[發明專利]基于分布式量子計算機的搜索方法及系統

在審

• 申請號: 201910063007.0
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109816113A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 戚建淮;宋晶;鄭偉范;曾昌鵬
• 申請（專利權）人: 深圳市永達電子信息股份有限公司
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00;G06F16/2457
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于分布式量子計算機的搜索方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1、根據對指定數據庫的分塊，準備相應的N/K個單節點量子計算機，其中，K表示指定數據庫的分塊數量，所述N表示數據庫中總的數據項，K為大于等于1的自然數，N為大于等于2的自然數；

S2、利用量子信道將分布的所述單節點量子計算機相互連接；

S3、有效初始化量比特，制備量子態；

S4、對所述指定數據庫執行多模式量子搜索；

S5、針對每個所述分塊實施局部變換；

S6、對所有量子態執行1次關于平均值的反轉操作，測量每個量比特。

2.根據權利要求1所述的基于分布式量子計算機的搜索方法，其特征在于，所述步驟S1包括：

S11、每個單節點量子計算機包括一個量子寄存器和有限的量比特的計算系統，均實現了一組普適邏輯門；

S12、每個單節點量子計算機中對量子位執行量子邏輯運算，所述量子邏輯運算包括：針對每個數據塊將相應的狀態向量乘以2^n×b的矩陣，其中，b表示數據庫中數據塊的比例；

S13、通過去中心化的對等網絡協議注冊和管理多個分布的單節點量子計算機，每對分布的單節點都是通過量子密鑰分發鏈路相連接。

3.根據權利要求2所述的基于分布式量子計算機的搜索方法，其特征在于，所述單節點計算系統的相干時間大于所述普適邏輯門操作時間。

4.根據權利要求2所述的基于分布式量子計算機的搜索方法，其特征在于，所述步驟S2包括：

S21、通過量子信道將多個所述單節點量子計算機連接在一起，使得做計算的量比特和用于信息傳輸的量比特之間能夠進行轉換；

S22、當相互通信的所述單節點量子計算機之間在信息發送和接收完成之后才進入下一步計算，以確保所述單節點量子計算機之間執行進度的同步。

5.根據權利要求2所述的基于分布式量子計算機的搜索方法，其特征在于，所述搜索方法還包括：

制備等振幅初始態

其中，n為描述N項數據庫需要的量子位，n是自然數。

6.根據權利要求2所述的基于分布式量子計算機的搜索方法，其特征在于，所述步驟S4中，對整個數據庫執行多模式量子搜索，執行

次后迭代停止，其中，p表示同時搜索的目標數。

7.根據權利要求6所述的基于分布式量子計算機的搜索方法，其特征在于，

對每個分塊同時執行次迭代搜索，非目標塊的態振幅不受影響，目標塊中態的振幅為負，并且所有量子態的平均振幅等于非目標塊中每個量子態振幅的一半，即

8.根據權利要求7所述的基于分布式量子計算機的搜索方法，其特征在于，所述步驟S6包括：

對所有量子態執行1次關于平均值的反轉操作，使所述非目標塊中的所有態的振幅變為零，即

此時僅剩目標塊，即搜索到了目標塊，以完成所述多模式量子搜索。

9.一種基于分布式量子計算機的搜索系統，其特征在于，所述系統包括：指定數據庫及多個單節點量子計算機，所述基于分布式量子計算機的搜索系統采用以下方法實現搜索：

S1、根據對指定數據庫的分塊，準備相應的N/K個單節點量子計算機，其中，K表示指定數據庫的分塊數量，所述N表示數據庫中總的數據項，K為大于等于1的自然數，N為大于等于2的自然數；

S2、利用量子信道將分布的所述單節點量子計算機相互連接；

S3、有效初始化量比特，制備量子態；

S4、對所述指定數據庫執行多模式量子搜索；

S5、針對每個所述分塊實施局部變換；

S6、對所有量子態執行1次關于平均值的反轉操作，測量每個量比特。