量子电路的脉冲级描述

本提案的目的是增强QuTiP量子电路编译功能，以支持量子信息处理。虽然QuTiP核心模块主要处理动力学模拟，但也有一个模块用于量子电路模拟。2019年和2020年的两个后续Google Summer of Code项目增强了这些模块的功能和特性，允许在门级和时间演化级别进行模拟。为了连接这些模块，实现了一个编译器，将量子门编译为哈密顿模型。我们希望进一步增强QuTiP中的这一功能以及与其他库的连接。

预期结果

  • 用于将脉冲导入和导出到其他库的API。量子编译器是量子工程中的一个当前研究课题。尽管QuTiP有一个简单的编译器，但许多人可能希望尝试使用更兼容其量子设备的自己的编译器。允许控制脉冲的导入和导出将使这一点变得更加容易。这将包括对现有库的研究，例如qiskit.pulse和OpenPulse [1]，将它们与qutip.qip.pulse模块进行比较，并构建一个更通用和全面的脉冲描述。

  • 更多关于量子系统的示例可以在qutip.qip.device模块中找到。电路的模拟和编译在很大程度上依赖于物理系统。目前，我们有两个模型：自旋链和腔量子电动力学（QED）。我们希望包括一些其他常用的平台，如超导系统[2]、离子阱系统[3]或硅系统。每个模型都需要一组新的控制哈密顿量和一个用于找到量子门控制脉冲的编译器。基于物理系统，还可以添加更复杂的噪声模型。这部分将涉及一些物理学和常用硬件平台的研究。相关代码可以在qutip.qip.device和qutip.qip.compiler中找到。

技能

  • Git、Python 以及对 Python 科学计算栈的熟悉

  • 量子信息处理和量子计算（量子电路形式主义）

难度

  • 中等

导师

参考文献