[發明專利]用于設置具有有界整數域上多項式的哈密頓量表示的超導量子位系統的方法和系統

在審

• 申請號: 201780046598.X
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN109478256A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 薩哈爾·卡里米;普亞·羅納格
• 申請（專利權）人: 1QB信息技術公司
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 賀淑東

本文描述了用于通過有界系數編碼設置具有有界整數域上多項式的哈密頓量表示的超導量子位系統的方法、系統和介質?？梢垣@取所述有界整數域上的多項式和整數編碼參數。接下來，可以計算所述有界系數編碼。接下來，所述多項式的每個整數變量均可以變換為二進制變量的線性函數。接下來，可以計算所述多項式的等效二進制表示的系數。接下來，可以對所述多項式的所述等效二進制表示執行降階，以生成二進制變量下至多為二階的等效多項式。接下來，可以使用二進制變量下所述至多為二階的所述等效多項式的所述系數，在所述超導量子位系統上設置局部場偏置和耦合強度。

交叉引用

本申請要求2016年5月26日提交的美國非臨時專利申請No.15/165,655的優先權，上述申請通過引用而全文并入于此。

背景技術

量子計算機通常利用量子力學現象(例如疊加和糾纏)來對數據執行操作。量子計算機可以不同于基于晶體管的數字電子計算機。例如，數字計算機要求將數據編碼成二進制數字(位)，每個二進制數字始終處于兩種確定狀態(0或1)之一，而量子計算使用量子比特(量子位)，量子位可以處于狀態的疊加。

例如，在美國專利公開號US20120326720和US20060225165中公開了超導量子位系統(system of superconducting qubits)，上述每一個專利公開均通過引用而全文并入于此，并由D-Wave Systems、IBM和Google制造。這樣的模擬系統可用于實現量子計算算法，例如，Farhi等人提出的量子絕熱計算[arXiv:quant-ph/0001106]和Grover提出的量子搜索算法[arXiv:quant-ph/0206003]，所述每個算法均通過引用而全文并入于此。

發明內容

本公開涉及量子信息處理。存在許多方法使用超導量子位系統來求解二進制多項式約束下的多項式規劃問題。本文公開的方法可以與有關任何求解器的任何方法結合使用，用于求解二進制多項式約束下的多項式規劃問題，以求解混合整數多項式約束下的多項式規劃問題。

量子裝置的當前實施方式具有有限數目的超導量子位，并且還易于受各種噪聲源影響。在實踐中，這種情況使得量子裝置的使用受制于有限數目的量子位和有限范圍的可適用鐵磁偏置和耦合。因此，需要在量子裝置的量子位上有效編碼數據的方法。

本教導涉及量子信息處理。本申請涉及一種用于在超導量子位上存儲整數并設置這樣的超導量子位系統的方法，該系統具有在有界整數域上的多項式的哈密頓量表示(Hamiltonian representative)。這樣的超導量子位系統可被配置用于通過有界系數編碼來求解有界整數域上的多項式規劃問題。

本文公開的方法可以用作預處理操作，以利用二進制多項式約束下的多項式規劃問題的求解器，來求解混合整數多項式約束下的多項式規劃問題。例如，可以通過對于i＝1,…,d，將每個整數變量x變換為二進制變量y_i的線性函數來實現上述轉換：

元組(c₁,…,c_d)稱為整數編碼。一些眾所周知的整數編碼包括：

二進制編碼，其中c_i＝2^i-1。

·一元編碼，其中c_i＝1。

·順序編碼，其中c_i＝i。

量子裝置的當前實施方式可以具有有限數目的超導量子位，并且還可以易于受各種噪聲源影響，例如受環境和系統的熱效應和退相干效應[arXiv:1505.01545v2]影響。在實踐中，這種情況可以使得量子裝置的使用受制于有限數目的量子位和有限范圍的可適用鐵磁偏置和耦合。