波形优化方法、系统和计算机设备与流程

1.本技术涉及量子计算领域，特别是涉及一种波形优化方法、系统和计算机设备。


背景技术：

2.由于量子计算的线路计算模型为串行操作，因此量子逻辑门操作的错误将呈现指数式累积，例如，保真度为99％的量子逻辑门连续重复100次后，量子计算机输出结果的保真度将下降至36.6％，此时的计算结果已不具有实际应用价值。
3.量子逻辑门包括量子相位门等，其中，利用磁通控制线上的方波脉冲(量子磁通控制波形)来实现量子相位门是超导量子计算常用的量子控制方案，但是目前方波脉冲的输出到量子比特接收到该方波信号之间常常存在畸变，该畸变可能来自于线缆中信号的离散、各个连接件之间的反射或者量子芯片样品上本身的电流再分布，该畸变导致方波脉冲的振幅产生畸变，也就是量子比特所接收到的方波脉冲的结束沿畸变将对量子相位门造成不良影响，降低量子逻辑操作的保真度。


技术实现要素：

4.基于此，本技术提供一种波形优化方法、系统和计算机设备，以提高量子逻辑操作的保真度。
5.一方面，提供一种波形优化方法，所述方法包括：
6.生成量子磁通控制波形，并对所述量子磁通控制波形按照预设间隔添加多个标记点；其中，所述量子磁通控制波形包括多个子波形，所述子波形与所述标记点一一对应；
7.选取修正向量对所述标记点对应的子波形的振幅进行修正，将修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特，通过量子态层析读取修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特后的量子态相位，以获取相位累积平均值；重复该步骤直至所述相位累积平均值小于预设相位阈值；
8.输出优化后的量子磁通控制波形。
9.在其中一个实施例中，所述选取修正向量对所述标记点对应的子波形的振幅进行修正前，还包括：
10.设置目标时间值、预设时间步长以及初始参数。
11.在其中一个实施例中，所述方法还包括：
12.按照所述预设时间步长确定所述量子态层析的作用时刻；
13.执行量子态相位获取步骤：将所述量子磁通控制波形作用于量子比特，利用所述量子态层析读取该作用时刻的量子态相位；重复所述量子态相位获取步骤直至所述作用时刻达到关于所述目标时间值的目标条件，同时记录所述量子磁通控制波形作用于量子比特的作用次数；
14.根据不同作用时刻的量子态相位获取所述量子磁通控制波形的相位累积平均值。
15.在其中一个实施例中，所述根据不同作用时刻的量子态相位获取所述量子磁通控
制波形的相位累积平均值，包括：
16.根据不同作用时刻的量子态相位通过相位计算公式计算所述量子磁通控制波形的相位累积平均值；
17.其中，所述相位计算公式为：
[0018][0019]
其中，δ＝(φ
1-φ)+(φ
2-φ)+
…
+(φ
a-φ)，ave为所述相位累积平均值，t为所述预设时间步长，a为所述目标时间值，φ为不同作用时刻的量子态相位。
[0020]
在其中一个实施例中，所述选取修正向量对所述标记点对应的子波形的振幅进行修正前，还包括：
[0021]
判断所述相位累积平均值是否小于所述预设相位阈值；
[0022]
若所述相位累积平均值小于所述预设相位阈值，则输出最新波形，所述最新波形为所述优化后的量子磁通控制波形；
[0023]
若所述相位累积平均值大于等于所述预设相位阈值，则获取所述修正向量。
[0024]
在其中一个实施例中，所述修正向量的元素数量与所述标记点的数量相同，且所述标记点与所述修正向量的元素一一对应，其中，所述修正向量设置修正步长。
[0025]
在其中一个实施例中，所述获取所述修正向量后，还包括：
[0026]
判断所述作用次数是否大于等于2；
[0027]
若所述作用次数大于等于2，则判断本次相位累积平均值是否小于上次相位累积平均值；
[0028]
若所述作用次数小于2，则通过所述修正向量对所述量子磁通波形进行修正，并返回所述量子态相位获取步骤。
[0029]
在其中一个实施例中，所述判断本次相位累积平均值是否小于上次相位累积平均值，包括：
[0030]
若所述本次相位累积平均值小于上次相位累积平均值，则所述修正向量不变，通过该修正向量对所述量子磁通波形进行修正，并返回所述量子态相位获取步骤；
[0031]
若所述本次相位累积平均值大于等于上次相位累积平均值，则更新所述修正向量，通过所述修正向量对所述量子磁通波形进行修正，并返回所述量子态相位获取步骤。
[0032]
另一方面，提供了一种量子磁通控制波形优化系统，所述系统包括：
[0033]
波形处理模块，用于生成量子磁通控制波形，并对所述量子磁通控制波形按照预设间隔添加多个标记点；其中，所述量子磁通控制波形包括多个子波形，所述子波形与所述标记点一一对应；
[0034]
波形修正与计算模块，用于选取修正向量对所述标记点对应的子波形的振幅进行修正，将修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特，通过量子态层析读取修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特后的量子态相位，以获取相位累积平均值；重复该步骤直至所述相位累积平均值小于预设相位阈值；
[0035]
波形输出模块，用于输出优化后的量子磁通控制波形。
[0036]
再一方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0037]
生成量子磁通控制波形，并对所述量子磁通控制波形按照预设间隔添加多个标记点；其中，所述量子磁通控制波形包括多个子波形，所述子波形与所述标记点一一对应；
[0038]
选取修正向量对所述标记点对应的子波形的振幅进行修正，将修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特，通过量子态层析读取修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特后的量子态相位，以获取相位累积平均值；重复该步骤直至所述相位累积平均值小于预设相位阈值；
[0039]
输出优化后的量子磁通控制波形。
[0040]
本技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0041]
上述波形优化方法、系统和计算机设备，采用修正向量对波形为方波的量子磁通控制波形的振幅进行修正，然后通过量子态层析获取修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特后的量子态相位，以获取相位累积平均值，将相位累积平均值作为量子磁通控制波形的衡量指标，从而降低方波振幅的畸变，也就是降低方波的结束沿畸变对量子相位门产生的影响，进而提高量子逻辑操作的保真度。
附图说明
[0042]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0043]
图1是本技术实施例提供的波形优化方法的第一方法流程图；
[0044]
图2是本技术实施例提供的波形优化方法的第二方法流程图；
[0045]
图3是本技术实施例提供的波形优化系统的系统结构图；
[0046]
图4是本技术实施例提供的计算机设备的设备结构图。
具体实施方式
[0047]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0048]
在一些实施例中
[0049]
参照图1所示，图1为本技术实施例提供的波形优化方法的第一方法流程图。
[0050]
方法包括以下步骤：
[0051]
s101，生成量子磁通控制波形，并对所述量子磁通控制波形按照预设间隔添加多个标记点；其中，所述量子磁通控制波形包括多个子波形，所述子波形与所述标记点一一对应；
[0052]
具体的，量子磁通控制波形(磁通控制线上的方波脉冲)来实现量子相位门是超导量子计算常用的量子控制方案。其中，量子磁通控制波形常借助于任意波形发生器(arbitrary wave generator,awg)来生成，因此通过awg来生成量子磁通控制波形。对量子磁通控制波形进行修正前首先对量子磁通控制波形按照预设间隔添加多个标记点，以通过修正向量对标记点对应的子波形的振幅进行修正。量子磁通波形划分成多个子波形，一个
标记点对应一个子波形。
[0053]
s102，选取修正向量对所述标记点对应的子波形的振幅进行修正，将修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特，通过量子态层析读取修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特后的量子态相位，以获取相位累积平均值；重复该步骤直至所述相位累积平均值小于预设相位阈值；
[0054]
具体的，获取到量子磁通控制波形并且对量子磁通控制波形添加标记点后，选取修正向量，通过修正向量对标记点对应的子波形的振幅进行修正，然后将修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特，修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特后，可以通过量子态层析获取修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特后的量子态相位，然后通过量子态相位获取相位累积平均值；不断的采用修正向量对量子磁通控制波形进行修正，直至量子磁通控制波形的相位累积平均值小于预设相位阈值，停止对量子磁通控制波形的修正。
[0055]
s103，输出优化后的量子磁通控制波形。
[0056]
量子磁通控制波形不断通过修正向量进行修正直至其相位累积平均值小于预设相位阈值后，最后一次修正的量子磁通控制波形则为优化后的量子磁通控制波形。
[0057]
具体的，量子逻辑门包括多种逻辑门，例如paulix门、pauliy门以及量子相位门等，本技术的波形优化方法针对量子相位门，并且本技术所优化的量子磁通控制波形为方波波形，由于方波的振幅(结束沿)会对能级产生影响，能级反过来会影响相位，因此选择与相位有关的参数作为衡量指标来优化量子磁通控制波形。本技术采用修正向量对波形为方波的量子磁通控制波形的振幅进行修正，然后通过量子态层析获取修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特后的量子态相位，以获取相位累积平均值，将相位累积平均值作为量子磁通控制波形的衡量指标，从而降低方波振幅的畸变，也就是降低方波的结束沿畸变对量子相位门产生的影响，从而提高量子逻辑操作的保真度。
[0058]
在其中一个实施方式中，所述选取修正向量对所述标记点对应的子波形的振幅进行修正前，还包括：
[0059]
设置目标时间值、预设时间步长以及初始参数。
[0060]
具体的，后续对量子磁通控制波形进行修正时需要预先配置相应的参数，包括目标时间值a、预设时间步长t以及初始参数i。
[0061]
在其中一个实施方式中，所述方法还包括：
[0062]
按照所述预设时间步长确定量子态层析的作用时刻；
[0063]
具体的，相位累积平均值的获取步骤中，需要获取量子磁通控制波形作用于量子比特后不同时刻的量子态相位，因此首先要确定量子磁通控制波形作用于量子比特的作用时刻。作用时刻通过i＝i+t确定，具体的例如，初始参数i＝1，a＝10，t＝1，则作用时刻为1(t)、2(2t)、3(3t)、
…
、9(9t)、10(10t)。
[0064]
执行量子态相位获取步骤：将所述量子磁通控制波形作用于量子比特，利用所述量子态层析读取该作用时刻的量子态相位；重复所述量子态相位获取步骤直至所述作用时刻达到关于所述目标时间值的目标条件，同时记录所述量子磁通控制波形作用于量子比特的作用次数；
[0065]
具体的，确定好量子磁通控制波形作用于量子比特的作用时刻后，将量子磁通控制波形作用于量子比特，利用量子态层析读取作用时刻为1(t)时的量子态相位；将量子磁
通控制波形作用于量子比特，利用量子态层析读取作用时刻为2(2t)时的量子态相位；将量子磁通控制波形作用于量子比特，利用量子态层析读取作用时刻为3(3t)时的量子态相位，依次执行，直至将量子磁通控制波形作用于量子比特，利用量子态层析读取作用时刻为10(10t)时的量子态相位。同时记录下量子磁通控制波形作用于量子比特的作用次数。其中，关于目标时间值的目标条件则为at，当作用时刻等于at时停止量子态相位获取步骤。
[0066]
根据不同作用时刻的量子态相位获取所述量子磁通控制波形的相位累积平均值。
[0067]
具体的，量子磁通控制波形作用到量子比特结束后，通过量子态层析可以获取到量子磁通控制波形作用于量子比特在各个时刻的量子态相位，根据各个时刻的量子态相位便可以获取到当前量子磁通控制波形的相位累积平均值，根据该相位累积平均值便可以判断当前的量子磁通控制波形是否以达到优化标准。
[0068]
在其中一个实施方式中，根据不同作用时刻的量子态相位获取所述量子磁通控制波形的相位累积平均值，包括：
[0069]
根据不同作用时刻的量子态相位通过相位计算公式计算所述量子磁通控制波形的相位累积平均值；
[0070]
其中，所述相位计算公式为：
[0071][0072]
其中，δ＝(φ
1-φ)+(φ
2-φ)+
…
+(φ
a-φ)，ave为所述相位累积平均值，t为所述预设时间步长，a为所述目标时间值，φ为不同作用时刻的量子态相位。
[0073]
具体的，按照上述相位计算公式便可以获取到量子磁通控制波形作用到量子比特结束后的相位累积平均值，以便于根据该相位累积平均值判断当前的量子磁通控制波形是否以达到优化标准。
[0074]
在其中一个实施方式中，所述选取修正向量对所述标记点对应的子波形的振幅进行修正前，还包括：
[0075]
判断所述相位累积平均值是否小于所述预设相位阈值；
[0076]
若所述相位累积平均值小于所述预设相位阈值，则输出最新波形，所述最新波形为所述优化后的量子磁通控制波形；
[0077]
若所述相位累积平均值大于等于所述预设相位阈值，则获取所述修正向量。
[0078]
具体的，获取到当前量子磁通控制波形的相位累积平均值后，便可以将相位累积平均值与预设相位阈值进行对比，以判断相位累积平均值是否小于预设相位阈值；如果当前量子磁通控制波形的相位累积平均值小于预设相位阈值，则说明此时的量子磁通控制波形能够保证量子逻辑操作的保真度，则输出最新波形，最新波形为优化后的量子磁通控制波形(如果量子磁通控制波形未经过修正向量修正时的相位累积平均值小于预设相位阈值，则量子磁通控制波形无需进行优化；如果量子磁通控制波形经过了修正向量的修正，则相位累积平均值小于预设相位阈值时对应的量子磁通控制波形为最终的优化波形)；如果当前量子磁通控制波形的相位累积平均值大于等于预设相位阈值，则说明此时的量子磁通控制波形未达到相位标准，此时的量子磁通控制波形依然会大大降低量子逻辑操作的保真度，则需获取修正向量，采用修正向量对此时的量子磁通控制波形进行修正。
[0079]
在其中一个实施方式中，所述修正向量的元素数量与所述标记点的数量相同，且
所述标记点与所述修正向量的元素一一对应，其中，所述修正向量设置修正步长。
[0080]
具体的，采用修正向量对量子磁通控制波形的振幅进行修正时，对量子磁通控制波形按照预设间隔添加多个了多个标记点，一般awg输出信号的采样率约为109，即每1ns有一个采样点，因此在不考虑计算能力的限制条件时每一秒最多可设置109个标记点，采用此反馈优化方案可实现ns级别的信号微调。如果标记点为109个，则修正向量的长度为109，即，修正向量包括109个元素，标记点的个数与修正向量的元素个数相同，且一一对应，通过修正向量的具体元素值对相对应的标记点对应的子波形的振幅进行修正。进一步的，修正向量设置修正步长，例如步长为b，则修正向量为由b、0、-b所组成的随机向量，如[b,b,-b,0,b,-b,
……
]，此时的修正方案为：第一个标记点对应的子波形的振幅加上b，第二个标记点对应的子波形的振幅加上b，第三个标记点对应的子波形的振幅减去b，第四个标记点对应的子波形的振幅不变，依次修正，直至把所有的标记点对应的子波形的振幅全部修正。其中，振幅b的大小可以根据实际需求进行调节，并且标记点的数量也可以根据实际需求进行调节。
[0081]
在其中一个实施方式中，所述获取所述修正向量后，还包括：
[0082]
判断所述作用次数是否大于等于2；
[0083]
若所述作用次数大于等于2，则判断本次相位累积平均值是否小于上次相位累积平均值；
[0084]
若所述作用次数小于2，则通过所述修正向量对所述量子磁通波形进行修正，并返回所述量子态相位获取步骤。
[0085]
具体的，获取到修正向量后，当前的量子磁通控制波形可能是第一次执行本技术的量子磁通控制波形优化方法，此时的量子磁通控制波形还未进行过修正；也可能是进行了至少一次的修正。因此当前的量子磁通控制波形还未进行过修正的时候，只存在一个相位累积平均值，不存在上一次的量子磁通控制波形的相位累积平均值，因此无法将当前的量子磁通控制波形的相位累积平均值与上一次量子磁通控制波形的相位累积平均值进行比较，由于量子磁通控制波形作用到量子比特上时已经记录了作用次数，此时，即，当作用次数小于2时，直接按照获取的修正向量对量子磁通控制波形进行修正即可，此时为第一次修正；如果当前的作用次数≥2，也就是说存在上一次的量子磁通控制波形的相位累积平均值，此时需进一步将当前量子磁通控制波形的相位累积平均值与上一次量子磁通控制波形的相位累积平均值进行比较，以判断上一次的修正向量对量子磁通控制波形进行修正后是否使得修正后的量子磁通控制波形的相位累积平均值逐渐向预设相位阈值靠近。
[0086]
在其中一个实施方式中，所述判断本次相位累积平均值是否小于上次相位累积平均值，包括：
[0087]
若所述本次相位累积平均值小于上次相位累积平均值，则所述修正向量不变，通过该修正向量对所述量子磁通波形进行修正，并返回所述量子态相位获取步骤；
[0088]
若所述本次相位累积平均值大于等于上次相位累积平均值，则更新所述修正向量，通过所述修正向量对所述量子磁通波形进行修正，并返回所述量子态相位获取步骤。
[0089]
具体的，将当前量子磁通控制波形的相位累积平均值与上一次量子磁通控制波形的相位累积平均值进行比较，即，判断本次相位累积平均值是否小于上次相位累积平均值，如果本次相位累积平均值小于上次相位累积平均值，则说明本次相位累积平均值相比于上
次相位累积平均值减小了，则说明上次的修正向量对量子磁通控制波形的修正是使得量子磁通控制波形的相位累积平均值减小的，使得量子磁通控制波形的相位累积平均值逐渐向预设相位阈值靠近，则修正向量不变，下一次继续采用该修正向量对量子磁通控制波形进行修正，然后返回量子态相位获取步骤，直至量子磁通控制波形的相位累积平均值小于预设相位阈值；如果本次相位累积平均值大于等于上次相位累积平均值，则说明修正向量使得量子磁通控制波形的相位累积平均值增大，使得量子磁通控制波形的相位累积平均值逐渐远离预设相位阈值，则需改变上一次对量子磁通控制波形进行修正的修正向量，此时需更新修正向量，重新获取一个新的修正向量，采用新的修正向量对量子磁通波形进行修正，并返回量子态相位获取步骤，直至量子磁通控制波形的相位累积平均值小于预设相位阈值。
[0090]
在一些实施例中
[0091]
参照图2所示，图2为本技术实施例提供的波形优化方法的第二方法流程图。其中，图2所示方法中，与图1所示方法中相同或相似的内容，可以参考图1方法中的描述，此处不做赘述。
[0092]
s201，设置目标时间值a、预设时间步长t以及初始参数i；
[0093]
后续对量子磁通控制波形进行修正时需要预先配置相应的参数，包括目标时间值a、预设时间步长t以及初始参数i。
[0094]
s202，生成量子磁通控制波形，并对所述量子磁通控制波形按照预设间隔添加多个标记点；
[0095]
量子磁通控制波形常借助于任意波形发生器来生成，因此通过awg来生成量子磁通控制波形。对量子磁通控制波形进行修正前首先对量子磁通控制波形按照预设间隔添加多个标记点，以便于后续通过修正向量对标记点对应的子波形的振幅进行修正。
[0096]
s203，量子磁通控制波形作用于量子比特，同时记录所述量子磁通控制波形作用于量子比特的作用次数；
[0097]
获取到量子磁通控制波形并且对量子磁通控制波形添加标记点后，将量子磁通控制波形作用于量子比特，并记录量子磁通控制波形作用于量子比特的作用次数，以便于获取量子磁通控制波形的量子态相位，以及便于后续判断作用次数。
[0098]
s204，利用量子态层析读取作用时刻为i＝t的量子态相位；
[0099]
获取到量子磁通控制波形并且对量子磁通控制波形添加标记点后，将量子磁通控制波形作用于量子比特，量子磁通控制波形作用于量子比特后，可以通过量子态层析获取作用时刻为i＝t的的量子态相位。
[0100]
s205，判断是否i＝at，若否，则执行步骤s206：i＝i+t，并返回步骤s203，若是，则执行步骤s207：通过相位计算公式计算所述量子磁通控制波形作用到量子比特结束后的相位累积平均值；
[0101]
s206，i＝i+t；
[0102]
步骤i＝i+t起到循环的作用，以获取量子磁通控制波形作用于量子比特后在不同作用时刻的量子态相位。
[0103]
s207，根据不同作用时刻的量子态相位通过相位计算公式计算所述量子磁通控制波形的相位累积平均值；
[0104]
量子磁通控制波形作用到量子比特结束后，通过量子态层析可以获取到量子磁通控制波形作用于量子比特在各个时刻的量子态相位，根据各个时刻的量子态相位通过相位计算公式便可以获取到当前量子磁通控制波形的相位累积平均值，根据该相位累积平均值便可以判断当前的量子磁通控制波形是否以达到优化标准。
[0105]
s208，判断所述相位累积平均值是否小于所述预设相位阈值；
[0106]
若所述相位累积平均值小于所述预设相位阈值，则执行步骤s209：输出最新波形，所述最新波形为所述优化后的量子磁通控制波形；
[0107]
若所述相位累积平均值大于等于所述预设相位阈值，则执行步骤s210：获取所述修正向量。
[0108]
获取到当前量子磁通控制波形的相位累积平均值后，便可以将相位累积平均值与预设相位阈值进行对比，以判断相位累积平均值是否小于预设相位阈值；如果当前量子磁通控制波形的相位累积平均值小于预设相位阈值，则说明此时的量子磁通控制波形能够保证量子逻辑操作的保真度，则执行步骤s209：输出最新波形，最新波形为优化后的量子磁通控制波形；如果当前量子磁通控制波形的相位累积平均值大于等于预设相位阈值，则说明此时的量子磁通控制波形未达到相位标准，此时的量子磁通控制波形依然会大大降低量子逻辑操作的保真度，则需执行步骤s210：获取修正向量，采用修正向量对此时的量子磁通控制波形进行修正。
[0109]
s209，输出最新波形，所述最新波形为所述优化后的量子磁通控制波形；
[0110]
如果当前量子磁通控制波形的相位累积平均值小于预设相位阈值，则说明此时的量子磁通控制波形能够保证量子逻辑操作的保真度，则输出最新波形，最新波形为优化后的量子磁通控制波形。
[0111]
s210，获取所述修正向量；
[0112]
如果当前量子磁通控制波形的相位累积平均值大于等于预设相位阈值，则说明此时的量子磁通控制波形未达到相位标准，此时的量子磁通控制波形依然会大大降低量子逻辑操作的保真度，则需获取修正向量，采用修正向量对此时的量子磁通控制波形进行修正。
[0113]
s211，判断所述作用次数是否大于等于2；
[0114]
若所述作用次数大于等于2，则执行步骤s212：判断本次相位累积平均值是否小于上次相位累积平均值；
[0115]
若所述作用次数小于2，则执行步骤s213：通过所述修正向量对所述量子磁通波形进行修正；
[0116]
获取到修正向量后，判断量子磁通控制波形作用到量子比特上的作用次数是否大于等于2，当作用次数小于2时，直接按照获取的修正向量执行步骤s213：通过修正向量对量子磁通波形进行修正，此时为第一次修正；如果当前的作用次数≥2，也就是说存在上一次的量子磁通控制波形的相位累积平均值，此时需进一步将当前量子磁通控制波形的相位累积平均值与上一次量子磁通控制波形的相位累积平均值进行比较，即，执行步骤s212。
[0117]
s212，判断本次相位累积平均值是否小于上次相位累积平均值；
[0118]
若所述本次相位累积平均值小于上次相位累积平均值，则执行步骤s214：所述修正向量不变，以及执行步骤s213：通过所述修正向量对所述量子磁通波形进行修正，并返回步骤s203；
[0119]
若所述本次相位累积平均值大于等于上次相位累积平均值，则执行步骤s215：重新获取所述修正向量，以及执行步骤s213：通过所述修正向量对所述量子磁通波形进行修正，并返回步骤s203。
[0120]
s213，通过所述修正向量对所述量子磁通波形进行修正；
[0121]
当作用次数小于2时，直接按照获取的修正向量对量子磁通控制波形进行修正即可，此时为第一次修正。
[0122]
s214，所述修正向量不变；
[0123]
如果本次相位累积平均值小于上次相位累积平均值，则说明本次相位累积平均值相比于上次相位累积平均值减小了，则说明上次的修正向量对量子磁通控制波形的修正是使得量子磁通控制波形的相位累积平均值减小的，使得量子磁通控制波形的相位累积平均值逐渐向预设相位阈值靠近，则修正向量不变。
[0124]
s215，更新所述修正向量。
[0125]
如果本次相位累积平均值大于等于上次相位累积平均值，则说明修正向量使得量子磁通控制波形的相位累积平均值增大，使得量子磁通控制波形的相位累积平均值逐渐远离预设相位阈值，则需改变上一次对量子磁通控制波形进行修正的修正向量，此时更新取修正向量，采用新的修正向量对量子磁通波形进行修正，并返回步骤s203。
[0126]
应该理解的是，虽然图1～图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1～图2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0127]
在一些实施例中
[0128]
参照图3所示，图3为本技术实施例提供的波形优化系统的系统结构图。
[0129]
本实施例的波形优化系统，包括：
[0130]
波形处理模块，用于生成量子磁通控制波形，并对所述量子磁通控制波形按照预设间隔添加多个标记点；其中，所述量子磁通控制波形包括多个子波形，所述子波形与所述标记点一一对应；
[0131]
波形处理模块通过awg来生成量子磁通控制波形，并对量子磁通控制波形进行修正前首先对量子磁通控制波形按照预设间隔添加多个标记点，以通过修正向量对标记点对应的子波形的振幅进行修正。量子磁通波形划分成多个子波形，一个标记点对应一个子波形。
[0132]
波形修正与计算模块，用于选取修正向量对所述标记点对应的子波形的振幅进行修正，将修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特，通过量子态层析读取修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特后的量子态相位，以获取相位累积平均值；重复该步骤直至所述相位累积平均值小于预设相位阈值；
[0133]
获取到量子磁通控制波形并且对量子磁通控制波形添加标记点后，选取修正向量，通过波形修正与计算模块采用修正向量对标记点对应的子波形的振幅进行修正，然后
将修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特，修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特后，可以通过量子态层析获取修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特后的量子态相位，然后通过量子态相位获取相位累积平均值；不断的采用修正向量对量子磁通控制波形进行修正，直至量子磁通控制波形的相位累积平均值小于预设相位阈值，停止对量子磁通控制波形的修正。
[0134]
波形输出模块，用于输出优化后的量子磁通控制波形。
[0135]
量子磁通控制波形不断通过修正向量进行修正直至其相位累积平均值小于预设相位阈值后，最后一次修正的量子磁通控制波形则为优化后的量子磁通控制波形，波形输出模块用于输出优化后的量子磁通控制波形。
[0136]
关于波形优化系统的具体限定可以参见上文中对于方法的限定，在此不再赘述。上述波形优化系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0137]
在一些实施例中
[0138]
本实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现波形优化方法的步骤。
[0139]
该设备为计算机设备，可以是终端，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现量子磁通控制波形优化方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0140]
本领域内的技术人员应明白，图4中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0141]
在其中一个实施方式中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
[0142]
生成量子磁通控制波形，并对所述量子磁通控制波形按照预设间隔添加多个标记点；其中，所述量子磁通控制波形包括多个子波形，所述子波形与所述标记点一一对应；
[0143]
选取修正向量对所述标记点对应的子波形的振幅进行修正，将修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特，通过量子态层析读取修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特后的量子态相位，以获取相位累积平均值；重复该步骤直至所述相位累积平均值小于预设相位阈值；
[0144]
输出优化后的量子磁通控制波形。
[0145]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛
盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0146]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种波形优化方法，其特征在于，所述方法包括：生成量子磁通控制波形，并对所述量子磁通控制波形按照预设间隔添加多个标记点；其中，所述量子磁通控制波形包括多个子波形，所述子波形与所述标记点一一对应；选取修正向量对所述标记点对应的子波形的振幅进行修正，将修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特，通过量子态层析读取修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特后的量子态相位，以获取相位累积平均值；重复该步骤直至所述相位累积平均值小于预设相位阈值；输出优化后的量子磁通控制波形。2.根据权利要求1所述的波形优化方法，其特征在于，所述选取修正向量对所述标记点对应的子波形的振幅进行修正前，还包括：设置目标时间值、预设时间步长以及初始参数。3.根据权利要求2所述的波形优化方法，其特征在于，所述方法还包括：按照所述预设时间步长确定所述量子态层析的作用时刻；执行量子态相位获取步骤：将所述量子磁通控制波形作用于量子比特，利用所述量子态层析读取该作用时刻的量子态相位；重复所述量子态相位获取步骤直至所述作用时刻达到关于所述目标时间值的目标条件，同时记录所述量子磁通控制波形作用于量子比特的作用次数；根据不同作用时刻的量子态相位获取所述量子磁通控制波形的相位累积平均值。4.根据权利要求3所述的波形优化方法，其特征在于，所述根据不同作用时刻的量子态相位获取所述量子磁通控制波形的相位累积平均值，包括：根据不同作用时刻的量子态相位通过相位计算公式计算所述量子磁通控制波形的相位累积平均值；其中，所述相位计算公式为：其中，δ＝(φ
1-φ)+(φ
2-φ)+
…
+(φ
a-φ)，ave为所述相位累积平均值，t为所述预设时间步长，a为所述目标时间值，φ为不同作用时刻的量子态相位。5.根据权利要求3所述的波形优化方法，其特征在于，所述选取修正向量对所述标记点对应的子波形的振幅进行修正前，还包括：判断所述相位累积平均值是否小于所述预设相位阈值；若所述相位累积平均值小于所述预设相位阈值，则输出最新波形，所述最新波形为所述优化后的量子磁通控制波形；若所述相位累积平均值大于等于所述预设相位阈值，则获取所述修正向量。6.根据权利要求5所述的波形优化方法，其特征在于，所述修正向量的元素数量与所述标记点的数量相同，且所述标记点与所述修正向量的元素一一对应，其中，所述修正向量设置修正步长。7.根据权利要求5所述的波形优化方法，其特征在于，所述获取所述修正向量后，还包括：判断所述作用次数是否大于等于2；
若所述作用次数大于等于2，则判断本次相位累积平均值是否小于上次相位累积平均值；若所述作用次数小于2，则通过所述修正向量对所述量子磁通波形进行修正，并返回所述量子态相位获取步骤。8.根据权利要求7所述的波形优化方法，其特征在于，所述判断本次相位累积平均值是否小于上次相位累积平均值，包括：若所述本次相位累积平均值小于上次相位累积平均值，则所述修正向量不变，通过该修正向量对所述量子磁通波形进行修正，并返回所述量子态相位获取步骤；若所述本次相位累积平均值大于等于上次相位累积平均值，则更新所述修正向量，通过所述修正向量对所述量子磁通波形进行修正，并返回所述量子态相位获取步骤。9.一种波形优化系统，其特征在于，所述系统包括：波形处理模块，用于生成量子磁通控制波形，并对所述量子磁通控制波形按照预设间隔添加多个标记点；其中，所述量子磁通控制波形包括多个子波形，所述子波形与所述标记点一一对应；波形修正与计算模块，用于选取修正向量对所述标记点对应的子波形的振幅进行修正，将修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特，通过量子态层析读取修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特后的量子态相位，以获取相位累积平均值；重复该步骤直至所述相位累积平均值小于预设相位阈值；波形输出模块，用于输出优化后的量子磁通控制波形。10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～8中任意一项所述方法的步骤。

技术总结
本申请涉及一种波形优化方法、系统和计算机设备，方法包括：生成量子磁通控制波形，并对所述量子磁通控制波形按照预设间隔添加多个标记点；其中，所述量子磁通控制波形包括多个子波形，所述子波形与所述标记点一一对应；选取修正向量对所述标记点对应的子波形的振幅进行修正，将修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特，通过量子态层析读取修正后的量子磁通控制波形作用于量子比特后的量子态相位，以获取相位累积平均值；重复该步骤直至所述相位累积平均值小于预设相位阈值；输出优化后的量子磁通控制波形，从而降低方波振幅的畸变，也就是降低方波的结束沿畸变对量子相位门产生的影响，进而提高量子逻辑操作的保真度。进而提高量子逻辑操作的保真度。进而提高量子逻辑操作的保真度。


技术研发人员：刘幼航 李勇 薛长青 于洪真 刘强 李金
受保护的技术使用者：苏州浪潮智能科技有限公司
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/8/24