[發明專利]用于容錯量子計算機的并行流設備和方法

在審

• 申請號: 202011010776.3
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112926741A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: J·霍加博亞姆;X·鄒;S·普雷馬拉特內;N·哈馬西
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00;G06F11/07
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李偉森;姜冰

用于并行量子計算的并行流設備和方法。例如，處理器的一個實施例包括：耦合到系統存儲器的存儲器接口；以及多個流多處理器，每個流多處理器用以并行執行多個指令流，所述指令流包含量子指令，每個流多處理器包括：指令高速緩存，用以存儲從所述存儲器獲取的第一多個所述量子指令；指令發布電路，用以分派所述第一多個所述量子指令中的每個量子指令以便進行執行；多個并行量子執行電路，每個并行量子執行電路用以執行所述第一多個量子指令的子集，所述第一多個量子指令中的兩個或更多個量子指令要由所述并行量子執行電路中的對應兩個或更多個并行量子執行電路并行執行；以及多個波生成器，用以響應于所述第一多個量子指令中的每一個的執行而接收來自所述多個并行量子執行電路的信號，所述波生成器響應性地生成模擬波形以控制量子處理器的量子比特。

技術領域

本發明的實施例一般涉及量子計算領域。更具體地說，這些實施例涉及用于容錯量子計算機的并行流設備和方法。

背景技術

量子計算涉及與使用量子力學現象來操縱數據的計算系統有關的研究領域。諸如疊加（其中量子變量能夠同時存在于多個不同狀態中）和糾纏（其中多個量子變量具有相關狀態而無論它們之間在空間或時間中的距離如何）之類的這些量子力學現象在經典計算的世界中沒有類似物，并且因此不能通過經典計算裝置來實現。

量子計算機通過將來自RF脈沖或激光脈沖的外部刺激集中在單獨量子比特或兩個或更多個量子比特的組上來更改狀態。量子比特狀態更改的動態控制不是如同在經典情況中在每個時鐘周期由穿過晶體管的復雜網絡的電流來控制，而是轉而由動態控制系統的單獨脈沖動作來協調。

類似于經典計算，這如同在計算繼續時具有為電氣網絡中的每個單獨晶體管觸發狀態更改的中央控制器系統。此中央控制器將需要接收有關在此時鐘周期期間是翻轉晶體管還是將它保持在穩定狀態的指令。

由于受控的狀態更改不只是從0狀態到1狀態或反之亦然的比特翻轉，因此，對于量子計算，事情變得更復雜。相反，存在中間量子狀態，其是0和1兩個狀態的線性組合或單獨量子比特的疊加狀態的無限集中的任何其它數。控制指令必須也可用于這些中間狀態。

用以更改量子計算機的狀態的全局時鐘的概念是自我強加的設計決定并且在量子比特控制級不是現實。無論人工計時制度（artificial clocking regime）如何，量子比特繼續自然地演進。據理論推測，施加數字時鐘還會將量子計算機的性能降低至系統中的最慢量子比特。

附圖說明

結合下面的附圖，從下面的詳細描述中能夠獲得本發明的更好理解，附圖中：

圖1A-1F圖示了根據一個實施例的示例量子點裝置的各種視圖；

圖2圖示了用于處理量子和非量子指令的處理器流水線的一個實施例；

圖3圖示了用于處理量子和非量子指令的處理器的前端電路的實施例；

圖4A和4B圖示了量子-經典處理器接口的實施例；

圖5圖示了示出量子操作流的量子比特的視圖；

圖6A-B圖示了用于執行量子指令的眾-核和/或眾-多處理器架構的實施例；

圖7圖示了分層量子執行架構的一個實施例；

圖8圖示了顯露為多處理器/多線程裝置的量子控制堆棧；

圖9圖示了帶有對高級語言的支持的量子編譯器的一個實施例；

圖10圖示了包含不同后端的編譯器的另外細節；

圖11圖示了用于量子操作的示例中間表示；

圖12圖示了包含虛擬機運行時間和量子運行時間的實施例；

圖13圖示了標量分派器（scalar dispatcher）實現的一個實施例；以及

圖14圖示了使用Rabi測量略掃（measurement sweep）的示例校準。

具體實施方式