量子比特的参数标定方法、装置、电子设备和存储介质

技术领域

本公开涉及计算机技术领域，尤其涉及量子芯片、量子测控等领域。

背景技术

量子计算是一种遵循量子力学，对量子信息单元进行调控从而进行计算的计算模型。相较于传统的计算机，量子计算机在处理某些问题时要优于传统的通用计算机。其中，超导量子计算机凭借着易于控制、扩展性良好等优势，已成为业界主流的量子计算实现方案之一。

在超导量子计算芯片测控标定的过程中，需要了解量子比特频率随施加在量子比特上的磁通偏置的变化规律，寻找量子比特的最大比特频率所对应的最小磁通偏置，以便于在量子比特的后续测控过程以及计算应用中，使用最小磁通偏置达到减少能耗的目的。然而，相关技术中，该最小磁通偏置的标定过程存在实验耗时长、效率低等问题。

发明内容

本公开提供了一种量子比特的参数标定方法、装置、电子设备和存储介质。

根据本公开的一方面，提供了一种量子比特的参数标定方法，包括：

将量子比特的读取脉冲信号的频率固定为第一频率，并将多个磁通偏置依次施加在所述量子比特上，得到与所述量子比特耦合的谐振腔依次返回的多个IQ(In-phase andQuadrature，同相正交)信号振幅值；其中，所述第一频率为所述量子比特施加第一磁通偏置时所述谐振腔的腔频；

基于所述多个IQ信号振幅值，拟合得到目标函数曲线；

基于第二频率以及第三频率的大小关系，在目标函数曲线的多个极大值点中确定目标极大值点；其中，第二频率为量子比特施加第二磁通偏置时谐振腔的腔频，第三频率为量子比特施加第三磁通偏置时谐振腔的腔频；第二磁通偏置与第三磁通偏置是通过对第一磁通偏置进行不同方向的偏移确定的；

将目标极大值点对应的磁通偏置，确定为量子比特的最大比特频率对应的最小磁通偏置。

根据本公开的另一方面，提供了一种量子比特的参数标定装置，包括：

一维扫描模块，用于将量子比特的读取脉冲信号的频率固定为第一频率，并将多个磁通偏置依次施加在量子比特上，得到与量子比特耦合的谐振腔依次返回的多个IQ信号振幅值；其中，第一频率为量子比特施加第一磁通偏置时谐振腔的腔频；

拟合模块，用于基于多个IQ信号振幅值，拟合得到目标函数曲线；

目标确定模块，用于基于第二频率以及第三频率的大小关系，在目标函数曲线的多个极大值点中确定目标极大值点；其中，第二频率为量子比特施加第二磁通偏置时谐振腔的腔频，第三频率为量子比特施加第三磁通偏置时谐振腔的腔频；第二磁通偏置与第三磁通偏置是通过对第一磁通偏置进行不同方向的偏移确定的；

标定模块，用于将目标极大值点对应的磁通偏置，确定为量子比特的最大比特频率对应的最小磁通偏置。

根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：

至少一个量子处理单元QPU(Quantum Processing Unit，量子处理单元)；

存储器，耦合到该至少一个QPU并用于存储可执行指令；该指令被该至少一个QPU执行，以使该至少一个QPU能够执行本公开实施例中任一的方法。

根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与该至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

该存储器存储有可被该至少一个处理器执行的指令，该指令被该至少一个处理器执行，以使该至少一个处理器能够执行本公开实施例中任一的方法。

根据本公开的另一方面，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，其中，该计算机指令用于使该计算机执行根据本公开实施例中任一的方法。

根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现根据本公开实施例中任一的方法。

根据本公开实施例，通过固定量子比特的读取脉冲信号的频率，将多个磁通偏置依次施加在量子比特上，得到多个IQ信号振幅值。利用多个IQ信号振幅值拟合目标函数曲线，并基于不同磁通偏置下的频率大小关系在目标函数曲线的多个极大值点确定出最大比特频率对应的最小磁通偏置所在的目标极大值点。因此，本公开实施例通过对磁通偏置的一维扫描实现了上述最小磁通偏置的标定，大幅减少了标定的耗时，提升了数据利用率以及效率。

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

附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：

图1是根据本公开一实施例的量子比特的参数标定方法的流程示意图；

图2是根据本公开另一实施例的量子比特的参数标定方法的流程示意图；

图3是本公开实施例中一种情况下腔频随磁通偏置变化的示意图；

图4是本公开实施例中另一种情况下腔频随磁通偏置变化的示意图；

图5是本公开实施例中另一种情况下腔频随磁通偏置变化的示意图；

图6A是IQ信号振幅随磁通偏置变化的示意图；

图6B是根据本公开实施例的参数标定方法确定的腔频随磁通偏置变化的示意图；

图7是根据本公开又一实施例的量子比特的参数标定方法的流程示意图；

图8是根据本公开又一实施例的量子比特的参数标定方法的流程示意图；

图9是根据本公开又一实施例的量子比特的参数标定方法的流程示意图；

图10是根据本公开又一实施例的量子比特的参数标定方法的流程示意图；

图11是一个完整的应用示例的流程示意图；

图12是根据本公开一实施例的量子比特的参数标定装置的示意性框图；

图13是根据本公开另一实施例的量子比特的参数标定装置的示意性框图；

图14是根据本公开又一实施例的量子比特的参数标定装置的示意性框图；

图15是用来实现本公开实施例的量子比特的参数标定方法的电子设备的框图。

具体实施方式

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。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。

为了便于理解本公开实施例提供的量子比特的参数标定方法，以下先对本公开实施例中涉及的技术名称与变量进行介绍。

1、Readout Modulation(信息读取调制)实验，用于寻找超导量子比特最大本征频率所需实验参数的实验，即用于确定超导量子比特的最大比特频率对应的最小磁通偏置(即达到最大比特频率所需的最小磁通偏置)的实验，同时可用于获取比特频率随磁通偏置周期性变化的最小周期参数。

2、Z

3、f

4、[f

5、IQ信号振幅值：读取腔返回信号的振幅值，也记为|s

6、Z

7、P

以下对本公开实施例的相关技术进行说明，以下相关技术作为可选方案与本公开实施例的技术方案可以进行任意结合，其均属于本公开实施例的保护范围。

在超导量子计算芯片的测控标定过程中，根据非破坏性测量的原则，利用谐振腔与量子比特耦合后，腔频与比特频率随磁通功率变化的同步关系，进行ReadoutModulation实验。一般通过设置磁通偏置Z

(1)大范围二维扫描

大范围二维扫描是在一个合适的Z

(2)动态二维扫描

与大范围扫描不同磁通偏置下的腔频不同的是，动态二维扫描利用物理模型推出的相应规律预测下一个磁通偏置所对应的腔频的大致位置，缩小读取脉冲频率的扫描范围，集中在已知腔频点附近的一个相对狭窄的频率区间内。重复这个过程，当测量更多的频率和磁通偏置点时，使用此信息来确定下一个腔频的大致位置。

即便动态二维扫描可在一定程度上减少不必要的扫描样点个数，但其与大范围二维扫描类似，均需要进行较大的磁通偏置范围、读取脉冲频率范围的扫描，因此实验耗时长、效率低。单个量子比特的Readout Modulation二维扫描耗时接近数十分钟，整个芯片的测控标定会耗时数小时。

此外，二维扫描数据中，第一次腔频拟合后其余数据后续不会使用，大量扫描数据会直接浪费，数据利用率低。

面对不同超导量子芯片和不同的量子比特，现实情况的多变需要不断的调整实验设置和相关参数，以上相关技术的自动化程度低，人为干预的程度大，也缺乏灵活性。

本公开实施例的技术方案，能够解决上述技术问题中的至少之一。

图1示出了本公开一实施例提供的量子比特的参数标定方法的流程示意图。该方法可以应用于电子设备，例如经典计算设备或量子计算设备。电子设备例如是单机或多机的终端、服务器或其他处理设备。其中，终端可以为移动设备、个人数字助理(PersonalDigital Assistant，PDA)、手持设备、计算设备、车载设备、可穿戴设备等用户设备(UserEquipment，UE)。如图1所示，该方法可以包括如下步骤S110～S140。

步骤S110、将量子比特的读取脉冲信号的频率固定为第一频率，并将多个磁通偏置依次施加在量子比特上，得到与量子比特耦合的谐振腔依次返回的多个IQ信号振幅值；其中，第一频率为量子比特施加第一磁通偏置时谐振腔的腔频。

示例性地，本公开实施例中的量子比特为超导量子比特。可以理解的是，量子比特可以指量子计算设备的基本信息单元。

示例性地，本公开实施例中的第一频率可以是在量子比特施加第一磁通偏置时，通过扫描读取脉冲信号的频率确定的。

具体而言，可以在Z

示例性地，第一磁通偏置可以为0，即在确定第一频率的过程中，将Z

示例性地，上述步骤S110中，在量子比特上依次施加的多个磁通偏置，可以是预设的磁通偏置扫描区间内的多个磁通偏置。例如，基于合适的步长或步数分割磁通偏置扫描区间为离散的磁通偏置序列，将磁通偏置序列中的各个磁通偏置依次施加在量子比特上。也就是说，上述步骤S110为针对磁通偏置的一维扫描过程。

可选地，磁通偏置扫描区间以及分割步长/步数可以是预先配置的。例如磁通偏置扫描区间可以预先配置为[-O.9，0.9]，步数可以预先配置为81。

由于读取脉冲信号的频率f

步骤S120、基于多个IQ信号振幅值，拟合得到目标函数曲线。

可选地，可以根据多个IQ信号振幅值的分布，确定IQ信号振幅值对应的函数类型，并根据该函数类型进行曲线拟合，得到目标函数曲线。

或者，可以基于cos函数的变体对多个IQ信号振幅值进行拟合，得到目标函数曲线。具体地，可以利用如下公式对多个IQ信号振幅值进行拟合：

y＝|a*cos(ωx+b)+c|+d公式(1)

其中，a为振幅，ω为频率，b为相位，c和d为调整函数y轴位置的参数。

步骤S130、基于第二频率以及第三频率的大小关系，在目标函数曲线的多个极大值点中确定目标极大值点；其中，第二频率为量子比特施加第二磁通偏置时谐振腔的腔频，第三频率为量子比特施加第三磁通偏置时谐振腔的腔频；第二磁通偏置与第三磁通偏置是通过对第一磁通偏置进行不同方向的偏移确定的。

具体地，可以先对第一磁通偏置进行不同方向的偏移，得到第二磁通偏置与第三磁通偏置，然后，针对第二磁通偏置和第三磁通偏置，分别进行读取脉冲信号的频率的扫描，以确定第二频率和第三频率，具体可参考前述第一频率的确定方式，在此不进行赘述。在确定第二频率与第三频率之后，基于两者的大小关系，在目标函数曲线的多个极大值点中确定目标极大值点。

可以理解，目标函数曲线的极大值点即磁通偏置对应的腔频偏离固定的f

步骤S140、将目标极大值点对应的磁通偏置，确定为量子比特的最大比特频率对应的最小磁通偏置。

如前述说明，目标极大值点为与量子比特的最大比特频率对应的磁通偏置所在的点，因此，可以直接将目标极大值点对应的磁通偏置，确定为量子比特的最大比特频率对应的最小磁通偏置。该最小磁通偏置可以用于在量子比特的测控过程和/或计算应用中，控制量子比特频率达到最大。可以理解，使用该最小磁通偏置相比于使用最大比特频率所对应的其他磁通偏置，能够减少能耗。

可以看到，本公开实施例提供的上述方法，通过固定量子比特的读取脉冲信号的频率，将多个磁通偏置依次施加在量子比特上，得到多个IQ信号振幅值。利用多个IQ信号振幅值拟合目标函数曲线，并基于不同磁通偏置下的频率大小关系在目标函数曲线的多个极大值点确定出最大比特频率对应的最小磁通偏置所在的目标极大值点。因此，本公开实施例通过对磁通偏置的一维扫描实现了上述最小磁通偏置的标定，大幅减少了标定的耗时，提升了数据利用率以及效率。

在一些实施例中，上述第一频率、第二频率以及第三频率是通过对量子比特施加特定的磁通偏置，并在频率扫描区间内进行读取脉冲信号的频率的一维扫描确定的。

通过在频率扫描区间内进行读取脉冲信号的频率的一维扫描，可以准确确定量子比特施加特定的磁通偏置时对应的腔频，从而提升参数标定的准确性。

图2是根据本公开另一实施例的量子比特的参数标定方法的流程示意图。如图2所示，在该方法中，还可以包括以下步骤S210～S230。

步骤S210、基于目标函数曲线，确定周期大小。

在一些场景中，可以根据目标函数曲线中的参数，例如上述公式(1)中的ω确定周期大小。

步骤S220、基于腔频随磁通偏置变化的周期大小以及第一比例，确定第一磁通偏置偏移量。

步骤S230、基于第一磁通偏置偏移量，对第一磁通偏置进行不同方向的偏移，得到第二磁通偏置与第三磁通偏置。

示例性地，将上述周期大小与第一比例的乘积作为第一磁通偏置偏移量。可选地，第一比例可以是1/4，或约等于1/4。由于第一比例约为1/4的情况下，第一磁通偏置偏移量为1/4个IQ信号变化的周期，基于该偏移量对第一磁通偏置进行不同方向的偏移，得到的第二磁通偏置与第三磁通偏置之间的距离可以达到约1/2个IQ周期。可以看到，基于上述周期大小与第一比例确定磁通偏置偏移量，可以控制第二磁通偏置和第三磁通偏置的跨度与周期大小相关，基于第二磁通偏置所对应的腔频与第三磁通偏置所对应的腔频之间的大小关系以及目标函数曲线的极值点位置，可以较为准确地判断腔频随磁通偏置变化的走向。

在一些实施例中，上述步骤S130、基于第二频率以及第三频率的大小关系，在目标函数曲线的多个极大值点中确定目标极大值点，可以包括：在第二频率与第三频率之间的差值大于等于第一阈值的情况下，对第一磁通偏置进行单一方向的偏移，得到第四磁通偏置；对量子比特施加第四磁通偏置，得到第四频率；基于第一频率与第四频率的大小关系，确定量子比特的比特频率在第一磁通偏置与第四磁通偏置之间的频率增减性；基于频率增减性，在多个极大值点中确定目标极大值点。

其中，第一阈值可以基于应用场景的精度需求确定。例如，第一阈值可以为0.1MHz、1MHz等。第二频率与第三频率之间的差值大于等于第一阈值表明第二频率与第三频率不同。

实际应用中，可以在第二频率、第三频率与第一频率三者均不同的情况下，确定第四磁通偏置，进而基于第四磁通偏置确定目标极大值。

为了便于理解，假设第二磁通偏置为第一磁通偏置向负方向(左)偏移得到的，第三磁通偏置为第一磁通偏置向正方向(右)偏移得到的，则第二磁通偏置对应的第二频率可记为f

f

具体地，若第四磁通偏置是相对第一磁通偏置向正方向(右)进行偏移得到的，则第四频率大于第一频率表明在第一频率附近比特频率是向右递增的，第四频率小于第一频率表明在第一频率比特频率是向右递减的。

反之，若第四磁通偏置是相对第一磁通偏置向负方向(左)进行偏移得到的，则第四频率大于第一频率表明在第一频率附近比特频率是向右递减的，第四频率小于第一频率表明在第一频率附近比特频率是向右递增的。

在一些实施例中，基于频率增减性，在多个极大值点中确定目标极大值点，可以包括：基于频率增减性，确定目标极大值点相对第一频率的偏移方向；将多个极大值点中在偏移方向上距离第一磁通偏置最近的极大值点，作为目标极大值点。

具体地，先根据增减性确定目标极大值点相对第一磁通偏置的偏移方向或者说在第一磁通偏置的两侧中的哪一侧，从而在该方向上找到磁通偏置绝对值最小的点作为目标极大值点。

其中，若比特频率在第一频率附近是向右递增的，则目标极大值点为第一磁通偏置右侧距离第一磁通偏置最近的极大值点；若比特频率在第一频率附近是向左递增的，则目标极大值点为第一磁通偏置左侧距离第一磁通偏置最近的极大值点。

举例而言，假设第四磁通偏置是相对第一磁通偏置(Z

若f

若f

可以看到，通过上述实施例，可以在第二频率、第三频率与第一频率均不同的情况下，准确、唯一地确定目标极大值点，从而准确确定最大比特频率对应的最小磁通偏置。

在一些实施例中，对第一磁通偏置进行单一方向的偏移，得到第四磁通偏置，包括：基于上述周期大小以及第二比例，确定第二磁通偏置偏移量，其中，第二磁通偏置偏移量小于第二磁通偏置与第三磁通偏置相对第一磁通偏置的第一磁通偏置偏移量；基于第二磁通偏置偏移量，对第一磁通偏置进行单一方向的偏移，得到第四磁通偏置。

示例性地，第二比例可以是1/16，或者约为1/16。相应地，第二磁通偏置偏移量可以是1/16个IQ信号变化的周期。

根据上述实施例，可以控制第四磁通偏置相对第一磁通偏置在较小的范围，从而提升判断增减性的准确性，相应地提升参数标定的准确性。

在一些实施例中，上述步骤S130、基于第二频率以及第三频率的大小关系，在目标函数曲线的多个极大值点中确定目标极大值点，可以包括：在第二频率与第三频率之间的差值小于等于第二阈值的情况下，将多个极大值点中距离第一磁通偏置最近的极大值点作为目标极大值点。

其中，第二阈值可以基于应用场景的精度需求确定。例如，第二阈值可以为0.1MHz、1MHz等。第二频率与第三频率之间的差值小于等于第二阈值表明第二频率约等于第三频率。需要说明的是，第二阈值可以与前述实施例中的第一阈值相同，也可以与前述实施例中的第一阈值不同。

实际应用中，在第二频率约等于第三频率的情况下，第一频率在腔频随磁通偏置变化的曲线上应位于或接近(考虑误差)极大值点或极小值点。此时，可以认为在第一频率对应的第一磁通偏置左右两侧比特频率的增减性是相同的，则可以直接将多个极大值点中距离第一磁通偏置最近的极大值点作为目标极大值点。

需要说明的是，当第一频率位于或接近腔频随磁通偏置变化的曲线的极大值点时，第一频率在目标函数曲线上对应的点可能为目标极大值点，但考虑到腔频扫描、数据拟合等过程中的误差，通过在目标函数曲线的多个极大值点中确认距离第一磁通偏置最近的极大值点，可以提升目标极大值点的准确性。

为了便于理解，假设第二磁通偏置为第一磁通偏置向负方向(左)偏移1/4个目标函数曲线的周期得到的，第三磁通偏置为第一磁通偏置向正方向(右)偏移1/4个目标函数曲线的周期得到的，则第二磁通偏置对应的第二频率可记为f

情况1：如图4所示，若f

情况2：如图5所示，若f

需要说明的是，若第一频率在腔频随磁通偏置变化的曲线的极大值点与极小值点之间，则目标函数曲线对应的周期大小即为腔频随磁通偏置变化的周期大小。若第一频率在腔频随磁通偏置变化的曲线的极大值点或极小值点上，则目标函数曲线对应的周期大小可能为腔频随磁通偏置变化的周期大小的两倍。因此，在上述示例中，f

为了便于理解上述量子比特的参数标定方法，下面结合具体的测试数据提供一具体的应用示例进行说明。图6A为读取脉冲信号的频率固定为f

在该应用示例中，首先确定f

为了确定最小磁通偏置Z

通过应用示例可以看到，上述方法中，仅通过少量的一维扫描，即实现了寻找量子比特的最大比特频率所对应的最小磁通偏置。相比相关技术的二维扫描方式，可以大幅减少耗时，提升数据利用率。

图7是根据本公开又一实施例的量子比特的参数标定方法的流程示意图。如图7所示，上述步骤S120、基于多个IQ信号振幅值，拟合得到目标函数曲线，包括：

步骤S121、基于多个IQ信号振幅值进行自关联函数计算，确定在多个磁通偏置所在的磁通偏置扫描区间内IQ信号振幅值随磁通偏置变化的第一周期数量；

步骤S122、在第一周期数量处于目标数量区间内的情况下，基于多个IQ信号振幅值，拟合得到目标函数曲线。

根据上述实施例，可以利用自关联函数大致判断多个IQ信号振幅值随磁通偏置变化的周期数量，记为第一周期数量。在该第一周期数量处于目标数量区间的情况下，即第一周期数量大于等于一阈值，且小于等于另一阈值时，进行曲线拟合。

也就是说，需要在第一周期数量满足一定条件时进行曲线拟合以及后续步骤。如此，可以使目标函数曲线中的极值点数量足够用于确定目标极值点，同时避免增加后续数据处理产生的系统误差。

如图7所示，量子比特的参数标定方法还可以包括：

步骤S710、在第一周期数量小于等于目标数量区间的最小值的情况下，通过对磁通偏置与读取脉冲信号的频率的二维扫描，确定量子比特的最大比特频率最大对应的最小磁通偏置。

这里，对磁通偏置与读取脉冲信号的频率的二维扫描，可以包括前述相关技术中的大范围二维扫描或动态二维扫描。

第一周期数量小于目标数量区间的最小值时，由于直接处理温控设备功率的局限性，并不能较好地更改磁通偏置扫描区间以获得更多的周期数量，从而得到目标函数曲线上的足够多的极大值点。因此，转为使用二维扫描方式，可以保证参数标定的有效执行。

在一些实施例中，如图7所示，量子比特的参数标定方法还可以包括：

S720、在第一周期数量大于等于目标数量区间的最大值的情况下，缩小磁通偏置扫描区间，并在缩小后的磁通偏置扫描区间内重新确定多个磁通偏置。之后，返回将量子比特的读取脉冲信号的频率固定为第一频率，并将多个磁通偏置依次施加在量子比特上的步骤，直至第一周期数量在目标数量区间内。

第一周期数量大于目标数量区间的最大值时，由于周期数量较多会增加后续数据拟合产生的系统误差，也不符合实际情况需要，因此，通过缩小磁通偏置扫描区间并重新进行频率一维扫描，可以保证后续处理的准确性。

示例性地，在上述实施例中，目标数量区间可以是(1,10)。假设第一周期数量为n

若n

若n

若1

图8是根据本公开又一实施例的量子比特的参数标定方法的流程示意图。如图8所示，量子比特的参数标定方法还可以包括：

步骤S810、确定多个IQ信号振幅值与目标函数曲线之间的相关系数；

步骤S820、在相关系数小于第三阈值的情况下，调整用于确定多个磁通偏置的参数，以重新确定多个磁通偏置，并返回将量子比特的读取脉冲信号的频率固定为第一频率，并将多个磁通偏置依次施加在量子比特上的步骤，直至相关系数大于等于第三阈值。

可选地，在相关系数大于等于第三阈值的情况下，执行步骤S130。示例性地，第三阈值可以是略小于1的正数，例如0.8、0.9等，具体可以根据实际精度需求确定。

根据上述实施例，曲线拟合后通过计算原始数据与拟合数据的相关系数，来判断拟合效果。若相关系数小于第三阈值，表明拟合效果较差，则可以调整参数，重新开始参数标定。具体地，可以调整初始参数，例如磁通偏置扫描范围的边界值、扫描的步长或步数等。如此，可以减小参数标定的误差。

图9是根据本公开又一实施例的量子比特的参数标定方法的流程示意图。如图9所示，量子比特的参数标定方法还可以包括：

步骤S910、基于目标函数曲线，确定在多个磁通偏置所在的磁通偏置扫描区间内IQ信号振幅值随磁通偏置变化的第二周期数量；

步骤S920、在第二周期数量大于等于第四阈值的情况下，缩小磁通偏置扫描区间，并在缩小后的磁通偏置扫描区间内重新确定多个磁通偏置。并返回将量子比特的读取脉冲信号的频率固定为第一频率，并将多个磁通偏置依次施加在量子比特上的步骤，直至第二周期数量小于第四阈值。

可选地，在第二周期数量小于第四阈值的情况下，执行步骤S130。示例性地，第四阈值可以是5、7等，具体可以根据实际精度需求确定。

根据上述实施例，曲线拟合后根据目标函数曲线磁通偏置扫描区间内准确的周期数量，记为第二周期数量。若该周期数量过大，后续误差可能较大，影响后续数据分析，则可以缩小磁通偏置扫描区间，例如缩小为原来的一半，重新开始参数标定。如此，可以减小参数标定的误差。

图10是根据本公开又一实施例的量子比特的参数标定方法的流程示意图。如图10所示，量子比特的参数标定方法还可以包括：

步骤S1010、基于目标函数曲线，确定多个磁通偏置中处于IQ信号振幅值随磁通偏置变化的单个周期内的磁通偏置数量；

步骤S1020、在单个周期内的磁通偏置数量小于第五阈值的情况下，调整用于确定多个磁通偏置的步长或步数，以重新确定多个磁通偏置。并返回将量子比特的读取脉冲信号的频率固定为第一频率，并将多个磁通偏置依次施加在量子比特上的步骤，直至单个周期内的磁通偏置数量大于等于第五阈值。

可选地，在单个周期内的磁通偏置数量大于等于第五阈值的情况下，执行步骤S130。示例性地，第五阈值可以是15、18等数值。

可以理解，上述磁通偏置数量为单个周期内的样点。根据上述实施例，曲线拟合后根据单个周期内的样点数量，确定是否可执行下一步操作。若单个周期内样点数量过少，拟合结果不可信，则需要调整步长或步数，例如增加样点数量为原来的两倍，重新开始参数标定。如此，可以减少参数标定的误差。

需要说明的是，上述图7至图10所示的方案，可以择一实现，也可以进行两个或两个以上的方案的组合，其均属于本公开实施例的保护范围。

为了便于理解，图11示出了一个完整的应用示例的流程示意图。如图11所示，量子比特的参数标定方法可以包括：

步骤1：预扫描。具体地，需要扫描得到当Z

步骤2.1：接入动态二维扫描。

步骤2.2：数据拟合分析。

经过预扫描的判断获取到符合标准的实验数据后，利用前述公式(1)对实验数据进行拟合。拟合后通过计算原始数据与拟合数据的相关系数R

若R

若R

拟合成功后计算拟合函数周期，得到当前Z

若n

若N

若n

步骤3：扫描种类判断。

根据cos函数特性以及腔频周期性变化的物理意义，通过扫描Z

若f

若f

若f

步骤3.1：f

步骤3.2：f

步骤3.3：f

步骤4.扫描距Z

步骤4.1.若f

步骤4.2.若f

最后根据统计方法找到方向正确且Z

本公开实施例提供的方法，具有以下优点：相对于原本所用的大范围扫描或是改进后的二维扫描，整体标定流程耗时可以减少一半以上，效率更高，更加充分的利用了物理规律和数据信息。针对不同的超导芯片和比特，还提供了周期判断、种类区分等一系列关键措施，尽可能考虑多发情况，完善整体流程的健壮性。且无需提供预设参数，出现拟合、实验失败等在一定程度内自动重新实验，失败时会返回具体的错误信息。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种量子比特的参数标定装置，图12示出了本公开一实施例提供的量子比特的参数标定装置的示意性框图，如图12所示，该装置包括：

一维扫描模块1210，用于将量子比特的读取脉冲信号的频率固定为第一频率，并将多个磁通偏置依次施加在量子比特上，得到与量子比特耦合的谐振腔依次返回的多个同相正交IQ信号振幅值；其中，第一频率为量子比特施加第一磁通偏置时谐振腔的腔频；

拟合模块1220，用于基于多个IQ信号振幅值，拟合得到目标函数曲线；

目标确定模块1230，用于基于第二频率以及第三频率的大小关系，在目标函数曲线的多个极大值点中确定目标极大值点；其中，第二频率为量子比特施加第二磁通偏置时谐振腔的腔频，第三频率为量子比特施加第三磁通偏置时谐振腔的腔频；第二磁通偏置与第三磁通偏置是通过对第一磁通偏置进行不同方向的偏移确定的；

标定模块1240，用于将目标极大值点对应的磁通偏置，确定为量子比特的最大比特频率对应的最小磁通偏置。

在一些实施例中，如图13所示，该装置还包括：

周期大小确定模块1310，用于基于目标函数曲线，确定周期大小；

偏移量确定模块1320，用于基于周期大小以及第一比例，确定第一磁通偏置偏移量；

磁通偏置确定模块1330，用于基于第一磁通偏置偏移量，对第一磁通偏置进行不同方向的偏移，得到第二磁通偏置与第三磁通偏置。

在一些实施例中，目标确定模块1230用于：

在第二频率与第三频率之间的差值大于等于第一阈值的情况下，对第一磁通偏置进行单一方向的偏移，得到第四磁通偏置；

对量子比特施加第四磁通偏置，得到第四频率；

基于第一频率与第四频率的大小关系，确定量子比特的比特频率在第一磁通偏置与第四磁通偏置之间的频率增减性；

基于频率增减性，在多个极大值点中确定目标极大值点。

在一些实施例中，目标确定模块1230用于：

基于频率增减性，确定目标极大值点相对第一频率的偏移方向；

将多个极大值点中在偏移方向上距离第一磁通偏置最近的极大值点，作为目标极大值点。

在一些实施例中，目标确定模块1230用于：

基于周期大小以及第二比例，确定第二磁通偏置偏移量；其中，第二磁通偏置偏移量小于第二磁通偏置与第三磁通偏置相对第一磁通偏置的第一磁通偏置偏移量；

基于第二磁通偏置偏移量，对第一磁通偏置进行单一方向的偏移，得到第四磁通偏置。

在一些实施例中，目标确定模块1230用于：

在第二频率与第三频率之间的差值小于等于第二阈值的情况下，将多个极大值点中距离第一磁通偏置最近的极大值点作为目标极大值点。

在一些实施例中，拟合模块1220用于：

基于多个IQ信号振幅值进行自关联函数计算，确定在多个磁通偏置所在的磁通偏置扫描区间内IQ信号振幅值随磁通偏置变化的第一周期数量；

在第一周期数量处于目标数量区间内的情况下，基于多个IQ信号振幅值，拟合得到目标函数曲线。

在一些实施例中，如图14所示，该装置还包括：

二维扫描模块1410，用于在第一周期数量小于等于目标数量区间的最小值的情况下，通过对磁通偏置与读取脉冲信号的频率的二维扫描，确定量子比特的最大比特频率最大对应的最小磁通偏置。

在一些实施例中，如图14所示，该装置还包括：

第一扫描区间调整模块1420，用于在第一周期数量大于等于目标数量区间的最大值的情况下，缩小磁通偏置扫描区间，并在缩小后的磁通偏置扫描区间内重新确定多个磁通偏置，返回将量子比特的读取脉冲信号的频率固定为第一频率，并将多个磁通偏置依次施加在量子比特上的步骤，直至第一周期数量在目标数量区间内。

在一些实施例中，如图14所示，该装置还包括：

相关系数确定模块1430，用于确定多个IQ信号振幅值与目标函数曲线之间的相关系数；

参数调整模块1440，用于在相关系数小于第三阈值的情况下，调整用于确定多个磁通偏置的参数，以重新确定多个磁通偏置，并返回将量子比特的读取脉冲信号的频率固定为第一频率，并将多个磁通偏置依次施加在量子比特上的步骤，直至相关系数大于等于第三阈值。

在一些实施例中，如图14所示，该装置还包括：

周期数量确定模块1450，用于基于目标函数曲线，确定在多个磁通偏置所在的磁通偏置扫描区间内IQ信号振幅值随磁通偏置变化的第二周期数量；

第二扫描区间调整模块1460，用于在第二周期数量大于等于第四阈值的情况下，缩小磁通偏置扫描区间，并在缩小后的磁通偏置扫描区间内重新确定多个磁通偏置，返回将量子比特的读取脉冲信号的频率固定为第一频率，并将多个磁通偏置依次施加在量子比特上的步骤，直至第二周期数量小于第四阈值。

在一些实施例中，如图14所示，该装置还包括：

样点数量确定模块1470，用于基于目标函数曲线，确定多个磁通偏置中处于IQ信号振幅值随磁通偏置变化的单个周期内的磁通偏置数量；

步长调整模块1480，用于在单个周期内的磁通偏置数量小于第五阈值的情况下，调整用于确定多个磁通偏置的步长或步数，以重新确定多个磁通偏置，并返回将量子比特的读取脉冲信号的频率固定为第一频率，并将多个磁通偏置依次施加在量子比特上的步骤，直至单个周期内的磁通偏置数量大于等于第五阈值。

在一些实施例中，第一频率、第二频率以及第三频率是通过对量子比特施加特定的磁通偏置，并在频率扫描区间内进行读取脉冲信号的频率的一维扫描确定的。

本公开实施例的装置的各模块、子模块的具体功能和示例的描述，可以参见上述方法实施例中对应步骤的相关描述，在此不再赘述。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。

在一些实施例中，该电子设备可以为量子计算设备，量子计算设备包括：

至少一个QPU(Quantum Processing Unit，量子处理单元)；

存储器，耦合到至少一个QPU并用于存储可执行指令；指令被至少一个QPU执行，以使至少一个量子处理单元能够执行应用于量子计算设备的方法。

可以理解的是，本公开实施例中使用的QPU，也可称为量子处理器或量子芯片，可以涉及包括多个以特定方式互连的量子比特的物理芯片。

而且，可以理解的是，本公开方案的量子比特可以指量子计算设备的基本信息单元。量子比特包含在QPU中，并推广了经典数字比特的概念。

在一些实施例中，该电子设备可以为经典计算设备。图15示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备1500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，个人数字助理、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。

如图15所示，设备1500包括计算单元1501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1502中的计算机程序或者从存储单元1508加载到随机访问存储器(RAM)1503中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 1503中，还可存储设备1500操作所需的各种程序和数据。计算单元1501、ROM 1502以及RAM 1503通过总线1504彼此相连。输入/输出(I/O)接口1505也连接至总线1504。

设备1500中的多个部件连接至I/O接口1505，包括：输入单元1506，例如键盘、鼠标等；输出单元1507，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元1508，例如磁盘、光盘等；以及通信单元1509，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元1509允许设备1500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。

计算单元1501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1501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1501执行上文所描述的各个方法和处理，例如量子比特的参数标定方法。例如，在一些实施例中，量子比特的参数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1508。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 1502和/或通信单元1509而被载入和/或安装到设备1500上。当计算机程序加载到RAM 1503并由计算单元1501执行时，可以执行上文描述的量子比特的参数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1501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的参数标定方法。

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、现场可编程门阵列(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。

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。

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。

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。

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。

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，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。

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。

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。