量子比特激发频率的标定方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本公开涉及量子技术领域，具体涉及超导量子计算机、量子芯片、量子比特、频率标定等技术领域，尤其涉及一种量子比特激发频率的标定方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质及计算机程序产品。


背景技术：

2.超导量子比特在制备完成后，由于微加工工艺问题，其比特频率和设计值之间会有一定差异。除此之外，有些超导量子比特是频率可调的，在实际使用中，需要根据实际情况来调节比特的频率。因此，超导量子比特频率的测试和标定是非常重要的。
3.如何确保通过扫谱实验扫到高质量的比特激发谱，以此来快速准确的确定比特频率，是超导量子芯片表征标定的一个重要问题，尤其当量子比特数目变多时，自动化的表征标定程序更加需要一种能够稳健比特频率扫谱方法。


技术实现要素：

4.本公开实施例提出了一种量子比特激发频率的标定方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质及计算机程序产品。
5.第一方面，本公开实施例提出了一种量子比特激发频率的标定方法，包括：针对每种扫谱测试频率，均分别以不同脉冲幅值的激发脉冲激发目标量子比特，并根据统计到的激发结果计算平均激发率；其中，激发结果指示目标量子比特未被成功激发或被成功激发；根据各平均激发率确定目标量子比特的频率谱线；将频率谱线中单峰波形的目标扫谱测试频率，标定为目标量子比特的激发频率。
6.第二方面，本公开实施例提出了一种量子比特激发频率的标定装置，包括：变幅值脉冲激发单元，被配置成针对每种扫谱测试频率，均分别以不同脉冲幅值的激发脉冲激发目标量子比特，并根据统计到的激发结果计算平均激发率；其中，激发结果指示目标量子比特未被成功激发或被成功激发；频率谱线绘制单元，被配置成根据各平均激发率确定目标量子比特的频率谱线；激发频率标定单元，被配置成将频率谱线中单峰波形的目标扫谱测试频率，标定为目标量子比特的激发频率。
7.第三方面，本公开实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：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；其中，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执行时能够实现如第一方面描述的量子比特激发频率的标定方法。
8.第四方面，本公开实施例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时能够实现如第一方面描述的量子比特激发频率的标定方法。
9.第五方面，本公开实施例提供了一种包括计算机程序的计算机程序产品，该计算机程序在被处理器执行时能够实现如第一方面描述的量子比特激发频率的标定方法的步
骤。
10.本公开所提供的量子比特激发频率的标定方案，针对扫谱实验过程中的每种扫谱测试频率，均将原先仅基于固定脉冲幅值进行多次重复测试的扫谱测试方式，调整为基于变化的脉冲幅值来进行扫谱测试，从而尽可能的避免因所选择的固定脉冲幅值不准确导致的测试效率较低的问题，即通过尝试不同幅值大小的各个脉冲幅值，得以通过相对更少的测试次数得到相对更加准确的激发频率，提升了通过自动化方式完成对多量子比特的激发频率进行准确标定的标定效率。
11.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。
附图说明
12.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
13.图1是本公开可以应用于其中的示例性系统架构；
14.图2为本公开实施例提供的一种量子比特激发频率的标定方法的流程图；
15.图3为本公开实施例提供的一种按图2所示标定方法执行完成后绘制得到的一维频率谱线的示例图；
16.图4为本公开实施例提供的一种按图2所示标定方法对应得到的布洛赫球表象的示意图；
17.图5为本公开实施例提供的另一种量子比特激发频率的标定方法的流程图；
18.图6为本公开实施例提供的一种根据单峰波形标定得到激发频率段的方法的流程图；
19.图7为本公开实施例提供的一种量子比特激发频率的标定装置的结构框图；
20.图8为本公开实施例提供的一种适用于执行量子比特激发频率的标定方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
21.以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
22.本公开的技术方案中，所涉及的用户个人信息的收集、存储、使用、加工、传输、提供和公开等处理，均符合相关法律法规的规定，且不违背公序良俗。
23.图1示出了可以应用本公开的量子比特激发频率的标定方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质的实施例的示例性系统架构100。
24.如图1所示，系统架构100可以包括量子芯片101、频率标定设备102、服务器103。频率标定设备102用于按照设定的参数发出激发脉冲，并利用这些激发脉冲尝试对构成量子芯片101的各量子比特进行激发，并收集得到激发结果，频率标定设备102可将该激发结果
发送给服务器103来进行后续计算，以便于根据计算结果完成对量子比特的激发频率的标定。
25.用户可以使用频率标定设备102和服务器103共同完成对量子芯片101中量子比特的频率标定。频率标定设备102和服务器103上可以安装有各种用于实现两者之间进行信息通讯的应用，例如激发脉冲参数设定类应用、自动化扫谱实验类应用、激发结果处理类应用等。
26.频率标定设备102通常为专用的硬件设备，服务器103则可以为硬件也可以为软件，当服务器103为硬件时，可以实现成多个服务器组成的分布式服务器集群，也可以实现成单个服务器；服务器103为软件时，可以实现成多个软件或软件模块，也可以实现成单个软件或软件模块，在此不做具体限定。
27.频率标定设备102和服务器103可以通过内置的各种应用可以提供各种服务，以可以提供自动化的量子比特频率标定服务的频率标定类应用为例，频率标定设备102和服务器103在运行该频率标定类应用时可实现如下效果：首先，频率标定设备102可以针对每种扫谱测试频率，均分别以不同脉冲幅值的激发脉冲激发目标量子比特，并将统计得到的激发结果发送给服务器103，该激发结果用于指示该目标量子比特未被成功激发或被成功激发，目标量子比特若被成功激发将进入激发态；然后，服务器103可以根据该激发结果计算平均激发率；接着，服务器103可以根据各平均激发率确定得到目标量子比特的频率谱线；最后，服务器103将该频率谱线中单峰波形的目标扫谱测试频率，标定为目标量子比特的激发频率。
28.本公开后续各实施例所提供的量子比特激发频率的标定方法一般由提供设定激发脉冲的频率标定设备102和提供数据处理能力的服务器103来共同执行，相应地，量子比特激发频率的标定装置一般也可以分散设置于两者中。但同时也需要指出的是，提供数据处理能力的服务器103也可以作为一个运算模块集成在频率标定设备102中，在此情况下，量子比特激发频率的标定装置将设置在频率标定设备102中。
29.应该理解，图1中的量子芯片、频率标定设备和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的量子芯片、频率标定设备和服务器。
30.请参考图2，图2为本公开实施例提供的一种量子比特激发频率的标定方法的流程图，其中流程200包括以下步骤：
31.步骤201：针对每种扫谱测试频率，均分别以不同脉冲幅值的激发脉冲激发目标量子比特，并根据统计到的激发结果计算平均激发率；
32.本步骤旨在由量子比特激发频率的标定方法的执行主体(例如集成有图1所示的频率标定设备102和服务器103所提供功能的集成设备)在为确定目标量子比特的激发频率所进行的扫谱实验中，针对每种扫谱测试频率(即在扫谱实验中会预设多个不同的测试频率)，均分别以不同脉冲幅值的激发脉冲来尝试激发目标量子比特，并根据统计到的激发结果(用于指示目标量子比特被成功激发或未被成功激发，其中的被成功激发具体指目标量子比特受当前的激发脉冲影响从非激发态进入了激发态)来计算平均激发率。其中，该激发脉冲可以选择使用π脉冲或者与其具有类似性质的其它脉冲；该平均激发率是指对某个扫谱测试频率下按不同脉冲幅值进行的多次激发尝试的结果以求平均数的方式计算得到(即被成功激发的次数与尝试激发的总次数的商)。
33.具体的，扫谱实验进行过程中，往往会选取覆盖某个频段的多个频率作为扫谱测试频率，而在每个扫谱测试频率下，激发脉冲的参数被设定为：固定脉冲长度和不同的脉冲幅度，而这些不同的脉冲幅度是在最小脉冲幅度(-1，为约化的数值，不具有单位)和最大脉冲幅度(+1，为约化的数值，不具有单位)范围内(包括最小值和最大值)选取得到的，具体选取方式可以有多种，例如可以自最小脉冲幅值开始选取，并逐渐上调至最大脉冲幅值的多个脉冲幅值，也可以自最大脉冲幅值开始选取，并逐渐下调至最小脉冲幅值的多个脉冲幅值(即最小值和最大值均确被选取)，也可以自接近最小脉冲幅值的某个相对较小的脉冲幅值开始向上选取，还可以自接近最大脉冲幅值的某个相对较大的脉冲幅值开始向下选取(即最小值和最大值最多有一个被选取)。在此基础上，上调或下调所遵循的调节步长可以是固定的、也可以是变化的(或称不固定的)，以及每种被选取的脉冲幅值也可以设定重复存在次数(即按该脉冲幅值重复发出多次激发脉冲)，以通过重复多次发出的激发脉冲反馈回的激发结果来确定较准确的激发率，进一步的，不同脉冲幅值的重复存在次数可以相同也可以不完全相同，可根据实际情况灵活设定。
34.步骤202：根据各平均激发率确定目标量子比特的频率谱线；
35.在步骤201的基础上，本步骤旨在由上述执行主体根据分别与每种扫谱测试频率各自对应的平均激发率，生成得到与该目标量子比特对应的频率谱线。
36.具体的，为简化表示，该频率谱线可以表现为一维频率谱线，例如将频率设置为x轴参数、平均激发率设置为y轴参数，可参见图3所示的示意图。
37.步骤203：将频率谱线中单峰波形的目标扫谱测试频率，标定为目标量子比特的激发频率。
38.在步骤202的基础上，本步骤旨在由上述执行主体将频率谱线中表现为单峰波形的部分所对应的目标扫谱测试频率，标定为目标量子比特的激发频率。简单的，可以仅将单峰波形中峰顶所对应的目标扫谱测试频率(即具有最高平均激发率的扫谱测试频率)，确定为目标量子比特的最佳激发频率。
39.需要说明的是，之所以选用不同的脉冲幅值来生成不同的激发脉冲用于尝试激发目标量子比特，就可以基于上述方案确定出较准确的激发频率，是因为现有技术通常在扫谱实验中是基于固定的脉冲幅值对应的相同激发脉冲重复对目标量子比特进行n次激发尝试，例如按包含n个脉冲幅值均为1(最大脉冲幅度)的脉冲幅值序列生成激发脉冲，本实施例所提供的方案则是将该脉冲幅值序列调整为在[-1,1]之间选取出的多个不同的脉冲幅度，例如可以具体调整为：[-1,
…
,-0.9,
…
,0,
…
0.1,
…
,1]，即调整后的脉冲幅值序列中的各脉冲幅值不仅按幅值大小从小达到以递增的方式排列，且整体表现为一个长度为n的等差数列，在采用这样的方式激发方式下，当该等差数列的公差足够小，从布洛赫球表象上实际上是将比特的状态遍历地激发到yz平面上的每一个位置，然后取平均，则z轴投影的统计平均应该为0.5(可参见图4所示的示意图)。此种做法的有效性可以通过数值模拟的方式得以验证：对于任意设置的长度，每个实验点采用序列幅度进行激发然后取平均。这样的扫谱方式结果显示出了明显的鲁棒性。如图3所示，对于任何选定的脉冲长度，采用同一个序列都可以稳定的得到单峰结构，这与采用单幅值方法的结果通常会在频率谱线中呈现出双峰或多封波形的情况形成鲜明对比。
[0040]
本公开实施例提供的量子比特激发频率的标定方法，针对扫谱实验过程中的每种
扫谱测试频率，均将原先仅基于固定脉冲幅值进行多次重复测试的扫谱测试方式，调整为基于变化的脉冲幅值来进行扫谱测试，从而尽可能的避免因所选择的固定脉冲幅值不准确导致的测试效率较低的问题，即通过尝试不同幅值大小的各个脉冲幅值，得以通过相对更少的测试次数得到相对更加准确的激发频率，提升了通过自动化方式完成对多量子比特的激发频率进行准确标定的标定效率。
[0041]
请参考图5，图3为本公开实施例提供的另一种量子比特激发频率的标定方法的流程图，其中流程500包括以下步骤：
[0042]
步骤501：针对每种扫谱测试频率，均在与当前频率对应的预设脉冲长度下分别以构成预设脉冲幅值序列中的各脉冲幅值的激发脉冲激发目标量子比特，并根据统计到的激发结果计算平均激发率；
[0043]
区别于步骤201，本步骤旨在由上述执行主体在为确定目标量子比特的激发频率所进行的扫谱实验中，针对每种扫谱测试频率(即在扫谱实验中会预设多个不同的测试频率)，均在与当前频率对应的预设脉冲长度下分别以构成预设脉冲幅值序列中的各脉冲幅值的激发脉冲激发目标量子比特，并根据统计到的激发结果来计算平均激发率。其中，上述执行主体预先为每种扫谱测试频率设置有匹配的预设脉冲长度和预设脉冲幅值序列，即各脉冲幅值被包含在与当前的扫谱测试频率对应的、处于预设脉冲长度下的预设脉冲幅值序列中。
[0044]
具体的，不同的脉冲幅值可按幅值大小递增的顺序排列在预设脉冲幅值序列中，反之也可以按照幅值大小递减的顺序排列在预设脉冲幅值序列，即通过有序的排列使得每次调节脉冲参数时的调节幅度尽可能的小，以保证参数调节结果的正确性。另外，有序排列在序列中的各脉冲幅值还可以进一步构成等差数列(即相邻的两个不同的脉冲幅值的幅值大小差别相同)，当然，也可以因不同的幅值大小差别构成非等差数列，可根据实际情况灵活选择。同时，除各脉冲幅值均单次出现在预设脉冲幅值序列的方式外，每种脉冲幅值还可以在预设脉冲幅值序列中存在n个，n为大于等于2的正整数，以通过重复多次发出的激发脉冲反馈回的激发结果综合确定出较准确的激发率，进一步的，每种脉冲幅值所对应的n值可以相同，也可以不同，以充分依据不同大小的脉冲幅值所返回的激发结果的准确性不同的实际情况进行设定。
[0045]
步骤502：根据各平均激发率确定目标量子比特的频率谱线；
[0046]
步骤503：将频率谱线中单峰波形的目标扫谱测试频率，标定为目标量子比特的激发频率；
[0047]
以上步骤502-503与如图2所示的步骤202-203一致，相同部分内容请参见上一实施例的相应部分，此处不再进行赘述。
[0048]
步骤504：响应于超导量子计算机的量子芯片上的所有目标量子比特均完成了激发频率的标定，为量子芯片附加标定完成标记；
[0049]
在步骤503的基础上，本步骤旨在由上述执行主体判断超导量子计算机的量子芯片上的所有目标量子比特是否均按照上述方案完成了激发频率的标定，并在确认均完成了激发频率的标定后，有上述执行主体为该量子芯片附加标定完成标记。
[0050]
步骤505：利用附加有标定完成标记的量子芯片执行运算任务。
[0051]
在步骤504的基础上，本步骤旨在由上述执行主体利用附加有标定完成标记的量
子芯片执行运算任务。即当一个量子芯片附加有该标定完成标记时，就意味着该量子芯片至少在完成标定的有效时间内，具有处理运算任务的能力，因此就可以将其作为一种可被调用或分配的资源参与运行任务的分配和处理场景，以保障运算结果的准确性。
[0052]
相较于图2所示实施例，本实施例通过步骤501提供了一种通过脉冲幅度序列来记录在扫谱实验过程中应如何生成不同的激发脉冲用于尝试激发目标量子比特的方案，通过采用序列的形式不仅可以对不同的脉冲幅度按幅度大小进行排序，也可以较好的体现重复的情况，同时也便于具体负责执行的计算机正确识别执行顺序和按执行顺序正确执行；本实施例还通过步骤504和步骤505将整个标定方案延伸至量子芯片的可用性标记场景，以明确哪些量子芯片经标定后处于可用状态，进而得以保障运算结果的准确性。
[0053]
在上述任一实施例的基础上，考虑到量子比特的激发频率往往并不是固定的单一值，可以在某个频段均可以使量子比特处于激发态，因此本实施例还通过图6示出了根据单峰波形标定得到激发频率段的方法，其流程600包括如下步骤：
[0054]
步骤601：在频率谱线中确定出唯一存在的单峰波形；
[0055]
步骤602：将单峰波形中对应高于预设激发率的波段，确定为激发波段；
[0056]
步骤603：将与激发波段对应的目标扫谱测试频率，标定为目标量子比特的激发频率段。
[0057]
即本实施例首先根据频率谱线所呈现的波形找到唯一存在的单峰波形，然后再将完整单峰波形中对应高于预设激发率的波段，确定为激发波段，最后就可以将与激发波段对应的目标扫谱测试频率，标定为目标量子比特的激发频率段。
[0058]
为加深理解，本公开还结合一个具体应用场景，通过举例说明和数值模拟的方式解释本方案：
[0059]
假定原扫谱实验中，每个实验点由重复n次的shots(指激发脉冲的短时激发)得到，即脉冲幅值为[1,1,1,1,
…
,1]，现在更改为每一个点的n次shots对应的激励脉冲幅值分别为[-1,
…
,-0.9,
…
,0,
…
0.1,
…
,1]，为一个长度为n的等差数列，即上述序列最大值为1(在目前的实践中，xy脉冲的幅值一般为约化的数值，不具有单位)。
[0060]
采用这样的方式激发，当等差数列的公差足够小，从布洛赫球表象上实际上是将比特的状态遍历地激发到yz平面上的每一个位置，然后取平均，则z轴投影的统计平均应该为0.5(可参见图4所示的示意图)。
[0061]
对于任何选定的脉冲长度，通过采用幅值序列的方式进行扫谱，由于每一个实验点都是平均后的结果，因此无论脉冲长度取多少，对于同一个序列而言，相同的序列都可以得到单峰结构，这与采用单幅值方法的结果形成鲜明对比。
[0062]
进一步的，由于结果对序列最大值不敏感，故只需任意地设定一个序列最大值，即可稳健地得到单峰结构，通过将此实现方案集成到自动化标定方案中，可以预见到将可以取得非常明显的效率提升效果。以激发脉冲的长度与图3数值模拟的一致、序列最大值分别为一倍π脉冲幅度和二倍π脉冲幅度的情况下进行测试，在扫谱使用了序列幅度再取平均的方法时，同样可以看到稳健的单峰结果，对初始参数不敏感。
[0063]
为更清楚的呈现与现有技术的区别和所带来的效果，还可以将本公开所提供的序列幅度方法得到的结果仿真与按固定幅度方式进行直接扫谱的结果以三维图的方式进行对比(以激发脉冲均使用高斯包络为例)，实际对比后就可以发现：
[0064]
1)使用本公开所提供的序列幅度方法所得到的结果显示：即使随序列最大值变化，其一维谱也仍保持单峰；
[0065]
2)按固定幅度方式进行直接扫谱所得到的结果显示：随着幅度变化，在相当大的区间内出现双峰、三峰等情况。
[0066]
进一步的，由于需要论证的是现在序列长度n的实验平均结果的信噪比与原n次相同重复实验相比是否有所降低，而通过数值模拟结果显示，随着切片数目的增多，结果将越稳定地趋向于单峰，峰宽越来越小。这是比特的状态在布洛赫球面yz截面的分布密集性与均匀性不同所导致的，故等差数列的长度应至少大于6(例如6-10)，即通常在切片长度要大于6才能得到稳定且较窄的单。
[0067]
另一个角度，在实验中还需考虑噪声。在读出噪声方面，本公开所提供方案所使用的数据点也为多次shots取的平均值，读出信号的白噪声同样被统计平均所抑制，因此并不会附加额外的读出噪声。但是考虑到比特的热激发、退相干等因素，需要将等差数列扩展为一个形如[-a,-a,-a,-b,-b,-b,
…
,b,b,b,a,a,a]的序列。可以定义重复数为n，表示序列中每个元素的重复次数。重复数与等差数列长度l的乘积应为每个点的shots总数，即n*l＝n。shots数的提高会增加实验时间，占用量子计算机的资源，因此n需尽可能小。而l由数值模拟显示需大于6，因此重复数n小于等于n/6。为了保证信噪比，可以优选重复数的上界n＝n/6，由此，可以直接确定整个幅值序列。
[0068]
在实际的扫谱实验中，可以任意地选定激发脉冲的长度和序列最大值，如分别为t和amax为了兼顾峰宽度和退相干，t一般选择在1μs。则每个实验点由n次shots的结果取平均产生，这n次shots对应的幅值为[-amax,-amax,
…
,-2amax/3,
…
,2amax/3,amax,
…
,amax]。
[0069]
进一步参考图7，作为对上述各图所示方法的实现，本公开提供了一种量子比特激发频率的标定装置的一个实施例，该装置实施例与图2所示的方法实施例相对应，该装置具体可以应用于各种电子设备中。
[0070]
如图7所示，本实施例的量子比特激发频率的标定装置700可以包括：变幅值脉冲激发单元701、频率谱线绘制单元702、激发频率标定单元703。其中，变幅值脉冲激发单元701，被配置成针对每种扫谱测试频率，均分别以不同脉冲幅值的激发脉冲激发目标量子比特，并根据统计到的激发结果计算平均激发率；其中，激发结果指示目标量子比特未被成功激发或被成功激发；频率谱线绘制单元702，被配置成根据各平均激发率确定目标量子比特的频率谱线；激发频率标定单元703，被配置成将频率谱线中单峰波形的目标扫谱测试频率，标定为目标量子比特的激发频率。
[0071]
在本实施例中，量子比特激发频率的标定装置700中：变幅值脉冲激发单元701、频率谱线绘制单元702、激发频率标定单元703的具体处理及其所带来的技术效果可分别参考图2对应实施例中的步骤201-203的相关说明，在此不再赘述。
[0072]
在本实施例的一些可选的实现方式中，各脉冲幅值被包含在与当前的扫谱测试频率对应的、处于预设脉冲长度下的预设脉冲幅值序列中。
[0073]
在本实施例的一些可选的实现方式中，各脉冲幅值按幅值大小递增的顺序排列在预设脉冲幅值序列中。
[0074]
在本实施例的一些可选的实现方式中，包含在预设脉冲幅值序列中的各脉冲幅值
构成等差数列。
[0075]
在本实施例的一些可选的实现方式中，脉冲幅值在预设脉冲幅值序列中存在n个，n为大于等于2的正整数。
[0076]
在本实施例的一些可选的实现方式中，与不同的脉冲幅值分别对应的n的大小相同。
[0077]
在本实施例的一些可选的实现方式中，激发脉冲包括π脉冲。
[0078]
在本实施例的一些可选的实现方式中，激发频率标定单元703可以被进一步配置成：
[0079]
在频率谱线中确定出唯一存在的单峰波形；
[0080]
将单峰波形中对应高于预设激发率的波段，确定为激发波段；
[0081]
将与激发波段对应的目标扫谱测试频率，标定为目标量子比特的激发频率段。
[0082]
在本实施例的一些可选的实现方式中，量子比特激发频率的标定装置700中还包括：
[0083]
标记附加单元，被配置成响应于超导量子计算机的量子芯片上的所有目标量子比特均完成了激发频率的标定，为量子芯片附加标定完成标记；
[0084]
运行任务执行单元，被配置成利用附加有标定完成标记的量子芯片执行运算任务。
[0085]
本实施例作为对应于上述方法实施例的装置实施例存在，本实施例提供的量子比特激发频率的标定装置，针对扫谱实验过程中的每种扫谱测试频率，均将原先仅基于固定脉冲幅值进行多次重复测试的扫谱测试方式，调整为基于变化的脉冲幅值来进行扫谱测试，从而尽可能的避免因所选择的固定脉冲幅值不准确导致的测试效率较低的问题，即通过尝试不同幅值大小的各个脉冲幅值，得以通过相对更少的测试次数得到相对更加准确的激发频率，提升了通过自动化方式完成对多量子比特的激发频率进行准确标定的标定效率。
[0086]
根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备，该电子设备包括：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；其中，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执行时能够实现上述任意实施例所描述的量子比特激发频率的标定方法。
[0087]
根据本公开的实施例，本公开还提供了一种可读存储介质，该可读存储介质存储有计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行时能够实现上述任意实施例所描述的量子比特激发频率的标定方法。
[0088]
根据本公开的实施例，本公开还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序在被处理器执行时能够实现上述任意实施例所描述的量子比特激发频率的标定方法。
[0089]
图8示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备800的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。
[0090]
如图8所示，设备800包括计算单元801，其可以根据存储在只读存储器(rom)802中的计算机程序或者从存储单元808加载到随机访问存储器(ram)803中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram 803中，还可存储设备800操作所需的各种程序和数据。计算单元801、rom 802以及ram 803通过总线804彼此相连。输入/输出(i/o)接口805也连接至总线804。
[0091]
设备800中的多个部件连接至i/o接口805，包括：输入单元806，例如键盘、鼠标等；输出单元807，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元808，例如磁盘、光盘等；以及通信单元809，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元809允许设备800通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
[0092]
计算单元801可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元801的一些示例包括但不限于中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、各种专用的人工智能(ai)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(dsp)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元801执行上文所描述的各个方法和处理，例如量子比特激发频率的标定方法。例如，在一些实施例中，量子比特激发频率的标定方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元808。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom 802和/或通信单元809而被载入和/或安装到设备800上。当计算机程序加载到ram 803并由计算单元801执行时，可以执行上文描述的量子比特激发频率的标定方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元801可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行量子比特激发频率的标定方法。
[0093]
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑设备(cpld)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
[0094]
用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
[0095]
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom
或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
[0096]
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或者lcd(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
[0097]
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(lan)、广域网(wan)和互联网。
[0098]
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决传统物理主机与虚拟专用服务器(vps，virtual private server)服务中存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
[0099]
根据本公开实施例的技术方案，针对扫谱实验过程中的每种扫谱测试频率，均将原先仅基于固定脉冲幅值进行多次重复测试的扫谱测试方式，调整为基于变化的脉冲幅值来进行扫谱测试，从而尽可能的避免因所选择的固定脉冲幅值不准确导致的测试效率较低的问题，即通过尝试不同幅值大小的各个脉冲幅值，得以通过相对更少的测试次数得到相对更加准确的激发频率，提升了通过自动化方式完成对多量子比特的激发频率进行准确标定的标定效率。
[0100]
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0101]
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

技术特征：
1.一种量子比特激发频率的标定方法，包括：针对每种扫谱测试频率，均分别以不同脉冲幅值的激发脉冲激发目标量子比特，并根据统计到的激发结果计算平均激发率；其中，所述激发结果指示所述目标量子比特未被成功激发或被成功激发；根据各所述平均激发率确定所述目标量子比特的频率谱线；将所述频率谱线中单峰波形的目标扫谱测试频率，标定为所述目标量子比特的激发频率。2.根据权利要求1所述的标定方法，其中，各所述脉冲幅值被包含在与当前的扫谱测试频率对应的、处于预设脉冲长度下的预设脉冲幅值序列中。3.根据权利要求2所述的方法，其中，各所述脉冲幅值按幅值大小递增的顺序排列在所述预设脉冲幅值序列中。4.根据权利要求2所述的方法，其中，包含在所述预设脉冲幅值序列中的各脉冲幅值构成等差数列。5.根据权利要求2所述的标定方法，其中，所述脉冲幅值在所述预设脉冲幅值序列中存在n个，所述n为大于等于2的正整数。6.根据权利要求5所述的标定方法，其中，与不同的脉冲幅值分别对应的n的大小相同。7.根据权利要求1所述的标定方法，其中，所述激发脉冲包括π脉冲。8.根据权利要求1-7任一项所述的标定方法，其中，所述将所述频率谱线中单峰波形的目标扫谱测试频率，标定为所述目标量子比特的激发频率，包括：在所述频率谱线中确定出唯一存在的单峰波形；将所述单峰波形中对应高于预设激发率的波段，确定为激发波段；将与所述激发波段对应的目标扫谱测试频率，标定为所述目标量子比特的激发频率段。9.根据权利要求1-7任一项所述的标定方法，还包括：响应于超导量子计算机的量子芯片上的所有目标量子比特均完成了激发频率的标定，为所述量子芯片附加标定完成标记；利用附加有所述标定完成标记的量子芯片执行运算任务。10.一种量子比特激发频率的标定装置，包括：变幅值脉冲激发单元，被配置成针对每种扫谱测试频率，均分别以不同脉冲幅值的激发脉冲激发目标量子比特，并根据统计到的激发结果计算平均激发率；其中，所述激发结果指示所述目标量子比特未被成功激发或被成功激发；频率谱线绘制单元，被配置成根据各所述平均激发率确定所述目标量子比特的频率谱线；激发频率标定单元，被配置成将所述频率谱线中单峰波形的目标扫谱测试频率，标定为所述目标量子比特的激发频率。11.根据权利要求10所述的标定装置，其中，各所述脉冲幅值被包含在与当前的扫谱测试频率对应的、处于预设脉冲长度下的预设脉冲幅值序列中。12.根据权利要求11所述的装置，其中，各所述脉冲幅值按幅值大小递增的顺序排列在所述预设脉冲幅值序列中。
13.根据权利要求11所述的装置，其中，包含在所述预设脉冲幅值序列中的各脉冲幅值构成等差数列。14.根据权利要求11所述的标定装置，其中，所述脉冲幅值在所述预设脉冲幅值序列中存在n个，所述n为大于等于2的正整数。15.根据权利要求14所述的标定装置，其中，与不同的脉冲幅值分别对应的n的大小相同。16.根据权利要求10所述的标定装置，其中，所述激发脉冲包括π脉冲。17.根据权利要求10-16任一项所述的标定装置，其中，所述激发频率标定单元被进一步配置成：在所述频率谱线中确定出唯一存在的单峰波形；将所述单峰波形中对应高于预设激发率的波段，确定为激发波段；将与所述激发波段对应的目标扫谱测试频率，标定为所述目标量子比特的激发频率段。18.根据权利要求10-16任一项所述的标定装置，还包括：标记附加单元，被配置成响应于超导量子计算机的量子芯片上的所有目标量子比特均完成了激发频率的标定，为所述量子芯片附加标定完成标记；运行任务执行单元，被配置成利用附加有所述标定完成标记的量子芯片执行运算任务。19.一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，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权利要求1-9中任一项所述的量子比特激发频率的标定方法。20.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-9中任一项所述的量子比特激发频率的标定方法。21.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-9中任一项所述量子比特激发频率的标定方法的步骤。

技术总结
本公开提供了一种量子比特激发频率的标定方法、装置、设备及存储介质，涉及超导量子计算机、量子芯片、量子比特、频率标定等技术领域。该方法包括：针对每种扫谱测试频率，均分别以不同脉冲幅值的激发脉冲激发目标量子比特，并根据统计到的激发结果计算平均激发率，该激发结果用于指示该目标量子比特未被成功激发或被成功激发；根据各平均激发率确定目标量子比特的频率谱线；将频率谱线中单峰波形的目标扫谱测试频率，标定为目标量子比特的激发频率。应用该方法能够通过相对更少的测试次数得到相对更加准确的激发频率，提升了通过自动化方式完成对多量子比特的激发频率进行准确标定的标定效率。定的标定效率。定的标定效率。


技术研发人员：郭学仪 李力 王贺 孟则霖 陈澄
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：2023.06.28
技术公布日：2023/10/6