量子测量设备性能估计方法及装置、电子设备和介质与流程

本公开涉及计算机领域，尤其涉及量子计算机，具体涉及一种量子测量设备性能估计方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

背景技术：

1、量子计算机技术在近几年得到了飞速发展，但是在可预见的未来量子计算机中的噪声问题是难以避免的：量子比特中的热量耗散或是更底层的量子物理过程中产生的随机波动，将使得量子比特的状态翻转或随机化，以及量子测量设备读取计算结果出现偏差，都可能导致计算过程失败。

2、量子测量设备是量子科技中最重要的量子设备之一，它是连接量子世界和经典世界的桥梁，是量子计算和量子信息处理的核心资源和基本组成部分。因此，快速高效地刻画量子测量设备的性能十分重要。

技术实现思路

1、本公开提供了一种量子测量设备性能估计方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

2、根据本公开的一方面，提供了一种量子测量设备性能估计方法，包括：确定用于表征所述量子测量设备的性能指标的保真度公式，其中，所述保真度公式基于一组量子纯态集合以及所述量子测量设备实现的一组测量算符集合确定；基于所述保真度公式，获得多个随机变量以及所述多个随机变量对应的第一概率分布，其中，所述多个随机变量中的每一个基于所述一组量子纯态集合中的相应量子纯态和多个泡利基中的相应泡利基确定，所述第一概率分布基于所述相应泡利基、所述相应量子纯态以及所述相应量子纯态对应的测量算符确定；基于所述第一概率分布对所述多个泡利基进行多次采样，以基于采样得到的泡利基对所述量子测量设备对应的特征向量进行测量，获得测量结果；以及基于所述测量结果确定所述量子测量设备的性能。

3、根据本公开的另一方面，提供了一种量子测量设备性能估计装置，包括：第一确定单元，配置为确定用于表征所述量子测量设备的性能指标的保真度公式，其中，所述保真度公式基于一组量子纯态集合以及所述量子测量设备实现的一组测量算符集合确定；展开单元，配置为基于所述保真度公式，获得多个随机变量以及所述多个随机变量对应的第一概率分布，其中，所述多个随机变量中的每一个基于所述一组量子纯态集合中的相应量子纯态和多个泡利基中的相应泡利基确定，所述第一概率分布基于所述相应泡利基、所述相应量子纯态以及所述相应量子纯态对应的测量算符确定；采样单元，配置为基于所述第一概率分布对所述多个泡利基进行多次采样，以基于采样得到的泡利基对所述量子测量设备对应的特征向量进行测量，获得测量结果；以及第二确定单元，配置为基于所述测量结果确定所述量子测量设备的性能。

4、根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，该指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本公开所述的方法。

5、根据本公开的另一方面，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，该计算机指令用于使计算机执行本公开所述的方法。

6、根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现本公开所述的方法。

7、根据本公开的一个或多个实施例，只需要制备泡利基对应的特征向量，避免了纠缠态的制备，使得制备误差大大降低；并且，采用蒙特卡洛采样的思想，对该多个随机变量基于第一概率分布进行随机采样，使得对量子测量设备保真度影响大的泡利基将更有可能被采样到，从而可以用较少的采样次数得到保真度的估计值，且充分利用了包含在测量数据中信息，降低了复杂度。

8、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：

1.一种量子测量设备性能估计方法，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，基于所述第一概率分布对所述多个随机变量进行多次采样，以基于采样得到的随机变量所对应的泡利基对所述量子测量设备对应的特征向量进行测量包括：

3.如权利要求2所述的方法，其中，基于所述测量结果确定所述量子测量设备的性能包括：基于以下公式确定所述量子测量设备的测量保真度以作为所述量子测量设备的性能，其中，

4.如权利要求2所述的方法，其中，基于以下公式确定需采样得到的泡利基数量m：

5.如权利要求2所述的方法，其中，基于以下公式确定所述第一操作地执行次数ni：

6.一种量子测量设备性能估计装置，包括：

7.如权利要求6所述的装置，其中，所述采样单元包括：

8.如权利要求7所述的装置，其中，基于以下公式确定所述量子测量设备的测量保真度以作为所述量子测量设备的性能，其中，

9.如权利要求7所述的装置，其中，基于以下公式确定需采样得到的泡利基数量m：

10.如权利要求7所述的装置，其中，基于以下公式确定所述第一操作地执行次数ni：

11.一种电子设备，包括：

12.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-5中任一项所述的方法。

13.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，所述计算机程序在被处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述的方法。

技术总结
本公开提供了一种量子测量设备性能估计方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，涉及计算机领域，尤其涉及量子计算机技术领域。实现方案为：确定用于表征所述量子测量设备的性能指标的保真度公式；基于保真度公式，获得多个随机变量以及所述多个随机变量对应的第一概率分布；基于第一概率分布对多个泡利基进行多次采样，以基于采样得到的泡利基对量子测量设备对应的特征向量进行测量，获得测量结果；以及基于测量结果确定量子测量设备的性能。

技术研发人员：王琨,沈赞秋
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：2024/1/15