硬件监测方法、装置及量子计算机和存储介质与流程

1.本技术涉及量子计算机技术领域，更具体地说，涉及一种硬件监测方法、装置及量子计算机和存储介质。


背景技术：

2.在经典计算机中，硬件抽象层是位于操作系统内核与硬件电路之间的接口层，其目的在于将硬件抽象化，可以将特定平台的硬件结构细节进行隐藏，使得操作系统与硬件平台进行交互，方便对经典计算机中的部件进行综合管理。而目前的量子计算机硬件抽象主要服务于可移植性，对硬件部分的实时监测并没有重视。而量子计算机中各部件的状态是决定量子计算机能否正常运行的主要因素，因此，目前的抽象技术对于硬件状态的抽象是欠缺的，其没有屏蔽掉底层各类差异，没有对多类型的硬件进行标准化，导致难以统一组织管理，没有显著的降低管理的难度。


技术实现要素：

3.本技术的目的是提供一种硬件监测方法、装置及量子计算机和存储介质，包括如下技术方案：
4.一种硬件监测方法，用于量子计算机，所述方法包括：
5.对于多种目标硬件设备中的每一种目标硬件设备，获得该种目标硬件设备的测量值作为该种目标硬件设备的抽象表示；
6.利用各个目标硬件设备的抽象表示确定量子芯片的抽象表示；
7.根据所述量子芯片的抽象表示确定所述量子计算机的状态是否正常。
8.上述方法，优选的，所述多种目标硬件设备至少包括：
9.测控设备，稀释制冷机，仓体和电源。
10.上述方法，优选的，所述对于多种目标硬件设备中的每一种目标硬件设备，获得该种目标硬件设备的测量值作为该种目标硬件设备的抽象表示，包括：
11.提取所述测控设备的直流电状态、任意波形生成的状态和射频通道的状态作为所述测控设备的抽象表示；
12.提取所述稀释制冷机中的温度、压强、气体流量和阀门的开关状态作为所述稀释制冷机的抽象表示；
13.提取所述仓体内的温度、湿度、噪声的大小和所述仓体的震动频率作为所述仓体的抽象表示；
14.提取所述电源的电压、电流和通断状态值作为所述电源的抽象表示。
15.上述方法，优选的，所述利用各个目标硬件设备的抽象表示确定量子芯片的抽象表示，包括：
16.将所述各个目标硬件设备的抽象表示聚合，得到所述量子芯片的抽象表示。
17.上述方法，优选的，所述根据所述量子芯片的抽象表示确定所述量子计算机的状
态是否正常，包括：
18.将每一抽象表示与对应的阈值比较，以确定所述量子计算机的状态是否正常。
19.上述方法，优选的，还包括：
20.将所述量子芯片的抽象表示存储到分布式文档存储数据库mongodb中。
21.上述方法，优选的，还包括：
22.将所述量子芯片的部分抽象表示存储到内存数据库redis，另一部分抽象表示存储到mongodb中；其中，所述部分抽象表示的使用频率大于所述另一部分抽象表示的使用频率。
23.一种硬件监测装置，用于量子计算机，所述装置包括：
24.获得模块，用于对于多种目标硬件设备中的每一种目标硬件设备，获得该种目标硬件设备的测量值作为该种目标硬件设备的抽象表示；
25.第一确定模块，用于利用各个目标硬件设备的抽象表示确定量子芯片的抽象表示；
26.第二确定模块，用于根据所述量子芯片的抽象表示确定所述量子计算机的状态是否正常。
27.一种量子计算机，包括：
28.存储器，用于存储程序；
29.处理器，用于调用并执行所述存储器中的所述程序，通过执行所述程序实现如上任一项所述的硬件监测方法的各个步骤。
30.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上任一项所述的硬件监测方法的各个步骤。
31.通过以上方案可知，本技术提供的一种硬件监测方法、装置及量子计算机和存储介质，对于多种目标硬件设备中的每一种目标硬件设备，获得该种目标硬件设备的测量值作为该种目标硬件设备的抽象表示；利用各个目标硬件设备的抽象表示确定量子芯片的抽象表示；根据量子芯片的抽象表示确定量子计算机的状态是否正常。基于本技术，对各种类型的目标硬件设备分别利用各自的测量值进行抽象表示，利用各种类型的目标硬件的抽象表示得到量子芯片的抽象表示，进而根据量子芯片的抽象表示确定量子计算机的状态是否正常，实现了基于硬件抽象的量子计算机的硬件监测，从而屏蔽掉底层的硬件差异，降低了硬件管理难度。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本技术实施例提供的硬件监测方法的一种实现流程图；
34.图2为本技术实施例提供的硬件监测装置的一种结构示意图；
35.图3为本技术实施例提供的量子计算机的一种结构示意图。
36.说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用
的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例，能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。
具体实施方式
37.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
38.本技术实施例提供的硬件监测方法及装置用于量子计算机中，用于对量子计算机中的硬件进行监测。本技术实施例中，量子计算机可以为超导电子计算机，也可以为光量子计算机，或者可以为其它量子计算机。
39.与经典计算机相比，量子计算机本身的操作复杂性和对外围环境的苛刻要求远超经典计算机。比如，在超导量子计算机中，要保证量子芯片所需要的超低温环境，通常采用稀释制冷设备；量子比特在被操控、测量时需要复杂的测控设备；系统运行需要稳定的电源，为避免中途断电，通常要加配不间断电源(uninterruptible power system，ups)等等各种硬件设备。量子计算机中的硬件设备种类繁多，各设备归类放置在不同的仓位中，各仓位需要不同的内部环境(例如，温度、湿度等)，为保证设备正常运转，必须实时监控整机关键位置的情况。而管理、监控和维护设备时往往由于设备类型繁多、使用门槛较高等因素给管理人员带来了较大困难，因此，相对于经典计算机，量子计算机更需要对设备进行抽象并对其进行综合管理。
40.目前，虽然已经有用于量子计算机的硬件抽象技术，但该硬件抽象技术主要服务于可移植性，即硬件抽象技术是可移植的，但对硬件部分的实时监测没有重视。而目前的量子计算机中的各部件的状态是决定量子计算机能否正常运行的主要因素，因此目前的抽象技术对硬件状态的抽象是欠缺的，其没有屏蔽掉底层各类差异(比如，不同底层设备的功能是不同的)，没有对多类型的硬件进行标准化，导致难以统一组织管理，没有显著的降低管理的难度。
41.为了至少部分的解决现有技术中存在的问题，提出本技术方案。
42.如图1所示，为本技术实施例提供的硬件监测方法的一种实现流程图，可以包括：
43.步骤s101：对于多种目标硬件设备中的每一种目标硬件设备，获得该种目标硬件设备的测量值作为该种目标硬件设备的抽象表示。
44.本技术实施例中，将多种类型的硬件设备作为目标硬件设备进行抽象，这里，将每一种类型的目标硬件设备简记为一种目标硬件设备。
45.由于不同设备的功能不同，测量的类型也不同，因此，对于每一种目标硬件设备，可以测量该目标硬件设备的多种状态值作为该种目标硬件的抽象表示。
46.作为示例，多种目标硬件设备至少可以包括但不限于：测控设备(比如，量子测控一体机，该设备可以对量子信息进行转化处理)、稀释制冷机，仓体和电源等。可选的，
47.可以提取测控设备的直流电状态(也就是直流电的取值)、任意波形生成状态(比如，是否进行量子信号转化过程)和射频通道的状态(比如，射频通道中是否进行信号传递等)作为测控设备的抽象表示。
48.可以提取稀释制冷机中的温度、压强和气体流量，以及阀门的开关状态作为稀释制冷机的抽象表示。
49.提取仓体内的温度、湿度、噪声大小和仓体的震动频率等环境信息作为仓体的抽象表示；
50.提取电源的电压、电流和通断状态值作为电源的抽象表示。
51.步骤s102：利用各个目标硬件设备的抽象表示确定量子芯片的抽象表示。
52.量子芯片是与上述多种目标硬件设备具有关联关系的硬件设备。比如，在超导量子计算机中，由于量子芯片需要保持超低温状态，因此，需要稀释制冷机进行制冷，测控设备则用来检测量子芯片的状态是否异常，仓体用来存放量子芯片，电源则用来为量子芯片提供电能。
53.步骤s103：根据所述量子芯片的抽象表示确定所述量子计算机的状态是否正常。
54.本技术实施例中，认为量子芯片是量子计算机的关键硬件设备，因此，通过对与量子芯片关联的目标硬件设备进行测量得到目标硬件设备的抽象表示，进而根据目标意硬件设备的抽象表示确定量子芯片的抽象表示，从而根据量子芯片的抽象表示确定量子计算机的状态。
55.本技术实施例提供的硬件监测方法，对各种类型的目标硬件设备分别利用各自的测量值进行抽象表示，利用各种类型的目标硬件的抽象表示得到量子芯片的抽象表示，进而根据量子芯片的抽象表示确定量子计算机的状态是否正常，实现了基于硬件抽象的量子计算机的硬件监测，从而屏蔽掉底层的硬件差异，降低了硬件管理难度，而且，本技术中的硬件抽象技术具有可移植性，使得本技术提供的硬件监测方法具有可移植性。
56.在一可选的实施例中，上述利用各个目标硬件设备的抽象表示确定量子芯片的抽象表示的一种实现方式可以为：
57.将各个目标硬件设备的抽象表示聚合，得到量子芯片的抽象表示。也就是说，量子芯片的抽象表示是各个目标硬件设备的抽象表示的并集。
58.在一可选的实施例中，上述根据量子芯片的抽象表示确定量子计算机的状态是否正常的一种实现方式可以为：
59.将每一抽象表示与对应的阈值比较，以确定量子计算机的状态是否正常。由于每个目标硬件设备的抽象表示均包含多个维度的信息，因此，可以将每个维度的信息分别与对应的阈值进行比较。
60.对于测控设备，测控设备的抽象表示的一些维度的信息主要用于记录量子信号的转换、传输等情况(比如，任意波形生成状态是指量子计算机是否进行量子信号转化过程；射频通道的状态是指射频通道中是否进行信号传递等)，而量子信号的转换和传输并不是实时的，而且，量子信号的转换和传输情况并不能反映量子计算机是否异常，
61.因此，可以仅将测控设备的抽象表示中的部分维度的信息(比如，直流电的取值)与对应阈值进行比较即可。
62.也就说，对于每一抽象表示，将该抽象表示中的至少部分维度的信息分别与对应的阈值进行比较。
63.可选的，可以在所有的比较结果均满足条件时，确定量子计算机的状态正常。否则，确定量子计算机的状态异常。在确定量子计算机的状态异常时，可以输出比较结果不满
足条件的抽象表示，以及该抽象表示对应的比较结果，以方便用户确定量子计算机产生异常的原因。
64.在一可选的实施例中，可以将量子芯片的抽象表示存储到分布式文档存储数据库mongodb中作为量子计算机的一次历史记录。通过保存量子计算机的历史记录，方便进行后续研究。另外，利用mongodb分布式的特点，可以增加存储的容量，并且可以提供多个服务节点，将数据分散存储到不同的服务节点，从而降低多人访问时的延时。
65.在一可选的实施例中，可以将量子芯片的部分(为便于区分，记为第一部分)抽象表示存储到内存数据库redis，另一部分(为便于区分，记为第二部分)抽象表示存储到mongodb中；其中，第一部分抽象表示的使用频率大于第二部分抽象表示的使用频率。
66.redis属于内存数据库，存取速度较快，因此可以将常用的抽象表示存储于redis中，这样在读取抽象表示时，如果是常用抽象表示，可以快速的从redis中读取，如果redis中没有，则从mongodb中读取，并且，redis是动态更新的，因此可以提升整体的运行效率。
67.与方法实施例相对应，本技术实施例还提供一种硬件监测装置，本技术实施例提供的硬件监测装置的一种结构示意图如图2所示，可以包括：获得模块201，第一确定模块202和第二确定模块203；其中，
68.获得模块201用于对于多种目标硬件设备中的每一种目标硬件设备，获得该种目标硬件设备的测量值作为该种目标硬件设备的抽象表示；
69.第一确定模块202用于利用各个目标硬件设备的抽象表示确定量子芯片的抽象表示；
70.第二确定模块203用于根据所述量子芯片的抽象表示确定所述量子计算机的状态是否正常。
71.本技术实施例提供的硬件监测装置，对各种类型的目标硬件设备分别利用各自的测量值进行抽象表示，利用各种类型的目标硬件的抽象表示得到量子芯片的抽象表示，进而根据量子芯片的抽象表示确定量子计算机的状态是否正常，实现了基于硬件抽象的量子计算机的硬件监测，从而屏蔽掉底层的硬件差异，降低了硬件管理难度，而且，本技术中的硬件抽象技术具有可移植性，是的本技术提供的硬件监测方法具有可移植性。
72.在一可选的实施例中，所述多种目标硬件设备至少包括：
73.测控设备，稀释制冷机，仓体和电源。
74.在一可选的实施例中，所述获得模块201用于：
75.提取所述测控设备的直流电状态、任意波形生成的状态和射频通道的状态作为所述测控设备的抽象表示；
76.提取所述稀释制冷机的温度、压强、气体流量和阀门的开关状态作为所述稀释制冷机的抽象表示；
77.提取所述仓体内的温度、湿度、噪声和震动作为所述仓体的抽象表示；
78.提取所述电源的电压、电流和通断状态值作为所述电源的抽象表示。
79.在一可选的实施例中，所述第一确定模块202用于：
80.将所述各个目标硬件设备的抽象表示聚合，得到所述量子芯片的抽象表示。
81.在一可选的实施例中，所述第二确定模块203用于：
82.将每一抽象表示与对应的阈值比较，以确定所述量子计算机的状态是否正常。
83.在一可选的实施例中，还包括：
84.存储模块，用于将所述量子芯片的抽象表示存储到分布式文档存储数据库mongodb中。
85.在一可选的实施例中，还包括：
86.存储模块，用于将所述量子芯片的部分抽象表示存储到内存数据库redis，另一部分抽象表示存储到mongodb中；其中，所述部分抽象表示的使用频率大于所述另一部分抽象表示的使用频率。
87.与方法实施例相对应，本技术还提供一种量子计算机，该量子计算机的一种结构示意图如图3所示，可以包括：至少一个处理器1，至少一个通信接口2，至少一个存储器3和至少一个通信总线4；
88.在本技术实施例中，处理器1、通信接口2、存储器3、通信总线4的数量为至少一个，且处理器1、通信接口2、存储器3通过通信总线4完成相互间的通信；
89.处理器1可能是一个中央处理器cpu，或者是特定集成电路asic(application specific integrated circuit)，或者是被配置成实施本技术实施例的一个或多个集成电路等；
90.存储器3可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)等，例如至少一个磁盘存储器；
91.其中，存储器3存储有程序，处理器1可调用存储器3存储的程序，所述程序用于：
92.对于多种目标硬件设备中的每一种目标硬件设备，获得该种目标硬件设备的测量值作为该种目标硬件设备的抽象表示；
93.利用各个目标硬件设备的抽象表示确定量子芯片的抽象表示；
94.根据所述量子芯片的抽象表示确定所述量子计算机的状态是否正常。
95.可选的，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
96.本技术实施例还提供一种存储介质，该存储介质可存储有适于处理器执行的程序，所述程序用于：
97.对于多种目标硬件设备中的每一种目标硬件设备，获得该种目标硬件设备的测量值作为该种目标硬件设备的抽象表示；
98.利用各个目标硬件设备的抽象表示确定量子芯片的抽象表示；
99.根据所述量子芯片的抽象表示确定所述量子计算机的状态是否正常。
100.可选的，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
101.也就是说，量子计算机中除了包含量子计算相关的部件外，还包含经典的处理器cpu，存储器及其它部件，比如传感器、测量计等用于获取目标硬件设备的测量值的部件等。
102.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
103.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可
以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
104.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
105.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
106.应当理解，本技术实施例中，从权、各个实施例、特征可以互相组合结合，都能实现解决前述技术问题。
107.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
108.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。