[发明专利]消除量子泡利噪声的方法及装置、电子设备和介质

说明书

本公开提供了一种消除量子泡利噪声的方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，涉及量子计算机领域，尤其涉及量子噪声处理技术领域。实现方案为：确定泡利噪声的量子噪声信道，以确定量子噪声信道所对应的n个量子比特之间的泡利矩阵张量积的集合；确定用于对所述量子计算机的输出结果进行测量的可观测量；定义第一映射的表达式，量子噪声信道的伴随映射与第一映射的伴随映射串接后作用于可观测量后能够得到该可观测量；基于第一映射的表达式对所述第一映射进行分解；对集合中的所有张量积进行预设次数的概率采样，以使得在每次采样后根据采样结果对量子计算机所输出的量子态进行计算；计算所有采样所获得的计算结果的平均值。

技术领域

本公开涉及量子计算机领域，尤其涉及量子噪声处理技术领域，具体涉及一种消除量子泡利噪声的方法、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

量子计算机技术在近几年得到了飞速发展，但是在可预见的未来量子计算机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，将使得量子比特的状态翻转或随机化，导致计算过程失败。当前量子计算机的噪声率明显限制了可以执行的电路深度。因此如果想要进行复杂的量子计算，必须首先处理好噪声问题。

发明内容

本公开提供了一种消除量子泡利噪声的方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

根据本公开的一方面，提供了一种消除量子计算机的泡利噪声的方法，包括：确定泡利噪声的量子噪声信道，以确定所述量子噪声信道所对应的n个量子比特之间的泡利矩阵张量积的集合，其中n为所述量子噪声信道的量子比特个数；确定用于对所述量子计算机的输出结果进行测量的可观测量；定义第一映射的表达式，其中所述量子噪声信道的伴随映射与所述第一映射的伴随映射串接后作用于所述可观测量后能够得到所述可观测量；基于所述第一映射的表达式对所述第一映射进行分解，以使得得到的分解系数的绝对值之和具有最小值，所述分解系数与所述第一映射分解得到的多个第一量子信道中的每一个分别对应；对所述集合中的所有张量积进行预设次数的概率采样，以使得在每次采样后根据采样结果对所述量子计算机所输出的量子态进行计算，以获得计算结果，其中所述预定次数基于所述分解系数确定；以及计算所有采样所获得的计算结果的平均值，以获得消除泡利噪声后的所述量子计算机的计算结果的无偏估计。

根据本公开的另一方面，提供了一种消除量子计算机的泡利噪声的装置，包括：第一确定单元，配置为确定泡利噪声的量子噪声信道，以确定所述量子噪声信道所对应的n个量子比特之间的泡利矩阵张量积的集合，其中n为所述量子噪声信道的量子比特个数；第二确定单元，配置为确定用于对所述量子计算机的输出结果进行测量的可观测量；定义单元，配置为定义第一映射的表达式，其中所述量子噪声信道的伴随映射与所述第一映射的伴随映射串接后作用于所述可观测量后能够得到所述可观测量；分解单元，配置为基于所述第一映射的表达式对所述第一映射进行分解，以使得得到的分解系数的绝对值之和具有最小值，所述分解系数与所述第一映射分解得到的多个第一量子信道中的每一个分别对应；采样单元，配置为对所述集合中的所有张量积进行预设次数的概率采样，以使得在每次采样后根据采样结果对所述量子计算机所输出的量子态进行计算，以获得计算结果，其中所述预定次数基于所述分解系数确定；以及计算单元，配置为计算所有采样所获得的计算结果的平均值，以获得消除泡利噪声后的所述量子计算机的计算结果的无偏估计。

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。

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。

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。