[發明專利]模塊化的量子計算機軟件架構實現方法及系統

在審

• 申請號: 202010626221.5
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111783991A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 鄒均庭;項金根;馮冠儒
• 申請（專利權）人: 深圳量旋科技有限公司
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00
• 代理公司: 深圳金偉創新專利代理事務所(普通合伙) 44628
• 代理人: 李靚

1.一種模塊化的量子計算機軟件架構實現方法，其特征在于，所述量子計算機軟件架構包括：量子計算操作系統、量子計算指令集和量子處理控制模塊，所述方法包括以下步驟：

所述量子計算操作系統接收量子計算機用戶輸入的量子計算任務，將所述量子計算任務編譯成量子計算指令集中的指令，通過所述量子計算指令集發送給所述量子處理控制模塊；

所述量子處理控制模塊在接收到量子計算指令集的指令后，將所述量子計算指令集的指令解析成量子計算物理平臺可執行的信號，根據此時連接的具體量子計算物理平臺，驅動量子計算物理平臺進行相應運算，得出輸出態。

2.根據權利要求1所述的模塊化的量子計算機軟件架構實現方法，其特征在于，所述量子計算操作系統包括：量子計算應用軟件和量子計算編譯模塊；所述量子計算操作系統接收量子計算機用戶輸入的量子計算任務，將所述量子計算任務編譯成量子計算指令集中的指令，發送給所述量子處理控制模塊的步驟包括：

所述量子計算操作系統通過所述量子計算應用軟件接收量子計算機用戶輸入的量子計算任務；

通過所述量子計算編譯模塊將所述量子計算任務編譯成量子計算指令集中的指令，發送給所述量子處理控制模塊。

3.根據權利要求1所述的模塊化的量子計算機軟件架構實現方法，其特征在于，所述量子處理控制模塊包括量子控制算法、量子測量算法和反饋優化算法；所述量子處理控制模塊在接收到量子計算指令集的指令后，將所述量子計算指令集的指令解析成量子計算物理平臺可執行的信號，根據此時連接的具體量子計算物理平臺，驅動量子計算物理平臺進行相應運算，得出輸出態的步驟包括：

所述量子處理控制模塊在接收到量子計算指令集的邏輯門指令后，通過所述量子控制算法，根據此時連接的具體量子計算物理平臺將量子計算指令集的邏輯門指令解析為針對此特定量子計算物理平臺的控制信號，使得此特定量子計算物理平臺運行相應的運算操作；

所述量子處理控制模塊在接收到量子計算指令集的測量讀出操作指令后，通過所述量子測量算法，根據此時連接的具體量子計算物理平臺將量子計算指令集的測量讀出操作指令解析為針對此特定量子計算物理平臺的測量讀出操作信號，讀出此特定量子計算物理平臺上量子比特的輸出態。

4.根據權利要求3所述的模塊化的量子計算機軟件架構實現方法，其特征在于，所述方法還包括：

在得出輸出態之后，所述量子處理控制模塊運行量子計算指令集中的測量操作，對輸出態進行測量；

測量讀出的結果經由反饋優化算法優化量子控制算法，以備進行下一次計算，同時將測量讀出的結果經由量子計算指令集返回至量子計算操作系統，形成計算結果輸出至量子計算機用戶。

5.根據權利要求1所述的模塊化的量子計算機軟件架構實現方法，其特征在于，所述量子計算物理平臺包括：半導體量子點、離子阱、基于超導約瑟夫森結的超導量子比特體系、核磁共振體系、金剛石NV色心體系中的一種或多種。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的模塊化的量子計算機軟件架構實現方法，其特征在于，所述量子計算指令集包括：邏輯門集合和測量操作指令；所述邏輯門集合包括若干單量子邏輯門和CNOT雙量子邏輯門；所述測量操作指令是對量子計算物理平臺中量子比特的態的測量讀出操作指令。

7.一種模塊化的量子計算機軟件架構系統，其特征在于，包括：依次通訊連接的量子計算操作系統、量子計算指令集和量子處理控制模塊，所述量子處理控制模塊還通訊連接一個或若干個量子計算物理平臺，其中：

所述量子計算操作系統，用于接收量子計算機用戶輸入的量子計算任務，將所述量子計算任務編譯成量子計算指令集中的指令，通過所述量子計算指令集發送給所述量子處理控制模塊；

所述量子處理控制模塊，用于在接收到量子計算指令集的指令后，將所述量子計算指令集的指令解析成量子計算物理平臺可執行的信號，根據此時連接的具體量子計算物理平臺，驅動量子計算物理平臺進行相應運算，得出輸出態。