【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及量子領域，尤其涉及一種量子比特快速初始化方法、系統及超導量子計算機。
技術介紹
1、超導量子計算機利用量子疊加與糾纏等量子特性在處理復雜運算時相比于傳統計算機的運算速度具有指數級地加速。量子比特作為超導量子計算的基本單位，其設計方案的選擇對超導量子計算機的性能和可擴展性扮演著至關重要的角色。常用的量子比特的類型有transmon，fluxonium和xmon等。
2、其中，fluxonium量子比特能級之間的能量差異隨外部磁通的變化呈現出非線性關系，利用其非線性在fluxonium設計時優化超導回路的幾何結構和材料參數，同時結合外部磁場調控技術，可以有效地抑制磁通量子漲落，提高量子比特的相干性和穩定性，同時良好的非諧性也使得fluxonium量子比特在進行門操作時不易被激發到高能帶。一般情況下，fluxonium的相干時間可以達到毫秒級。操控fluxonium量子比特進行科學實驗是一項復雜而精密的任務。而在這個過程中，初始化量子比特是至關重要的環節之一。
3、通過正確地初始化量子比特，我們可以將其置于所需的初始狀態，為后續的操作和測量提供可靠的基礎。這種準確的初始化不僅有助于保持實驗結果的一致性和可重復性，還可以最大程度地減小外部干擾的影響，提高實驗的精度和可信度。
4、目前的量子比特的初始化方法包括多種，其中如利用比特的能量弛豫，讓其自行衰減到基態，但是對于fluxonium量子比特，由于其能量弛豫時間較長，自行衰減到基態需要較長的時間。再如通過在超導量子芯片設計加工階段添加一
5、綜上，雖然目前對于量子比特的初始方法多種多樣，但都不能夠直接適用于初始化fluxonium量子比特。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種量子比特快速初始化方法、系統及超導量子計算機。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用了如下技術方案：一種量子比特快速初始化方法，包括：
3、s100，標定量子比特讀取腔頻率、激發態的頻率、基態與第一激發態之間的拉比振蕩以及激發態之間的拉比振蕩；
4、s200，對綴飾態橫場驅動頻率以及所述激發態的橫場驅動頻率進行校準，得到橫場驅動頻率與橫場驅動幅值的對應關系；
5、s300，測量不同所述橫場驅動幅值下的量子態基態演化概率，并結合s200中所述橫場驅動頻率與橫場驅動幅值的對應關系，確定初始化速率最快的橫場驅動參數；
6、s400，在相應通道施加s300所得的橫場驅動參數，實現所述量子比特的快速初始化。
7、可選地，在步驟s100中，通過標定裝置標定出所述量子比特的讀取腔頻率、標定所述量子比特第一激發態與第二激發態的頻率、標定所述量子比特基態與第一激發態之間的拉比振蕩以及標定所述量子比特的第一激發態與第二激發態之間的拉比振蕩。
8、可選地，在步驟s200中包括：
9、s210，完成第一綴飾態與第三綴飾態的橫場驅動頻率校準；
10、s220，完成所述量子比特第一激發態與第二激發態的橫場驅動頻率校準。
11、可選地，步驟s210包括：
12、s211，將所述量子比特制備至第一綴飾態；
13、s212，基于第一綴飾態，固定橫場驅動時間，在xy通道上施加不同頻率以及不同幅值的橫向驅動場；
14、s213，獲取量子態隨頻率以及驅動幅值比變化的能譜；
15、s214，擬合所述量子比特處于基態概率最高的第一譜線，以獲取所述第三綴飾態與所述第一綴飾態的橫場驅動頻率及所述橫場驅動頻率對應的橫場驅動幅值。
16、可選地，步驟s220包括：
17、s221，將所述量子比特從第一激發態激發到第二激發態；
18、s222，將步驟s214中擬合處的第一綴飾態與第三綴飾態的橫場驅動頻率以及橫場驅動幅值施加到所述量子比特的xy通道；
19、s223，獲取所述量子比特在不同組的第一激發態與第二激發態間橫場驅動頻率，以及
20、不同組的第一綴飾態與第三綴飾態的橫場驅動幅值下的能譜；
21、s224，擬合所述量子比特處于基態概率最高的第二譜線，以獲取第一激發態和第二激發態間的橫場驅動頻率及相應的第一綴飾態與第三綴飾態的橫場驅動幅值。
22、可選地，步驟s300包括：
23、s310，獲取不同組的第一綴飾態和第三綴飾態橫場驅動幅值對應的第一綴飾態和第三綴飾態的橫場驅動頻率以及第一激發態和第二激發態間橫場驅動頻率；
24、s320，對不同組的橫場驅動頻率及幅值進行量子態基態演化概率測量；
25、s321，構建量子系統態演化方程并循環求解耦合參數及衰減速率；
26、s322，獲取最大衰減速率所對應的第一綴飾態與第三綴飾態的橫場驅動幅值及橫場驅動頻率，以及
27、第一激發態和第二激發態間的橫場驅動頻率。
28、一種量子比特快速初始化系統，用于執行上述任一項的快速初始化方法，包括：
29、波形發生器模塊，所述波形發生器模塊能夠通過多個xy通道分別施加驅動信號或橫場驅動；
30、合路器模塊，所述合路器模塊用于將多個xy通道施加的驅動信號或橫場驅動合并至單個通路；
31、量子載體模塊，所述量子載體模塊分別與所述合路器模塊以及波形發生器模塊相連接，所述合路器模塊通過xy通道將橫場驅動信號施加至所述量子載體模塊中；
32、讀取顯示模塊，所述讀取顯示模塊與所述量子載體模塊相連接。
33、可選地，所述合路器模塊與所述波形發生器模塊均通過衰減器以及濾波器與所述量子載體模塊相連接。
34、一種量子比特快速初始化的超導量子計算機，包括上述任一項的快速初始化系統并執行上述任一項的快速初始化方法。
35、本專利技術具有如下有益效果：
36、1、本公開通過先標定頻率以及拉比振蕩從而對綴飾態以及激發態的橫場驅動頻率進行校準，以得到橫場驅動頻率與橫場驅動幅值的對應關系，而后根據量子態演化概率確定初始化速率最快的橫場驅動參數，打入該橫場驅動參數后，可迅速改變量子比特與諧振腔之間的等效耦合強度，利用諧振腔極強的光子耗散率，構建起快速耗散通道，實現fluxonium量子比特的快速初始化。
37、2、本公開相比于現有利用比特自身能量弛豫衰減至基態、芯片設計加工時引入耗散性元件、調節外部磁通信號等方法，本公開極大地縮短了初始化時間，大幅度提高了實驗效率，同時沒有在芯片設計上引進耗散性元件，減輕了工藝上的負擔。此外，并未引入磁通信號，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種量子比特快速初始化方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的量子比特快速初始化方法，其特征在于，在步驟S100中，通過標定裝置標定出所述量子比特的讀取腔頻率、標定所述量子比特第一激發態與第二激發態的頻率、標定所述量子比特基態與第一激發態之間的拉比振蕩以及標定所述量子比特的第一激發態與第二激發態之間的拉比振蕩。
3.根據權利要求1所述的量子比特快速初始化方法，其特征在于，在步驟S200中包括：
4.根據權利要求3所述的量子比特快速初始化方法，其特征在于，步驟S210包括：
5.根據權利要求1所述的量子比特快速初始化方法，其特征在于，步驟S220包括：
6.根據權利要求1所述的量子比特快速初始化方法，其特征在于，步驟S300包括：
7.一種量子比特快速初始化系統，用于執行權利要求1-6中任一項的快速初始化方法，其特征在于，包括：
8.根據權利要求7所述的量子比特快速初始化系統，其特征在于，所述合路器模塊與所述波形發生器模塊均通過衰減器以及濾波器與所述量子載體模塊相連接。
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...【技術特征摘要】
1.一種量子比特快速初始化方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的量子比特快速初始化方法，其特征在于，在步驟s100中，通過標定裝置標定出所述量子比特的讀取腔頻率、標定所述量子比特第一激發態與第二激發態的頻率、標定所述量子比特基態與第一激發態之間的拉比振蕩以及標定所述量子比特的第一激發態與第二激發態之間的拉比振蕩。
3.根據權利要求1所述的量子比特快速初始化方法，其特征在于，在步驟s200中包括：
4.根據權利要求3所述的量子比特快速初始化方法，其特征在于，步驟s210包括：
5.根據權利要求1所述的量子...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱凇，應江華，孫曉培，董煜倩，辜剛旭，李志遠，王志川，張峰愷，袁忻瑋，
申請(專利權)人：量子科技長三角產業創新中心，
類型：發明
國別省市：
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