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申请/专利权人：山东云海国创云计算装备产业创新中心有限公司

摘要：本发明涉及量子计算领域，公开了一种哈密顿量确定架构、方法、系统、装置及介质，用于解决量子计算过程中的稳定性问题。该架构包括超导量子比特和超导量子干涉仪，控制装置可以根据目标需求调整两个信号的参数，超导量子比特与超导量子干涉仪间实现耦合产生所需的目标哈密顿量。由于环面码的哈密顿量的能隙不受量子系统尺寸增大的影响，任何局部微小扰动都不会使能隙关闭，基态简并也不会被局部微小扰动破除，保持了基态空间维度的稳定性，因此本发明利用此目标哈密顿量对环面码进行编码可使编码的逻辑量子比特保持稳定，不需要重复的检测和纠错过程，减少了时间和资源的消耗，也避免了错误累积的问题，从而保护了逻辑量子比特的状态。

主权项：1.一种哈密顿量确定架构，其特征在于，包括：多个超导量子比特和多个超导量子干涉仪；各个所述超导量子比特设于二维阵列的结点处，各所述超导量子干涉仪设于所述结点形成的平面上，各所述超导量子干涉仪与和自身相邻的四个超导量子比特连接，各个所述超导量子比特与第一信号传输线连接，各个所述超导量子干涉仪与第二信号传输线连接，所述二维阵列为N行N列的阵列，N为正整数；所述第一信号传输线用于输入第一交流信号，所述第二信号传输线用于输入混合电流信号，所述混合电流信号包括直流信号和第二交流信号；控制装置，与所述第一信号传输线和所述第二信号传输线连接，用于根据目标需求确定目标哈密顿量，根据所述目标哈密顿量调整所述第一交流信号的第一信号参数和或所述混合电流信号的第二信号参数，以使所述超导量子比特与所述超导量子干涉仪耦合产生所述目标哈密顿量；所述超导量子比特包括第一约瑟夫森结和第一电容，所述第一约瑟夫森结与所述第一电容并联，所述第一电容的第一端接地、所述第一电容的第二端与所述超导量子干涉仪连接；各所述超导量子比特中的第一电容的第二端还通过第二电容与所述第一信号传输线连接；所述超导量子干涉仪的电路包括第三电容和两个并联的第二约瑟夫森结，所述第三电容与任一所述第二约瑟夫森结并联，任一所述第二约瑟夫森结与所述第二信号传输线连接；所述哈密顿量确定架构还包括第四电容和第五电容，所述第三电容的第一端通过所述第四电容接地，所述第三电容的第二端通过所述第五电容接地；所述哈密顿量确定架构还包括四个电感；所述第三电容的第一端通过第一结点、第一电感与第一个超导量子比特中的第一电容的第二端连接，所述第三电容的第一端通过所述第一结点、第二电感与第二个超导量子比特中的第一电容的第二端连接，所述第三电容的第二端通过第二结点、第三电感与第三个超导量子比特中的第一电容的第二端连接，所述第三电容的第二端通过所述第二结点、第四电感与第四个超导量子比特中的第一电容的第二端连接；所述哈密顿量确定架构产生的总哈密顿量为所述超导量子比特产生的第一哈密顿量、所述超导量子干涉仪产生的第二哈密顿量、所述超导量子比特与所述超导量子干涉仪相互作用产生的第三哈密顿量的总和；所述控制装置具体用于根据所述目标哈密顿量调整第一交流信号的第一信号参数和或混合电流信号的第二信号参数，以将所述总哈密顿量调整为所述目标哈密顿量；所述第一哈密顿量的表达式为： ；其中，； ，；其中，Hq为所述第一哈密顿量，N为二维阵列的行数或列数，n和m为1-N中的任意整数，所述第一个超导量子比特所在结点的坐标为（n,m），所述第二个超导量子比特所在结点的坐标为（n,m+1），所述第三个超导量子比特所在结点的坐标为（n+1,m），所述第四个超导量子比特所在结点的坐标为（n+1,m+1），ECq;n,m为位于结点n,m的第一个超导量子比特的总充电能，Ωn,mt为结点n,m连接的第一信号传输线上约化后的第一交流信号，t为时间，EL为电感对应的电感能，EJq;n,m为位于结点n,m的第一个超导量子比特中的第一约瑟夫森结的约瑟夫森能，Cq;n,m为位于结点n,m的第一个超导量子比特中的第一电容的电容量，Cd;n,m为位于结点n,m的第一个超导量子比特中的第二电容的电容量，e为单位电荷，Vn,m为结点n,m连接的第一信号传输线上的所述第一交流信号的电压强度，为结点n,m连接的第一信号传输线上的所述第一交流信号的频率，为结点n,m连接的第一信号传输线上的所述第一交流信号的相位，为位于结点n,m的约化结点磁通，L为电感，为约化的单位磁通；nn,m是位于结点n,m的约化电荷，nn,m为的共轭物理量，nn,m和满足正则对易关系；所述第二哈密顿量的表达式为： ；其中，； ； ；其中，HS为所述第二哈密顿量，为所述超导量子干涉仪的广义坐标，为第一结点的约化结点磁通，为第二结点的约化结点磁通，第一结点的坐标为（a;n,m），第二结点的坐标为（b;n,m），n±;n,m是的共轭物理量，EJ为任一所述第二约瑟夫森结的约瑟夫森能，EC±为对应的充电能，为穿过所述超导量子干涉仪的约化磁通量，为穿过所述超导量子干涉仪的磁通量，h为普朗克常数，Cg为所述第四电容或所述第五电容的电容值，CJ为所述第三电容的电容值；所述第三哈密顿量的表达式为： ；其中，；其中，HqS为所述第三哈密顿量，为位于结点（n+1,m）上的约化结点磁通，为位于结点（n,m+1）的约化结点磁通，为位于结点（n+1,m+1）上的约化结点磁通，为位于结点（n,m）超导量子比特的广义坐标。

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