一种用于量超融合的集成型脉冲相位调制方法与流程

本发明涉及量子数据处理领域，具体涉及一种用于量超融合的集成型脉冲相位调制方法。

背景技术：

1、量超融合是量子力学中的一个基本概念，它描述了一个量子系统同时存在于多个状态的叠加状态。在量子计算中，量子比特通过量超融合能够实现传统比特无法达到的并行计算能力，使得某些复杂问题解决效率显著提高。在量子计算或量子信息处理中，执行量子门操作时，量子比特的相位需要精确控制。任何来自外界环境的微小扰动，如热噪声、电磁场波动或机械振动，都可能导致量子态的相位漂移，这种漂移可能使得量子门操作中的相干性损失加剧，从而影响计算结果的准确性和可靠性。目前现有的补偿修正方法包括有量子纠错码、温度控制和制冷等方式以用于纠正量子系统中的错误，但有效的量子纠错码需要比较大量的物理量子比特来实现，当量子计算设备的量子比特数目有限时，容易导致较高的错误率，同时实施和维护这些码的复杂性很高，限制了其在实际应用中的可行性。如果使用温度控制和制冷的方法来将量子系统冷却到极低温度以维持相位相干性稳定，但因为通常使用液氮或液氦来制冷超导量子比特导致设备运转成本高昂，也存在设备热流引入导致温度波动和冷却效率受到影响。因此现有技术中缺少一种成本较低且能够有效处理量子系统相位相干性丧失问题的方案。

技术实现思路

1、本发明提供一种用于量超融合的集成型脉冲相位调制方法，解决量子系统受到电磁干扰的影响后容易导致相位出现相位漂移的问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种用于量超融合的集成型脉冲相位调制方法，该方法包括：

4、步骤s1：构建包含多个量子通道的量子检测分区，在量子系统中以单个量子态对应单个量子通道的形式并行输入至量子检测分区，筛选并标注出有异常相位的异常量子态；

5、步骤s2：预设参考量子态，并设置初始相位调制信号，用干涉测量方法测出每个异常量子态的相位数据，结合参考量子态对应的相位数据计算出每个异常量子态的参考相位差；

6、步骤s3：设置深度学习网络和初始驱动信号，将每个参考相位差作为深度学习网络的输出信号参考，将输出信号以更新初始驱动信号的形式设为对应异常量子态的实施驱动信号；

7、步骤s4：更新获取每个异常量子态的实施驱动信号，并分别用作相位调制器的调制参数对每个实施驱动信号对应的异常量子态分别进行相位修正调制，在调制后生成修正量子态。

8、目前现有的补偿修正方法包括有量子纠错码、温度控制和制冷等方式以用于纠正量子系统中的错误，但有效的量子纠错码需要比较大量的物理量子比特来实现，当量子计算设备的量子比特数目有限时，容易导致较高的错误率，同时实施和维护这些码的复杂性很高，限制了其在实际应用中的可行性。如果使用温度控制和制冷的方法来将量子系统冷却到极低温度以维持相位相干性稳定，但因为通常使用液氮或液氦来制冷超导量子比特导致设备运转成本高昂，也存在设备热流引入导致温度波动和冷却效率受到影响。因此现有技术中缺少一种成本较低且能够有效处理量子系统相位相干性丧失问题的方案。基于此本发明提供一种用于量超融合的集成型脉冲相位调制方法，解决量子系统受到电磁干扰的影响后容易导致相位出现相位漂移的问题。

9、进一步地，使用生成对抗网络作为更新获取实施驱动信号的深度学习网络，其过程包括：

10、在生成对抗网络中预设生成器和判别器；所述初始驱动信号输入至生成器，所述生成器经过学习预测后输出实施驱动信号；所述参考相位差输入至判别器，所述判别器对生成器输出的实施驱动信号进行有效度评估并生成有效度概率值，所述有效度概率值达到预设的有效度阈值后完成实施驱动信号的输出。

11、进一步地，所述生成器设置有损失函数，用于校正实施驱动信号对异常量子态相位的修正；所述损失函数包括生成损失量和对抗损失量，所述生成损失量用于衡量生成器输出的实施驱动信号对修正量子态进行相位修正的有效度评估，所述对抗损失量用于衡量实施驱动信号在判别器处进行有效度评估时的评估输出率。

12、进一步地，所述生成损失量包括第一误差项和第二误差项，分别表示修正量子态相位的均方误差项和实施驱动信号的均方误差项；所述第一误差项用于将实施驱动信号以参考量子态相位作为最优解进行学习预测，所述第二误差项用于将实施驱动信号与参考相位差之间的误差值最小化。

13、进一步地，设所述生成损失量表示为α，设异常量子态的总数和序数表示为n和i，设参考量子态的相位表示为φ0，第i个异常量子态生成为修正量子态之后的相位表示为φi，设第i个异常量子态用于修正的实施驱动信号的相位调制值表示为φ’i，第i个异常量子态的参考相位差表示为δφi，并设权重参数μ用于权重调节，第一误差项和第二误差项分别表示为α1和α2，

14、则第一误差项的计算式表示为： ，

15、第二误差项的计算式表示为： ，

16、则生成损失量计算式表示为： 。

17、进一步地，设异常量子态的总数和序数表示为n和i，第i个异常量子态用于修正的实施驱动信号的相位调制值表示为φ’i，并设判别器的有效度概率值表示为d，设所述对抗损失量表示为β，

18、则所述对抗损失量的计算式表示为： 。

19、进一步地，所述损失函数通过生成损失量和对抗损失量加权求和计算得出。

20、进一步地，所述量子检测分区的相位提取方法包括通过投影测量统计方法来构建量子态的密度矩阵，从中提取量子态的相位信息。

21、进一步地，所述投影测量统计方法的内容包括：制备待测量的量子态并确保其在每次测量时都是在相同的初态，对每个量子态进行投影测量得到相应的概率分布，使用最小二乘拟合方法得到预测的密度矩阵，并对密度矩阵进行验证以确保与实际量子态相符。

22、本发明与现有技术相比，通过深度学习网络对初始驱动信号进行优化，利用输出实施驱动信号进行相位调制，完成快速筛选和修正异常量子态，能够及时应对量子系统中的相位相干性丧失问题，并且能减少相干性丧失的影响时间，具有提高相位修正的精度和效率的优点和有益效果。

技术特征：

1.一种用于量超融合的集成型脉冲相位调制方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于量超融合的集成型脉冲相位调制方法，其特征在于，使用生成对抗网络作为更新获取实施驱动信号的深度学习网络，其过程包括：

3.根据权利要求2所述的一种用于量超融合的集成型脉冲相位调制方法，其特征在于，所述生成器设置有损失函数，用于校正实施驱动信号对异常量子态相位的修正；所述损失函数包括生成损失量和对抗损失量，所述生成损失量用于衡量生成器输出的实施驱动信号对修正量子态进行相位修正的有效度评估，所述对抗损失量用于衡量实施驱动信号在判别器处进行有效度评估时的评估输出率。

4.根据权利要求3所述的一种用于量超融合的集成型脉冲相位调制方法，其特征在于，所述生成损失量包括第一误差项和第二误差项，分别表示修正量子态相位的均方误差项和实施驱动信号的均方误差项；所述第一误差项用于将实施驱动信号以参考量子态相位作为最优解进行学习预测，所述第二误差项用于将实施驱动信号与参考相位差之间的误差值最小化。

5.根据权利要求4所述的一种用于量超融合的集成型脉冲相位调制方法，其特征在于，设所述生成损失量表示为α，设异常量子态的总数和序数表示为n和i，设参考量子态的相位表示为φ0，第i个异常量子态生成为修正量子态之后的相位表示为φi，设第i个异常量子态用于修正的实施驱动信号的相位调制值表示为φ’i，第i个异常量子态的参考相位差表示为δφi，并设权重参数μ用于权重调节，第一误差项和第二误差项分别表示为α1和α2，

6.根据权利要求3所述的一种用于量超融合的集成型脉冲相位调制方法，其特征在于，设异常量子态的总数和序数表示为n和i，第i个异常量子态用于修正的实施驱动信号的相位调制值表示为φ’i，并设判别器的有效度概率值表示为d，设所述对抗损失量表示为β，

7.根据权利要求3-6任意一项所述的一种用于量超融合的集成型脉冲相位调制方法，其特征在于，所述损失函数通过生成损失量和对抗损失量加权求和计算得出。

8.根据权利要求1所述的一种用于量超融合的集成型脉冲相位调制方法，其特征在于，所述量子检测分区的相位提取方法包括通过投影测量统计方法来构建量子态的密度矩阵，从中提取量子态的相位信息。

9.根据权利要求8所述的一种用于量超融合的集成型脉冲相位调制方法，其特征在于，所述投影测量统计方法的内容包括：制备待测量的量子态并确保其在每次测量时都是在相同的初态，对每个量子态进行投影测量得到相应的概率分布。

10.根据权利要求8所述的一种用于量超融合的集成型脉冲相位调制方法，其特征在于，使用最小二乘拟合方法得到预测的密度矩阵，并对密度矩阵进行验证以确保与实际量子态相符。

技术总结本发明公开了一种用于量超融合的集成型脉冲相位调制方法，涉及量子数据处理领域，该方法包括：步骤S1：构建包含多个量子通道的量子检测分区，筛选并标注出有异常相位的异常量子态；步骤S2：预设参考量子态，计算出每个异常量子态的参考相位差；步骤S3：设置深度学习网络和初始驱动信号用于更新实施驱动信号；步骤S4：将实施驱动信号用于相位修正调制以修正量子态相位。本发明与现有技术相比，通过深度学习网络对初始驱动信号进行优化，利用输出实施驱动信号进行相位调制，完成快速筛选和修正异常量子态，能够及时应对量子系统中相位相干性丧失问题，并能减少相干性丧失的影响时间，具有提高相位修正的精度和效率的优点和有益效果。技术研发人员：邹小波,许凡,林海川,曾耿华受保护的技术使用者：成都中微达信科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17