[發(fā)明專利]一種基于超導(dǎo)量子處理器的量子計(jì)算機(jī)平臺(tái)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310229766.6
• 申請(qǐng)日: 2023-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116341665A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹建偉;孫校;譚思危;賈星輝;王沭迪;盧麗強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06N10/20
• 分類號(hào): G06N10/20;G06N10/80
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種基于超導(dǎo)量子處理器的量子計(jì)算機(jī)平臺(tái)，其特征在于，包括：

云平臺(tái)軟件棧，用于獲得用戶提供的量子電路和執(zhí)行次數(shù)，將量子電路與量子計(jì)算機(jī)中的量子處理器進(jìn)行匹配，基于匹配后的量子電路和執(zhí)行次數(shù)生成量子計(jì)算機(jī)任務(wù)調(diào)度信息和后端編譯任務(wù)調(diào)度信息，基于后端編譯任務(wù)調(diào)度信息對(duì)匹配后的量子電路進(jìn)行后端編譯得到抽象硬件指令，還用于多次接收數(shù)字信號(hào)，對(duì)每次接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理得到量子比特狀態(tài)信息，多個(gè)量子比特狀態(tài)信息構(gòu)建量子比特狀態(tài)概率分布，并向用戶展示量子比特狀態(tài)概率分布；

云平臺(tái)硬件棧，用于接收抽象硬件指令，并將抽象硬件指令轉(zhuǎn)換為測(cè)控硬件可讀取的實(shí)際硬件指令，通過(guò)實(shí)際硬件指令控制多個(gè)測(cè)控硬件形成輸入脈沖信號(hào)，所述輸入脈沖信號(hào)包括高頻XY混頻脈沖信號(hào)、低頻Z混頻脈沖信號(hào)和讀取信號(hào)，將高頻XY混頻脈沖信號(hào)輸入量子處理器中，使得量子處理器中的量子比特執(zhí)行匹配后量子電路，將低頻Z混頻脈沖信號(hào)輸入量子處理器中，以調(diào)控量子處理器中耦合器和/或量子比特的頻率，將讀取信號(hào)發(fā)送至量子處理器使得量子比特能夠讀取輸入脈沖信號(hào)，并基于設(shè)定的執(zhí)行次數(shù)在量子處理器中多次執(zhí)行匹配后量子電路，每次執(zhí)行完成匹配后量子電路得到輸出脈沖信號(hào)，將所述輸出脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超導(dǎo)量子處理器的量子計(jì)算機(jī)平臺(tái)，其特征在于，所述云平臺(tái)軟件棧包括軟件接口單元、軟件層優(yōu)化單元、云平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施單元、后端編譯單元和轉(zhuǎn)換處理單元，其中：

所述軟件接口單元用于使用戶能夠編輯量子電路和設(shè)定執(zhí)行次數(shù)，并將用戶編輯完成的量子電路和設(shè)定的執(zhí)行次數(shù)發(fā)送至軟件層優(yōu)化單元，還用于向用戶展示量子比特狀態(tài)概率分布；

所述軟件層優(yōu)化單元用于將量子電路中的量子比特映射至量子處理器中的量子比特，將量子電路中的量子門(mén)轉(zhuǎn)化為量子處理器中的量子們，去除冗余量子們，以及對(duì)映射至量子處理器上的量子比特進(jìn)行動(dòng)態(tài)去耦合，從而得到與量子處理器匹配的量子電路；

所述云平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施單元用于基于匹配后量子電路和設(shè)定的執(zhí)行次數(shù)生成量子計(jì)算機(jī)任務(wù)調(diào)度信息和后端編譯任務(wù)調(diào)度信息，其中，所述量子計(jì)算機(jī)任務(wù)調(diào)度信息為向每個(gè)量子計(jì)算機(jī)中的量子處理器分配執(zhí)行對(duì)應(yīng)的匹配后量子電路的任務(wù)，所述后端編譯任務(wù)調(diào)度信息為對(duì)多個(gè)經(jīng)典計(jì)算機(jī)分配編譯抽象硬件指令的任務(wù)信息；

所述后端編譯單元用于基于后端編譯任務(wù)調(diào)度信息對(duì)匹配后量子電路進(jìn)行后端編譯得到抽象硬件指令，并將抽象硬件指令發(fā)送至云平臺(tái)硬件棧；

所述轉(zhuǎn)換處理單元用于將云平臺(tái)硬件棧輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行降噪，將降噪后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行翻譯得到量子比特狀態(tài)信息，將翻譯得到的多個(gè)量子比特狀態(tài)信息構(gòu)建為量子比特狀態(tài)概率分布，并將所述量子比特狀態(tài)概率分布發(fā)送至軟件接口單元。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超導(dǎo)量子處理器的量子計(jì)算機(jī)平臺(tái)，其特征在于，所述云平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施單元包括Wed服務(wù)器、用戶管理、防火墻、經(jīng)典計(jì)算任務(wù)調(diào)度和量子計(jì)算任務(wù)調(diào)度，其中：

所述經(jīng)典計(jì)算任務(wù)調(diào)度用于基于匹配后量子電路和設(shè)定的執(zhí)行次數(shù)通過(guò)Ray框架實(shí)現(xiàn)ROS的監(jiān)聽(tīng)方案為多個(gè)經(jīng)典計(jì)算機(jī)分配編譯抽象硬件指令的任務(wù)；

所述量子計(jì)算任務(wù)調(diào)度用于為每個(gè)量子計(jì)算機(jī)中的量子處理器分配執(zhí)行對(duì)應(yīng)的匹配后量子電路的任務(wù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超導(dǎo)量子處理器的量子計(jì)算機(jī)平臺(tái)，其特征在于，所述云平臺(tái)軟件棧還包括硬件接口單元，所述硬件接口單元用于使得用戶能夠直接編寫(xiě)抽象硬件指令。