СПОСОБ И УСТРОЙСТВО КВАНТОВОЙ ОБРАБОТКИ

1. Способ вычисления решения вычислительной задачи с использованием квантовой системы, содержащей множество кубитов, содержащий этапы, на которых:
кодируют вычислительную задачу в гамильтониан задачи квантовой системы, причем гамильтониан задачи является гамильтонианом одного тела, содержащим множество регулируемых параметров, а этап кодирования содержит подэтап, на котором определяют, из вычислительной задачи, конфигурации кодирования задачи для множества регулируемых параметров;
совершенствуют квантовую систему из начального квантового состояния в основное состояние конечного гамильтониана квантовой системы, причем конечный гамильтониан представляет собой сумму гамильтониана задачи и гамильтониана ближнего порядка, а множество регулируемых параметров гамильтониана задачи находятся в конфигурации кодирования задачи, при этом гамильтониан ближнего порядка является гамильтонианом d-тела и d не зависит от вычислительной задачи;
измеряют по меньшей мере участок множества кубитов для получения данных считывания квантовой системы; и
определяют решение вычислительной задачи из данных считывания.
2. Способ по п. 1, в котором этап совершенствования квантовой системы из начального квантового состояния в основное состояние конечного гамильтониана содержит подэтап, на котором осуществляют переход от начального гамильтониана квантовой системы к конечному гамильтониану посредством квантового отжига.
3. Способ по п. 2, дополнительно содержащий этап, на котором инициализируют квантовую систему в начальном квантовом состоянии, посредством охлаждения квантовой системы до основного состояния начального гамильтониана.
4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором множество регулируемых параметров содержит множество напряжений поля и/или множество направлений поля полей одного тела, действующих на множество кубитов.
5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором этап квантового отжига от начального гамильтониана до конечного гамильтониана содержит подэтап, на котором осуществляют адиабатическое совершенствование начального гамильтониана в конечный гамильтониан.
6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором гамильтониан ближнего порядка представляет собой гамильтониан d-тела, при этом d = 4.
7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором гамильтониан ближнего порядка не зависит от вычислительной задачи.
8. Способ по любому из пп. 1-7, в котором множество кубитов расположены в соответствии с двумерной решеткой или в соответствии с трехмерной решеткой.
9. Способ по любому из пп. 1-8, в котором множество кубитов расположены в соответствии с двумерной решеткой, а гамильтониан ближнего порядка включает в себя взаимодействия между группами из четырех кубитов, соответствующих плакеткам двумерной решетки.
10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором вычислительная задача является NP-сложной задачей.
k
k
z
z
k
k
(k)
(k)
11. Способ по любому из пп. 1-10, в котором гамильтониан задачи имеет вид Σ J σ, в котором σ является оператором Паули k-го кубита множества кубитов, где каждый J является коэффициентом и коэффициенты J образуют множество регулируемых параметров гамильтониана задачи.
12. Способ по любому из пп. 1-11, в котором этап определения конфигурации кодирования задачи содержит подэтапы, на которых:
отображают вычислительную задачу на вспомогательную вычислительную задачу, причем вспомогательная вычислительная задача содержит определение основного состояния модели спина дальнего порядка, в частности, модели спина дальнего порядка с взаимодействием m-тела, в котором m равно 1, 2 или 3; и
определяют конфигурацию кодирования задачи из модели спина дальнего порядка.
13. Способ по п. 12, дополнительно содержащий этап, на котором:
определяют гамильтониан ближнего порядка из множества замкнутых петель спинов в модели спина дальнего порядка.
14. Устройство решения вычислительных задач, содержащее:
квантовую систему, содержащую множество кубитов;
блок охлаждения, выполненный с возможностью охлаждения квантовой системы в основное состояние квантовой системы;
программируемый блок квантового отжига, выполненный с возможностью совершенствования, посредством квантового отжига начального гамильтониана квантовой системы в конечный гамильтониан квантовой системы, при этом конечный гамильтониан представляет собой сумму гамильтониана задачи и гамильтониана ближнего порядка, при этом гамильтониан задачи является гамильтонианом одного тела, содержащим множество регулируемых параметров;
измерительное устройство, выполненное с возможностью измерения по меньшей мере участка множества кубитов; и
классическую вычислительную систему, соединенную с программируемым блоком квантового отжига и измерительным устройством, при этом классическая вычислительная система выполнена с возможностью:
приема в качестве входных данных вычислительной задачи;
кодирования вычислительной задачи в гамильтониан задачи, причем кодирование содержит определение из вычислительной задачи конфигурации кодирования задачи для множества регулируемых параметров гамильтониана задачи; и
передачи конфигурации кодирования задачи в блок квантового отжига; а
программируемый блок квантового отжига выполнен с возможностью:
приема конфигурации кодирования задачи от классической вычислительной системы; и
совершенствования, посредством квантового отжига, начального гамильтониана в конечный гамильтониан, при этом множество регулируемых параметров гамильтониана задачи находится в конфигурации кодирования задачи; при этом
классическая вычислительная система дополнительно выполнена с возможностью:
приема данных считывания квантовой системы от измерительного устройства; и
определения решения вычислительной задачи из данных считывания.
15. Программируемое устройство квантового отжига для вычисления решений вычислительных задач, содержащее:
квантовую систему, содержащую множество сверхпроводящих кубитов, расположенных в соответствии с двумерной решеткой;
узел смещения магнитного потока, содержащий множество блоков смещения магнитного потока, выполненных с возможностью генерирования множества регулируемых магнитных потоков, при этом каждый регулируемый магнитный поток выполнен с возможностью воздействия на один сверхпроводящий кубит из множества сверхпроводящих кубитов;
блок соединения, содержащий по меньшей мере один сверхпроводящий квантовый интерференционный датчик, выполненный с возможностью соединения множества сверхпроводящих кубитов в соответствии с гамильтонианом плакетки; и
контроллер, соединенный с блоком смещения магнитного потока и блоком соединения, и выполненный с возможностью:
приема конфигурации кодирования задачи для множества регулируемых параметров гамильтониана задачи квантовой системы, причем гамильтониан задачи является гамильтонианом одного тела, а конфигурация кодирования задачи кодирует вычислительную задачу; и
управления узлом смещения магнитного потока и блоком соединения для совершенствования начального гамильтониана квантовой системы в конечный гамильтониан квантовой системы посредством квантового отжига, причем конечный гамильтониан представляет собой сумму гамильтониана плакетки и гамильтониана задачи, при этом множество регулируемых параметров гамильтониана задачи находится в конфигурации кодирования задачи.