に基づいて各列に対応する補正係数を確定し、ここでは、前記補正係数は前記ゼロ要素の個数に逆比例することと、
前記古典的コンピュータが、前記各列に対応する補正係数に基づいて新しい較正行列を構築して、前記新しい較正行列に基づいて測定結果を較正することとを含む量子測定機器の較正方法。 - 前記補正係数は、以下の式βyに従って確定される:
- 前記補正係数βyは、多項式関数、対数関数のうちのいずれかによって確定される請求項1に記載の方法。
- 新しい較正行列は以下の式に従って構築される:
- 量子測定機器の較正装置であって、
作成ユニットであって、1つまたは複数の正規基底量子状態|y〉を作成して、各正規基底量子状態について、前記測定機器を所定回数繰り返し動作させて、前記正規基底量子状態の測定を行うように構成され、ここではy∈{0,1}nであり、nは量子コンピュータの量子ビット数であり、nは正の整数であるものと、
取得した前記各正規基底量子状態に対応する前記所定回数の測定結果を統計して、較正行列を構築するように構成される第1構築ユニットと、
前記較正行列における各列のゼロ要素の個数を確定するように構成される第1確定ユニットと、
前記ゼロ要素の個数に基づいて各列に対応する補正係数を確定し、前記補正係数は前記ゼロ要素の個数に逆比例するように構成される第2確定ユニットと、
前記各列に対応する補正係数に基づいて新しい較正行列を構築して、前記新しい較正行列に基づいて測定結果を較正するように構成される第2構築ユニットとを含む量子測定機器の較正装置。 - 前記補正係数は、以下の式βyに従って確定される:
- 前記補正係数βyは、多項式関数、対数関数のうちのいずれかによって確定される請求項5に記載の装置。
- 新しい較正行列は以下の式に従って構築される:
- 電子機器であって、
少なくとも1つのプロセッサおよび、
前記少なくとも1つのプロセッサに通信接続されるメモリを含み、
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命令が記憶され、前記命令は前記少なくとも1つのプロセッサによって実行されることにより、前記少なくとも1つのプロセッサに請求項1~4のいずれか一項に記載の方法を実行させる電子機器。 - コンピュータに請求項1~4のいずれか一項に記載の方法を実行させるためのコンピュータ命令が記憶される非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
- プロセッサによって実行されると、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法を実現するコンピュータプログラム。
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