[發(fā)明專利]一種量子乘法運(yùn)算方法、裝置、電子裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011058718.8
• 申請(qǐng)日: 2020-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN112114776A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李葉;竇猛漢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥本源量子計(jì)算科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F7/523
• 分類號(hào): G06F7/523;G06F7/575;G06N10/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明屬于量子計(jì)算領(lǐng)域，特別是一種量子乘法運(yùn)算方法、裝置、電子裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，方法包括獲取待運(yùn)算的被乘數(shù)數(shù)據(jù)和乘數(shù)數(shù)據(jù)，并將被乘數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第一目標(biāo)量子態(tài)，將乘數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第二目標(biāo)量子態(tài)，針對(duì)第二目標(biāo)量子態(tài)存儲(chǔ)的二進(jìn)制值中的每一位，根據(jù)當(dāng)前位的二進(jìn)制值，控制第一預(yù)設(shè)輔助比特的第三目標(biāo)量子態(tài)與存儲(chǔ)的二進(jìn)制值左移后的第一目標(biāo)量子態(tài)，執(zhí)行加法運(yùn)算對(duì)應(yīng)的量子態(tài)演化，獲得演化后的存儲(chǔ)加法運(yùn)算結(jié)果的第三目標(biāo)量子態(tài)，將最終獲得的所述第三目標(biāo)量子態(tài)，作為所述被乘數(shù)數(shù)據(jù)和乘數(shù)數(shù)據(jù)的乘法運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行輸出。本發(fā)明通過(guò)一種能夠?qū)崿F(xiàn)量子線路中的基本算術(shù)運(yùn)算操作的技術(shù)，填補(bǔ)相關(guān)技術(shù)空白。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于量子計(jì)算領(lǐng)域，特別是一種量子乘法運(yùn)算方法、裝置、電子裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

量子計(jì)算機(jī)利用量子的疊加性，理論上在某些情形下有指數(shù)級(jí)加速的能力。譬如破解RSA密鑰在經(jīng)典計(jì)算機(jī)上需要數(shù)百年，而在量子計(jì)算機(jī)上執(zhí)行量子算法只需數(shù)小時(shí)。但是目前量子計(jì)算機(jī)的受限于量子芯片硬件的發(fā)展導(dǎo)致的可操控的比特?cái)?shù)有限，因此計(jì)算能力有限，并不能普遍地去運(yùn)行量子算法。普遍地運(yùn)行量子算法通常需要借助量子計(jì)算模擬方法。

在量子算法的模擬實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，通常需要借助各種量子邏輯門構(gòu)建量子算法，但是，僅依靠各種量子邏輯門構(gòu)建量子算法時(shí)，并沒(méi)有對(duì)應(yīng)經(jīng)典運(yùn)算例如加、減、乘、除的基本算術(shù)運(yùn)算操作的量子邏輯門。因此，急需提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)量子線路中的基本算術(shù)運(yùn)算操作的技術(shù)，以填補(bǔ)相關(guān)技術(shù)空白。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種量子乘法運(yùn)算方法、裝置、電子裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，它能夠填補(bǔ)相關(guān)技術(shù)空白，用于量子線路中實(shí)現(xiàn)基本算術(shù)運(yùn)算操作。

本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例提供了一種量子乘法運(yùn)算方法，所述方法包括：

獲取待運(yùn)算的被乘數(shù)數(shù)據(jù)和乘數(shù)數(shù)據(jù)，并將所述被乘數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第一目標(biāo)量子態(tài)，將所述乘數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第二目標(biāo)量子態(tài)；其中，所述目標(biāo)量子態(tài)存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)的二進(jìn)制值，所述第一目標(biāo)量子態(tài)對(duì)應(yīng)的量子比特位數(shù)至少為所述第二目標(biāo)量子態(tài)對(duì)應(yīng)的量子比特位數(shù)的兩倍；

針對(duì)所述第二目標(biāo)量子態(tài)存儲(chǔ)的二進(jìn)制值中的每一位，根據(jù)當(dāng)前位的二進(jìn)制值，控制第一預(yù)設(shè)輔助比特的第三目標(biāo)量子態(tài)與存儲(chǔ)的二進(jìn)制值左移后的第一目標(biāo)量子態(tài)，執(zhí)行加法運(yùn)算對(duì)應(yīng)的量子態(tài)演化，獲得演化后的存儲(chǔ)加法運(yùn)算結(jié)果的第三目標(biāo)量子態(tài)，其中，所述第三目標(biāo)量子態(tài)的初始態(tài)為|0態(tài)，所述二進(jìn)制值左移的左移位數(shù)由所述當(dāng)前位的位數(shù)確定；

將最終獲得的所述第三目標(biāo)量子態(tài)，作為所述被乘數(shù)數(shù)據(jù)和乘數(shù)數(shù)據(jù)的乘法運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行輸出。

可選的，所述方法還包括：

獲取存儲(chǔ)有所述被乘數(shù)數(shù)據(jù)的符號(hào)位的第一子量子態(tài)和存儲(chǔ)有所述乘數(shù)數(shù)據(jù)的符號(hào)位的第二子量子態(tài)；

根據(jù)所述第一子量子態(tài)和所述第二子量子態(tài)，將待存儲(chǔ)乘法運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)位的第三子量子態(tài)的初態(tài)，演化為存儲(chǔ)有乘法運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)位的第三子量子態(tài)的末態(tài)。

可選的，所述根據(jù)所述第一子量子態(tài)和所述第二子量子態(tài)，將待存儲(chǔ)乘法運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)位的第三子量子態(tài)的初態(tài)，演化為存儲(chǔ)有乘法運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)位的第三子量子態(tài)的末態(tài)，包括：

對(duì)所述第一子量子態(tài)對(duì)應(yīng)的第一符號(hào)位量子比特和所述第二子量子態(tài)對(duì)應(yīng)的第二符號(hào)位量子比特執(zhí)行CNOT門；其中，所述第一符號(hào)位量子比特作為所述CNOT門的控制比特，所述第二符號(hào)位量子比特作為所述CNOT門的受控比特；

對(duì)當(dāng)前第二符號(hào)位量子比特和待存儲(chǔ)乘法運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)位的第三子量子態(tài)對(duì)應(yīng)的第三符號(hào)位量子比特執(zhí)行CNOT門，以將待存儲(chǔ)乘法運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)位的第三子量子態(tài)的初態(tài)，演化為存儲(chǔ)有乘法運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)位的第三子量子態(tài)的末態(tài)；其中，所述第二符號(hào)位量子比特作為所述CNOT門的控制比特，所述第三符號(hào)位量子比特作為所述CNOT門的受控比特，所述初態(tài)為|0態(tài)；