两量子比特逻辑门酉算子的获取方法、装置及量子计算机与流程

本发明属于量子计算，特别涉及一种两量子比特逻辑门酉算子的获取方法、装置及量子计算机。

背景技术：

1、量子计算机(quantum computer)是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子逻辑门是完成量子计算的基本单元。在整个量子线路执行的过程中，不同的时刻需要执行不同的量子逻辑门，需要满足不同的工作条件，特别是量子比特的频率。

2、两量子比特逻辑门的执行条件之一是要求可调耦合器的频率工作在一个恰当的位置。为了确定可调耦合器的的最佳工作点，需要获取两量子比特逻辑门执行后，两量子比特处于激发态的概率与可调耦合器的频率值之间的关系。将两量子比特逻辑门执行后，两量子比特处于激发态的概率定义为两量子比特逻辑门的保真度，两量子比特逻辑门的保真度还与其中一量子比特的频率值有关，为了获取所述保真度与两个频率值之间的对应关系，可以固定其中另一个量子比特的频率不变，改变其中一个量子比特的频率值以及可调耦合器的频率值，重复执行两量子比特逻辑门，并获取对应的保真度，经过有限次实验获取所述对应关系。

3、参阅图1，图1为两量子比特逻辑门的保真度与可调耦合器频率值以及其中一量子比特的频率值的对应关系图，图1中，横坐标为其中一量子比特的频率值，纵坐标为可调耦合器的频率值，图中曲线上的点表示，当其中一量子比特的频率值为横坐标时，可调耦合器的频率值为当前点的纵坐标时，能够使得两量子比特逻辑门的保真度最大。

4、然而，通过上述方法获取的两量子比特逻辑门的保真度与可调耦合器以及其中一个量子比特的频率值之间的对应关系，需要重复执行多次实验，过于繁琐。

5、因此，有必要提出一种两量子比特逻辑门酉算子的获取方法，以解决现有技术中存在的问题。

6、需要说明的是，公开于本申请背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请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两量子比特逻辑门酉算子的获取方法、装置及量子计算机，用于解决现有技术中确定可调耦合器最佳工作点较为繁琐的问题，需要重复执行实验获取两量子比特处于激发态的概率与可调耦合器的频率值以及其中一个量子比特的频率值的对应关系。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种两量子比特逻辑门酉算子的获取方法，包括：

3、获取第一量子比特的第一等效频率、第二量子比特的第二等效频率以及所述第一量子比特与所述第二量子比特的等效耦合强度；

4、基于获取的所述第一等效频率、所述第二等效频率以及所述等效耦合强度获取所述酉算子；

5、基于获取的所述酉算子获取所述第一量子比特以及第二量子比特执行两量子比特逻辑门后，处于激发态的理论概率；

6、基于获取的所述理论概率，判断所述酉算子是否准确，若是，则获取所述酉算子。

7、优选的，所述基于获取的所述第一等效频率、第二等效频率以及等效耦合强度获取所述酉算子，包括：

8、基于所述第一等效频率、第二等效频率以及等效耦合强度，获取一矩阵形式的哈密顿量；

9、基于所述矩阵形式的哈密顿量获取所述酉算子。

10、优选的，所述基于所述第一等效频率、第二等效频率以及等效耦合强度，获取一矩阵形式的哈密顿量，包括：

11、根据公式：

12、

13、获取矩阵形式的哈密顿量；

14、其中，ω1为第一等效频率，ω2为第二等效频率，g12为等效耦合强度，a1、a2分别为第一量子比特的非谐、第二量子比特的非谐。

15、优选的，所述基于所述矩阵形式的哈密顿量获取所述酉算子，包括：

16、根据公式：

17、

18、获取所述酉算子；

19、其中，u为所述酉算子，为所述矩阵形式的哈密顿量，为普朗克常量，t为时间，i是虚数单位。

20、优选的，所述基于获取的所述酉算子获取所述第一量子比特以及第二量子比特执行两量子比特逻辑门后，处于激发态的理论概率，包括：

21、基于公式：

22、p＝u|11>

23、获取概率幅矩阵；其中，p为概率幅矩阵；

24、基于所述概率幅矩阵获取所述理论概率。

25、优选的，所述基于获取的所述理论概率，判断所述酉算子是否准确，包括：

26、执行两量子比特逻辑门，获取所述第一量子比特以及所述第二量子比特执行两量子比特逻辑门后，处于激发态的实际概率；

27、比较所述实际概率与所述理论概率的差值是否不超过设定阈值，若不超过，则所述酉算子准确。

28、优选的，包括：所述设定阈值为5％。

29、第二方面，本申请提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，能实现本申请第一方面提供的任一项所述的酉算子的获取方法。

30、第三方面，本申请提供一种两量子比特逻辑门酉算子的获取装置，包括：

31、参数获取模块，其被配置为获取第一量子比特的第一等效频率、第二量子比特的第二等效频率以及所述第一量子比特与所述第二量子比特的等效耦合强度；

32、酉算子获取模块，其被配置为基于获取的所述第一等效频率、第二等效频率以及等效耦合强度获取所述酉算子；

33、理论概率获取模块，其被配置为基于获取的所述酉算子获取所述第一量子比特以及第二量子比特执行两量子比特逻辑门后，处于激发态的理论概率；

34、判断模块，其被配置为基于获取的所述理论概率，判断所述酉算子是否准确，若是，则获取所述酉算子。

35、第四方面，本申请提供一种量子计算机，包括本申请第三方面提供的所述酉算子的获取装置。

36、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

37、本发明提供的两量子比特逻辑门的酉算子的获取方法，第一步获取第一量子比特的第一等效频率、第二量子比特的第二等效频率以及所述第一量子比特与所述第二量子比特的等效耦合强度；第二步基于获取的所述第一等效频率、第二等效频率以及等效耦合强度获取所述酉算子；第三步基于获取的所述酉算子获取所述第一量子比特以及第二量子比特执行两量子比特逻辑门后，处于激发态的理论概率；第四步基于获取的所述理论概率，判断所述酉算子是否准确，若是，则获取所述酉算子。本申请的技术方案，通过获取酉算子，进而获取激发态的理论概率，通过判断理论概率是否准确，获取准确的酉算子，获取的酉算子能够根据其中一个量子比特的频率值确定可调耦合器的的最佳工作点，还能够推广到量子芯片上的其他两量子比特逻辑门的可调耦合器的工作点选取。

技术特征：

1.一种两量子比特逻辑门酉算子的获取方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的酉算子的获取方法，其特征在于，所述基于获取的所述第一等效频率、第二等效频率以及等效耦合强度获取所述酉算子，包括：

3.如权利要求2所述的酉算子的获取方法，其特征在于，所述基于所述第一等效频率、第二等效频率以及等效耦合强度，获取一矩阵形式的哈密顿量，包括：

4.如权利要求3所述的酉算子的获取方法，其特征在于，所述基于所述矩阵形式的哈密顿量获取所述酉算子，包括：

5.如权利要求4所述的酉算子的获取方法，其特征在于，所述基于获取的所述酉算子获取所述第一量子比特以及第二量子比特执行两量子比特逻辑门后，处于激发态的理论概率，包括：

6.如权利要求1所述的酉算子的获取方法，其特征在于，所述基于获取的所述理论概率，判断所述酉算子是否准确，包括：

7.如权利要求6所述的酉算子的获取方法，其特征在于，所述设定阈值为5％。

8.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时，能实现如权利要求1～7中任一项所述的酉算子的获取方法。

9.一种两量子比特逻辑门酉算子的获取装置，其特征在于，包括：

10.一种量子计算机，其特征在于，包括如权利要求10所述的两量子比特逻辑门酉算子的获取装置。

技术总结
本发明提供了一种两量子比特逻辑门酉算子的获取方法、装置及量子计算机，所述酉算子的获取方法包括：获取第一量子比特的第一等效频率、第二量子比特的第二等效频率以及所述第一量子比特与所述第二量子比特的等效耦合强度；基于获取的所述第一等效频率、第二等效频率以及等效耦合强度获取所述酉算子；基于获取的所述酉算子获取所述第一量子比特以及第二量子比特执行两量子比特逻辑门后，处于激发态的理论概率；基于获取的所述理论概率，判断所述酉算子是否准确，若是，则获取所述酉算子。本发明的技术方案获取的酉算子，能够获取用于确定两量子比特逻辑门执行过程中可调耦合器的工作点。

技术研发人员：请求不公布姓名,孔伟成
受保护的技术使用者：本源量子计算科技（合肥）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5