[發明專利]量子線路構建方法、裝置及量子計算機操作系統

在審

• 申請號: 202110430149.3
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN115310612A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 趙東一;王晶;俞磊;汪文濤
• 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: G06N10/40
• 分類號: G06N10/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請公開了一種量子線路構建方法、裝置及量子計算機操作系統，該方法包括：確定量子程序的N個最大子圖對應的N個同構子圖集合，所述N個最大子圖基于所述量子程序的有向無環圖確定，所述N為大于或等于1的整數；確定所述N個同構子圖集合中每個同構子圖的固定成本和任意相鄰同構子圖集合中同構子圖兩兩之間的交換成本，以及基于所述固定成本和所述交換成本構建量子線路；所述固定成本基于所述同構子圖對應的量子邏輯門確定，所述交換成本基于所述同構子圖對應的量子邏輯門之間轉化所需要的SWAP門確定。采用本申請實施例可從多條路徑中選擇一條路徑進行量子線路的構建。

技術領域

本申請涉及量子計算技術領域，尤其涉及一種量子線路構建方法、裝置及 量子計算機操作系統。

背景技術

量子邏輯電路又稱量子線路，它是量子計算領域中常用的量子計算模型， 表示在抽象的概念下，對量子比特進行操作的線路，它是各種量子邏輯門組成 的集合。在量子計算中，量子計算的模擬主要是通過量子程序所包含的量子邏 輯門的操作矩陣對量子態向量進行處理，得到經過量子邏輯門處理后的末態。 以量子線路模型描述的量子算法，是一種操控量子計算機，使其對輸入狀態進 行處理，并且輸出特定的測量值的方法。量子計算機在運行量子算法時因其具 有相對普通計算機更高效的處理數學問題的能力，故成為一種正在研究中的關 鍵技術。

在量子計算的具體實現過程中，由于不同的量子計算平臺包括不同的量子 芯片，不同的量子計算芯片支持不同的量子邏輯門集合。因此，需要將量子程 序轉化成當前量子芯片支持的量子線路。然而在轉化過程中可能存在多條路徑， 導致出現不止一條量子線路。那么如何從多條路徑中選擇一條路徑去構建量子 線路是一個需要解決的技術問題。

發明內容

本申請實施例提供一種量子線路構建方法、裝置及量子計算機操作系統， 用于從多條路徑中選擇一條路徑進行量子線路的構建。

第一方面，本申請實施例提供一種量子線路構建方法，所述方法包括：

確定量子程序的N個最大子圖對應的N個同構子圖集合，所述N個最大子 圖基于所述量子程序的有向無環圖確定，所述N個同構子圖集合是所述N個最 大子圖基于電子設備中量子芯片的拓撲結構映射得到的在所述量子芯片上的比 特關系圖，所述N為大于或等于1的整數；

確定所述N個同構子圖集合中每個同構子圖的固定成本和任意相鄰同構子 圖集合中同構子圖兩兩之間的交換成本，以及基于所述固定成本和所述交換成 本構建量子線路；所述量子線路的固定成本與交換成本之和最低；

所述固定成本基于所述同構子圖對應的量子邏輯門確定，所述交換成本基 于所述同構子圖對應的量子邏輯門之間轉化所需要的SWAP門確定。

可選地，所述N個最大子圖構成最大子圖序列，所述最大子圖序列中的第 i個最大子圖對應的同構子圖集合包括k_i個同構子圖，所述最大子圖序列的編號 從0開始，直至N-1；在所述確定所述N個同構子圖集合中每個同構子圖的固 定成本和任意相鄰同構子圖集合中同構子圖兩兩之間的交換成本，以及基于所 述固定成本和所述交換成本構建量子線路方面，包括：

確定所述N個同構子圖集合中每個同構子圖的固定成本，得到N個固定成 本集合，所述N個固定成本集合與所述N個同構子圖集合一一對應；

確定所述N個同構子圖集合中任意相鄰同構子圖集合中同構子圖兩兩之間 的交換成本，得到N-1個交換成本集合，每個所述交換成本集合包括k_i·k_i+1個交 換成本；

基于所述N個固定成本集合與所述N-1個交換成本集合確定個消 耗成本；

基于所述個消耗成本構建量子線路。