[發明專利]量子噪聲信道的逆映射分解方法及裝置、電子設備和介質

有效

• 申請號: 202110321356.5
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113098802B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 王鑫;陳然一鎏;王友樂;李廣西;趙犇池
• 申請（專利權）人: 北京百度網訊科技有限公司
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;G06N10/00
• 代理公司: 北京市漢坤律師事務所 11602
• 代理人: 姜浩然;吳麗麗

本公開提供了一種量子噪聲信道的逆映射分解方法、系統、電子設備、計算機可讀存儲介質和計算機程序產品，涉及來量子計算領域，尤其涉及量子噪聲處理技術領域。實現方案為：確定量子電路以及一組線性無關的量子態；將該組量子態通過量子計算機獲取一組帶噪聲量子態；確定量子電路的多個參數值與相對應的分解系數值；將每一個帶噪聲量子態輸入到參數值為多個參數值中的每一個的量子電路中，以獲得多個量子態組；基于多個量子態組、一組線性無關的量子態以及相對應的分解系數值計算損失函數；調整量子電路的多個參數值、相對應的分解系數值，最小化損失函數；以及確定損失函數為最小值時量子電路的多個參數值以及分解系數值，以實現對逆映射的分解。

技術領域

本公開涉及量子計算領域，尤其涉及量子噪聲處理技術領域，具體涉及一種量子噪聲信道的逆映射分解方法、裝置、電子設備、計算機可讀存儲介質和計算機程序產品。

背景技術

量子計算機的技術正在飛速地發展，越來越多的量子應用在不斷涌現，量子硬件的技術也在逐年提升。但是外界環境和量子比特之間相互作用產生的噪聲問題是難以避免的，這些噪聲會顯著影響量子計算機的計算結果，進而限制可以執行的計算的長度。

目前處理量子噪聲的技術方案主要包括以下兩類：量子糾錯(Quantum ErrorCorrection)技術和量子錯誤緩除(Quantum Error Mitigation)技術。在量子糾錯技術中，每個邏輯量子比特由很多個物理比特組成，通過冗余的物理量子比特資源實現糾錯，但是隨著物理比特數目的增加，系統可能發生的錯誤類型也會增多，同時多量子比特編碼的操作需要物理量子比特之間非局域的相互作用，因此實驗上量子糾錯和邏輯比特的量子門都很難實現。量子錯誤緩除方案不需要額外的物理比特，但是它對量子線路的誤差類型和誤差可控性提出要求，導致在近期量子計算機上很難實現，其方法不具有普適性。

發明內容

本公開提供了一種量子噪聲信道的逆映射分解方法、裝置、電子設備、計算機可讀存儲介質和計算機程序產品。

根據本公開的一方面，提供了一種量子計算機的量子噪聲信道的逆映射分解方法，包括：確定待訓練的量子電路以及一組線性無關的量子態；將所述一組線性無關的量子態輸入所述量子計算機，以獲取一組帶噪聲的量子態；初始化所述量子電路的多個參數值以及與所述多個參數值中的每一個分別對應的分解系數值；將所述一組帶噪聲的量子態中的每一個量子態輸入到參數依次取值為所述多個參數值中的每一個參數值的所述量子電路中，以獲得多個量子態組；基于所述多個量子態組、所述一組線性無關的量子態以及與所述多個參數值中的每一個分別對應的分解系數值計算損失函數；調整所述量子電路的多個參數值、與所述多個參數值中的每一個分別對應的分解系數值，以使得所述損失函數達到最小值；以及確定所述損失函數達到最小值時的所述量子電路的多個參數值以及與所述多個參數值中的每一個分別對應的分解系數值，以實現對所述逆映射的分解，其中，參數依次取值為所確定的多個參數值中每一個參數值的量子電路為對所述逆映射進行分解所得到的量子電路。

根據本公開的另一方面，提供了一種消除量子計算機的量子噪聲的方法，包括：將所述量子計算機輸出的含噪聲的量子態輸入到多個量子電路中，以獲得所述多個量子電路各自輸出的量子態；將所述輸出的量子態分別通過測量設備進行測量以獲得多個測量結果；以及基于所述多個測量結果以及相對應的分解系數得到消除量子噪聲后的所述量子計算機的計算結果的無偏估計，其中所述分解系數是與所述多個量量子電路一同根據上面所述的方法對所述量子噪聲信道的逆映射進行分解而確定的。