量子比特频率参数的测试方法、量子计算机与流程

本发明涉及量子计算领域，尤其是涉及一种量子比特频率参数的测试方法、量子计算机。

背景技术：

1、量子计算与量子信息是一门基于量子力学的原理来实现计算与信息处理任务的交叉学科，与量子物理、计算机科学、信息学等学科有着十分紧密的联系。在最近二十年有着快速的发展。因数分解、无结构搜索等场景的基于量子计算机的量子算法展现出了远超越现有基于经典计算机的算法的表现，也使这一方向被寄予了超越现有计算能力的期望。由于量子计算在解决特定问题上具有远超经典计算机性能的发展潜力，而为了实现量子计算机，需要获得一块包含有足够数量与足够质量量子比特的量子芯片，并且能够对量子比特进行极高保真度的量子逻辑门操作与读取。

2、量子芯片之于量子计算机就相当于cpu之于传统计算机，量子芯片是量子计算机的核心部件，量子芯片就是执行量子计算的处理器，量子芯片上集成有多个量子比特和其它器件。每一片量子芯片在正式上线使用前，均需要对量子芯片的各项参数进行测试表征，其中，频率参数是重要组成部分。频率参数包括但不限于量子比特的跃迁频率，跃迁频率是指将量子比特从基态跃迁到激发态需要的频率。在测试阶段可通过对量子比特施加驱动信号并在设定的频率范围内扫描幅值以此来获取量子比特的频谱图，通过频谱图的结果可以得出量子比特的频率参数，但是利用频谱图获得的频率参数精度不高，无法满足精确需求较高的场景。现有技术中还提出利用ramsey实验来获取更加精确的频率参数，主要是通过对ramsey实验的实验结果经过计算获取量子比准确的频率参数，这种方案比较依赖实验结果的准确性，一旦结果出现误差会极大影响最后得到的频率参数的准确性，现有技术的这种方案需要工作人员利用过往经验来判断ramsey实验的实验结果是否准确无误，因此，这种方案对工作人员的经验要求较高且依赖人工判断，测试效率较低，极大地影响了测试过程的执行效率。

3、因此，提出一种可以提高量子芯片测试效率的方案日益成为本领域亟待解决的问题。

4、需要说明的是，公开于本技术背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本技术一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种量子比特频率参数的测试方法、量子计算机，用于解决现有技术中方案对工作人员的经验要求较高且依赖人工判断，测试效率较低的问题。

2、为了解决以上技术问题，本发明提出一种量子比特频率参数的测试方法，包括：

3、获取待测量子比特的频率参数的物理模型，所述物理模型用于反映对所述待测量子比特执行ramsey实验的预期结果；

4、对所述待测量子比特执行所述ramsey实验，获取实验结果；

5、基于所述实验结果获取所述待测量子比特的频率参数；

6、基于所述物理模型以及所述实验结果，判断所述频率参数是否符合要求。

7、可选地，所述频率参数的物理模型包括：

8、对所述待测量子比特执行所述ramsey实验的预期结果满足以下公式：

9、

10、其中，y为所述待测量子比特处于|0>态或|1>态的概率，x为时间，a、t、f0、ф、c为所述物理模型的参数。

11、可选地，所述对所述待测量子比特执行所述ramsey实验，获取实验结果，包括：

12、对所述待测量子比特执行第一次所述ramsey实验，获取第一实验结果；

13、对所述待测量子比特执行第二次所述ramsey实验，获取第二实验结果；

14、基于所述第一实验结果以及所述第二实验结果获取所述实验结果。

15、可选地，所述基于所述物理模型以及所述实验结果，判断所述频率参数是否符合要求，包括：

16、基于所述物理模型判断所述实验结果是否符合要求；

17、根据判断结果获取所述频率参数是否符合要求，其中，若判断结果为所述实验结果不符合要求，则获取所述频率参数不符合要求，若判断结果为所述实验结果符合要求，则获取所述频率参数符合要求。

18、可选地，所述基于所述物理模型判断所述实验结果是否符合要求，包括：

19、对所述物理模型以及所述实验结果利用拟合优度判断所述实验结果是否符合要求。

20、可选地，所述对所述物理模型以及所述实验结果利用拟合优度判断所述实验结果是否符合要求，包括：

21、构建第一公式，所述第一公式为：

22、

23、其中，r2为偏移程度，yfit为所述物理模型的预期结果，yraw为所述实验结果，为所述实验结果的平均值；

24、利用所述第一公式获取到的所述偏移程度与第一预设阈值的比较，判断所述实验结果是否符合要求。

25、可选地，所述利用所述第一公式获取到的所述偏移程度与第一预设阈值的比较，判断所述实验结果是否符合要求，包括：

26、判断所述偏移程度是否在所述第一预设阈值的范围内；

27、若是，则判定所述实验结果为符合要求；

28、若否，则判定所述实验结果为不符合要求。

29、可选地，所述测试方法还包括：

30、基于所述物理模型判断所述第一实验结果的偏移程度是否在所述第一预设阈值的范围内；

31、若是，则执行所述对所述待测量子比特执行第二次所述ramsey实验；

32、若否，则判定所述频率参数为不符合要求。

33、可选地，所述测试方法还包括：

34、基于所述物理模型判断所述第二实验结果的偏移程度是否在所述第一预设阈值范围内；

35、若是，则执行所述基于所述第一实验结果以及所述第二实验结果获取所述实验结果；

36、若否，则判定所述频率参数为不符合要求。

37、可选地，所述测试方法还包括：

38、基于所述第一实验结果获取第一频率；

39、基于所述第二实验结果获取第二频率；

40、在所述偏移程度在所述预设范围内时，判断所述第一频率与所述第二频率的差值是否小于第二预设阈值；

41、若是，判定判定所述实验结果为符合要求；

42、若否，则基于所述第一频率和所述第二频率调整所述待测量子比特的驱动频率，并返回执行所述对所述待测量子比特执行第一次所述ramsey实验。

43、基于同一发明构思，本发明还提出一种量子比特频率参数的测试装置，包括：

44、物理模型获取单元，其被配置为获取待测量子比特的频率参数的物理模型，所述物理模型用于反映对所述待测量子比特执行ramsey实验的预期结果；

45、实验结果获取单元，其被配置为对所述待测量子比特执行所述ramsey实验，获取实验结果；

46、频率参数获取单元，其被配置为基于所述实验结果获取所述待测量子比特的频率参数；

47、判别单元，其被配置为基于所述物理模型以及所述实验结果，判断所述频率参数是否符合要求。

48、基于同一发明构思，本发明还提出一种量子控制系统，利用上述特征描述中任一项所述的量子比特频率参数的测试方法对频率参数进行判断，或包括所述的量子比特频率参数的测试装置。

49、基于同一发明构思，本发明还提出一种量子计算机，包括所述的量子控制系统。

50、基于同一发明构思，本发明还提出一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被一处理器执行时能实现上述特征描述中任一项所述的量子比特频率参数的测试方法。

51、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

52、本发明提出的一种量子比特频率参数的测试方法，首先获取待测量子比特的频率参数的物理模型，所述物理模型用于反映对所述待测量子比特执行ramsey实验的预期结果，然后对所述待测量子比特执行所述ramsey实验，获取实验结果，并基于所述实验结果获取所述待测量子比特的频率参数，最后基于所述物理模型以及所述实验结果，判断所述频率参数是否符合要求。基于本技术提出的量子比特频率参数的测试方法对所述频率参数进行测试，整个测试无需人工介入，可利用物理模型准确判断ramsey的实验结果是否准确，可以实现快速判断频率参数是否符合要求，在一定程度提高了量子芯片测试过程的执行效率。

53、本发明提出的量子比特频率参数的测试装置、量子控制系统、量子计算机以及可读存储介质，与所述量子比特频率参数的测试方法属于同一发明构思，因此具有相同的有益效果，在此不做赘述。