品质因子的确定方法、装置、设备及存储介质与流程

本公开涉及计算机，尤其涉及量子计算、量子仿真。

背景技术：

1、在超导量子芯片的设计中，主要依靠控制线与量子比特间的耦合来实现对量子比特的控制，但控制线与量子比特间的耦合会将控制线自身的负载引入到量子比特中，从而导致量子比特的品质因子下降。这里，品质因子(quality factor，也可简称为“q因子”)能够定量的刻画量子器件的能量损失速率。而能量耗损会造成量子器件的退相干，减少量子器件的寿命；因此，若在芯片设计阶段能够准确地仿真出量子器件的q因子，则对预测与量子器件退相干有关的性能有着至关重要的作用。

技术实现思路

1、本公开提供了一种用于品质因子的确定方法、装置、设备以及存储介质。

2、根据本公开的一方面，提供了一种量子比特的品质因子的确定方法，包括：

3、仿真得到目标芯片版图中目标量子比特与所述目标量子比特的目标控制线间的目标耦合强度；所述目标耦合强度为所述目标芯片版图中目标控制线在无预设负载的情况下、所述目标量子比特与所述目标控制线之间的耦合强度；所述目标控制线用于对所述目标量子比特进行控制；所述目标芯片版图能够刻画目标量子芯片的芯片结构；

4、获取目标关联关系，其中，所述目标关联关系表征下述三者之间的关联关系：量子比特与自身对应的、无预设负载情况下的控制线间的耦合强度，量子比特的控制线在有预设负载的情况下量子比特的q因子，量子比特的控制线与量子比特之间的间隙；

5、基于所述目标映射关系、所述目标耦合强度，以及所述目标芯片版图中目标量子比特与目标控制线之间的目标间距，得到所述目标控制线在有所述预设负载的情况下、所述目标量子比特的目标q因子。

6、根据本公开的另一方面，提供了一种量子比特的品质因子的确定装置，包括：

7、仿真处理单元，用于仿真得到目标芯片版图中目标量子比特与所述目标量子比特的目标控制线间的目标耦合强度；所述目标耦合强度为所述目标芯片版图中目标控制线在无预设负载的情况下、所述目标量子比特与所述目标控制线之间的耦合强度；所述目标控制线用于对所述目标量子比特进行控制；所述目标芯片版图能够刻画目标量子芯片的芯片结构；获取目标关联关系，其中，所述目标关联关系表征下述三者之间的关联关系：量子比特与自身对应的、无预设负载情况下的控制线间的耦合强度，量子比特的控制线在有预设负载的情况下量子比特的q因子，量子比特的控制线与量子比特之间的间隙；

8、参数处理单元，用于基于所述目标映射关系、所述目标耦合强度，以及所述目标芯片版图中目标量子比特与目标控制线之间的目标间距，得到所述目标控制线在有所述预设负载的情况下、所述目标量子比特的目标q因子。

9、根据本公开的再一方面，提供了一种计算设备，包括：

10、至少一个量子处理单元qpu；

11、存储器，耦合到所述至少一个qpu并用于存储可执行指令，

12、所述指令被所述至少一个qpu执行，以使所述至少一个qpu能够执行以上所述的方法；

13、或者，包括：

14、至少一个处理器；以及

15、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

16、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行以上所述的方法。

17、根据本公开的再一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，当至少一个量子处理单元执行时，所述计算机指令使得所述至少一个量子处理单元执行以上所述的方法；

18、或者，所述计算机指令用于使所述计算机执行以上所述的方法。

19、根据本公开的再一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被至少一个量子处理单元执行时实现以上所述的方法；

20、或者所述计算机程序在被处理器执行时实现以上所述的方法。

21、这样，本公开方案提供了一种品质因子的确定方法，能够快速、稳定且高效地确定出量子比特的q因子；而且，本公开方案具有更广阔的适用范围，不受量子器件的频率限制，可以适用于任意频率区间的量子芯片仿真，是一种非常具有实用价值、且通用性强的仿真验证方法。

22、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种量子比特的品质因子的确定方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预设芯片版图与所述目标芯片版图的关系存在以下至少之一：

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述基于各所述预设芯片版图中预设量子比特的第一q因子、以及各所述预设芯片版图中所述预设量子比特与所述预设量子比特的预设控制线间的第一耦合强度，以及各所述预设芯片版图所对应的预设间距，得到所述目标关联关系，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述对至少两个第一数值以及各所述预设芯片版图所对应的预设间距进行拟合处理，得到目标拟合函数，包括：

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中，所述仿真得到目标芯片版图中目标量子比特与所述目标量子比特的目标控制线间的目标耦合强度，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基于所述目标仿真结果，得到本征模式m在空间中量子器件n所对应的目标电感能量占比pmn，包括：

8.根据权利要求7任一项所述的方法，其中，所述目标结构为电感可调组件。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述电感可调组件为：约瑟夫森结或约瑟夫森结链。

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，所述目标量子芯片为超导量子芯片。

11.一种量子比特的品质因子的确定装置，包括：

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述仿真处理单元，还用于：

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述预设芯片版图与所述目标芯片版图的关系存在以下至少之一：

14.根据权利要求12或13所述的装置，其中，所述仿真处理单元，具体用于：

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述仿真处理单元，具体用于：

16.根据权利要求11-15任一项所述的装置，其中，所述仿真处理单元，具体用于：

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述仿真处理单元，具体用于：

18.根据权利要求17任一项所述的装置，其中，所述目标结构为电感可调组件。

19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述电感可调组件为：约瑟夫森结或约瑟夫森结链。

20.根据权利要求11-19任一项所述的装置，所述目标量子芯片为超导量子芯片。

21.一种计算设备，包括：

22.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，当至少一个量子处理单元执行时，所述计算机指令使得所述至少一个量子处理单元执行根据权利要求1至10任一项所述的方法；

23.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被至少一个量子处理单元执行时实现根据权利要求1-10中任一项所述的方法；

技术总结
本公开提供了品质因子的确定方法、装置、设备及存储介质，涉及计算机技术领域，尤其涉及量子计算、量子仿真领域。具体实现方案为：仿真得到目标芯片版图中目标量子比特与目标控制线间的目标耦合强度；目标耦合强度为目标控制线在无预设负载的情况下、目标量子比特与目标控制线之间的耦合强度；获取目标关联关系，目标关联关系表征下述三者之间的关系：量子比特与无预设负载情况下的控制线间的耦合强度，控制线在有预设负载的情况下量子比特的Q因子，控制线与量子比特之间的间隙；基于目标映射关系、目标耦合强度，及目标量子比特与目标控制线之间的目标间距，得到目标控制线在有所述预设负载的情况下、目标量子比特的目标Q因子。

技术研发人员：杨卓琛,姜临盼,余轲辉,晋力京
受保护的技术使用者：北京百度网讯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13