[发明专利]对量子门组进行基准测试的方法及系统

说明书

本公开提供了一种用于对量子门组进行基准测试的系统和方法。该量子门组可以具有输入域和在该输入域上定义的保真度函数。对该量子门组进行基准测试可以包括确定输入域上保真度函数的近似值。这种基准可以包括确定多个保真度度量。每个保真度度量可以与基函数组中之一的基函数相关联。该基函数可用于生成概率分布。概率分布可用于确定保真度度量。可以使用保真度度量和相应的基函数来生成近似保真度函数。

技术领域

本公开涉及量子计算，并且更具体地，涉及为一组门生成近似保真度函数的基准测试协议。

背景技术

量子计算可以解决经典的难以处理的计算问题。然而，现有的量子计算设备受到各种误差源和不精确性的限制。基准测试可以用来确定在量子计算设备上实现的一组门的保真度。然而，当一组门包含大量门时，传统的基准测试技术可能是不切实际的。此外，对特定选择的门进行基准测试可能是不可行的。有限的门组可能太大，无法通过对单独门进行基准测试来表征。连续门组可以通过对从连续门组中采样的门进行基准测试来表征，但是当连续门组位于高维上时，这种方法变得不可行。改进的基准测试技术可以识别具有优异保真度的门组或量子计算设备，从而支持量子计算的发展。

发明内容

本公开提供了一种根据分布在基准测试期间通过从一组量子门中采样来为该组量子门生成近似保真度函数的方法和系统。该分布可以使用一组基函数之一来生成。

本公开的实施例提供了一种对量子门组进行基准测试的方法。该方法可以包括选择量子门组，所述量子门组中的量子门在输入域上定义。该方法可以包括确定所述量子门组的近似保真度函数。所述确定量子门组的近似保真度函数包括：选择在输入域上定义的基函数组。该方法可以包括使用该基函数组中之一的基函数生成在输入域上定义的第一概率分布。该方法可以包括通过对量子组件执行随机化基准测试，来获得在所述第一概率分布下所述量子门组的保真度度量。以及，其中，所述近似保真度函数是所述保真度度量和所述基函数组之一的基函数之间的函数。该方法可以包括提供所述近似保真度函数。

在一些实施例中，获得保真度度量可以包括用量子门的非交错序列的第二保真度值来缩放量子门的交错序列的第一保真度值。在一些实施例中，对量子组件执行随机化基准测试可以包括确定量子门的第一序列的第一保真度值。每个第一序列可以交错，根据至少一个第一概率分布从量子门组中选择的序列和根据第二概率分布从一群量子门中选择的序列。在一些实施例中，第二概率分布可以是输入域上的均匀概率分布。在一些实施例中，该量子门组可以是一群量子门的子集。在一些实施例中，该基函数组可以包括三角基函数组；多项式基函数组；或者小波基函数组。在一些实施例中，近似保真度函数包括量子组件上的该组量子门的保真度函数的傅立叶、泰勒或小波展开的两项或更多项。在一些实施例中，输入域包括两个或更多个变量。在一些实施例中，量子组件可以包括transmon或fluxonium量子位。

本公开的实施例提供了一种用于对量子门组进行基准测试的系统。该系统可以包括至少一个处理器和至少一个包含指令的非暂时性计算机可读介质。当由至少一个处理器执行时，指令可以使系统执行操作。这些操作可以包括选择量子门组，该量子门组中的量子门在输入域上定义。这些操作可以包括确定该量子门组的近似保真度函数。该确定量子门组的近似保真度函数可以包括选择在输入域上定义的基函数组。该确定可以包括使用该基函数组中之一的基函数生成在输入域上定义的第一概率分布。该确定可以包括通过对量子组件执行随机化基准测试，来获得在第一概率分布下该量子门组的保真度度量。近似保真度函数可以是保真度度量和基函数组之一的基函数之间的函数。这些操作还可以包括提供近似保真度函数。