[發明專利]一種量子減法運算方法、裝置、電子裝置及存儲介質

在審

• 申請號: 202011058770.3
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112214200A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 李葉;竇猛漢
• 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: G06F7/575
• 分類號: G06F7/575;G06N10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種量子減法運算方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取待運算的被減數數據和減數數據，并將所述被減數數據轉換為第一目標量子態，將所述減數數據轉換為第二目標量子態；其中，目標量子態包括：表示所述數據符號的符號位子量子態和表示所述數據數值的數值位子量子態；

獲取第一預設輔助比特的量子態，根據所述第一目標量子態中的符號位子量子態和所述第一預設輔助比特的量子態，控制所述第一目標量子態執行求補碼運算對應的量子態演化，得到第一補碼量子態；其中，所述第一補碼量子態為包含所述被減數數據的補碼的量子態；

將所述第二目標量子態中的符號位子量子態執行對應的量子態演化，并根據取反后的符號位子量子態和所述第一預設輔助比特的量子態，控制當前第二目標量子態執行求補碼運算對應的量子態演化，得到第二補碼量子態；其中，所述第二補碼量子態為包含所述減數數據的補碼的量子態；

對所述第一補碼量子態和所述第二補碼量子態，執行加法運算對應的量子態演化，以將所述第一補碼量子態演化為包含所述被減數數據的補碼與所述減數數據的補碼之和的第三目標量子態；

根據所述第三目標量子態中的符號位子量子態和所述第一預設輔助比特的量子態，控制所述第三目標量子態執行求補碼運算對應的量子態演化，得到演化后的第四目標量子態，作為所述被減數數據和所述減數數據的減法運算結果進行輸出；其中，所述第四目標量子態為包含所述補碼之和的補碼的量子態。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述第三目標量子態執行求補碼運算對應的量子態演化，得到演化后的第四目標量子態的步驟之后，還包括：

根據當前第二目標量子態中的符號位子量子態和當前第一預設輔助比特的量子態，控制當前第二目標量子態執行求補碼運算對應的量子態演化，并對當前第二目標量子態中的符號位子量子態執行符號位取反對應的量子態演化，以將當前第二目標量子態進行還原。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述第一目標量子態中的符號位子量子態和所述第一預設輔助比特的量子態，控制所述第一目標量子態執行求補碼運算對應的量子態演化的步驟具體包括：

對所述第一目標量子態中的符號位子量子態對應的第一符號位量子比特和所述第一預設輔助比特執行CNOT門操作，其中，所述第一符號位量子比特為控制比特，所述第一預設輔助比特為受控比特；

根據執行CNOT門操作后的所述第一預設輔助比特的量子態，控制當前第一目標量子態是否執行求補碼運算對應的量子態演化；

若是，則對當前第一目標量子態的非符號位子量子態取反，并將取反后的第一目標量子態與第二預設輔助比特的量子態|1態，執行加法運算對應的量子態演化，得到演化后的第一補碼量子態，否則，將所述第一目標量子態作為第一補碼量子態；

對當前第一符號位量子比特和第一預設輔助比特執行CNOT門操作，以將當前第一預設輔助比特的量子態進行還原；其中，所述第一符號位量子比特為控制比特，所述第一預設輔助比特為受控比特。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述第二目標量子態中的符號位子量子態執行符號位取反對應的量子態演化，并根據取反后的符號位子量子態和所述第一預設輔助比特的量子態，控制所述第二目標量子態執行求補碼運算對應的量子態演化的步驟具體包括：

所述第二目標量子態中的符號位子量子態對應的第二符號位量子比特，執行X門操作，得到取反后的符號位子量子態；

對當前第二符號位量子比特和第一預設輔助比特執行CNOT門操作，其中，所述第二符號位量子比特為控制比特，所述第一預設輔助比特為受控比特；

根據執行CNOT門操作后的第一預設輔助比特的當前量子態，控制當前第二目標量子態是否執行求補碼運算對應的量子態演化；

若是，則對當前第二目標量子態的非符號位子量子態取反，并將取反后的第二目標量子態與第二預設輔助比特的量子態|1態，執行加法運算對應的量子態演化，得到演化后的第二補碼量子態，否則，將當前第二目標量子態作為第二補碼量子態；

對當前第二符號位量子比特和第一預設輔助比特執行CNOT門操作，以將第一預設輔助比特的當前量子態進行還原；其中，所述第二符號位量子比特為控制比特，所述第一預設輔助比特為受控比特。