KR20220011380A - Quantum state measurment method and apparatus for performing the same - Google Patents

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KR20220011380A
KR20220011380A KR1020200090211A KR20200090211A KR20220011380A KR 20220011380 A KR20220011380 A KR 20220011380A KR 1020200090211 A KR1020200090211 A KR 1020200090211A KR 20200090211 A KR20200090211 A KR 20200090211A KR 20220011380 A KR20220011380 A KR 20220011380A
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Abstract

Disclosed are a method for measuring a quantum state and a device for performing the same. As a method for a quantum computing device to measure the quantum state, the method for measuring the quantum according to one embodiment comprises: a step of obtaining a depolarization channel by performing a quantum channel twirl on a qubit; and a step of measuring the quantum state of the qubit based on the depolarization channel. Therefore, the present invention is capable of providing a technique to mitigate an occurrence of a measurement error.

Description

양자 상태 측정 방법 및 이를 수행하는 장치{QUANTUM STATE MEASURMENT METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME}QUANTUM STATE MEASURMENT METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME

아래 실시예들은 양자 상태 측정 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이다.The following embodiments relate to a quantum state measurement method and an apparatus for performing the same.

잡음이 많은 양자 장비들로 구현하는 양자컴퓨팅(Noisy Intermediate Scalable Quantum Computing(NISQC))은 양자 상태의 준비, 처리 및 측정의 모든 과정에서 다양한 종류의 잡음을 포함한다.Quantum computing (Noisy Intermediate Scalable Quantum Computing (NISQC)) implemented with noisy quantum equipment includes various kinds of noise in all processes of quantum state preparation, processing and measurement.

양자 주기 찾기(quantum period-finding), 양자 검색(quantum search), 양자 인수 분해(quantum factoring) 및 양자 오라클 알고리즘(quantum oracle algorithms)과 같이 종래의 방식 비해 장점이 있는 양자 알고리즘 등은 빌딩 블록, 양자 푸리에 변환(quantum Fourier transform(QFT)) 및 양자 진폭 증폭(quantum amplitude amplification(QAA))에 의해 실현될 수 있다.Quantum algorithms that have advantages over conventional methods, such as quantum period-finding, quantum search, quantum factoring, and quantum oracle algorithms, are building blocks, quantum It can be realized by quantum Fourier transform (QFT) and quantum amplitude amplification (QAA).

빌딩 블록이 다수의 큐비트(qubits)에 대한 순차적인 얽힘 게이트(entangling gates)로 구성되므로, 다수의 큐비트에 코히어런트 양자 연산을 적용하는 것이 중요하다. 알고리즘이 NISQ 장치로 실현되면 준비에서 측정 판독에 이르는 모든 단계에서 본질적으로 나타나는 노이즈가 제어되지 않고 오류가 누적되어, 결과적으로 양자 우위가 달성될 수 없다.Since building blocks consist of sequential entangling gates for multiple qubits, it is important to apply coherent quantum operations to multiple qubits. If the algorithm is realized as a NISQ device, the noise inherent in every step from preparation to measurement readout is uncontrolled and errors accumulate, and consequently quantum dominance cannot be achieved.

관련 선행기술로, 한국 공개특허공보 제10-2009-0090326호(발명의 명칭: 양자 프로세서 요소들의 국부적 프로그래밍을 위한 시스템들, 방법들 및 장치)가 있다.As a related prior art, there is Korean Patent Publication No. 10-2009-0090326 (Title of the Invention: Systems, Methods and Apparatus for Local Programming of Quantum Processor Elements).

실시예들은 큐비트의 양자 상태 측정 과정에서 잡음으로 인해 발생하는 측정 에러를 완화하는 기술을 제공할 수 있다.Embodiments may provide a technique for mitigating a measurement error caused by noise in the process of measuring the quantum state of a qubit.

다만, 기술적 과제는 상술한 기술적 과제들로 한정되는 것은 아니며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical tasks are not limited to the above-described technical tasks, and other technical tasks may exist.

양자 컴퓨팅 장치가 양자 상태를 측정하는 방법에 있어서, 일 실시예에 따른 양자 측정 방법은, 큐비트(qubit)에 양자 채널 혼합(channel twirl)을 수행하여 탈분극 채널(depolarization channel)을 획득하는 단계와, 상기 탈분극 채널에 기초하여 상기 큐비트의 양자 상태를 측정하는 단계를 포함한다.In a method for a quantum computing device to measure a quantum state, a quantum measurement method according to an embodiment comprises the steps of: obtaining a depolarization channel by performing quantum channel twirl on qubits; , measuring the quantum state of the qubit based on the depolarization channel.

상기 획득하는 단계는, 상기 큐비트가 잡음 채널을 통과하기 전 상기 큐비트의 양자 상태에 제1 유니타리 변환을 적용하는 단계와, 상기 큐비트가 상기 잡음 채널을 통과한 후 상기 큐비트의 양자 상태에 제2 유니타리 변환을 적용하는 단계를 포함한다.The obtaining includes: applying a first unitary transform to the quantum state of the qubit before the qubit passes through the noise channel; and applying a second unitary transform to the state.

상기 제2 유니타리 변환은, 상기 제1 유니타리 변환의 허미션 공액(Hermitian conjugate)일 수 있다.The second unitary transformation may be a Hermitian conjugate of the first unitary transformation.

상기 제1 유니타리 변환은, 복수의 유니타리 변환을 포함하는 유니타리 변환의 집합의 원소 중 하나일 수 있다.The first unitary transformation may be one of elements of a set of unitary transformations including a plurality of unitary transformations.

상기 획득하는 단계는, 상기 유니타리 변환의 집합의 모든 원소를 각각에 대해 획득한 탈분극 채널의 평균값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The obtaining may include calculating an average value of a depolarization channel obtained for each element of the set of unitary transformations.

상기 탈분극 채널을 획득하는 단계는, 상기 큐비트에 포함된 복수의 큐비트에 집단 양자 채널 혼합(collective channel twirl)을 수행하는 단계와, 집단 양자 채널 혼합 결과에 기초하여 상기 복수의 큐비트 각각에 대한 탈분극 채널을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The acquiring of the depolarization channel includes: performing collective channel twirl on a plurality of qubits included in the qubit; It may include the step of acquiring a depolarization channel for

상기 집단 양자 채널 혼합을 수행하는 단계는, 상기 복수의 큐비트가 잡음 채널을 통과하기 전 상기 복수의 큐비트 각각의 양자 상태에 제1 유니타리 변환을 적용하는 단계와, 상기 복수의 큐비트가 상기 잡음 채널을 통과한 후 상기 복수의 큐비트 각각의 양자 상태 제2 유니타리 변환을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.The performing the collective quantum channel mixing includes: applying a first unitary transform to the quantum state of each of the plurality of qubits before the plurality of qubits pass through a noise channel; and applying a second unitary transform to a quantum state of each of the plurality of qubits after passing through the noise channel.

상기 제2 유니타리 변환은, 상기 제1 유니타리 변환의 허미션 공액(Hermitian conjugate)일 수 있다.The second unitary transformation may be a Hermitian conjugate of the first unitary transformation.

상기 복수의 큐비트 각각에 대한 탈분극 채널을 획득하는 단계는, 상기 집단 양자 채널 혼합 결과로 획득한 복수의 큐비트 대해 개별 큐비트의 양자 상태에 대한 효과를 규명하는 단계를 포함할 수 있다.The step of obtaining a depolarization channel for each of the plurality of qubits may include identifying an effect on the quantum state of the individual qubits for the plurality of qubits obtained as a result of the collective quantum channel mixing.

상기 양자 측정 방법은, 상기 양자 상태의 측정 결과의 오차를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.The quantum measurement method may further include removing an error in the measurement result of the quantum state.

일 실시예에 따른 양자 측정 장치는, 큐비트에 양자 채널 혼합(channel twirl)을 수행하여 탈분극 채널(depolarization channel)을 획득하는 양자 전처리기와, 상기 탈분극 채널에 기초하여 상기 큐비트의 양자 상태를 측정하는 양자 검출기를 포함한다.A quantum measuring apparatus according to an embodiment includes a quantum preprocessor for obtaining a depolarization channel by performing quantum channel twirl on a qubit, and measuring the quantum state of the qubit based on the depolarization channel It includes a quantum detector that

상기 양자 전처리기는, 상기 큐비트가 잡음 채널을 통과하기 전에 양자 상태에 제1 유니타리 변환을 적용하고, 상기 큐비트가 상기 잡음 채널을 통과한 후에 제2 유니타리 변환을 적용할 수 있다.The quantum preprocessor may apply a first unitary transform to the quantum state before the qubits pass through the noise channel, and apply a second unitary transform after the qubits pass through the noise channel.

상기 제2 유니타리 변환은, 상기 제1 유니타리 변환의 허미션 공액(Hermitian conjugate)일 수 있다.The second unitary transformation may be a Hermitian conjugate of the first unitary transformation.

상기 제1 유니타리 변환은, 복수의 유니타리 변환을 포함하는 유니타리 변환의 집합의 원소 중 하나일 수 있다.The first unitary transformation may be one of elements of a set of unitary transformations including a plurality of unitary transformations.

상기 양자 전처리기는, 상기 유니타리 변환의 집합의 모든 원소를 각각에 대해 획득한 탈분극 채널의 평균값을 계산할 수 있다.The quantum preprocessor may calculate an average value of a depolarization channel obtained for each element of the set of unitary transformations.

상기 양자 전처리기는, 상기 큐비트에 포함된 복수의 큐비트에 집단 양자 채널 혼합(collective channel twirl)을 수행하고, 집단 양자 채널 혼합 결과에 기초하여 상기 복수의 큐비트 각각에 대한 탈분극 채널을 획득할 수 있다.The quantum preprocessor performs collective channel twirl on a plurality of qubits included in the qubit, and obtains a depolarization channel for each of the plurality of qubits based on the collective quantum channel mixing result. can

상기 양자 전처리기는, 상기 복수의 큐비트가 잡음 채널을 통과하기 전에 상기 복수의 큐비트 각각의 양자 상태에 제1 유니타리 변환을 적용하고, 상기 복수의 큐비트가 상기 잡음 채널을 통과한 후에 제2 유니타리 변환을 적용할 수 있다.The quantum preprocessor applies a first unitary transform to the quantum state of each of the plurality of qubits before the plurality of qubits pass through the noise channel, and applies a first unitary transform to the quantum state of each of the plurality of qubits after the plurality of qubits pass through the noise channel. 2 A unitary transform can be applied.

상기 제2 유니타리 변환은, 상기 제1 유니타리 변환의 허미션 공액(Hermitian conjugate)일 수 있다.The second unitary transformation may be a Hermitian conjugate of the first unitary transformation.

상기 양자 전처리기는, 상기 집단 양자 채널 혼합 결과로 획득한 복수의 큐비트에 대해 개별 큐비트의 양자 상태에 대한 효과를 규명할 수 있다.The quantum preprocessor may determine the effect on the quantum state of individual qubits for a plurality of qubits obtained as a result of the collective quantum channel mixing.

상기 양자 측정 장치는, 상기 양자 상태의 측정 결과의 오차를 제거하는 후처리기를 더 포함할 수 있다.The quantum measurement apparatus may further include a post-processor for removing an error in the measurement result of the quantum state.

도 1은 일실시예에 따른 양자 측정 장치를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 양자 측정 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 양자 측정 장치의 양자 측정 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 양자 측정 장치의 양자 측정 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
1 is a diagram for conceptually explaining a quantum measuring apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic block diagram of the quantum measuring apparatus shown in FIG. 1 .
FIG. 3 is a view for explaining a quantum measurement operation of the quantum measurement apparatus shown in FIG. 1 .
FIG. 4 is a flowchart for explaining a quantum measurement operation of the quantum measurement apparatus shown in FIG. 1 .

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents and substitutes for the embodiments are included in the scope of the rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for the purpose of description only, and should not be construed as limiting. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. When it is described that a component is "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having a common function will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, descriptions described in one embodiment may be applied to other embodiments as well, and detailed descriptions within the overlapping range will be omitted.

도 1은 일실시예에 따른 양자 측정 장치를 개념적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 양자 측정 장치의 개략적인 블록도이다.FIG. 1 is a diagram for conceptually explaining a quantum measuring apparatus according to an embodiment, and FIG. 2 is a schematic block diagram of the quantum measuring apparatus shown in FIG. 1 .

양자 측정 장치(100)는 큐비트의 양자 상태를 측정할 수 있다. 양자 측정 장치(100)는 표준 기저를 통해 최적화된 측정 결과를 얻도록 설계될 수 있다. 측정 전의 양자 상태들이 잡음을 포함하는 경우, 양자 측정 장치(100)가 표준 기저로의 측정으로 얻은 결과는 에러를 포함할 수 있다.The quantum measuring apparatus 100 may measure a quantum state of a qubit. The quantum measuring apparatus 100 may be designed to obtain an optimized measurement result through a standard basis. When the quantum states before measurement include noise, the result obtained by the quantum measurement apparatus 100 by measuring with a standard basis may include an error.

양자 측정 장치(100)는 큐비트의 양자 상태 측정 과정에 존재하는 잡음으로 인해 발생하는 측정 에러를 완화시킬 수 있다. 양자 측정 장치(100)는 측정 전 양자 전처리(quantum pre-processing)을 수행하여 측정 에러를 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 양자 측정 장치(100)는 측정 전의 양자 상태에 잡음을 발생시키는 잡음 채널에 대한 양자 전처리를 수행하여 측정 에러를 완화시킬 수 있다.The quantum measuring apparatus 100 may mitigate a measurement error caused by noise existing in a process of measuring a quantum state of a qubit. The quantum measuring apparatus 100 may improve a measurement error by performing quantum pre-processing before measurement. For example, the quantum measuring apparatus 100 may reduce a measurement error by performing quantum preprocessing on a noise channel that generates noise in a quantum state before measurement.

양자 측정 장치(100)는 양자 전처리기(200), 양자 검출기(300) 및 후처리기(400)를 포함할 수 있다.The quantum measuring apparatus 100 may include a quantum preprocessor 200 , a quantum detector 300 , and a postprocessor 400 .

양자 전처리기(200)는 측정 전 양자 상태에 양자 전처리를 수행할 수 있다. 양자 전처리기(200)는 측정 전 양자 상태에 양자 전처리를 수행함으로써, 표준 기저로의 측정이 다시 최적 측정이 되도록 할 수 있다.The quantum preprocessor 200 may perform quantum preprocessing on the quantum state before measurement. The quantum preprocessor 200 performs quantum preprocessing on the quantum state before measurement, so that the measurement with the standard basis becomes the optimal measurement again.

양자 전처리기(200)는 큐비트를 조작할 수 있는 양자 게이트(quantum gates)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 양자 전처리기(200)는 양자 상태에 유니타리 변환을 적용하는 논리 게이트를 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 양자 전처리기(200)는 양자 컴퓨팅을 수행할 수 있는 다양한 장치를 통해 구현될 수 있다.The quantum preprocessor 200 may include quantum gates capable of manipulating qubits. For example, the quantum preprocessor 200 may include a logic gate that applies a unitary transform to a quantum state. However, the present invention is not limited thereto, and the quantum preprocessor 200 may be implemented through various devices capable of performing quantum computing.

양자 전처리기(200)는 측정 전 양자 상태에 양자 채널 혼합(channel twirl)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 양자 전처리기(200)는 양자 채널 혼합을 수행하여 탈분극 채널(depolarization channel)을 획득할 수 있다.The quantum preprocessor 200 may perform quantum channel twirl on the quantum state before measurement. For example, the quantum preprocessor 200 may perform quantum channel mixing to obtain a depolarization channel.

양자 전처리기(200)는 양자 채널 혼합을 수행하여, 측정될 양자 상태(ρy (k))에 존재하는 임의의 잡음을 탈분극 형태의 한 종류로서 제어할 수 있도록 탈분극 채널을 획득할 수 있다. 양자 전처리기(200)의 양자 전처리 동작을 통해 양자 측정의 최적화가 보존될 수 있다.The quantum preprocessor 200 may perform quantum channel mixing to obtain a depolarization channel so that any noise present in the quantum state ρ y (k) to be measured can be controlled as a type of depolarization form. Optimization of quantum measurements can be preserved through the quantum preprocessing operation of the quantum preprocessor 200 .

양자 전처리기(200)는 큐비트의 양자 상태(ρy (k))에 유니타리 변환(unitary transformation)을 적용하여 양자 채널 혼합을 수행할 수 있다. 예를 들어, 양자 전처리기(200)는 큐비트가 잡음 채널(500)을 통과하기 전에 큐비트의 양자 상태에 제1 유니타리 변환(210)을 적용할 수 있고, 큐비트가 잡음 채널(500)을 통과한 후에 큐비트의 양자 상태에 제2 유니타리 변환(230)을 적용할 수 있다. 이때, 제2 유니타리 변환(230)은 제1 유니타리 변환(210)의 허미션 공액(Hermitian conjugate)일 수 있다.The quantum preprocessor 200 may perform quantum channel mixing by applying unitary transformation to the quantum state ρ y (k) of the qubit. For example, the quantum preprocessor 200 may apply a first unitary transform 210 to the quantum state of the qubits before they pass through the noise channel 500 , and the qubits may be converted into the noise channel 500 . ), the second unitary transform 230 may be applied to the quantum state of the qubit. In this case, the second unitary transform 230 may be a Hermitian conjugate of the first unitary transform 210 .

잡음 채널(500)은 양자 컴퓨팅 장치에 있어서, 양자 상태의 준비, 처리 및 측정 등 모든 과정에서 발생하는 다양한 종류의 잡음을 포괄하는 개념일 수 있다. 따라서, 잡음 채널(500)을 통과하기 전의 양자 상태는 양자 측정 장치(100)에 도착하는 큐비트의 양자 상태를 의미할 수 있고, 잡음 채널(500)을 통과한 후의 양자 상태는 측정 직전의 큐비트의 양자 상태를 의미할 수 있다.The noise channel 500 may be a concept encompassing various types of noise generated in all processes such as preparation, processing, and measurement of a quantum state in a quantum computing device. Accordingly, the quantum state before passing through the noise channel 500 may mean the quantum state of qubits arriving at the quantum measurement apparatus 100 , and the quantum state after passing through the noise channel 500 is the queue immediately before measurement. It may mean the quantum state of a bit.

양자 전처리기(200)의 동작에 대해서는, 아래 도 3을 참조하여 더 상세히 설명하도록 한다.The operation of the quantum preprocessor 200 will be described in more detail with reference to FIG. 3 below.

양자 검출기(300)는 큐비트의 양자 상태를 측정할 수 있다. 예를 들어, 양자 검출기(300)는 탈분극 채널에 기초해 양자 상태의 측정 결과(P(id,D)[xk|k])를 획득할 수 있다. 측정 결과(P(id,D)[xk|k])는 양자 상태 측정 값의 분포일 수 있다.The quantum detector 300 may measure the quantum state of the qubit. For example, the quantum detector 300 may obtain a measurement result of a quantum state (P (id,D) [x k | k]) based on the depolarization channel. The measurement result (P (id,D) [x k |k]) may be a distribution of quantum state measurement values.

양자 검출기(300)는 표준 기저{|0>, |1>}을 통해 최적화된 측정 결과를 얻도록 설계되어 있을 수 있으나, 탈분극 채널의 잡음 하에서 여전히 최적화된 양자 측정을 수행할 수 있다. 즉, 탈분극 채널 하에서 양자 검출기(300)의 양자 측정의 최적화된 성질은 불변할 수 있다.The quantum detector 300 may be designed to obtain an optimized measurement result through the standard basis {|0>, |1>}, but may still perform the optimized quantum measurement under the noise of the depolarization channel. That is, the optimized nature of the quantum measurement of the quantum detector 300 under the depolarization channel may be invariant.

후처리기(400)는 양자 상태 측정 결과(P(id,D)[xk|k])의 오차를 제거할 수 있다. 예를 들어, 후처리기(400)는 양자 상태 측정 결과(P(id,D)[xk|k])에 기초하여 에러가 포함되지 않은 측정값의 분포(P(id,id)[xk|k])를 획득할 수 있다.The post-processor 400 may remove an error in the quantum state measurement result (P (id,D) [x k |k]). For example, the post-processor 400 calculates a distribution (P (id,id) [x k] of a measurement value that does not include an error based on the quantum state measurement result (P (id,D) [x k | k]) |k]) can be obtained.

양자 전처리기(200)의 양자 전처리 동작의 결과로 양자 상태 측정 결과(P(id,D)[xk|k]) 및 에러가 포함되지 않은 측정값의 분포(P(id,id)[xk|k])에 대해 수학식 1과 같은 관계식이 성립할 수 있다.As a result of the quantum preprocessing operation of the quantum preprocessor 200, the quantum state measurement result (P (id,D) [x k k]) and the distribution of the measurement value without error (P (id,id) [x k | k]), a relation such as Equation 1 may be established.

Figure pat00001
Figure pat00001

이때,

Figure pat00002
는 2% 내지 8% 사이의 값을 가질 수 있다.At this time,
Figure pat00002
may have a value between 2% and 8%.

후처리기(400)는

Figure pat00003
로 2% 내지 8% 사이의 값을 선택하여 수학식 2와 같은 연산을 수행할 수 있다. 예를 들어, 후처리기(400)는 미리 입력된 2% 내지 8% 사이의 값을
Figure pat00004
으로 설정하여 수학식 2와 같은 연산을 수행할 수 있다.The post-processor 400 is
Figure pat00003
By selecting a value between 2% and 8%, the operation shown in Equation 2 may be performed. For example, the post-processor 400 uses a pre-entered value between 2% and 8%.
Figure pat00004
By setting to , the same operation as in Equation 2 can be performed.

Figure pat00005
Figure pat00005

후처리기(400)는 수학식 2와 같은 연산을 수행하여 양자 상태 측정 결과(P(id,D)[xk|k])로부터 에러가 포함되지 않은 측정값을 분포(P(id,id)[xk|k])를 추정할 수 있다.The post-processor 400 performs an operation as in Equation 2 and distributes the measurement value without error from the quantum state measurement result (P (id,D) [x k | k]) to the distribution (P (id, id) [x k k]) can be estimated.

도 3은 도 1에 도시된 양자 측정 장치의 양자 측정 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a view for explaining a quantum measurement operation of the quantum measurement apparatus shown in FIG. 1 .

도 3은 복수의 큐비트에 대한 양자 측정 장치(100)의 동작을 도시하고 있지만, 설명의 편의를 위해 단일 큐비트에 대한 양자 전처리 과정을 먼저 설명하도록 한다.Although FIG. 3 shows the operation of the quantum measuring apparatus 100 for a plurality of qubits, a quantum preprocessing process for a single qubit will be described first for convenience of description.

양자 전처리기(200)는 세 개의 유니타리 변환을 활용하여 양자 채널 혼합을 수행할 수 있다. 양자 전처리기(200)는 양자 채널 혼합을 수행하여 탈분극 채널(Dηy])을 획득할 수 있다.The quantum preprocessor 200 may perform quantum channel mixing by utilizing three unitary transforms. The quantum preprocessor 200 may obtain a depolarization channel (D ηy ]) by performing quantum channel mixing.

양자 전처리기(200)에서 단일 큐비트에 대해 획득되는 탈분극 채널(Dηy])은 수학식 3과 같이 표현할 수 있다. A depolarization channel (D ηy ]) obtained for a single qubit in the quantum preprocessor 200 may be expressed as Equation (3).

Figure pat00006
Figure pat00006

이때,

Figure pat00007
는 잡음 채널을 의미하고, ρy는 측정 전의 가능한 양자 상태를 의미하고, G는 유니타리 변환을 나타낸다.At this time,
Figure pat00007
denotes a noise channel, ρ y denotes a possible quantum state before measurement, and G denotes a unitary transformation.

이하, 수학식 3이 나타내는 양자 전처리기(200)의 동작을 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the quantum preprocessor 200 represented by Equation 3 will be described.

양자 전처리기(200)는 측정 장비에 도착하는 큐비트의 양자 상태(ρy)에 유니타리 변환 G를 적용할 수 있다. 이때, 유니타리 변환 G는 수학식 4 내지 수학식 6로 표현되는 집합 U1, U2 및 U3에서 각각 선택된

Figure pat00008
중 하나일 수 있다. 유니타리 변환 G가 적용된 양자 상태 ρy
Figure pat00009
로 나타낼 수 있다.The quantum preprocessor 200 may apply the unitary transform G to the quantum state (ρ y ) of the qubits arriving at the measurement equipment. In this case, the unitary transform G is each selected from the sets U 1 , U 2 and U 3 represented by Equations 4 to 6
Figure pat00008
can be one of The quantum state ρ y to which the unitary transform G is applied is
Figure pat00009
can be expressed as

Figure pat00010
Figure pat00010

Figure pat00011
Figure pat00011

Figure pat00012
Figure pat00012

수학식4 내지 수학식 6에서, X, Y, 및 Z는 파울리 행렬(Pauli matrices)을 나타낸다.In Equations 4 to 6, X, Y, and Z represent Pauli matrices.

양자 전처리기(200)는 측정 직전에 큐비트의 양자 상태에 유니타리 변환

Figure pat00013
를 적용할 수 있다. 유니타리 변환
Figure pat00014
는 유니타리 변환 G의 허미션 공액(Hermitian conjugate)일 수 있다. 잡음채널
Figure pat00015
를 지나 유니타리 변환
Figure pat00016
가 적용된 양자 상태 ρy
Figure pat00017
로 나타낼 수 있다.The quantum preprocessor 200 unitary transforms the quantum state of the qubit immediately before measurement.
Figure pat00013
can be applied. unitary conversion
Figure pat00014
may be a Hermitian conjugate of the unitary transformation G. noise channel
Figure pat00015
unitary transformation through
Figure pat00016
The quantum state ρ y to which is applied is
Figure pat00017
can be expressed as

양자 전처리기(200)는 {U, V, W} 집합의 모든 원소에 대해 양자 채널 혼합을 수행할 수 있다. 예를 들어, 양자 전처리기는 {U, V, W} 집합의 모든 원소를 각각 유니타리 변환 G로 선택하여 양자 채널 혼합을 수행하여 획득하는 결과의 평균값을 계산할 수 있다. 이때, 계산된 평균값이 탈분극 채널(Dηy])일 수 있다.The quantum preprocessor 200 may perform quantum channel mixing on all elements of the {U, V, W} set. For example, the quantum preprocessor may calculate an average value of results obtained by performing quantum channel mixing by selecting all elements of the {U, V, W} set as unitary transform G, respectively. In this case, the calculated average value may be the depolarization channel (D ηy ]).

이제, 단일 큐비트에 대한 양자 전처리 과정을 참조하여 복수의 큐비트에 대한 양자 전처리 과정을 설명하기로 한다. 도 3에서는 세 개의 큐비트를 도시했지만 이에 한정되는 것은 아니고, 일반적으로 n 개의 큐비트에 대한 동작을 설명하기로 한다.Now, the quantum preprocessing process for a plurality of qubits will be described with reference to the quantum preprocessing process for a single qubit. Although three qubits are illustrated in FIG. 3 , the present invention is not limited thereto, and in general, an operation for n qubits will be described.

양자 전처리기(200)는 세 개의 유니타리 변환을 활용하여 집단 양자 채널 혼합(collective channel twirl)을 수행할 수 있다. 양자 전처리기(200)는 집단 양자 채널 혼합을 수행하여 탈분극 채널(Dηy])을 획득할 수 있다.The quantum preprocessor 200 may perform collective channel twirl by utilizing three unitary transforms. The quantum preprocessor 200 may perform collective quantum channel mixing to obtain a depolarization channel D ηy ].

양자 전처리기(200)에서 n-큐비트의 양자 상태(ρ1??n)에 포함되는 각각의 양자 상태(ρy) 대해 획득되는 탈분극 채널(Dηk])은 수학식 7 및 수학식 8을 통해 표현할 수 있다.The depolarization channel (D ηk ]) obtained for each quantum state (ρ y ) included in the quantum state (ρ 1??n ) of the n-qubit in the quantum preprocessor 200 is obtained by Equation 7 and It can be expressed through Equation 8.

Figure pat00018
Figure pat00018

Figure pat00019
Figure pat00019

양자 전처리기(200)가 집단 양자 채널 혼합을 수행하여 획득한 결과(

Figure pat00020
)는 개별 큐비트에 대해 탈분극 채널과 동일할 수 있다.The result obtained by the quantum preprocessor 200 performing collective quantum channel mixing (
Figure pat00020
) can be equal to the depolarization channel for individual qubits.

이하, 수학식 7 및 수학식 8이 나타내는 양자 전처리기(200)의 동작을 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the quantum preprocessor 200 represented by Equations 7 and 8 will be described.

양자 전처리기(200)는 측정 장비에 도착하는 n개의 큐비트 각각에 대해 동일한 유니타리 변환 G(210-1 내지 210-3)를 적용할 수 있다. n개의 큐비트에 동일한 유니타리 변환 G를 적용하는 동작은 n-큐비트의 양자 상태(ρ1??n)에 유니타리 변환

Figure pat00021
을 적용하는 동작으로 나타낼 수 있다. 이때, G는 수학식 2 내지 수학식 4로 표현되는 집합 U1, U2 및 U3에서 각각 선택된
Figure pat00022
중 하나일 수 있고, 유니타리 변환
Figure pat00023
=
Figure pat00024
은 G를 n번 텐서곱한 결과로서 n개 양자 시스템 각각에 동일한 유니타리 변환 G가 적용되는 동작을 의미할 수 있다.The quantum preprocessor 200 may apply the same unitary transform G (210-1 to 210-3) to each of the n qubits arriving at the measurement equipment. The operation of applying the same unitary transform G to n qubits is a unitary transform to the quantum state (ρ 1??n ) of n-qubits.
Figure pat00021
It can be expressed as an action to apply . At this time, G is each selected from the sets U 1 , U 2 and U 3 represented by Equations 2 to 4
Figure pat00022
can be one of the unitary transforms
Figure pat00023
=
Figure pat00024
is a result of tensor multiplication of G, and may mean an operation in which the same unitary transform G is applied to each of n quantum systems.

양자 전처리기(200)는 측정 직전에 n개 큐비트 각각에 양자 상태에 유니타리 변환

Figure pat00025
(230-1 내지 230-3)을 적용할 수 있다. 유니타리 변환
Figure pat00026
는 유니타리 변환 G의 허미션 공액(Hermitian conjugate)일 수 있고, 유니타리 변환
Figure pat00027
Figure pat00028
로 n개 양자 시스템 각각에 동일한 유니타리 변환
Figure pat00029
가 적용되는 동작을 의미할 수 있다.The quantum preprocessor 200 unitary transforms the quantum state into each of the n qubits immediately before measurement.
Figure pat00025
(230-1 to 230-3) can be applied. unitary conversion
Figure pat00026
may be a Hermitian conjugate of the unitary transformation G, and the unitary transformation
Figure pat00027
silver
Figure pat00028
the same unitary transformation for each of the n quantum systems with
Figure pat00029
may mean an operation to which is applied.

양자 전처리기(200)는 {U, V, W} 집합의 모든 원소에 대해 상술한 집단 양자 채널 혼합을 수행할 수 있다. 양자 전처리기는 {U, V, W} 집합의 모든 원소를 각각 유니타리 변환 G로 선택하여 집단 양자 채널 혼합을 수행할 수 있다. 양자 전처리기(200)의 양자 채널 혼합 수행 결과로 획득된 측정 전 큐비트들의 전체 상태는 수학식 7과 같이 표현될 수 있다. 이때, 개별 큐비트의 상태는 수학식 8과 같이 표현될 수 있다. 즉, 양자 전처리기(200)는 전체 큐비트들에 대해 양자 채널 혼합을 수행하여 각각의 개별 큐비트의 상태(ρy)에 대한 탈분극 채널(Dηk])을 획득할 수 있다.The quantum preprocessor 200 may perform the aforementioned collective quantum channel mixing on all elements of the {U, V, W} set. The quantum preprocessor can perform collective quantum channel mixing by selecting all elements of the {U, V, W} set as unitary transform G, respectively. The overall state of the qubits before measurement obtained as a result of the quantum channel mixing by the quantum preprocessor 200 may be expressed as Equation (7). In this case, the state of each qubit can be expressed as in Equation (8). That is, the quantum preprocessor 200 may perform quantum channel mixing on all qubits to obtain a depolarization channel (D ηk ]) for the state (ρ y ) of each individual qubit.

도 4는 도 1에 도시된 양자 측정 장치의 양자 측정 동작을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 4 is a flowchart for explaining a quantum measurement operation of the quantum measurement apparatus shown in FIG. 1 .

양자 측정 장치(100)는 측정 전 양자 전처리(quantum pre-processing)을 수행할 수 있다(410). 예를 들어, 양자 전처리기(200)가 측정될 큐비트의 양자 상태에 대해 양자 채널 혼합을 수행하여 탈분극 채널을 획득할 수 있다.The quantum measuring apparatus 100 may perform quantum pre-processing before measurement ( 410 ). For example, the quantum preprocessor 200 may obtain a depolarization channel by performing quantum channel mixing on the quantum state of the qubit to be measured.

양자 측정 장치(100)는 탈분극 채널에 기초하여 양자 상태를 측정할 수 있다(430). 예를 들어, 양자 검출기(300)는 탈분극 채널의 잡음 하에서 최적화된 양자 측정을 수행할 수 있다.The quantum measuring apparatus 100 may measure a quantum state based on the depolarization channel ( 430 ). For example, the quantum detector 300 may perform an optimized quantum measurement under noise of a depolarization channel.

양자 측정 장치(100)는 측정 결과에 대한 후처리를 수행할 수 있다(450). 예를 들어, 후처리기(400)는 양자 전처리 동작의 결과로 얻어지는 관계식에 기초하여 에러의 양이 완화된 측정값의 분포를 계산할 수 있다.The quantum measuring apparatus 100 may perform post-processing on the measurement result ( S450 ). For example, the post-processor 400 may calculate a distribution of measured values in which the amount of error is mitigated based on a relational expression obtained as a result of the quantum pre-processing operation.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or apparatus, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (20)

양자 컴퓨팅 장치가 양자 상태를 측정하는 방법에 있어서,
큐비트(qubit)에 양자 채널 혼합(channel twirl)을 수행하여 탈분극 채널(depolarization channel)을 획득하는 단계;
상기 탈분극 채널에 기초하여 상기 큐비트의 양자 상태를 측정하는 단계
를 포함하는, 양자 측정 방법.
A method for a quantum computing device to measure a quantum state, comprising:
obtaining a depolarization channel by performing quantum channel mixing (channel twirl) on qubits;
Measuring the quantum state of the qubit based on the depolarization channel
Including, a quantum measurement method.
제1항에 있어서,
상기 획득하는 단계는,
상기 큐비트가 잡음 채널을 통과하기 전 상기 큐비트의 양자 상태에 제1 유니타리 변환을 적용하는 단계; 및
상기 큐비트가 상기 잡음 채널을 통과한 후 상기 큐비트의 양자 상태에 제2 유니타리 변환을 적용하는 단계
를 포함하는, 양자 측정 방법.
According to claim 1,
The obtaining step is
applying a first unitary transform to the quantum state of the qubit before the qubit passes through a noise channel; and
applying a second unitary transform to the quantum state of the qubit after the qubit has passed through the noise channel;
Including, a quantum measurement method.
제2항에 있어서,
상기 제2 유니타리 변환은,
상기 제1 유니타리 변환의 허미션 공액(Hermitian conjugate)인, 양자 측정 방법.
3. The method of claim 2,
The second unitary transformation is
A Hermitian conjugate of the first unitary transform, a quantum measurement method.
제2항에 있어서,
상기 제1 유니타리 변환은,
복수의 유니타리 변환을 포함하는 유니타리 변환의 집합의 원소 중 하나인, 양자 측정 방법.
3. The method of claim 2,
The first unitary transformation is
A quantum measuring method, which is one of the elements of a set of unitary transforms including a plurality of unitary transforms.
제4항에 있어서,
상기 획득하는 단계는,
상기 유니타리 변환의 집합의 모든 원소를 각각에 대해 획득한 탈분극 채널의 평균값을 계산하는 단계
를 포함하는, 양자 측정 방법.
5. The method of claim 4,
The obtaining step is
calculating an average value of depolarization channels obtained for each element of the set of unitary transformations
Including, a quantum measurement method.
제1항에 있어서,
상기 탈분극 채널을 획득하는 단계는,
상기 큐비트에 포함된 복수의 큐비트에 집단 양자 채널 혼합(collective channel twirl)을 수행하는 단계; 및
집단 양자 채널 혼합 결과에 기초하여 상기 복수의 큐비트 각각에 대한 탈분극 채널을 획득하는 단계
를 포함하는 양자 측정 방법.
According to claim 1,
The step of obtaining the depolarization channel comprises:
performing collective channel twirl on a plurality of qubits included in the qubits; and
obtaining a depolarization channel for each of the plurality of qubits based on a result of the collective quantum channel mixing;
A quantum measurement method comprising a.
제6항에 있어서,
상기 집단 양자 채널 혼합을 수행하는 단계는,
상기 복수의 큐비트가 잡음 채널을 통과하기 전 상기 복수의 큐비트 각각의 양자 상태에 제1 유니타리 변환을 적용하는 단계; 및
상기 복수의 큐비트가 상기 잡음 채널을 통과한 후 상기 복수의 큐비트 각각의 양자 상태 제2 유니타리 변환을 적용하는 단계
를 포함하는, 양자 측정 방법.
7. The method of claim 6,
The step of performing the collective quantum channel mixing comprises:
applying a first unitary transform to the quantum state of each of the plurality of qubits before the plurality of qubits pass through a noise channel; and
applying a quantum state second unitary transform of each of the plurality of qubits after the plurality of qubits have passed through the noise channel;
Including, a quantum measurement method.
제7항에 있어서,
상기 제2 유니타리 변환은,
상기 제1 유니타리 변환의 허미션 공액(Hermitian conjugate)인, 양자 측정 방법.
8. The method of claim 7,
The second unitary transformation is
A Hermitian conjugate of the first unitary transform, a quantum measurement method.
제6항에 있어서,
상기 복수의 큐비트 각각에 대한 탈분극 채널을 획득하는 단계는,
상기 집단 양자 채널 혼합 결과로 획득한 복수의 큐비트에 대해 개별 큐비트의 양자 상태에 대한 효과를 규명하는 단계
를 포함하는 양자 측정 방법.
7. The method of claim 6,
The step of obtaining a depolarization channel for each of the plurality of qubits comprises:
Investigating the effect on the quantum state of individual qubits for a plurality of qubits obtained as a result of the collective quantum channel mixing
A quantum measurement method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 양자 상태의 측정 결과의 오차를 제거하는 단계
를 더 포함하는, 양자 측정 방법.
According to claim 1,
removing an error in the measurement result of the quantum state
Further comprising, a quantum measurement method.
큐비트에 양자 채널 혼합(channel twirl)을 수행하여 탈분극 채널(depolarization channel)을 획득하는 양자 전처리기; 및
상기 탈분극 채널에 기초하여 상기 큐비트의 양자 상태를 측정하는 양자 검출기
를 포함하는, 양자 측정 장치.
a quantum preprocessor for obtaining a depolarization channel by performing quantum channel twirl on qubits; and
A quantum detector that measures the quantum state of the qubit based on the depolarization channel
Including, quantum measurement device.
제11항에 있어서,
상기 양자 전처리기는,
상기 큐비트가 잡음 채널을 통과하기 전에 양자 상태에 제1 유니타리 변환을 적용하고, 상기 큐비트가 상기 잡음 채널을 통과한 후에 제2 유니타리 변환을 적용하는, 양자 측정 장치.
12. The method of claim 11,
The quantum preprocessor,
applying a first unitary transform to the quantum state before the qubits pass through the noise channel, and applying a second unitary transform after the qubits pass through the noise channel.
제12항에 있어서,
상기 제2 유니타리 변환은,
상기 제1 유니타리 변환의 허미션 공액(Hermitian conjugate)인, 양자 측정 장치.
13. The method of claim 12,
The second unitary transformation is
A Hermitian conjugate of the first unitary transform, a quantum measuring device.
제13항에 있어서,
상기 제1 유니타리 변환은,
복수의 유니타리 변환을 포함하는 유니타리 변환의 집합의 원소 중 하나인, 양자 측정 장치.
14. The method of claim 13,
The first unitary transformation is
A quantum measuring device, which is one of the elements of a set of unitary transforms including a plurality of unitary transforms.
제14항에 있어서,
상기 양자 전처리기는,
상기 유니타리 변환의 집합의 모든 원소를 각각에 대해 획득한 탈분극 채널의 평균값을 계산하는, 양자 측정 장치.
15. The method of claim 14,
The quantum preprocessor,
A quantum measuring device for calculating an average value of a depolarization channel obtained for each of all elements of the set of unitary transformations.
제11항에 있어서,
상기 양자 전처리기는,
상기 큐비트에 포함된 복수의 큐비트에 집단 양자 채널 혼합(collective channel twirl)을 수행하고, 집단 양자 채널 혼합 결과에 기초하여 상기 복수의 큐비트 각각에 대한 탈분극 채널을 획득하는, 양자 측정 장치.
12. The method of claim 11,
The quantum preprocessor,
A quantum measuring apparatus for performing collective channel twirl on a plurality of qubits included in the qubit, and obtaining a depolarization channel for each of the plurality of qubits based on a result of collective quantum channel mixing.
제16항에 있어서,
상기 양자 전처리기는,
상기 복수의 큐비트가 잡음 채널을 통과하기 전에 상기 복수의 큐비트 각각의 양자 상태에 제1 유니타리 변환을 적용하고, 상기 복수의 큐비트가 상기 잡음 채널을 통과한 후에 제2 유니타리 변환을 적용하는, 양자 측정 장치.
17. The method of claim 16,
The quantum preprocessor,
A first unitary transform is applied to the quantum state of each of the plurality of qubits before the plurality of qubits pass through the noise channel, and a second unitary transform is performed after the plurality of qubits pass through the noise channel. Applied, quantum measuring device.
제17항에 있어서,
상기 제2 유니타리 변환은,
상기 제1 유니타리 변환의 허미션 공액(Hermitian conjugate)인, 양자 측정 장치.
18. The method of claim 17,
The second unitary transformation is
A Hermitian conjugate of the first unitary transform, a quantum measuring device.
제16항에 있어서,
상기 양자 전처리기는,
상기 집단 양자 채널 혼합 결과로 획득한 복수의 큐비트에 대해 개별 큐비트의 양자 상태에 대한 효과를 규명하는, 양자 측정 장치.
17. The method of claim 16,
The quantum preprocessor,
Quantum measurement apparatus for examining the effect on the quantum state of individual qubits for a plurality of qubits obtained as a result of the collective quantum channel mixing.
제11항에 있어서,
상기 양자 상태의 측정 결과의 오차를 제거하는 후처리기
를 더 포함하는, 양자 측정 장치.
12. The method of claim 11,
A post-processor that removes an error in the measurement result of the quantum state
Further comprising a, quantum measurement device.
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