[发明专利]量子控制脉冲生成方法、装置、设备及存储介质

说明书

本公开提供了量子控制脉冲生成方法、装置、设备及存储介质，涉及量子计算领域。具体实现方案为：基于目标量子硬件结构的相关物理参数，构造出目标量子硬件结构所表征量子系统的系统哈密顿量；获取与目标量子硬件结构相匹配的初始控制脉冲集合；基于系统哈密顿量，模拟得到量子系统的系统状态信息，系统状态信息表征模拟对目标量子硬件结构中量子比特施加初始控制脉冲后量子系统的状态信息；至少基于量子系统的系统状态信息与目标量子任务所需实现的目标状态信息之间的关系，对初始控制脉冲集合中初始控制脉冲进行优化处理，以得到目标控制脉冲序列，如此，将量子计算软件与量子计算硬件进行结合，来实现特定量子任务。

技术领域

本公开涉及数据处理技术领域，尤其涉及量子计算领域。

背景技术

量子计算被认为是下一代计算技术的心脏，同时也是引领新一轮量子革命的代表性技术。近些年，无论是量子计算软件还是硬件领域，都取得了显著的进步，量子计算的发展已进入到中等尺度含噪(Noise Intermediate-Scale Quantum，NISQ)量子时代。在量子计算软件层面，多种近期可被应用的量子算法以及各种量子云平台被相继研发和实现；在量子计算硬件层面，业界拥有多种不同类型的量子硬件候选者，包括超导电路、离子阱、光量子、NV色心、核磁共振等。不同技术路线展现出各自的优势，当然也有相应的挑战。但需要特别指出的是，量子计算软件与量子计算硬件之间并不是自然地连接，填补二者之间的鸿沟需要一定的技术支撑。因此，如何将量子计算软件与量子计算硬件进行连接，来实现特定量子任务，则成为亟待解决的问题，同时，在整个量子计算中也扮演着不可替代的角色。在实际操作中，通常需要将量子计算软件中的逻辑电路编译成量子计算硬件可以识别的物理信号(控制脉冲)。于是，如何高效地生成控制脉冲成为一个非常重要的问题。

发明内容

本公开提供了一种量子控制脉冲生成方法、装置、设备以及存储介质。

根据本公开的一方面，提供了一种量子控制脉冲生成方法，包括：

基于目标量子硬件结构的相关物理参数，构造出所述目标量子硬件结构所表征量子系统的系统哈密顿量，所述目标量子硬件结构用于实现目标量子任务；

获取与所述目标量子硬件结构相匹配的初始控制脉冲集合，所述初始控制脉冲集合中包含有至少一个初始控制脉冲，所述初始控制脉冲用于施加到所述目标量子硬件结构中的量子比特上；

基于所述系统哈密顿量，模拟得到所述量子系统的系统状态信息，所述系统状态信息表征模拟对所述目标量子硬件结构中量子比特施加所述初始控制脉冲后所述量子系统的状态信息；

至少基于所述量子系统的系统状态信息与所述目标量子任务所需实现的目标状态信息之间的关系，对所述初始控制脉冲集合中初始控制脉冲进行优化处理，以模拟得到目标控制脉冲序列，其中，将所述目标控制脉冲序列施加到所述目标量子硬件结构中的量子比特后能够实现所述目标量子任务。

根据本公开的另一方面，提供了一种量子控制脉冲生成装置，包括：

物理量构造单元，用于基于目标量子硬件结构的相关物理参数，构造出所述目标量子硬件结构所表征量子系统的系统哈密顿量，所述目标量子硬件结构用于实现目标量子任务；

初始脉冲获取单元，用于获取与所述目标量子硬件结构相匹配的初始控制脉冲集合，所述初始控制脉冲集合中包含有至少一个初始控制脉冲，所述初始控制脉冲用于施加到所述目标量子硬件结构中的量子比特上；

计算单元，用于基于所述系统哈密顿量，模拟得到所述量子系统的系统状态信息，所述系统状态信息表征模拟对所述目标量子硬件结构中量子比特施加所述初始控制脉冲后所述量子系统的状态信息；