基于脉冲的量子比特操作方法及装置、电子设备和介质与流程

本公开涉及计算机领域，尤其涉及量子计算机，具体涉及一种基于脉冲的量子比特操作方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

背景技术：

1、量子计算机具有强大的信息处理能力。当前，科学家已经在实验上证明，在特定问题上量子计算机的计算效率远超经典的超级计算机，即具有量子优势。研制实用化的量子计算机，演示具有工业价值的应用，是当前量子计算行业面临的主要困难。然而，研制实用化的量子计算机是一项复杂而艰巨的工程，将量子计算机推向实际的工业应用，还需要解决大量的技术难题，其中一项难题是量子计算机自动化表征和校准的问题。

技术实现思路

1、本公开提供了一种基于脉冲的量子比特操作方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

2、根据本公开的一方面，提供了一种基于脉冲的量子比特操作方法，包括：确定多组数据，每组数据包括一对脉冲幅度值和脉冲持续时间值；分别基于所述多组数据，确定所述量子比特处于第一态的概率随脉冲驱动频率的变化曲线，以确定所述多组数据各自对应的量子比特频率值，其中，所述概率基于脉冲幅度、脉冲持续时间、脉冲驱动频率、量子比特频率以及脉冲驱动系数确定；确定最优的量子比特频率值以将所述最优的量子比特频率值作为第一量子比特频率值，并将脉冲驱动频率值设置为等于所述最优的量子比特频率值；根据所述脉冲驱动频率值和预设的一个或多个第一脉冲持续时间值中的每一个，对所述量子比特处于第一态的概率随所述脉冲幅度的变化进行拟合，以确定拟合效果最优的第一脉冲持续时间值以及相对应的第一脉冲幅度值；基于所述最优的第一脉冲持续时间值和所述相对应的第一脉冲幅度值，确定脉冲驱动系数值；以及基于所述脉冲驱动系数值和所述第一量子比特频率值，对所述脉冲幅度、所述脉冲持续时间和所述驱动频率中的至少一个参数在预设的相应的第一取值范围内进行扫描，并确定所述脉冲幅度、所述脉冲持续时间和所述驱动频率中的除所述至少一个参数外的其他参数的值，以基于所述概率随所述至少一个参数的变化曲线确定所述至少一个参数中的每一个参数的值。

3、根据本公开的另一方面，提供了一种基于脉冲的量子比特操作装置，包括：第一确定单元，配置为确定多组数据，每组数据包括一对脉冲幅度值和脉冲持续时间值；第二确定单元，配置为分别基于所述多组数据，确定所述量子比特处于第一态的概率随脉冲驱动频率的变化曲线，以确定所述多组数据各自对应的量子比特频率值，其中，所述概率基于脉冲幅度、脉冲持续时间、脉冲驱动频率、量子比特频率以及脉冲驱动系数确定；第三确定单元，配置为确定最优的量子比特频率值以将所述最优的量子比特频率值作为第一量子比特频率值，并将脉冲驱动频率值设置为等于所述最优的量子比特频率值；第一拟合单元，配置为根据所述脉冲驱动频率值和预设的一个或多个第一脉冲持续时间值中的每一个，对所述量子比特处于第一态的概率随所述脉冲幅度的变化进行拟合，以确定拟合效果最优的第一脉冲持续时间值以及相对应的第一脉冲幅度值；第四确定单元，配置为基于所述最优的第一脉冲持续时间值和所述相对应的第一脉冲幅度值，确定脉冲驱动系数值；以及第一扫描单元，配置为基于所述脉冲驱动系数值和所述第一量子比特频率值，对所述脉冲幅度、所述脉冲持续时间和所述驱动频率中的至少一个参数在预设的相应的第一取值范围内进行扫描，并确定所述脉冲幅度、所述脉冲持续时间和所述驱动频率中的除所述至少一个参数外的其他参数的值，以基于所述概率随所述至少一个参数的变化曲线确定所述至少一个参数中的每一个参数的值。

4、根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，该指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本公开所述的方法。

5、根据本公开的另一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，该计算机指令用于使计算机执行本公开所述的方法。

6、根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现本公开所述的方法。

7、根据本公开的一个或多个实施例，不需要对每一个脉冲参数都进行全范围的扫描，并可以自动化地选择脉冲参数，从而提高了量子比特表征和校准的效率和精确度。

8、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种基于脉冲的量子比特操作方法，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，在所述多组数据中，存在至少两组数据之间的第一数据的比值为无理数，其中，所述第一数据为同一组数据中的脉冲幅度值和脉冲持续时间值的乘积。

3.如权利要求1所述的方法，其中，对所述脉冲幅度、所述脉冲持续时间和所述驱动频率中的至少一个参数在预设的相应的第一取值范围内进行扫描之前，还包括：

4.如权利要求3所述的方法，其中，对所述量子比特处于第一态的概率随所述量子比特频率和所述脉冲幅度的变化进行拟合，以基于拟合结果重新确定所述脉冲驱动系数值和所述第一量子比特频率值，包括：

5.如权利要求3所述的方法，其中，所述量子比特谱线的线宽根据以下操作确定：

6.如权利要求3所述的方法，其中，所述量子比特处于第一态的概率进一步基于脉冲延迟时间确定，并且其中，确定多组数据包括：确定预设的脉冲延迟时间值。

7.如权利要求6所述的方法，其中，基于拟合结果重新确定所述脉冲驱动系数值和所述第一量子比特频率值包括：基于拟合结果重新确定所述脉冲驱动系数值、所述第一量子比特频率值和所述脉冲延迟时间值。

8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述第一态为|1>态，并且所述概率p1根据以下公式确定：

9.如权利要求3所述的方法，其中，所述第二扫描范围包括[fq1-width,fq1+width]，其中width为所述线宽，fq1表示所述第一量子比特频率值。

10.如权利要求3所述的方法，其中，所述第三扫描范围包括[0,a1]，其中a1为所述第三脉冲幅度值。

11.一种基于脉冲的量子比特操作装置，包括：

12.如权利要求11所述的装置，其中，在所述多组数据中，存在至少两组数据之间的第一数据的比值为无理数，其中，所述第一数据为同一组数据中的脉冲幅度值和脉冲持续时间值的乘积。

13.如权利要求11所述的装置，其中，还包括：

14.如权利要求13所述的装置，其中，所述第二扫描单元包括：

15.如权利要求13所述的装置，其中，所述量子比特谱线的线宽根据以下操作确定：

16.如权利要求13所述的装置，其中，所述量子比特处于第一态的概率进一步基于脉冲延迟时间确定，并且其中，确定多组数据包括：确定预设的脉冲延迟时间值。

17.如权利要求16所述的装置，其中，所述第二扫描单元包括确定子单元，配置为：基于拟合结果重新确定所述脉冲驱动系数值、所述第一量子比特频率值和所述脉冲延迟时间值。

18.如权利要求11-17中任一项所述的装置，其中，所述第一态为|1>态，并且所述概率p1根据以下公式确定：

19.如权利要求13所述的装置，其中，所述第二扫描范围包括[fq1-width,fq1+width]，其中width为所述线宽，fq1表示所述第一量子比特频率值。

20.如权利要求13所述的装置，其中，所述第三扫描范围包括[0,a1]，其中a1为所述第三脉冲幅度值。

21.一种电子设备，包括：

22.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-10中任一项所述的方法。

23.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，所述计算机程序在被处理器执行时实现权利要求1-10中任一项所述的方法。

技术总结
本公开提供了一种基于脉冲的量子比特操作方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，涉及计算机领域，尤其涉及量子计算机技术领域。实现方案为：确定包括一对脉冲幅度值和脉冲持续时间值的多组数据；分别基于多组数据，确定量子比特处于第一态的概率随脉冲驱动频率的变化曲线，以确定量子比特频率值；确定最优的量子比特频率值作为第一量子比特频率值，并将脉冲驱动频率值设置为等于最优的量子比特频率值；根据一个或多个第二脉冲持续时间值，对量子比特处于第一态的概率随脉冲幅度的变化进行拟合以确定脉冲持续时间值和脉冲幅度值并确定脉冲驱动系数值；以及对脉冲幅度、脉冲持续时间和驱动频率中的至少一个参数进行扫描。

技术研发人员：王贺,孟则霖
受保护的技术使用者：北京百度网讯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13