一种容错实现通用量子计算的方法
【专利摘要】本发明涉及量子信息领域，具体公开一种容错实现通用量子计算的方法，首先获取较多数目的非稳定子态cosθi|0>+sinθi|1>；以这些非稳定子态cosθi|0>+sinθi|1>为辅助态，经过Clifford群中的操作，容错实现Non-Clifford门，进而实现通用量子计算。采用该方法确保量子计算具有可靠性的处理系统，并提高了运算速度。本方法涉及用容错方式实现Non-Clifford门进而克服量子消相干问题达到通用量子计算的方法；使得容错通用门集中的Non-Clifford门更为稠密，使完成量子计算目标时所需消耗时间更短资源更少。
【专利说明】一种容错实现通用量子计算的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及量子信息量子计算领域，更具体地，涉及一种普适有效的容错实现通用量子计算的方法。
【背景技术】
[0002]经典的摩尔定律终将走向极限，承接它的将是量子计算。量子计算由于其纠缠性和相干叠加性而具有强大的并行计算的能力，能够解决一些经典计算中不能够解决的问题，因此引起了人们广泛关注。如2012年诺贝尔物理学奖得主Serge Haroche和DavidJ.Wineland分别利用微米量级的高反射光学微腔实现了单个原子辐射光子的操作，以及利用可结合激光冷却技术，在离子阱中实现了单个离子的囚禁。他们突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能；近年来D-Wave公司推出了系列商用量子计算机D-ffave One, D-ffave Two 等。
[0003]此外中国在量子计算与量子模拟方向上也是取得一定成绩的，如中科大潘建伟院士研究小组，用一套全新 的实验技术实现了八光子簇态的拓扑量子纠错，使我国在光子计算机方面达到国际领先水平。此外他们还在国际上首次成功实现了用量子计算机求解线性方程组的实验，使其可用于高准确度的气象预报等。
[0004]量子计算机的前景光明，但仍面临着一系列现实困境。如由于系统的演化以及环境的影响，其纠缠相干性很容易被破坏，也就是说不可避免要遭受噪声的影响。如何克服噪声，保护信息不被丢失破坏。目前人们提出各种方案，如抗消相干子空间的方法(只能针对特定类型的错误)；拓扑量子计算的方法(不能够实现量子通用性)，以及容错量子计算的方法。
[0005]容错量子计算是指单个错误在每个编码块内只能引起至多一个差错，而且每个编码块内的单个错都可以被检测纠正，这一特性也被称为横截性。首先介绍下Pauli X，Y，Z算
子为
【权利要求】
1.一种容错实现通用量子计算的方法，其特征在于，首先获取较多数目的非稳定子态cos Θ j I 0>+sin Θ^Ι)；以这些非稳定子态 cos Θ j | 0>+sin Θ j 11> 为辅助态，经过 Clifford群中的操作，容错实现Non-Cl if ford门，进而实现通用量子计算。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非稳定子态cosΘ i I OHsin Θ , 11>的获取方式为: 1)全部以魔幻态Htl为输入态,经过相应Clifford群中的反向受控非,Hardmard门，以及Pauli基中的测量，得到// f列非稳定子态； 2)以句系列，1^_系列为初始输入，经过仅一个反向受控非的操作，以及PauliZ基下的测量，输出系列非稳定子态； 3)以上述任意两个非稳定子态为输入，经过Clifford群中的操作，得到输入角度相加减的非稳定子态。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，实现绕X轴以及绕Z轴旋转的Non-Clifford 门； 以绕Z轴旋转的实现，非稳定子态cos Θ i I OHsin Θ Jl>为辅助态，经过相位门K，Hardmard门，以及反向受控非门的作用之后，在Pauli Z基下测量第一个量子比特，根据结果O或者I，得到对任意态实现Rz(±2 Θ J的操作； 以绕X轴旋转的实现，非稳定子态cos Θ i I OHsin Θ i 11>为辅助态，经过相位门K，PauliZ门，以及反向受控非门的作用之后，在Pauli X基下测量第二个量子比特，根据测量结果O或者I，得到对任意态实现Rx(±2 Θ J的操作。
【文档编号】G06F19/00GK103942460SQ201410201841
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】吴向艳, 徐艳玲, 张智明, 於亚飞 申请人:华南师范大学