[发明专利]频率可调谐量子位控制策略

说明书

用于使用可调谐量子位耦合器在第一量子位和第二量子位上实现目标两量子位量子逻辑门的方法、系统和装置。在一个方面，一种方法包括根据控制模型生成用于目标两量子位量子逻辑门的控制信号，其中，该控制模型包括非正交的受控Z算子和交换算子；并将控制信号应用于第一量子位、第二量子位和可调谐量子位耦合器。

技术领域

本说明书涉及量子计算。

背景技术

经典计算机具有由位组成的存储器，其中，每一位可以表示0或1。量子计算机维持称为量子位(qubit)的量子位序列，其中,每个量子位可以表示0、1或0和1的任何量子叠加。量子计算机通过将量子位设置在初始状态并(例如，根据量子逻辑门序列)控制量子位来进行操作。

发明内容

本说明书描述了使用频率可调谐量子位实现量子算法的控制策略。

总体上，本说明书中描述的主题的一个创新方面可以在一种使用可调谐量子位耦合器在第一量子位和第二量子位上实现目标两量子位量子逻辑门的方法中实现，该方法包括：根据控制模型生成用于目标两量子位量子逻辑门的控制信号，其中，该控制模型包括非正交的受控Z算子和交换算子；和将控制信号应用于第一量子位、第二量子位和可调谐量子位耦合器。

这些方面的其他实施方式包括对应计算机系统、装置和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，每一个都被配置为执行方法的动作。一个或多个经典和/或量子计算机的系统可以被配置为通过在系统上安装有软件、固件、硬件或其组合来执行特定操作或动作，这些软件、固件、硬件或其组合在操作时导致系统执行行动。一个或多个计算机程序可以被配置为通过包括在由数据处理装置执行时使装置执行动作的指令来执行特定操作或动作。

前述和其他实施方式可各自可选地单独或组合地包括以下特征中的一个或多个。在一些实施方式中，控制模型还包括一个或多个解谐算子和频移算子。

在一些实施方式中，控制模型是光子守恒的。

在一些实施方式中，控制模型包括第一解谐算子乘以交换算子乘以受控Z算子乘以第二解谐算子乘以频移算子。

在一些实施方式中，控制模型由下式给出：

其中，表示恒等算子，表示泡利-X算子，表示泡利-Y算子，表示泡利Z-算子，δ_-a,δ_-b表示解谐操作参数，θ表示交换角，并且φ表示受控Z相位角。

在一些实施方式中，根据控制模型生成用于目标两量子位量子逻辑门的控制信号包括：确定解谐操作参数、交换角和相位角的值，使得控制模型表示目标两量子位量子逻辑门对第一量子位和第二量子位的动作(action)；和基于所确定的值生成控制信号。

在一些实施方式中，将控制信号应用于第一量子位、第二量子位和可调谐量子位耦合器以高于预定阈值的准确度实现目标两量子位演化。

在一些实施方式中，确定解谐操作参数、交换角和相位角的值包括将解谐操作参数、交换角和相位角设置为通过校准过程确定的相应值，校准过程包括：对于多组量子位控制参数值中的每组量子位控制参数值：使用该组量子位控制参数值来执行交叉熵基准实验以识别由该组量子位控制参数值实现的酉变换，包括确定使所识别的酉变换的保真度最大化的控制模型参数值；存储链接该组量子位控制参数值、该组值实现的酉变换以及对应的所确定的控制模型参数值的数据；对存储的数据进行插值以确定与未包括在多组量子位控制参数值中的量子位控制参数值组对应的酉变换和控制模型参数。

在一些实施方式中，量子位控制参数包括量子位电压、量子位耦合器电压和脉冲长度。