本公开涉及量子计算机，尤其涉及一种量子计算机容错方法与操作系统、量子计算机及存储介质。
背景技术：
1、量子计算作为一种新兴的计算模式，在理论上已被证明具有解决某些传统计算机难以处理的问题的潜力，如因子分解、优化问题和量子模拟等。然而，在实际应用中，量子计算机面临着许多技术难题，其中最突出的问题之一是量子比特的易错性。由于量子比特的相干时间短、易受环境噪声干扰，以及测量过程中的坍缩等问题，使得量子计算机在执行计算任务时极易发生错误。这些错误不仅会影响计算结果的准确性，还会随着计算规模的增加而累积，最终导致计算失败。
2、为了解决这些问题，研究人员提出了许多量子纠错和容错方法，旨在通过冗余编码、错误检测和纠正等手段来提高量子计算的可靠性。然而，这些现有技术通常需要大量的额外量子资源和复杂的操作，因此在实际应用中受到了一定的限制，并且现有技术可能无法实时地检测和纠正量子计算中的错误，导致错误在计算过程中累积，最终影响计算结果的准确性，并且由于量子比特的易失真和易受环境噪声影响等特性，现有技术难以保证量子计算机在长时间运行和大规模计算任务中的稳定性。
技术实现思路
1、有鉴于此，本公开提出了一种量子计算机容错方法与操作系统、量子计算机及存储介质，能够实时地检测和纠正量子计算中的错误，防止错误在计算过程中累积，还有利于提高量子计算机在长时间运行和大规模计算任务中的稳定性，保证计算结果的准确性。
2、根据本公开的一方面，提供了一种量子计算机容错方法，包括：在量子计算机执行计算任务的过程中，定期对所述量子计算机的量子比特进行测量，得到测量结果，所述测量结果表征所述量子比特的状态；所述量子计算机的操作系统内核响应于得到所述测量结果，触发所述操作系统内核的中断例程中已注册的量子错误检测程序，所述量子错误检测程序用于：基于所述测量结果，分析所述量子比特是否产生错误，并在所述量子比特产生错误的情况下，确定所述量子比特中产生错误的异常量子比特以及所述异常量子比特对应的错误信息；所述操作系统内核响应于得到所述错误信息，触发所述中断例程中已注册的量子错误纠正程序，所述量子错误纠正程序用于基于所述错误信息，对所述异常量子比特进行纠错。
3、在一种可能的实现方式中，所述操作系统内核中预先配置有预设错误阈值以及量子纠错码，所述量子错误检测程序具体用于：基于所述预设错误阈值以及所述测量结果，分析所述量子比特是否产生错误；在所述量子比特产生错误的情况下，根据所述量子纠错码，确定所述量子比特中产生错误的异常量子比特以及所述异常量子比特对应的错误信息；其中，所述量子比特产生错误包括所述量子比特的错误率超过所述预设错误阈值。
4、在一种可能的实现方式中，在完成对所述异常量子比特进行纠错之后，所述方法还包括：重新对所述量子比特进行测量，得到重新测量结果，并基于所述重新测量结果，验证所述量子比特中的错误是否已被纠正，得到验证结果；在所述验证结果表征所述量子比特中的错误已被纠正的情况下，继续执行所述计算任务，所述错误已被纠正包括：所述量子比特已没有错误或所述量子比特的错误率未超过所述预设错误阈值；在所述验证结果表征所述量子比特中的错误未被纠正的情况下，回滚到未纠错状态并重新对异常量子比特进行纠错，所述错误未被纠正包括：所述量子比特仍有错误或所述量子比特的错误率仍超过所述预设错误阈值。
5、在一种可能的实现方式中，所述错误信息用于描述异常量子比特的错误类型、错误位置、错误率与保真度中的至少一种；对所述异常量子比特进行纠错的过程包括以下至少一种：量子纠错码的逆操作、重新初始化异常量子比特、重新校准量子比特的状态、调整逻辑门操作、重新分配量子计算资源或调整计算路径。
6、在一种可能的实现方式中，在所述量子计算机执行计算任务之前，所述方法还包括：在所述量子计算机的操作系统内核已启动的情况下，在所述操作系统内核中配置预设参数，所述预设参数包括量子纠错码与错误阈值；初始化所述量子计算机的量子比特以及所述量子纠错码；在所述量子计算机的操作系统内核的中断例程中注册所述量子错误检测程序和所述量子错误纠正程序。
7、在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：所述操作系统内核在所述量子计算机执行所述计算任务的过程中，实时监测所述量子计算机的状态信息，并根据所述状态信息，调整所述量子错误检测程序与所述量子错误纠正程序中的至少一种，所述状态信息包括量子比特的保真度与持续时间；所述操作系统内核在监测到所述量子计算机出现指定错误的情况下，确定量子计算机容错失败，所述指定错误包括量子计算机发生重启或故障转移。
8、在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：在所述量子计算机已完成所述计算任务且所述量子计算机未发生指定错误的情况下，提取并输出所述计算任务的计算结果；记录并报告计算任务执行过程中发生的错误和纠错操作。
9、根据本公开的另一方面，提供了一种量子计算机操作系统，所述操作系统包括：定期测量模块，用于在量子计算机执行计算任务的过程中，定期对所述量子计算机的量子比特进行测量，得到测量结果，所述测量结果表征所述量子比特的状态；错误检测模块，用于响应于得到所述测量结果，所述操作系统的内核触发中断例程中已注册的量子错误检测程序，所述量子错误检测程序用于：基于所述测量结果，分析所述量子比特是否产生错误，并在所述量子比特产生错误的情况下，确定所述量子比特中产生错误的异常量子比特以及所述异常量子比特对应的错误信息；错误纠正模块，用于响应于得到所述错误信息，所述操作系统的内核触发所述中断例程中已注册的量子错误纠正程序，所述量子错误纠正程序用于基于所述错误信息，对所述异常量子比特进行纠错。
10、根据本公开的另一方面，提供了一种量子计算机，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为在执行所述存储器存储的指令时，实现上述方法。
11、根据本公开的另一方面，提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。
12、根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可读代码在电子设备的处理器中运行时，所述电子设备中的处理器执行上述方法。
13、根据本公开的各方面，通过定期测量量子比特的状态，并利用操作系统内核的中断例程中注册的量子错误检测程序与量子错误纠正程序进行量子比特的错误检测与错误纠正，相当于将容错机制集成到操作系统内核，使得错误检测和纠正能够更加紧密和高效地协同工作，这样可以实现高效的错误检测和纠正机制，也即实现实时地检测和纠正量子计算中的错误，防止错误在计算过程中累积，还有利于提高量子计算机在长时间运行和大规模计算任务中的稳定性，保证计算结果的准确性和可靠性。
14、根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
1.一种量子计算机容错方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述操作系统内核中预先配置有预设错误阈值以及量子纠错码，所述量子错误检测程序具体用于：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在完成对所述异常量子比特进行纠错之后，所述方法还包括：
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述错误信息用于描述异常量子比特的错误类型、错误位置、错误率与保真度中的至少一种；
5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，在所述量子计算机执行计算任务之前，所述方法还包括：
6.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
7.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
8.一种量子计算机操作系统，其特征在于，所述操作系统包括：
9.一种量子计算机，其特征在于，包括：
10.一种量子计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任意一项所述的方法。
