[發明專利]基于動態時隙分配的量子糾錯碼標記位癥狀測量方法

有效

• 申請號: 201910205730.8
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN110011671B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 權東曉;劉靚;魏齊飛;朱暢華;趙楠;易運暉;何先燈;陳南
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H03M13/15
• 分類號: H03M13/15
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

1.一種基于動態時隙分配的量子糾錯碼標記位癥狀測量方法，其特征在于，構造量子比特序號矩陣對要測量的量子比特進行排序，利用動態時隙分配方法分配時隙，構造差錯癥狀矩陣分析出在進行量子糾錯碼標記位癥狀測量時的差錯癥狀；該量子糾錯碼標記位癥狀測量的具體步驟包括如下：

(1)構造量子比特序號矩陣：

(1a)輸入量子穩定子碼的二進制生成元矩陣，矩陣中的每一行表示一個穩定子，每一列表示一個量子比特；

(1b)利用矩陣初等行變換的方式，將二進制生成元矩陣的所有行，按照每個穩定子權重的大小降序排列；

(1c)構造一個量子比特序號矩陣，其行數與穩定子個數相等，列數與最大穩定子權重值相等；

(1d)遍歷排序后的二進制生成元矩陣，按行從左到右依次提取每一行值為1的元素的列序號，將所提取的列序號依次填入量子比特序號矩陣對應的行中，若存在空白部分則用0元素補足；

(1e)將量子比特序號矩陣中的每一行元素，均按照每個量子比特權重的大小降序排列，得到一個有序的量子比特序號矩陣；

(2)利用動態時隙分配方法分配時隙：

(2a)構造一個時隙分配矩陣，其行數與穩定子個數相等，列數與最大穩定子權重值相等；

(2b)將量子比特序號矩陣中的第一行元素值，直接填入到時隙分配矩陣的第一行中；

(2c)判斷量子比特序號矩陣中第j列第i行上的元素值是否與其第j列第1～i-1行中的元素值相等，若是，則執行步驟(2d)，否則，執行步驟(2e)；其中j表示列序號，其取值范圍為[1，ω]，i表示行序號，其取值范圍為[2，m]，j和i的取值順序均為從小到大，m表示穩定子個數，ω表示最大穩定子權重值；

(2d)從量子比特序號矩陣第i行未填入時隙分配矩陣的元素值中，按行從左到右的順序，選取一個與其第j列第1～i-1行中所有元素值均不相同的元素，填入時隙分配矩陣的c行第v列中，在量子比特序號矩陣中將相同元素值與所選取的不同元素值交換位置后執行步驟(2c)，其中c和i的取值對應相等，v和j的取值對應相等；

(2e)將量子比特序號矩陣中第j列第i行上的元素值直接填入時隙分配矩陣的第v列第c行中；

(2f)時隙分配矩陣中若存在空白部分則用0元素補足，使其每一列中所有除0元素外的其他元素值均不相同，其每一列表示一個時隙，每個時隙中的元素值表示在該時隙中擬測量的量子比特，0元素表示不測量任何量子比特；

(3)分析差錯癥狀：

(3a)構造t個大小為ω_x×m的差錯癥狀矩陣,其中t的取值與m相等，ω_x的取值與時隙分配矩陣中第x行元素的穩定子權重對應相等,x的取值范圍為[1，q]，q的取值與m相等；

(3b)若時隙分配矩陣第k行第r～p列的元素中有奇數個元素出現在時隙分配矩陣的第h行中，則在第s個差錯癥狀矩陣的第u行第f列填入1，若有偶數個元素則在該位置填入0，其中k，s，h的取值范圍均為[1，q]，r的取值范圍為[1，p]，p的值與ω_x的值相等，s和k的取值對應相等，u和r的取值對應相等，f和h的取值對應相等；

(3c)判斷每個差錯癥狀矩陣中是否存在兩個以上行的元素值完全相同，若是，則執行步驟(4)，否則，得到一個時隙分配矩陣后執行步驟(5)；

(4)調整時隙排列順序：

將時隙分配矩陣中任意兩列元素值相互交換位置，獲得一個更新列順序后的時隙分配矩陣后執行步驟(3)；

(5)部署量子糾錯碼標記位癥狀測量線路圖：

(5a)若擬測量的量子糾錯碼的穩定子類型為X型時，則將X型穩定子對應的量子糾錯碼標記位癥狀測量線路圖中測量比特的初始態設置為|+，若擬測量的穩定子類型為Z型時，則將Z型穩定子對應的量子糾錯碼標記位癥狀測量線路圖中測量比特的初始態設置為|0；

(5b)在量子糾錯碼標記位癥狀測量線路圖中，時隙分配矩陣的每一列對應一個時隙，每一行對應一個穩定子，利用量子受控非CNOT門將每個時隙中擬測量的量子比特與每個穩定子對應的測量比特相連接，在進行連接時，若測量的穩定子類型為X型，則每個量子受控非CNOT門的控制量子比特均為測量比特，受控量子比特均為每個時隙中擬測量的量子比特，若測量的穩定子類型為Z型，則每個量子受控非CNOT門的控制量子比特均為每個時隙中擬測量的量子比特，受控量子比特均為測量比特；

(5c)在第一列時隙之后和最后一列時隙之前添加標記位測量時隙；

(5d)完成量子糾錯碼標記位癥狀測量線路圖的部署。