[發明專利]量子線路編譯方法、裝置、編譯框架及量子操作系統

在審

• 申請號: 202110349907.9
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN115146782A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 竇猛漢;方圓;趙東一
• 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: G06N10/80
• 分類號: G06N10/80;G06N10/20;G06N10/40;G06N10/60;G06F8/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種量子線路編譯方法、裝置、編譯框架及量子操作系統，所述方法通過在接收到編譯指令時，根據所述編譯指令中的配置文件，確定目標量子芯片的拓撲結構以及所述目標量子芯片支持的可支持邏輯門集合；調用所述編譯框架中的線路處理模塊對待編譯線路進行處理，生成可支持線路；根據所述拓撲結構，調用所述編譯框架中的拓撲映射模塊將所述可支持線路映射為可運行線路。本發明基于編譯框架為量子編譯程序開發者提供了開發的公共模塊，然后基于配置文件實現了不同量子芯片和/或不同量子線路的自定義配置。提高了量子編譯程序的開發效率，實現了將量子線路適配到任意的量子芯片指令集的技術效果。

技術領域

本發明屬于量子計算技術領域，特別是一種量子線路編譯方法、裝置、編譯框架及量子操作系統。

背景技術

量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子計算機。量子計算機因其具有相對普通計算機更高效的處理數學問題的能力，例如，能將破解RSA密鑰的時間從數百年加速到數小時，故成為一種正在研究中的關鍵技術。

量子芯片的指令集是量子芯片所支持的量子操作的集合，具體包含所支持的量子比特邏輯門的集合以及量子芯片上量子比特的連接信息。不同量子芯片對應不同的指令集，因此若使同一量子線路可在不同量子芯片上運行，則需要針對性地編寫不同量子編譯程序，由此產生了重復勞動，導致開發效率低下。

發明內容

本發明的目的是提供一種量子線路編譯方法、裝置、編譯框架及量子操作系統，旨在解決目前需針對不同量子芯片編寫不同量子編譯程序導致的開發效率低下的技術問題。

本申請的一個實施例提供了一種量子線路編譯方法，所述方法應用于編譯框架，所述編譯框架包括線路處理模塊以及拓撲映射模塊，所述方法包括：

在接收到編譯指令時，根據所述編譯指令中的配置文件，確定目標量子芯片的拓撲結構以及所述目標量子芯片支持的可支持邏輯門集合；

調用所述線路處理模塊對待編譯線路進行處理，生成可支持線路，其中，所述可支持線路中的邏輯門全部屬于所述可支持邏輯門集合；

根據所述拓撲結構，調用所述拓撲映射模塊將所述可支持線路映射為可運行線路，其中，所述可運行線路為可在所述目標量子芯片上運行的量子線路。

可選地，所述線路處理模塊包括邏輯門處理單元，所述調用所述線路處理模塊對待編譯線路進行處理的步驟包括：

獲取所述待編譯線路中的一邏輯門，作為待處理邏輯門，并判斷所述待處理邏輯門是否屬于所述可支持邏輯門集合；

若所述待處理邏輯門不屬于所述可支持邏輯門集合，則調用所述邏輯門處理單元將所述待處理邏輯門轉換為可支持邏輯門。

可選地，所述邏輯門處理單元包括分解子單元以及轉換子單元，所述調用所述邏輯門處理單元將所述待處理邏輯門轉換為可支持邏輯門的步驟包括：

在所述待處理邏輯門為基礎邏輯門時，根據所述配置文件中的轉換規則，調用所述轉換子單元將所述待處理邏輯門轉換為所述可支持邏輯門；

在所述待處理邏輯門為多控邏輯門時，根據所述配置文件中的分解規則，調用所述分解子單元將所述待處理邏輯門分解為基礎邏輯門組合，并根據所述轉換規則，調用所述轉換子單元將所述基礎邏輯門組合中的各邏輯門轉換為所述可支持邏輯門。

可選地，所述線路處理模塊還包括線路優化單元，所述調用所述線路處理模塊對待編譯線路進行處理的步驟還包括：

根據所述配置文件中的優化條件，在所述待編譯線路中確定待優化邏輯門；

根據所述配置文件中的優化規則，調用所述線路優化單元將所述待優化邏輯門進行邏輯門消除和/或邏輯門合并。