[發明專利]量子程序的噪聲和校準自適應編譯

在審

• 申請號: 201980077852.1
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN113168580A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: A.賈瓦迪亞巴里;J.加姆貝塔;A.克羅斯;D.麥凱
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳金林

一種方法包括在第一迭代中對量子位集合執行校準操作，以產生參數集合，所述參數集合的第一子集對應于所述量子位集合的第一量子位，并且所述參數集合的第二子集對應于所述量子位集合的第二量子位。該方法進一步包括響應于所述第一子集的參數滿足可接受性標準而選擇所述第一量子位。該方法進一步包括響應于所述第二子集的第二參數未能滿足第二可接受性標準而使用所述第一量子位和第三量子位形成量子門。

技術領域

本發明一般地涉及用于量子計算的方法。更具體地說，本發明涉及一種量子程序的噪聲和校準自適應編譯的方法。

背景技術

在下文中，除非在使用時明確區分，否則短語的詞中的“Q”前綴指示在量子計算上下文中引用該詞或短語。

分子和亞原子粒子遵循量子力學的定律，量子力學是探索物理世界如何在最基本的水平上工作的物理分支。在這個水平，粒子以奇怪的方式表現，同時呈現多于一個狀態，并且與非常遠的其他粒子相互作用。量子計算利用這些量子現象來處理信息。

我們現在使用的計算機被稱為經典計算機(這里也稱為“傳統”計算機或傳統節點，或“CN”)。傳統的計算機使用傳統的處理器，該處理器使用半導體材料和技術、半導體存儲器和磁或固態存儲設備來制造，這被稱為馮諾依曼架構。特別地，傳統計算機中的處理器是二進制處理器，即對以1和0表示的二進制數據進行操作。

量子處理器(Q處理器)使用糾纏量子位器件(在本文中簡稱為“量子位”，多個“量子位”)的奇數性質來執行計算任務。在量子力學運作的特定領域，物質粒子可以以多種狀態存在，例如“開”狀態、“關”狀態以及同時“開”和“關”狀態。在使用半導體處理器的二進制計算限于僅使用開和關狀態(等效于二進制碼中的1和0)的情況下，量子處理器利用這些物質的量子狀態來輸出可用于數據計算的信號。

傳統計算機以位(bit)對信息進行編碼。每一位可以取1或0的值，這些1和0用作最終驅動計算機功能的開/關的開關。另一方面，量子計算機是基于量子位，量子位根據量子物理學的兩個關鍵原理來運作：疊加和糾纏。疊加意味著每個量子位可以同時表示1和0。糾纏意味著疊加中的量子位可以以非經典方式彼此相關；也就是說，一個的狀態(是1還是0還是兩者)可以取決于另一個的狀態，并且當兩個量子位糾纏在一起時可以確定的信息比單獨處理它們時更多。

使用這兩個原理，量子位作為更復雜的信息處理器來運行，使量子計算機能夠以某種方式運行，從而解決使用傳統計算機難以解決的難題。IBM已經成功地構建并證明了使用超導量子位的量子處理器的可操作性(IBM是國際商業機器公司在美國和其它國家的注冊商標)。

一種超導量子位包括約瑟夫遜結。約瑟夫遜結是通過用非超導材料分離兩個薄膜超導金屬層而形成的。當超導層中的金屬變成超導時，例如通過將金屬的溫度降低到特定的低溫溫度，電子對可以從一個超導層通過非超導層隧穿到另一個超導層。在量子位中，約瑟夫遜結-其用作色散非線性電感器-與形成非線性微波振蕩器的一個或多個電容性器件并聯電耦合。振蕩器具有由量子位電路中的電感和電容的值確定的諧振/躍遷頻率。對術語“量子位”的任何引用是對采用約瑟夫遜結的超導量子位電路的引用，除非在使用時明確地進行區分。

由量子位處理的信息以微波頻率范圍內的微波信號/光子的形式被攜帶或傳輸。捕獲、處理和分析微波信號，以便解密在其中編碼的量子信息。讀出電路是與量子位耦合的電路，以捕獲、讀取和測量量子位的量子狀態。讀出電路的輸出是可由Q處理器使用以執行計算的信息。

超導量子位具有兩個量子態-|0和|1。這兩個狀態可以是原子的兩個能態，例如，超導人工原子(超導量子位)的基態(|g)和第一激發態(|e)。其它實例包括核或電子自旋的自旋向上和自旋向下、晶體缺陷的兩個位置和量子點的兩個狀態。由于系統具有量子特性，因此兩個狀態的任何組合都是允許的和有效的。