[发明专利]量子处理设备和方法

说明书

提供了一种使用包括多个量子位的量子系统来计算关于计算问题的解决方案的方法。该方法包括将计算问题编码为量子系统的问题哈密顿算子，其中，问题哈密顿算子是包括多个可调参数的单体哈密顿算子，并且其中，编码包括从计算问题确定针对多个可调参数的问题编码配置。该方法还包括将量子系统从初始量子态向量子系统的最终哈密顿算子的基态演化，其中，最终哈密顿算子是问题哈密顿算子和短程哈密顿算子的和，其中，问题哈密顿算子的多个可调参数在问题编码配置中，并且其中，短程哈密顿算子是d体哈密顿算子，其中，d与计算问题无关。该方法还包括测量多个量子位的至少一部分以获得量子系统的读出。该方法还包括从读出确定关于计算问题的解决方案。

技术领域

本文描述的实施例涉及用于使用量子系统来计算关于计算问题的解决方案的设备和方法，并且更具体地涉及包括多个量子位(qubit)的量子系统。

背景技术

基于传统信息处理的计算设备(即，未利用量子力学效应的计算设备)一度只能作为执行特定操作的硬连线计算器出现。向完全可编程计算机的过渡彻底革新了这一领域，并开启了信息时代之门。当前的量子计算设备，即可能除了使用传统信息处理之外还利用量子力学效应来解决计算问题的计算设备，在某种意义上还停留在硬连线计算器的阶段，这是因为它们只能解决特别设计(即，“硬连线”)的计算问题。尤其是，所有平台和学科中的现有量子计算设备仍然没有完全实现可编程性和可扩展性。

例如，在由D-WAVE SYSTEMS Inc.提供的基于超导量子位的量子计算设备中排列两组量子位，其中，可以在不同组中的量子位之间发生任意的相互作用，但是在同组中的量子位之间不发生相互作用。可以添加额外的量子位组，但是具有同样的限制。因此,这种量子计算设备受到硬连线约束的限制，这种约束不允许能实现完全可编程和可扩展架构的必要的相互作用。

因此，需要用于使用量子系统解决计算问题的改进方法和设备。

发明内容

根据一个实施例，提供了一种使用包括多个量子位的量子系统来计算关于计算问题的解决方案的方法。该方法包括将计算问题编码为量子系统的问题哈密顿算子，其中,问题哈密顿算子是包括多个可调参数的单体哈密顿算子，并且其中,编码包括从计算问题确定针对多个可调参数的问题编码配置。该方法还包括将量子系统从初始量子态演化为量子系统的最终哈密顿算子的基态，其中，最终哈密顿算子是问题哈密顿算子和短程哈密顿算子的和，其中，问题哈密顿算子的多个可调参数在问题编码配置中，并且其中，短程哈密顿算子是d体哈密顿算子，其中，d与计算问题无关。该方法还包括测量多个量子位的至少一部分以获得量子系统的读出。该方法还包括从读出确定计算问题的解决方案。

根据另一实施例，提供了一种使用包括多个量子位的量子系统来计算关于计算问题的解决方案的方法。该方法包括将计算问题编码为量子系统的问题哈密顿算子，其中，问题哈密顿算子是包括多个可调参数的单体哈密顿算子，并且其中，编码包括从计算问题确定针对多个可调参数的问题编码配置。该方法还包括初始化处于初始量子态的量子系统。该方法还包括通过执行量子退火将量子系统从初始量子态演化为最终量子态，其中，执行量子退火包括将量子系统的初始哈密顿算子转变到量子系统的最终哈密顿算子。其中，最终哈密顿算子是问题哈密顿算子和短程哈密顿算子的和，其中，问题哈密顿算子的多个可调参数在编码问题配置中，并且其中，短程哈密顿算子是d体哈密顿算子，其中，d与计算问题无关。该方法还包括测量多个量子位的至少一部分以获得最终量子态的读出。该方法还包括从读出确定计算问题的解决方案。