背景技术：
1、目前现有的量子同步技术的探测方法是利用非均衡量子比特与探测量子比特之间的自发量子同步效应实现的，非均衡量子比特与环境耦合而探测量子比特则作为探针，通过调节探针的频率会导致非均衡量子比特与探针之间同相和反相的转换，这两种模式之间的急剧转换可以通过单独监测探针的动力学过程来实现从而重建环境的谱密度。但是这种探测方法对于参数的精度要求更高而且可拓展性较差。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种基于量子同步效应的量子探测方法。
2、为了实现本发明的目的，本发明采用如下所述的技术方案加以实施。
3、一种基于量子同步效应的量子探测方法，其特征在于，包括如下所述的步骤：
4、s1、构建以最近邻方式耦合且满足海森堡各向同性耦合条件的环形结构的量子系统；
5、s2、构建所述量子系统的理想初态，并进行幺正演化，实现量子相位同步；
6、s3、利用量子相位同步后的量子系统集成探测仪，并对探测仪进行校准，其中，所述校准是在已知目标量子比特位置的情况下，判断目标量子比特距探测仪的距离是否满足拟合条件：
7、若不满足拟合条件，则执行步骤s2；
8、若满足拟合条件，则校准工作完成；
9、s4、利用校准后的探测仪对空间区域进行探测，获取量子环境的信息，并能确定目标量子比特的具体位置；
10、所述海森堡各向同性耦合条件包括边界条件和各向同性海森堡相互作用条件，其中：
11、所述边界条件为能使n个量子比特首尾相连连接成环形结构的量子系统；
12、所述各向同性海森堡相互作用条件为j＝jx,y＝jz，能使所述量子系统实现量子同步效应；
13、所述理想初态为：
14、
15、式中，用θj(0)＝θn(0)(j-1)/(n-1)来表示量子比特初态相位；
16、所述拟合条件是通过拟合函数表示的，所述拟合函数的表达式为：
17、
18、式中，τji为第j个量子比特跳出时间，si表示目标量子比特与已同步量子系统所在平面的垂直距离，α，β，η是通过拟合获得的系数。
19、作为本发明的优选方案，所述探测仪是由量子相位同步后的量子系统、微波源、任意波形发生器、iq混频器，读取微波线，读取谐振腔、数据采集卡以及显示仪集成的。
20、作为本发明的优选方案，所述量子系统是由n个量子比特以最近邻方式耦合到一起，并在边界条件的约束下，形成一个首尾相连的环形结构的海森堡自旋链模型。
21、作为本发明的优选方案，所述海森堡自旋链模型对应的哈密顿量表达如下：
22、
23、式中，n，ωj，jx,y和jz分别是所述量子系统的量子比特数，量子比特频率，泡利算子，x-y方向交换类型的相互作用和交叉克尔相互作用。
24、作为本发明的优选方案，所述理想初态|ψ(0)>在哈密顿量(3)的驱动下进行幺正演化|ψ(t)>＝e-iht|ψ(0)>，在幺正演化过程中，每一个量子比特的相位θj(t)逐渐收敛到同步相位θs，从而实现量子相位同步。
25、作为本发明的优选方案，所述量子相位同步的量化程度是通过如下所述的步骤实现的：
26、s71、定义所述量子系统中的量子比特相位的方差为：
27、
28、s72、在二维平面中，用n个量子比特以最近邻耦合的方式构建一个环状的量子系统，设置θn＝π，并且所述量子系统在哈密顿量(3)的驱动下，在时间τs处实现量子相位同步，在时间τs处，与所述量子系统处于同一平面内的某一个目标量子比特与所述量子系统中每一个量子比特都耦合且耦合强度为jj，根据所述耦合强度jj的大小和所述量子系统中的量子比特依次跳出所述量子系统的跳出时间τj成反比例的关系，定义关系式：
29、
30、式中，jc＝j/2,rj是与jj对应的同步系统中量子比特与目标量子比特之间的距离；
31、s73、通过对耦合强度jj的测量，利用(5)式获得对应的rj的值，选择至少三个rj值，并以与其对应的量子比特为圆心，以所选择的rj值为半径画圆，得到一个公共交点，即为目标量子比特所在的位置。
32、作为本发明的优选方案，所述校准的具体步骤：
33、s81、假设量子相位同步后的量子系统初始于二维平面，并且确定目标量子比特在该二维平面内的具体位置；
34、s82、将所述量子系统沿着垂直于该系统平面的方向移动，使其远离目标量子比特，利用式(2)对量子比特跳出时间{τji}和移动距离{si}进行拟合操作并获得拟合系数α，β，η的值，从而确定{τji}和{si}之间的关系，并结合根据勾股定理获得的公式(6)及方程(5)
35、
36、获得所述量子系统中第一个量子比特与目标比特之间耦合强度j1随si变化规律，这里r11表示量子系统中第一个量子比特与目标量子比特在所述量子系统所在平面投影之间的距离,r1i是所述量子系统中第一个量子比特与目标量子比特在空间上的直线距离；
37、s83、由于j1的变化导致第一个量子比特跳出同步的时间发生变化，间接得到第一个量子比特的跳出时间{τ1i}与{si}之间的关系；
38、s84、分别确定每一个{si}所对应的{τ1i}，并根据拟合函数(2)对{τ1i}和{si}进行数值拟合，并获得拟合系数α，β，η的值，从而确定这两组数据之间的关系，完成对探测仪的校准
39、有益效果：
40、本发明不仅可以探测量子环境中是否存在目标量子比特，而且可以进一步锁定该量子比特的具体位置，以便于进行下一步操作；
41、通过增加量子同步系统中量子比特的数量来调整探测精度；
42、探测仪与目标量子比特耦合后的的反应时间最低可达到5ns；
43、本发明还可以发现噪声来源，为量子系统规模化发展铺平了道路。
1.一种基于量子同步效应的量子探测方法，其特征在于，包括如下所述的步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于量子同步效应的量子探测方法，其特征在于，所述探测仪是由量子相位同步后的量子系统、微波源、任意波形发生器、iq混频器，读取微波线，读取谐振腔、数据采集卡以及显示仪集成的。
3.根据权利要求1所述的一种基于量子同步效应的量子探测方法，其特征在于，所述量子系统是由n个量子比特以最近邻方式耦合到一起，并在边界条件的约束下，形成一个首尾相连的环形结构的海森堡自旋链模型。
4.根据权利要求1所述的一种基于量子同步效应的量子探测方法，其特征在于，所述海森堡自旋链模型对应的哈密顿量表达如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于量子同步效应的量子探测方法，其特征在于，所述理想初态|ψ(0)>在哈密顿量(3)的驱动下进行幺正演化|ψ(t)>＝e-iht|ψ(0)>，在幺正演化过程中，每一个量子比特的相位θj(t)逐渐收敛到同步相位θs，从而实现量子相位同步。
6.根据权利要求5所述的一种基于量子同步效应的量子探测方法，其特征在于，所述量子相位同步的量化程度是通过如下所述的步骤实现的：
7.根据权利要求1所述的一种基于量子同步效应的量子探测方法，其特征在于，所述校准的具体步骤：
