一种量子误差的缓解方法及装置

技术领域

本发明属于量子计算技术领域，特别是一种量子误差的缓解方法及装置。

背景技术

量子计算机因为其强大的算力，为当前计算机的困境提供了新的可能。这一方面体现在量子计算机提供了在特定问题上对经典计算机存在指数或多项式级加速的保证；另一方面，对于量子系统的调控技术愈发成熟，已经能够实现对多量子比特设备的高保真度门实施及合理的相干时间。一系列基于近期量子设备的计算证明了量子计算在未来存在巨大潜力及应用价值，成为突破经典算力极限最有可能的途径。

在向成熟量子计算探索的道路上，量子噪声及错误成为了实现较大规模量子计算的最大障碍。这体现在量子系统不可避免地与环境产生相互作用，故量子设备表征的量子态受到多种噪声来源的影响，而这种影响随着时间积累将导致量子态完全偏离理想的状态，从而使得计算结果变得毫无意义。量子误差缓解可以将量子硬件的进步转化为量子信息处理的改进，由于量子硬件有限的相干时间和噪声的存在，量子误差缓解最重要的特征就是最大限度减少含噪声硬件上的期望值中噪声引起的偏差。因此，如何缓解量子误差对期望值的影响，得到期望值的无偏估计是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种量子误差的缓解方法及装置，旨在缓解量子误差对期望值的影响，得到期望值的无偏估计。

本发明的一个实施例提供了一种量子误差的缓解方法，方法包括：

获得目标噪声参数，其中，所述目标噪声参数为原始量子线路对应的每一目标泡利基下的噪声参数，所述原始量子线路包括至少一个双量子比特逻辑门，所述目标泡利基是根据待运行所述原始量子线路的量子芯片的拓扑结构确定的；

利用所述目标噪声参数和所获得的目标噪声参数的放大系数，确定每一放大系数下的所有目标概率，其中，所述目标概率为针对原始量子线路的一个双量子比特逻辑门，施加一个目标泡利基对应的泡利操作的概率；

通过所确定的所有目标概率和对应的泡利操作，处理所述原始量子线路，获得每一放大系数对应的第一量子线路；

分别在所述量子芯片上运行每一第一量子线路，获得每一放大系数对应的期望值；

利用外推法，处理所获得的期望值，获得原始量子线路的期望值的无偏估计。

可选地，所述获得目标噪声参数，包括：

根据所述原始量子线路的执行时序和双量子比特逻辑门的分布，对所述原始量子线路拆分，获得第二量子线路；

获得每一第二量子线路对应的噪声参数；

组合所获得的噪声参数，获得目标噪声参数。

可选地，一个目标概率由对应的第二量子线路在对应的一个目标泡利基下的噪声参数和一个放大系数计算得到。

可选地，所述目标概率为

可选地，所述通过所确定的所有目标概率和对应的泡利操作，处理所述原始量子线路，获得每一放大系数对应的第一量子线路，包括：

对于每一放大系数，在所述原始量子线路上的每一双量子比特逻辑门前后以对应的目标概率作用该目标概率对应的泡利操作，获得该放大系数对应的第一量子线路。

可选地，每一放大系数对应的期望值为该放大系数对应的第一量子线路的期望值的平均值。

可选地，所述获得每一第二量子线路对应的噪声参数，包括：

针对每一第二量子线路，在该第二量子线路中的双量子比特逻辑门前后分别施加一个第一泡利基集合中的任一泡利基对应的泡利操作，得到多个第三量子线路，其中，所述第一泡利基集合为所述原始量子线路对应的泡利基的集合；

利用对应的第三量子线路的期望值，获得该第二量子线路对应的噪声参数。

可选地，所述利用对应的第三量子线路的期望值，获得该第二量子线路对应的噪声参数，包括：

在所述量子芯片上运行一个第二量子线路对应的每一第三量子线路，获得每一目标测量基的子基下的第三量子线路的期望值；

根据期望值和噪声参数之间的映射关系，确定该第二量子线路对应的每一目标泡利基下的噪声参数，作为该第二量子线路对应的噪声参数。

本发明的又一实施例提供了一种量子误差的缓解装置，装置包括：

参数获得模块，用于获得目标噪声参数，其中，所述目标噪声参数为原始量子线路对应的每一目标泡利基下的噪声参数，所述原始量子线路包括至少一个双量子比特逻辑门，所述目标泡利基是根据待运行所述原始量子线路的量子芯片的拓扑结构确定的；

概率确定模块，用于利用所述目标噪声参数和所获得的目标噪声参数的放大系数，确定每一放大系数下的所有目标概率，其中，所述目标概率为针对原始量子线路的一个双量子比特逻辑门，施加一个目标泡利基对应的泡利操作的概率；

线路获得模块，用于通过所确定的所有目标概率和对应的泡利操作，处理所述原始量子线路，获得每一放大系数对应的第一量子线路；

期望值获得模块，用于分别在所述量子芯片上运行每一第一量子线路，获得每一放大系数对应的期望值；

期望值处理模块，用于利用外推法，处理所获得的期望值，获得原始量子线路的期望值的无偏估计。

本发明的一个实施例提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时实现上述任一项所述的方法。

本发明的一个实施例提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以实现上述任一项所述的方法。

与现有技术相比，本发明提供的量子误差的缓解方法及装置，通过获得的目标噪声参数和放大系数，确定在原始量子线路上不同位置施加不同泡利操作的目标概率，基于该目标概率，在原始量子线路的基础上获得第一量子线路，利用每一放大系数对应的期望值和外推法，获得原始量子线路期望值的无偏估计，通过不同的放大系数和对应的泡利操作，可以获得不同状态下的期望值，再利用的外推法对期望值进一步处理，进而减少含噪声硬件上的期望值中噪声引起的偏差，缓解量子误差对期望值的影响，得到期望值的无偏估计。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种量子误差的缓解系统的网络框图；

图2为本发明实施例提供的一种量子误差的缓解方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种量子芯片的拓扑结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种原始量子线路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种拆分原始量子线路得到第二量子线路的示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种拆分原始量子线路得到第二量子线路的结意图；

图7为本发明实施例提供的一种理想状态下作用泡利操作得到的第三量子线路的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种实际情况下作用泡利操作得到的第三量子线路的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种作用于CZ门前后的泡利操作转换关系的示意图；

图10为本发明实施例提供的一种第三量子线路的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种量子误差的缓解装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

图1为本发明实施例提供的一种量子误差的缓解系统的网络框图。量子误差的缓解系统可以包括网络110、服务器120、无线设备130、客户机140、存储单元150、经典处理系统160、量子处理系统170，还可以包括未示出的附加存储器、经典处理器、量子处理器和其他设备。

网络110是用于为量子误差的缓解系统内连接在一起的各种设备和计算机之间提供通信链路的介质，包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合，连接方式可以采用有线、无线通信链路或光纤电缆等。

服务器120和客户机140是常规的数据处理系统，可包含数据和具有执行常规计算过程的应用程序或软件工具。客户机140可以是个人计算机或网络计算机，故数据也可以是服务器120提供的。无线设备130可以是智能手机、平板、笔记本电脑、智能可穿戴设备等。存储单元150可以包括数据库151，其可以被配置为存储量子比特参数、量子逻辑门参数、量子电路、量子程序等数据。

经典处理系统160(量子处理系统170)可以包括用于处理经典数据(量子数据)的经典处理器161(量子处理器171)和用于存储经典数据(量子数据)的存储器163(存储器172)，经典数据(量子数据)可以是引导文件、操作系统镜像、以及应用程序162(应用程序173)，应用程序162(应用程序173)可以用于实现根据本发明实施例提供的量子误差的缓解方法编译的量子算法。

经典处理系统160(量子处理系统170)中存储或产生的任何数据或信息也可以被配置成以类似的方式在另一个经典(量子)处理系统中存储或产生，同样其执行的任何应用程序也可以被配置成以类似的方式在另一个经典(量子)处理系统中执行。

需要说明的是，真正的量子计算机是混合结构的，它至少包括图1中的两大部分：经典处理系统160，负责执行经典计算与控制；量子处理系统170，负责运行量子程序进而实现量子计算。

上述经典处理系统160和量子处理系统170可以是集成在一台设备中，也可以是分布在两台不同的设备之中。例如包括经典处理系统160的第一设备运行经典计算机操作系统，其上提供了量子应用程序开发工具和服务，以及还提供了量子应用程序所需的存储和网络服务。用户通过其上的量子应用程序开发工具和服务开发量子应用程序，以及通过其上的网络服务将量子程序发送至包括量子处理系统170的第二设备。第二设备运行量子计算机操作系统，通过量子计算机操作系统对该量子程序的代码进行解析，以及编译成量子计算机测控系统可以识别和执行的指令，量子处理器170根据该指令实现量子程序对应的量子算法。

在基于硅芯片的经典处理系统160中，经典处理器161的单元是CMOS管，这种计算单元不受时间和相干性的限制，即，这种计算单元是不受使用时长限制，随时可用。此外，在硅芯片中，这种计算单元的数量也是充足的，目前一个经典处理器中的计算单元的数量是成千上万的。计算单元数量的充足且CMOS管可选择的计算逻辑是固定的，例如:与逻辑。借助CMOS管运算时，通过大量的CMOS管结合有限的逻辑功能，以实现运算效果。

与经典处理系统160中的这种逻辑单元不同，量子处理系统170中量子处理器171的基本计算单元是量子比特，量子比特的输入受相干性的限制，也受相干时间的限制，即，量子比特是受使用时长限制的，并不是随时可用的。在量子比特的可用使用时长内充分使用量子比特是量子计算的关键性难题。此外，量子计算机中量子比特的数量是量子计算机性能的代表指标之一，每个量子比特通过按需配置的逻辑功能实现计算功能，鉴于量子比特数量受限，而量子计算领域的逻辑功能是多样化的，例如:哈德玛门(Hadamard门，H门)、泡利-X门(X门)、泡利-Y门(Y门)、泡利-Z门(Z门)、X门、RY门、RZ门、CNOT门、CR门、iSWAP门、Toffoli门等等。量子计算时，需借助有限的量子比特结合多样的逻辑功能组合实现运算效果。

基于这些不同，逻辑功能作用在量子比特的设计(包括量子比特使用与否的设计以及每个量子比特使用效率的设计)是提升量子计算机的运算性能的关键，且需要进行特殊的设计。而上述针对量子比特的设计是普通计算设备所不需要考虑的、也不需要面对的技术问题。基于此，针对如何在量子计算中实现缓解量子误差对测量结果的影响，本发明提出了一种量子误差的缓解方法及装置，旨在减少含噪声硬件上的期望值中噪声引起的偏差，以缓解量子误差对测量结果的影响。

参见图2，图2为本发明实施例提供的一种量子误差的缓解方法的流程示意图，可以包括如下步骤：

S201：获得目标噪声参数，其中，所述目标噪声参数为原始量子线路对应的每一目标泡利基下的噪声参数，所述原始量子线路包括至少一个双量子比特逻辑门，所述目标泡利基是根据待运行所述原始量子线路的量子芯片的拓扑结构确定的。

原始量子线路是针对解决一个问题或者一个算法构建的量子线路。原始量子线路中双量子比特逻辑门是含噪的。目标泡利基是从原始量子线路对应的第一泡利基集合中根据量子芯片的拓扑结构筛选的。

具体的，可以根据量子芯片的拓扑结构，确定原始量子线路中的所有最近邻的双量子比特；

从原始量子线路对应的第一泡利基集合中，筛选出由最近邻的双量子比特对应的特定泡利基确定的泡利基，作为目标泡利基。

最近邻的双量子比特是量子比特在量子芯片上的关系，具体由量子芯片的拓扑结构决定。示例性的，如图3所示的一种量子芯片的拓扑结构示意图，图中圆圈中的编号是物理量子比特的编号，圆圈外的编号是逻辑量子比特的编号，最近邻的双量子比特为{40,46}、{45,46}、{46,52}、……、{65,71}。

根据量子芯片的拓扑结构和物理性质，可以只考虑单量子比特的特定噪声分量和最近邻的双量子比特间特定的噪声分量，特定的噪声分量对应特定的泡利基。示例性的，如果只考虑单量子比特的XYZ翻转噪声，则单量子比特对应的特定泡利基为X、Y和Z，对于最近邻的双量子比特间特定的噪声分量可以为XX～ZZ，则最近邻双量子比特对应的特定泡利基为XX、XY、……ZZ。

当单量子比特对应的特定泡利基确定，最近邻的双量子比特对应的特定泡利基也确定了，目标泡利基也随之确定。确定的方式与原始量子线路有关，具体的和原始量子线路中双量子比特逻辑门的分布有关。示例性的，如图4所示，原始量子线路中有多个双量子比特逻辑门，量子比特45和量子比特46为最近邻的双量子比特，量子比特52和量子比特53为最近邻的双量子比特，量子比特54和量子比特48为最近邻的双量子比特，单量子比特对应的特定泡利基为X、Y和Z，则最近邻双量子比特对应的特定泡利基为9个分别为XX、XY、……、ZZ，第一泡利基集合有4

在获得目标泡利基后，对原始量子线路进行处理，获得每一目标泡利基对应的噪声参数，一个目标泡利基对应的噪声参数包括该目标泡利基对应的泡利操作施加到原始量子线路中每一双量子比特逻辑门前后对应的噪声参数。

在本发明一些可能的实施方式中，获得目标噪声参数，可以包括：

根据所述原始量子线路的执行时序和双量子比特逻辑门的分布，对所述原始量子线路拆分，获得第二量子线路；

获得每一第二量子线路对应的噪声参数；

组合所获得的噪声参数，获得目标噪声参数。

具体的，拆分原始量子线路，获得原始子量子线路，其中，一个原始子量子线路对应一个原始量子线路的执行时序；利用双量子比特逻辑门的分布，对原始子量子线路去重，并将去重后的原始子量子线路分别作为第二量子线路。

原始量子线路可以拆分为原始子量子线路，具体数量由原始量子线路的执行时序决定，然后在不同时序中，如果双量子比特逻辑门的数量相同，作用的量子比特相同，且双量子比特逻辑门之间的相互位置关系也相同，说明原始子量子线路的双量子比特逻辑门的分布相同，则两条原始子量子线路的产生的噪声也可以认为是相同的，因此可以对原始子量子线路中双量子比特逻辑门的分布相同的原始子量子线路去重，去重后的原始子量子线路分别作为第二量子线路。示例性的，原始量子线路如图4所示，45、46、52、53、54、48均为量子芯片上的物理量子比特，原始量子线路进行拆分，得到如图5所示的5条第二量子线路。当图4所示的原始量子线路结构发生变化，拆分后得到的第二量子线路如图6所示，得到4条第二量子线路。2个第二量子线路3虽然不属于同一个执行时序，但由于双量子比特量子门的分布相同，可以作为同一个第二量子线路。

对第二量子线路进行处理，获得每一第二量子线路对应的噪声参数，由于第二量子线路是由原始量子线路拆分得到的，组合第二量子线路对应的噪声参数，可以获得原始量子线路对应的噪声参数，即目标噪声参数。

在本发明的一些可能实施方式中，所述获得每一第二量子线路对应的噪声参数，包括：

针对每一第二量子线路，在该第二量子线路中的双量子比特逻辑门前后分别施加第一泡利基集合中的任一泡利基对应的泡利操作，得到多个第三量子线路，其中，所述第一泡利基集合为所述原始量子线路对应的泡利基的集合；

利用对应的第三量子线路的期望值，获得该第二量子线路对应的噪声参数。

在本发明中，在双量子比特逻辑门前后施加泡利操作的目的是将噪声通道平均化。通常情况下，双量子比特逻辑门的噪声为泡利噪声，可以将作用于n量子比特的噪声通道

其中，P

将噪声通道平均化可以采用泡利旋转(Pauli Twirl)技术，通过将含噪声操作在泡利基下的非对角元消除，实现将噪声通道转变成Pauli通道，实现噪声通道的简化。泡利旋转技术是通过从泡利基中随机选择的泡利基作用在噪声通道前，可以将噪声通道平均化为：

使得泡利转移矩阵也因此实现对角化：

泡利转换矩阵的对角元即表示泡利保真度

其中，

根据这些系数，可以将作用于密度矩阵ρ的噪声表示成泡利通道，形式如下：

在本发明实施例中，由于噪声通道与双量子比特逻辑门是无法分开的，将一个泡利基对应的泡利操作施加在双量子比特逻辑门前后，即可实现在噪声通道平均化的基础上，对泡利转移矩阵中对角元素进行进一步筛选，获得所需的噪声项，即泡利保真度。

一般情况下，第一泡利基集合中的泡利基不止一个，基于第一泡利基集合中的泡利基得到的第三量子线路也有多个。为了获得每一目标泡利基对应的噪声参数，需要一个泡利基对应多条第三量子线路，多条第三量子线路的深度不同。一个泡利基对应的第三量子线路的数量可以根据实际情况确定，示例性的，深度可以为l＝[2,4,8,16,32,64]。

在本发明中，在所述双量子比特逻辑门前，作用所述双量子比特逻辑门的每一量子比特上，施加的泡利操作是针对该量子比特确定的所述第一泡利基集合中的一个泡利基对应的泡利操作；

在所述双量子比特逻辑门后，一个量子比特施加的泡利操作由双量子比特逻辑门的类型与在该双量子比特逻辑门前施加的泡利操作决定。

第一泡利基集合中的任一泡利基的排列顺序与第二量子线路对应的原始量子线路的量子比特的顺序对应，则将泡利基对应的泡利操作依次作用在第二量子线路对应的量子比特上。示例性的，当第一泡利基集合的一个泡利基为XYYZ，则在量子比特顺序较前的一个双量子比特逻辑门前，在作用该双量子比特逻辑门的一个量子比特上，施加泡利基X对应的泡利操作，在另一个量子比特上泡利基Y对应的泡利操作，在另一个一个双量子比特逻辑门前，在作用该双量子比特逻辑门的一个量子比特上，施加泡利基Y对应的泡利操作，在另一个量子比特上泡利基Z对应的泡利操作。如果第二量子线路中存在未作用双量子比特逻辑门的量子比特，则根据所选择的泡利基，确定该量子比特上施加的泡利操作，在该量子比特上施加两次所确定的泡利操作。

施加在一个量子比特的泡利操作由双量子比特逻辑门的类型与在该双量子比特逻辑门前施加的泡利操作决定。因为在理想状态下，量子逻辑门能与噪声通道分开，则泡利基对应的泡利操作作用在第二量子线路上，得到第三量子线路，可以如图7所示，但实际情况下，噪声通道与量子逻辑门分不开，泡利操作经过量子逻辑门后，要想实现噪声通道的对角化，可以通过图8所示的方式进行操作。对于不同的泡利操作和量子逻辑门不同，

在本发明一些可能的实施方式中，所述利用对应的第三量子线路的期望值，获得该第二量子线路对应的噪声参数，包括：

在所述量子芯片上运行一个第二量子线路对应的每一第三量子线路，获得每一目标测量基的子基下的第三量子线路的期望值；

根据期望值和噪声参数之间的映射关系，确定该第二量子线路对应的每一目标泡利基下的噪声参数，作为该第二量子线路对应的噪声参数。

目标测量基是根据所述目标泡利基的子基确定的，具体的，目标测量基是对所有目标泡利基的子基相互组合得到的最小集合的元素，任一目标测量基的元素的数量与任一目标泡利基的元素的数量相同。示例性的，对于4个量子比特的原始量子线路，只考虑单比特XYZ噪声和最近邻的双量子比特对应的XX,XY,…,ZZ噪声，对应的目标泡利基有81个，基于这些目标泡利基确定的目标测量基一共有9个，分别为XXXX,XYXY,XZXZ,YXYX,YYYY,YZYZ,ZXZX,ZYZY,ZZZZ。

在每一目标测量基的子基下，测量一个第三量子线路的期望值，是为了得到计算噪声参数所需的所有期望值。密度矩阵可以用来描述在特定测量基下的测量结果的概率分布，因此，子基可以由运行第三量子线路得到的密度矩阵的表现形式确定。

在本发明中，所述目标测量基的子基可以涵盖所述第三量子线路中单量子比特对应的特定泡利基和最近邻的双量子比特对应的特定泡利基。

因为目标泡利基由最近邻的双量子比特对应的特定泡利基组成，作用目标泡利基对应的泡利操作的第三量子线路的密度矩阵中的特定测量基与特定泡利基之间存在关系，特定测量基可以由最近邻的双量子比特对应的特定泡利基决定，子基可以是特定测量基，也可以是特定测量基中的部分。

示例性的，目标测量基为XYYX，第三量子线路包括4个量子比特，分别为q1、q2、q3和q4，q1和q2最近邻，q3与q4最近邻，则目标测量基的子基包括q1对应的X、q2对应的Y、q3对应的Y，q4对应的X、q1q2对应的XY、q3q4对应的YX，如果q1和q4也最近邻，则子基还包括q1q4对应的XX。

第三量子线路是含噪的，期望值是噪声参数作用后的结果，期望值与噪声参数之间存在映射关系，通过映射关系，可以获得目标泡利基对应的噪声参数。具体的，一个泡利基对应至少一个第三量子线路，每一个第三量子线路在目标测量基的子基下进行测量，可以得到多个目标期望值，当得到所有目标期望值，就可以根据映射关系，得到每一目标泡利基对应的噪声参数。

在本发明的一些可能的实施方式中，具体的可以利用期望值与保真度之间的关联关系，基于所获得的期望值，计算保真度；基于计算得到的保真度，确定每一目标泡利基对应的噪声参数。

对噪声通道进行平均化后，表示噪声通道的泡利转移矩阵中只有对角线上的部分元素，这些元素表示保真度。经过第三量子线路的密度矩阵可以表示为泡利基与保真度之间的函数，期望值是泡利基对应的期望值，因此，可以得到期望值和保真度之间的关联关系，不同的第二量子线路，得到的关联关系是不同的。根据关联关系，可以计算得到保真度，在利用保真度与噪声参数的关系，可以计算出对应的噪声参数。

以图10为例，说明期望值与保真度的关系。图10为一种第三量子线路的结构示意图，噪声通道Λ是经过泡利旋转后的噪声通道，不同阶段的密度矩阵分别为：

根据第三量子线路运行得到的望值，计算出不同的保真度f，即：

＝(f

＝(f

＝(f

IZ、ZI、ZZ分别是子基，当选取不同的l，得到不同的期望值，就可以计算得到保真度f

在本发明的一些可能的实施方式中，所述基于计算得到的保真度，确定每一目标泡利基对应的噪声参数，包括：

利用所计算的保真度和计算得到的矩阵M，通过

为第i个目标泡利基，/>

在对噪声通道进行平均化后，可以就将噪声模型表示成Lindblad(林德布拉德)形式：

λ

其中，每一目标泡利基对应的噪声算子可以表示为L

针对上述噪声模型，寻找目标就变成找到最优的

这里的f对应稀疏成分的泡利转移矩阵元素，矩阵M是由稀疏成分对应的对易矩阵，满足：

在本发明一些可能的实施方式中，所述目标噪声参数是按照第二量子线路在原始量子线路中的执行时序，组合第二量子线路对应的噪声参数得到的。

由于第二量子线路是基于原始量子线路拆分得到的，按照执行时序组合，即可得到目标噪声参数。目标噪声参数包括原始量子线路的每一目标泡利基对应的噪声参数。示例性的，以图5为例，目标噪声参数其中一个噪声参数向量包括{第二量子线路1的目标泡利基1对应的噪声参数，第二量子线路2的目标泡利基1对应的噪声参数，第二量子线路3的目标泡利基1对应的噪声参数，第二量子线路4的目标泡利基1对应的噪声参数，第二量子线路5的目标泡利基1对应的噪声参数}。以图6为例，目标噪声参数其中一个噪声参数向量包括{第二量子线路1的目标泡利基1对应的噪声参数，第二量子线路2的目标泡利基1对应的噪声参数，第二量子线路3的目标泡利基1对应的噪声参数，第二量子线路4的目标泡利基1对应的噪声参数，第二量子线路3的目标泡利基1对应的噪声参数}。

S202：利用所述目标噪声参数和所获得的目标噪声参数的放大系数，确定每一放大系数下的所有目标概率，其中，所述目标概率为针对原始量子线路的一个双量子比特逻辑门，施加一个目标泡利基对应的泡利操作的概率。

放大系数可以是预先设置的，也可以是计算得到的。放大系数的个数可以根据外推法获得期望值无偏估计所需的期望值的个数确定，示例性的，所需的期望值的数量为3个，则放大系数可以为{1,1.6,1.8}。需要说明的是，放大系数是针对目标泡利基组成的集合的，针对该集合设置不同的放大系数，而不是针对每一目标泡利基分别设置放大系数。

目标概率是计算得到的施加一个目标泡利基对应的泡利操作的概率，具体的，一个目标概率由对应的第二量子线路在对应的一个目标泡利基下的噪声参数和一个放大系数计算得到。示例性的，以图5为例，假设目标泡利基为16个，第二量子线路为第二量子线路1，则针对第二量子线路1，计算得到的目标概率为16个，则原始量子线路计算得到的目标概率为80个。

具体的，所述目标概率可以为

由上述公式可知，在不同的放大系数下，则在同一个双量子比特逻辑门施加同样的目标泡利基对应的泡利操作的概率也不同，目标概率与泡利操作之间存在一一对应关系。需要说明的是，当放大系数为1，说明此时原始量子线路的噪声不需要放大，该放大系数对应的第一量子线路即为原始量子线路。

S203：通过所确定的所有目标概率和对应的泡利操作，处理所述原始量子线路，获得每一放大系数对应的第一量子线路。

当目标概率确定，利用该目标概率，在原始量子线路上对应的位置是否施加对应的泡利操作，具体的，所述通过所确定的所有目标概率和对应的泡利操作，处理所述原始量子线路，获得每一放大系数对应的第一量子线路，可以包括：

对于每一放大系数，在所述原始量子线路上的每一双量子比特逻辑门前后以对应的目标概率作用该目标概率对应的泡利操作，获得该放大系数对应的第一量子线路。

以图5为例，针对第二量子线路1，从目标泡利基随机选择一个目标泡利基，以所选择的目标泡利基对应的目标概率在第二量子线路1中的双量子比特逻辑门前后施加对应的泡利操作，目标概率是对应的泡利操作施加的概率；针对第二量子线路2，从目标泡利基随机选择一个目标泡利基，以所选择的目标泡利基对应的目标概率在第二量子线路2中的双量子比特逻辑门前后施加对应的泡利操作，依此类推，直至原始量子线路上遍历所有的第二量子线路，从而得到一个第一量子线路。以图6为例，对于两个第二量子线路3，分别从目标泡利基随机选择一个目标泡利基，以所选择的目标泡利基对应的目标概率在第二量子线路3中的双量子比特逻辑门前后施加对应的泡利操作，两个第二量子线路3所选择的目标泡利基都是随机的，相互之间不干扰。

在原始量子线路包括多个第二量子线路时，目标泡利基的数量也不止一个，由于针对每一第二量子线路的目标泡利基选择是随机的，得到的第一量子线路较多，可以根据实际需要，合理设置第一量子线路数量的上限。

S204：分别在所述量子芯片上运行每一第一量子线路，获得每一放大系数对应的期望值。

一个第一量子线路与一个放大系数对应，在量子芯片上运行该第一量子线路后，测量可以该第一量子线路的期望值，对一个放大系数下的所有期望值进行处理，可以得到放大系数对应的期望值，具体的，每一放大系数对应的期望值可以为该放大系数对应的第一量子线路的期望值的平均值。

S205：利用外推法，处理所获得的期望值，获得原始量子线路的期望值的无偏估计。

外推法是数值分析中的一种序列加速方法，用于提高所求解值估计序列的收敛速度，假设函数A(λ)是一个以λ为参数的展开式，且已知少量λ下的A(λ)的值，外推法可用于求解函数A(λ)在λ→0时的值A

A(λ)＝A

引入自变量λ的缩放参数t，得到λ/t为自变量的展开式为

A(λ/t)＝A

通过将Cλ

这里的缩放系数即噪声参数的放大系数。

在获得多个期望值后，可以利用所选择的外推法，处理期望值，获得原始量子线路期望值的无偏估计。

可见，本发明通过获得的目标噪声参数和放大系数，确定在原始量子线路上不同位置施加不同泡利操作的目标概率，基于该目标概率，在原始量子线路的基础上获得第一量子线路，利用每一放大系数对应的期望值和外推法，获得原始量子线路期望值的无偏估计，通过不同的放大系数和对应的泡利操作，可以获得不同状态下的期望值，再利用的外推法对期望值进一步处理，进而减少含噪声硬件上的期望值中噪声引起的偏差，缓解量子误差对期望值的影响，得到期望值的无偏估计。

参见图11，图11为本发明实施例提供的一种量子误差的缓解装置的结构示意图，与图2所示的流程相对应，所述装置包括：

参数获得模块1101，用于获得目标噪声参数，其中，所述目标噪声参数为原始量子线路对应的每一目标泡利基下的噪声参数，所述原始量子线路包括至少一个双量子比特逻辑门，所述目标泡利基是根据待运行所述原始量子线路的量子芯片的拓扑结构确定的；

概率确定模块1102，用于利用所述目标噪声参数和所获得的目标噪声参数的放大系数，确定每一放大系数下的所有目标概率，其中，所述目标概率为针对原始量子线路的一个双量子比特逻辑门，施加一个目标泡利基对应的泡利操作的概率；

线路获得模块1103，用于通过所确定的所有目标概率和对应的泡利操作，处理所述原始量子线路，获得每一放大系数对应的第一量子线路；

期望值获得模块1104，用于分别在所述量子芯片上运行每一第一量子线路，获得每一放大系数对应的期望值；

期望值处理模块1105，用于利用外推法，处理所获得的期望值，获得原始量子线路的期望值的无偏估计。

在本发明一些可能的实施方式中，所述参数获得模块1101，可以包括：

第一获得单元，用于根据所述原始量子线路的执行时序和双量子比特逻辑门的分布，对所述原始量子线路拆分，获得第二量子线路；

第二获得单元，用于获得每一第二量子线路对应的噪声参数；

第三获得单元，用于组合所获得的噪声参数，获得目标噪声参数。

在本发明一些可能的实施方式中，一个目标概率可以由对应的第二量子线路在对应的一个目标泡利基下的噪声参数和一个放大系数计算得到。

在本发明一些可能的实施方式中，所述目标概率可以为

在本发明一些可能的实施方式中，所述线路获得模块1103，可以包括：

对于每一放大系数，在所述原始量子线路上的每一双量子比特逻辑门前后以对应的目标概率作用该目标概率对应的泡利操作，获得该放大系数对应的第一量子线路。

在本发明一些可能的实施方式中，每一放大系数对应的期望值可以为该放大系数对应的第一量子线路的期望值的平均值。

在本发明一些可能的实施方式中，所述第二获得单元，可以包括：

施加子单元，用于针对每一第二量子线路，在该第二量子线路中的双量子比特逻辑门前后分别逐次施加一个第一泡利基集合中的任一泡利基对应的泡利操作，得到多个第三量子线路，其中，所述第一泡利基集合为所述原始量子线路对应的泡利基的集合；

获得子单元，用于利用对应的第三量子线路的期望值，获得该第二量子线路对应的噪声参数。

在本发明一些可能的实施方式中，所述获得子单元，可以具体用于：

在所述量子芯片上运行一个第二量子线路对应的每一第三量子线路，获得每一目标测量基的子基下的第三量子线路的期望值；

根据期望值和噪声参数之间的映射关系，确定该第二量子线路对应的每一目标泡利基下的噪声参数，作为该第二量子线路对应的噪声参数。

在本发明一些可能的实施方式中，所述目标噪声参数可以是按照第二量子线路在原始量子线路中的执行时序，组合第二量子线路对应的噪声参数得到的。

可见，本发明通过获得的目标噪声参数和放大系数，确定在原始量子线路上不同位置施加不同泡利操作的目标概率，基于该目标概率，在原始量子线路的基础上获得第一量子线路，利用每一放大系数对应的期望值和外推法，获得原始量子线路期望值的无偏估计，通过不同的放大系数和对应的泡利操作，可以获得不同状态下的期望值，再利用的外推法对期望值进一步处理，进而减少含噪声硬件上的期望值中噪声引起的偏差，缓解量子误差对期望值的影响，得到期望值的无偏估计。

本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时实现上述任一项方法实施例中的步骤。

具体的，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于实现以下步骤的计算机程序：

S201：获得目标噪声参数，其中，所述目标噪声参数为原始量子线路对应的每一目标泡利基下的噪声参数，所述原始量子线路包括至少一个双量子比特逻辑门，所述目标泡利基是根据待运行所述原始量子线路的量子芯片的拓扑结构确定的；

S202：利用所述目标噪声参数和所获得的目标噪声参数的放大系数，确定每一放大系数下的所有目标概率，其中，所述目标概率为针对原始量子线路的一个双量子比特逻辑门，施加一个目标泡利基对应的泡利操作的概率；

S203：通过所确定的所有目标概率和对应的泡利操作，处理所述原始量子线路，获得每一放大系数对应的第一量子线路；

S204：分别在所述量子芯片上运行每一第一量子线路，获得每一放大系数对应的期望值；

S205：利用外推法，处理所获得的期望值，获得原始量子线路的期望值的无偏估计。

本发明实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以实现上述任一项方法实施例中的步骤。

具体的，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

具体的，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序实现以下步骤：

S201：获得目标噪声参数，其中，所述目标噪声参数为原始量子线路对应的每一目标泡利基下的噪声参数，所述原始量子线路包括至少一个双量子比特逻辑门，所述目标泡利基是根据待运行所述原始量子线路的量子芯片的拓扑结构确定的；

S202：利用所述目标噪声参数和所获得的目标噪声参数的放大系数，确定每一放大系数下的所有目标概率，其中，所述目标概率为针对原始量子线路的一个双量子比特逻辑门，施加一个目标泡利基对应的泡利操作的概率；

S203：通过所确定的所有目标概率和对应的泡利操作，处理所述原始量子线路，获得每一放大系数对应的第一量子线路；

S204：分别在所述量子芯片上运行每一第一量子线路，获得每一放大系数对应的期望值；

S205：利用外推法，处理所获得的期望值，获得原始量子线路的期望值的无偏估计。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。