一种用于对接量子计算机与用户的云平台及平台运行方法技术

本发明专利技术公开了一种用于对接量子计算机与用户的云平台及平台运行方法，属于量子计算领域。由于现有技术的云计算平台都是基于传统计算机的平台，由于传统的计算机云平台在计算以及接口方面与量子计算机不同，不可直接使用，无法兼容，现有技术并没有针对于量子计算机的云平台。本发明专利技术提供了一种用于对接量子计算机与用户的云平台及平台运行方法，量子云计算平台是以量子计算机为核心的云服务，用户经过量子云平台将量子程序经过云平台发送到量子云平台所连接的量子计算机上，由量子计算机识别该语言，并执行计算后返回计算结果，完成普通用户的量子计算，大大增加了计算效率。

A Cloud Platform for Docking Quantum Computer with Users and Its Operation Method

The invention discloses a cloud platform and a platform operation method for docking a quantum computer with a user, belonging to the field of quantum computing. Because the existing cloud computing platforms are based on traditional computers, traditional computer cloud platforms are different from quantum computers in computing and interface. They can not be directly used and compatible. The existing technologies are not targeted at the cloud platforms of quantum computers. The invention provides a cloud platform and platform operation method for docking a quantum computer with a user. The quantum cloud computing platform is a cloud service with a quantum computer as its core. The user sends the quantum program through the cloud platform to the quantum computer connected to the quantum cloud platform through the quantum cloud platform. The language is recognized by the quantum computer, and the calculation results are returned after execution. The quantum computation of ordinary users is accomplished, which greatly increases the computational efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种用于对接量子计算机与用户的云平台及平台运行方法
本专利技术提供了一种用于对接量子计算机与用户的云平台及平台运行方法，属于量子计算领域。
技术介绍
以量子比特为基本单位制成的计算机即为量子计算机。经典比特是用电平的高低来分别表示1和0，从而对信息进行编码。而量子比特是用什么编码0和1呢？之前我们提到过，在量子世界里，能量是一份一份出现的，这种现象被我们称为量子化。我们选取一种特殊状态的粒子，它的能量只有两种状态，低能级(基态)，高能级(激发态)。打一个比方，粒子是人，而不同的能级是台阶。站在台阶下边意味着处于基态，站在台阶上边则是处于激发态。我们把低能级编码为0，高能级编码为1，这就是量子比特。量子计算机在很多方面相比于传统计算机有着先天优势。一、计算速度快。由于量子计算机可以存储于操作0与1的相干叠加态。而传统计算机只有0,1两种状态。这意味着同样是N个比特的计算机，量子计算机一次运算最多可以操作2n组数据，而经典计算机只能处理1组数据。以两个比特为例，经典计算机一次操作可以将01变为10。而量子计算机则可以将(|00>+|01>)变为(|10>+|11>)，相当于同时处理两组数据。这就意味着，随着比特数的增加，量子计算机的计算速度将获得指数级的增长！二、能耗低。信息论中有一个理论：信息的抹除需要消耗一定的能量。举个例子，传统计算机中，逻辑与门实现的功能为，当输入全部为1时，输出为1，否则输出为零。当得到计算结果为0后，之前的输入信息我们通过结果无法推测。这种计算成为不可逆计算。由于得到输出结果后便抹除了输入的信息，因此需要消耗能量。随着传统计算机集成度的增加，散热问题会越来越棘手。而量子计算则为可逆计算，从输出的结果可以反推出输入的数据。因此热损耗将大大降低。量子计算是利用量子力学现象(如态叠和纠缠)进行计算。但是，由于量子计算机运行环境极其严苛，相较当前的计算机很难实现普及，如何对现有需要使用量子计算机的普通用户使用是一个需要解决的问题。现有技术的云计算平台都是基于传统计算机的平台，由于传统的计算机云平台在计算以及接口方面与量子计算机不同，不可直接使用，无法兼容，现有技术并没有针对于量子计算机的云平台。
技术实现思路
1、要解决的问题现有技术的云计算平台都是基于传统计算机的平台，由于传统的计算机云平台在计算以及接口方面与量子计算机不同，不可直接使用，无法兼容，现有技术并没有针对于量子计算机的云平台。本专利技术提供了一种用于对接量子计算机与用户的云平台及平台运行方法，量子云计算平台是以量子计算机为核心的云服务，用户经过量子云平台将量子程序经过云平台将被发送到量子云平台所连接的量子计算机上，由量子计算机识别该语言，并执行计算后返回计算结果，完成普通用户的量子计算，大大增加了计算效率。2、技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。由于量子计算机运行环境极其严苛，相较当前的计算机很难实现普及，如何对现有需要使用量子计算机的普通用户使用是一个需要解决的问题。本方案提供了一种用于对接量子计算机与用户的云平台，包括用户信息及任务接口模块、量子云平台用户信息管理器、量子云平台计算资源存储器和任务调度服务器，用户信息及任务接口模块，连接用户设备，用户设备用于提交用户信息及计算任务，用户信息及任务接口模块用于接收用户设备提交的用户信息及计算任务，并将用户信息提交到量子云平台用户信息管理器，计算任务提交到量子云平台计算资源存储器和任务调度服务器，并对进行用户信息认证以及对反馈结果进行处理；量子云平台用户信息管理器，与用户信息及任务接口模块、量子云平台计算资源存储器、任务调度服务器连接，用于存储、管理用户信息和用户权限，为其他设备模块提供用户信息查询；量子云平台计算资源存储器，与用户信息及任务接口模块、量子云平台用户信息管理器、任务调度服务器连接，用于存储计算任务、量子计算资源当前使用情况信息及量子计算机自行计算任务后的结果，并将结果通过用户信息及任务接口模块反馈至用户设备；任务调度服务器，与量子云平台计算资源存储器、接口系统连接，记录量子线路或量子语言执行任务复杂度信息，根据复杂度信息对计算任务进行预判，同时量子计算资源当前使用情况信息进行量子计算资源分配，将量子计算任务通过结构系统分配至对应的量子计算机。更进一步的，任务调度服务器根据量子逻辑门数量和执行时间进行任务总执行时间的判断，分配量子计算资源。更进一步的，用户信息及任务接口模块包括对外接口模块，对外接口模块连接量子计算机。对外接口模块，包括：加载接口，加载接口，与外部传统计算机系统相连，加载对应外部计算机用户设备输入的传统普通计算机输入的量子程序，解析量子程序；接口系统解析模块，解析量子程序为量子指令链表。量子程序由量子指令集组成，量子指令集对应着各种量子逻辑门。接口系统解析模块会解析量子程序，并把解析的量子程序按顺序组成量子逻辑门链表，用于操控量子计算机。一种用于对接量子计算机与用户的云平台的运行方法，步骤如下：步骤一，用户通过外部用户设备，进行云平台登录，通过用户信息及任务接口模块确认登录权限；步骤二，用户登陆后，用户提交计算请求；步骤三，量子云平台判断提交任务权限；步骤四，量子云平台将计算请求提交至任务调度服务器，任务调度服务器对计算资源合理分配；步骤五，任务调度服务器向量子计算机请求计算资源，量子计算机执行结果；步骤六，量子计算机将结果反馈给任务调度服务器，任务调度服务器再将具体结果反馈量子云平台，量子云平台将结果展示给用户。更进一步的，步骤二中，计算请求为编辑好的量子线路或量子语言。更进一步的，步骤三，量子云平台判断用户有提交权限时候，排队进行等候计算任务，对于所提交的任务进行存储；存储在量子云平台计算资源存储器。无提交任务权限时候或是提示用户无权限使用计算资源，反馈回云平台，展示给用户。更进一步的，步骤五中，量子计算机根据用户提交的数据进行计算，反馈提交的量子语言或线路是否符合约定、能否执行的信息，若能正常运行且得到结果，将结果反馈给任务调度服务器，若无法正常运行，将结果反馈给任务调度服务器，任务调度服务器再将具体结果反馈量子云平台，量子云平台将结果展示给用户。更进一步的，步骤五中，量子计算机对现有外部用户进行量子计算过程如下：(1)量子程序进入量子计算机；(2)调用加载接口，解析量子程序；(3)接口系统会把量子程序转换为量子指令链表，如果解析量子程序成功，接口系统返回当前量子程序需要的量子比特数；如果不成功，返回错误类型；(4)量子程序解析成功后，调用选择计算单元接口，选择量子计算机作为计算单元；(5)调用执行接口，接口系统把量子指令链表按照顺序填充到FPGA驱动指定的内存空间；(6)FPGA驱动读取量子指令，并转换为对应的微波波形，用以操控量子计算机执行量子程序，并在运算结束通过测量得到计算结果；(7)FPGA驱动把计算结果保存到指定内存空间，并发送中断通知CPU计算结果准备就绪；(8)CPU启动接口系统进程，读取计算结果。更进一步的，步骤(5)具体流程如下，接口系统获取量子逻辑门链表首节点，判断节点是否为空，为空，则结束执行，不为空，深层对应量子逻辑门的指令，填充指令到指定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对接量子计算机与用户的云平台，其特征在于：包括，用户信息及任务接口模块，连接用户设备，用户设备用于提交用户信息及计算任务，用户信息及任务接口模块用于接收用户设备提交的用户信息及计算任务，并将用户信息提交到量子云平台用户信息管理器，计算任务提交到量子云平台计算资源存储器和任务调度服务器，并对进行用户信息认证以及对反馈结果进行处理；量子云平台用户信息管理器，与用户信息及任务接口模块、量子云平台计算资源存储器、任务调度服务器连接，用于存储、管理用户信息和用户权限，为其他设备模块提供用户信息查询；量子云平台计算资源存储器，与用户信息及任务接口模块、量子云平台用户信息管理器、任务调度服务器连接，用于存储计算任务、量子计算资源当前使用情况信息及量子计算机自行计算任务后的结果，并将结果通过用户信息及任务接口模块反馈至用户设备；任务调度服务器，与量子云平台计算资源存储器、接口系统连接，记录量子线路或量子语言执行任务复杂度信息，根据复杂度信息对计算任务进行预判，同时量子计算资源当前使用情况信息进行量子计算资源分配，将量子计算任务通过结构系统分配至对应的量子计算机。

【技术特征摘要】
2018.05.31 CN 20181054753251.一种用于对接量子计算机与用户的云平台，其特征在于：包括，用户信息及任务接口模块，连接用户设备，用户设备用于提交用户信息及计算任务，用户信息及任务接口模块用于接收用户设备提交的用户信息及计算任务，并将用户信息提交到量子云平台用户信息管理器，计算任务提交到量子云平台计算资源存储器和任务调度服务器，并对进行用户信息认证以及对反馈结果进行处理；量子云平台用户信息管理器，与用户信息及任务接口模块、量子云平台计算资源存储器、任务调度服务器连接，用于存储、管理用户信息和用户权限，为其他设备模块提供用户信息查询；量子云平台计算资源存储器，与用户信息及任务接口模块、量子云平台用户信息管理器、任务调度服务器连接，用于存储计算任务、量子计算资源当前使用情况信息及量子计算机自行计算任务后的结果，并将结果通过用户信息及任务接口模块反馈至用户设备；任务调度服务器，与量子云平台计算资源存储器、接口系统连接，记录量子线路或量子语言执行任务复杂度信息，根据复杂度信息对计算任务进行预判，同时量子计算资源当前使用情况信息进行量子计算资源分配，将量子计算任务通过结构系统分配至对应的量子计算机。2.根据权利要求1所述的一种用于对接量子计算机与用户的云平台，其特征在于：任务调度服务器根据量子逻辑门数量和任务执行时间进行任务总执行时间的判断，分配量子计算资源。3.根据权利要求1所述的一种用于对接量子计算机与用户的云平台，其特征在于：用户信息及任务接口模块包括对外接口模块，对外接口模块连接量子计算机。4.根据权利要求3所述的一种用于对接量子计算机与用户的云平台，其特征在于：所述的对外接口模块，包括：加载接口，加载接口，与外部传统计算机系统相连，加载对应外部计算机用户设备输入的传统普通计算机输入的量子程序，解析量子程序；接口系统解析模块，解析量子程序为量子指令链表。5.一种用于对接量子计算机与用户的云平台的运行方法，步骤如下：步骤一，用户通过外部用户设备，进行云平台登录，通过用户信息及任务接口模块确认登录权限；步骤二，用户登陆后，用户提交计算请求；步骤三，量子云平台判断提交任务权限；步骤四，量子云平台将计算请求提交至任务调度服务器，任务调度服务器对计算资源合理分配；步骤五，任务调度服务器向量子计算机请求计算资源，量子计算机执行结果；步骤六，量子计算机将结果反馈给任务调度服务器，任务调度服务器再将具体结果反馈量子云平台，量子云平台将结果展示给用户。6.根据权利要求5所述的一种用于对接量子计算机与用户的云平...

【专利技术属性】
技术研发人员：张嵩昊，
申请(专利权)人：合肥本源量子计算科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34