GB/T 42565-2023 量子計算 術語和定義（正式版）

ICSCCS01.040.35A22量子計算術語和定義國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會GB/T42565—2023 I Ⅱ 3 5 參考文獻 8索引 IGB/T42565—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由全國量子計算與測量標準化技術委員會(SAC/TC578)提出并歸口?？茖W院計算技術研究所、中國信息通信研究院、中國電子技術標準化研究院、中國人民解放軍國防科技戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學、山東量子科學技術研究院有限公司、山東浪潮人工智能研究院有限公司、中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司、山東新一代標準化研究院有限公司、華為技術有限公司、杭州知量科技有限公司、上海圖靈智算量子科技有限公司、阿里巴巴科技(北京)有限公司。ⅡGB/T42565—2023量子計算是利用量子力學的基本特性實現(xiàn)問題求解的計算模式，通過構(gòu)建可精密操控的量子物理硬件系統(tǒng)，運行量子計算軟件實現(xiàn)量子算法，求解計算問題，實現(xiàn)量子計算在特定問題或領域的應用。1GB/T42565—2023量子計算術語和定義定義。照使用。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3量子計算通用基礎術語3.13.23.33.4物理量子比特physicalqubit3.5邏輯量子比特logicalqubit3.6數(shù)據(jù)量子比特dataqubit3.7輔助量子比特ancillaqubit2多量子比特系統(tǒng)multiple-qubitsystem由多個量子比特(3.3)組成的用來信息存儲、信息傳遞或信息處理的量子多體系統(tǒng)。量子疊加quantumsuperposition量子系統(tǒng)同時處在不同量子態(tài)(3.1)的量子現(xiàn)象。3.10量子糾纏quantumentanglement量子系統(tǒng)中的關于多個物理系統(tǒng)狀態(tài)之間非經(jīng)典關聯(lián)的一種屬性。量子隧穿quantumtunneling微觀粒子穿越超過自身總能量的勢壘的量子現(xiàn)象。量子計算quantumcomputing利用量子比特(3.3)進行信息運算和存儲，并運行量子算法的新型計算。量子復雜性理論quantumcomplexitytheory使用量子計算(3.12)研究復雜性的理論。3.14量子線路quantumcircuit量子計算(3.12)中一種以線路形式表示計算流程的方式。門量子計算gate-basedquantumcomputing通過定義量子門(3.16)并依靠量子門序列來完成量子計算任務的模型。3.16門量子計算(3.15)中進行量子比特(3.3)操縱的量子線路(3.14)單元。單量子比特門single-qubitgate操縱單個量子比特(3.3)的量子門(3.16)。多量子比特門multiple-qubitgate實現(xiàn)多個量子比特(3.3)量子糾纏(3.10)操縱的量子門(3.16)。3.19量子門陣列quantumgatearray操作量子比特(3.3)的多個量子門(3.16)的集合。量子隨機數(shù)quantumrandomnumber基于量子力學原理所保證的隨機性過程產(chǎn)生的真隨機數(shù)。量子態(tài)測量qubitstatemeasurement通過對量子比特(3.3)進行測量來得到量子態(tài)(3.1)信息的操作過程。3GB/T42565—20233.22利用多臺通過量子或經(jīng)典通道互聯(lián)的量子計算機完成計算任務的量子計算(3.12)模式。3.23通過對制備的初始糾纏態(tài)進行測量來完成計算的一種量子計算(3.12)模型。初始糾纏態(tài)通常為簇3.243.253.263.27量子模擬quantumsimulation使用人工可控量子系統(tǒng)模擬自然界中的量子現(xiàn)象或經(jīng)典現(xiàn)象。3.28使用隨機化方法來評估量子計算(3.12)硬件平臺能力的3.293.30一種確定未知量子過程/操作的方法。4量子計算硬件術語量子點quantumdot束縛電子或空穴的半導體器件。約瑟夫森結(jié)Josephsonjunction成的結(jié)。[來源：IEC60050-121:1998,121-13-23,有修改]4GB/T42565—2023利用光子來編碼信息的量子比特(3.3)。量子處理單元quantumproces4.104.114.124.134.14一種通過對離子阱中囚禁的離子量子比特(3.3)的操縱完成量子計算(3.12)任務的量子計算(3.12)方案。4.154.1655GB/T42565—2023核磁共振量子計算nuclearmagneticresonancequantumcomputing一種通過分子內(nèi)部核自旋量子比特(3.3)的操縱完成量子計算(3.12)任務的量子計算(3.12)方案。一種結(jié)合多個量子體系來完成量子計算(3.12)任務的量子計算(3.12)方案。量子線路經(jīng)典模擬器classicalsimulatorforquantumcircuit利用經(jīng)典計算方式來仿真模擬量子系統(tǒng)演化的設備。容錯量子計算fault-tolerantquantumcomputing當系統(tǒng)錯誤率低于特定的閾值，量子計算機可以容忍錯誤且得出正確結(jié)果的量子計算(3.12)模式。量子態(tài)(3.1)的物理實現(xiàn)與理論模型之間接近程度的一種度量。量子門保真度fidelityofquantumgate量子門(3.3)的物理實現(xiàn)和理論模型之間接近程度的一種度量。量子門(3.3)的物理實現(xiàn)發(fā)生錯誤的概率。量子門錯誤率e與量子門保真度(4.22)F的關系為e=物理量子比特(3.4)從激發(fā)態(tài)弛豫到基態(tài)的概率為1/e對應的時間。物理量子比特(3.4)的相位弛豫到完全混亂的概率為1/e對應的時間。量子計算(3.12)的外圍控制系統(tǒng)。5量子計算算法與軟件術語量子編程語言quantumprogramminglanguage表達量子算法(5.2)的編程語言。量子算法quantumalgorithm基于量子計算(3.12)解決計算問題的算法。量子編碼quantumencoding將量子信息(3.2)承載到量子比特(3.3)上的過程。677GB/T42565—2023管理量子計算機硬件與軟件資源的計算機程序。實現(xiàn)包括量子線路(3.14)系統(tǒng)設計、系統(tǒng)仿真、設計綜合、PCB版圖設計和制版的一整套自動化6量子計算應用術語由量子計算(3.12)硬件資源、經(jīng)典云計算能力、資源抽象控制組件及其上的量子服務軟件構(gòu)成量子機器學習quantummachinelearning量子計算機解決某些特定問題可以優(yōu)于經(jīng)典計算機的能力。在量子計算機中利用量子態(tài)(3.1)進行數(shù)基于量子圖像表示利用量子計算機進行數(shù)字圖像處理的過程。8[1]IEC60050-121:1998國際電工詞匯第121部分：電磁學(IVocabulary—Part121:Electromagnetism)[3]NIELSENMA,CHUANGIL.QuantumComputationandQuantumInformation[M].NewYork:CambridgeUniversityPress,2011.[4]KIELPINSKID,MONROEC,WINELANDDJ.Architectureforalarge-scaleion-trapquantumcomputer[J].Nature,2002,417(6890),709-711.[5]HARROWAW,HASSIDIMA,LLOYDS.Quantumalgorithmforlinearsystemsofequa-tions[J].PhysicalReviewLetters,2009,103(15),150502.[6]HORODECKIR,HORODECKIP,HORODECKIM,etal.Quantumentanglement[J].Re-viewsofModernPhysics,2009,81(2),865.[7]JOHNSONMW,AMINMH,GILDERTS,LANTINGT,etal.Quantumannealingwithmanufacturedspins[J].Nature,2011,473(7346),194-198.[8]KOKP,MUNROWJ,NEMOTOK,etal.Linearopticalquantumcomputingwithphotonicqubits[J].ReviewsofModernPhysics,2007,79(1),135.[9]ALBASHT,LIDARDA.Adiabaticquantumcomputation[J].ReviewsofModernPhysics,2018,90(1),015002.[10]GRIFONIM,HANGGIP.Drivenquantumtunneling[J].PhysicsReports,1998,304(5-6),229-354.[11]DUANLM,CIRACJI,ZOLLERP.Geometricmanipulationoftrappedionsforquantumcomputation[J].Science,2001,292(5522),1695-1697.[12]BARZS,KASHEFIE,BROADBENTA,etal.Demonstrationofblindquantumcomputing[J].Science,2012,335(6066),303-308.[13]AARONSONS,ARKHIPOVA.Thecomputationalcomplexityoflinearoptics[R].43thannualACMsymposiumonTheoryofcomputing,2011,pp.333-342.[14]JAKSCHD,BRUDERC,CIRACJI,etal.Coldbosonicatomsinopticalla[15]LIMYL,BEIGEA,KWEKLC.Repeat-until-successlinearopticsdistributedquantumcomputing[J].PhysicalReviewLetters,2005,95(3),030505.[16]KWIATPG,MATTLEK,WEINFURTHERH,etal.Newhigh-intensitysourceofpolar-ization-entangledphotonpairs[J].PhysicalReviewLetters,1995,75(24),4337.[17]YINJ,CAOY,LIYH,etal.Satellite-basedentanglementdistributionover1200kilome-ters[J].Science,2017,356(6343),1140-1144.[18]GROVERLK.QuantummechanicshelpsinsearchingforaneedleinahaysicalReviewLetters,1997,79(2),325.[19]HEYM,HEY,WEIYJ,etatyindistinguishability[J].NatureNanotechnology,2013,8(3),213.[20]XIANGZL,ASHHABS,YOUJ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gerepresentation………………6.5quantuminformation…………………………3.2quantuminstructionset………………………5.6quantummachinelearning…………………6.2quantummemory……………4.8quantumoperatingsystem…………………5.18quantumphaseestimationalgorithm………………………5.13quantumprocesstomography…………