[發明專利]基于最優化策略的量子態驗證標準化方法

有效

• 申請號: 202010475173.4
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN111460421B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 馬小松;蔣新賀;王琨;錢鍇一;陸亮亮
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06F21/34
• 分類號: G06F21/34;G06N10/60
• 代理公司: 上海欣創專利商標事務所(普通合伙) 31217
• 代理人: 包宇霆

1.一種基于最優化策略的量子態驗證標準化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、使用客戶調節量子設備產生目標態|ψ，通過時間關聯探測器模塊來測量符合計數，通過儀器可調參數來調節量子態的權重和相位，調節過程中看不同通道符合的計數比，使目標態的權重和符合計數比一致，進一步補償相位，確定產生目標態的儀器參數設置；

步驟二、記錄泡利完備測量基下的符合計數，優化目標態密度矩陣，估算出目標態中權重和相位參量的值，或直接使用客戶設定的目標態權重和相位值；

確定量子態分析儀中最優化策略投影測量{p₁M₁,p₂M₂,…,p_iM_i,…,p_NM_N}，事先根據M_i的表達式，計算出量子態分析儀中非自適應或自適應測量需要的設置參數；

步驟三、搭建非自適應測量裝置，采用步驟一中確定的量子設備目標態設置參數產生特定目標態一份一份的拷貝σ_i，對σ_i執行非自適應投影測量集合{p₁P₁,p₂P₂,…,p_iP_i,…,p_NP_N}的測量，同樣通過時間關聯計數模塊進行符合計數，記錄各個投影測量P_i基下的時間標簽數據；

利用可外部觸發的儀器搭建自適應測量裝置，根據步驟二中計算出的自適應測量需要的設置參數對觸發儀器進行表征和設置，利用符合邏輯陣列輸出的電信號控制觸發設備實施兩個子系統間的經典信道通信，進行自適應測量集合{p₁T₁,p₂T₂,…,p_iT_i,…,p_NT_N}的測量；

根據自適應測量表達式利用觸發設備獨立調節實現各自的投影基測量，組合進行整體的自適應測量T_i，根據粒子A測量結果實時控制粒子B投影基的實現，記錄各個投影基T_i下的時間標簽數據；

根據時間標簽數據，編程提取單個符合計數，首先分離各個通道對應的時間戳，然后對時間切片，從初始時刻t_i到末尾時刻t_f掃描符合計數，若只有一個符合計數，則記錄對應符合通道，循環移動到下一個時間切片，直至找到所有的單個符合計數，并記錄下所有單個符合計數對應的時間切片和符合通道數據，按列保存為數據表格的形式，同時如果符合通道落在了投影基投影成功概率對應的通道上，記為成功1，否則記為失敗0，把成功1和失敗0也作為一列數據存儲下來；

步驟四、根據投影測量集合中各個投影基對應的概率p_i，選擇投影測量基P_i/T_i，模擬隨機測量過程，執行任務A和任務B兩個任務的統計過程；

任務A從前往后順序對量子態拷貝執行測試，根據投影基下成功概率對應的符合通道，得到每個量子態拷貝的投影測量結果，成功記為1，失敗記為0，當首次0出現時，停止往后采樣測量，記錄首次0出現的拷貝索引N_first；循環10000輪，每一輪都記錄下首次0出現索引位置，最后對首次失敗的索引進行一個幾何分布的概率統計，對非自適應和自適應測量數據同時進行首次失敗數據的提取處理；

任務B固定測試次數N，每次從測量集合中以概率p_i選擇測量P_i/T_i，通過符合計數得到其測量結果成功為1或失敗為0，最后得到二進制序列11101011011…1，對序列進行統計，得到N次中成功1出現的次數m_pass，對非自適應和自適應數據同時進行N次測量中成功次數的提取處理；

步驟五、任務A中首次失敗索引N_first會構成一個幾何分布的概率統計，累積概率為置信度：

計算概率累積90％需要的測量次數n_exp，并對概率分布進行擬合，得到量子態非保真度的一個估計∈_exp，根據擬合出的∈_exp給定一個合適的∈參量得到理論成功概率μ＝1-Δ_∈，把設備劃分為兩類情況，一個是Case?1:ψ|σ_i|ψ1-∈，一個是Case?2:ψ|σ_i|ψ≤1-∈，分別對應測試結果m_passμN和m_passμN，然后利用概率論中的切爾諾夫界：

估計置信度1-δ和保真度1-∈隨N的變化。