量子设备酉变换程度确定方法及装置、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，具体涉及一种量子设备酉变换程度确定方法、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、量子计算是下一代计算科技的核心，也是新一轮产业变革的突破口，相关技术正在飞速地发展。随着量子硬件飞速发展，有噪中等规模量子(noisy intermediate-scalequantum、nisq)时代已经到来，该阶段的量子设备拥有50～100物理量子比特，不管数量和质量均达到经典计算机难以模拟的程度。理想情况下，量子设备实现的是酉变换(unitarytransformation)演化。

2、但是在可预见的未来量子设备中的噪声问题是难以避免的：量子比特中的热量耗散，或是更底层的量子物理过程中产生的随机波动，都会导致量子设备实现的演化过程不再是酉变换，而非酉变换演化过程可能会导致比如量子比特状态翻转或随机化等，使得整个计算过程失败。

技术实现思路

1、本公开提供了一种量子设备酉变换程度确定方法、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，提供了一种量子设备酉变换程度确定方法，包括：获取2n量子比特的最大纠缠态，其中，n为所述量子设备的相应量子操作对应的量子比特数，n为正整数；通过对所述最大纠缠态中的前n个量子比特执行所述量子操作，获得所述量子操作对应的choi量子态，其中，所述choi量子态基于所述量子操作作用后所获得的n比特量子态以及所述最大纠缠态中的后n个量子比特所形成的量子态确定；以及确定所述choi量子态的纯度，以基于所述纯度确定所述量子操作的酉变换程度。

3、根据本公开的另一方面，提供了一种量子设备酉变换程度确定装置，包括：获取单元，配置为获取2n量子比特的最大纠缠态，其中，n为所述量子设备的相应量子操作对应的量子比特数，n为正整数；操作单元，配置为通过对所述最大纠缠态中的前n个量子比特执行所述量子操作，获得所述量子操作对应的choi量子态，其中，所述choi量子态基于所述量子操作作用后所获得的n比特量子态以及所述最大纠缠态中的后n个量子比特所形成的量子态确定；以及确定单元，配置为确定所述choi量子态的纯度，以基于所述纯度确定所述量子操作的酉变换程度。

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，通过估计目标量子操作所对应的choi量子态的纯度，实现了以较少的量子资源估计量子设备的酉变换程度的目的。

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：

1.一种量子设备酉变换程度确定方法，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，获取2n量子比特的最大纠缠态包括：基于以下公式确定所述2n量子比特的最大纠缠态|φ+>：

3.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述choi量子态的纯度包括：

4.如权利要求3所述的方法，其中，基于n次操作后所获得的所述概率分布、以及所述每个第一字符串之间的相似度确定所述量子设备的所述量子操作所对应的酉变换程度包括：

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述单比特量子门集合中的单比特量子门满足unitary 2-design性质。

6.如权利要求3或4所述的方法，其中，所述每个第一字符串之间的相似度包括汉明距离。

7.一种量子设备酉变换程度确定装置，包括：

8.如权利要求7所述的装置，其中，所述获取单元被配置为基于以下公式确定所述2n量子比特的最大纠缠态|φ+>：

9.如权利要求7所述的装置，其中，所述确定单元包括：

10.如权利要求9所述的装置，其中，所述确定子单元包括：

11.如权利要求7所述的装置，其中，所述单比特量子门集合中的单比特量子门满足unitary 2-design性质。

12.如权利要求9或10所述的装置，其中，所述每个第一字符串之间的相似度包括汉明距离。

13.一种电子设备，包括：

14.一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1-6中任一项所述的方法。

15.一种计算机程序产品，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1-6中任一项所述的方法。

技术总结
本公开提供了一种量子设备酉变换程度确定方法、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：获取2n量子比特的最大纠缠态，n为量子设备的相应量子操作对应的量子比特数；对最大纠缠态中的前n个量子比特执行量子操作，以获得该量子操作对应的Choi量子态，Choi量子态基于量子操作作用后所获得的n比特量子态以及最大纠缠态中的后n个量子比特所形成的量子态确定；以及确定Choi量子态的纯度，以基于该纯度确定该量子操作的酉变换程度。

技术研发人员：王琨
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：2024/1/14