[發明專利]一種量子計算機軟件架構系統

有效

• 申請號: 201810765002.8
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN109063843B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 竇猛漢;陳昭昀;張嵩昊
• 申請（專利權）人: 合肥本源量子計算科技有限責任公司
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.一種量子計算機軟件架構系統，其特征在于，所述系統包括：量子計算機驅動模塊和量子程序模塊，其中，

所述量子計算機驅動模塊，用于驅動量子計算機運行量子程序并獲取量子程序運行結果；所述量子計算機驅動模塊包括：量子機器接口，量子程序接口，量子比特池、量子比特拓撲結構，量子優化器，其中，

所述量子機器接口為部署所述量子計算機軟件架構系統的量子芯片的對外接口，用于接收量子程序，執行量子程序并返回運行結果；

所述量子程序接口為量子程序的對外接口，用于獲取量子程序的第一個節點，獲取量子程序最后一個節點，向量子程序中插入節點，向量子程序中插入量子程序；

所述量子比特池為與量子芯片量子比特單元對應的虛擬空間，用于獲取總量子比特數、空余量子比特數、占用量子比特數；申請量子比特和釋放量子比特中的一種或者組合；

所述量子比特拓撲結構，用于獲取量子芯片量子比特單元的拓撲結構；

所述量子優化器，用于根據所述量子程序和所述量子比特拓撲結構優化量子程序；

所述量子程序模塊用于構建并保存量子程序，所述量子程序由量子程序節點構成，所述量子程序節點包括：量子線性節點和邏輯分支節點；所述量子線性節點，包括：量子線路節點和量子測量節點，其中，所述量子線路節點由基本量子邏輯門集合中的量子邏輯門按照預設規則排列組成；所述量子測量節點用于對所述量子線路節點進行測量操作；所述邏輯分支節點，用于生成量子程序，包括：條件邏輯節點和循環邏輯節點，其中，所述條件邏輯節點用于生成條件量子程序；所述循環邏輯節點用于生成循環量子程序。

2.根據權利要求1所述的一種量子計算機軟件架構系統，其特征在于，所述量子計算機驅動模塊，具體用于，加載量子計算機的硬件、加載量子程序、運行量子程序、獲取量子程序運行狀態、獲取量子程序運行結果。

3.根據權利要求1所述的一種量子計算機軟件架構系統，其特征在于，所述量子比特池，還用于協調量子程序量子中的比特單元和量子芯片中的量子比特單元的，優化量子程序量子中的比特單元與量子芯片中的量子比特單元之間的映射關系。

4.根據權利要求1所述的一種量子計算機軟件架構系統，其特征在于，量子計算機驅動模塊，還用于初始化量子機器，獲取量子機器量子比特的拓撲結構，申請經典比特和/或量子比特。

5.根據權利要求1所述的一種量子計算機軟件架構系統，其特征在于，所述量子線路節點用于通過量子線路接口支持控制操作和轉置共軛操作；所述量子測量節點用于對所述量子線路節點進行測量操作。

6.根據權利要求5所述的一種量子計算機軟件架構系統，其特征在于，所述量子線性節點內以鏈表的形式保存當前量子線路和下一個量子程序節點的指針。

7.根據權利要求5所述的一種量子計算機軟件架構系統，其特征在于，所述控制操作，包括：

選取特定的量子比特為控制量子比特，對目標量子線路進行控制，產生受控量子線路；將受控量子線路中的多控單量子邏輯門分解為單量子比特門和CNOT門序列。

8.根據權利要求5所述的一種量子計算機軟件架構系統，其特征在于，所述基本量子邏輯門集合包括任意單量子邏輯門和CNOT雙量子邏輯門。

9.根據權利要求5所述的一種量子計算機軟件架構系統，其特征在于，所述轉置共軛操作，包括：

將目標量子線路中的量子邏輯門序列倒序排列并將每個量子邏輯門轉化為其轉置共軛形式的量子邏輯門，生成目標量子線路的轉置共軛量子線路。

10.根據權利要求1所述的一種量子計算機軟件架構系統，其特征在于，所述量子程序模塊，使用鏈表結構保存量子程序。