量子资源估计方法、装置和电子设备制造方法及图纸

本申请公开了量子资源估计方法、装置和电子设备，涉及量子计算领域。根据第一矩阵和第二矩阵，获得目标量子门的多个第一函数值，其中，所述第一矩阵和所述第二矩阵的行数相同，且列数相同；根据所述多个第一函数值中目标值的个数，计算所述目标量子门的第二函数值，第二函数值与目标量子门作用的量子比特个数相关联；根据所述第二函数值，确定所述目标量子门所需要的资源量子门数量。本申请中的方法，并不限定目标量子门对应的矩阵为对角矩阵，可提高对目标量子门进行资源估计的效果。

Quantum resource estimation methods, devices and electronic devices

【技术实现步骤摘要】
量子资源估计方法、装置和电子设备
本申请涉及计算机
中的量子计算，尤其涉及一种量子资源估计方法、装置和电子设备。
技术介绍
量子门合成是量子计算中的一个重要研究方向，通过若干资源量子门(如T门)来合成目标量子门，这首先需要估计合成目标量子门至少需要的资源量子门个数。目前，在对合成目标量子门所需的资源量子门数量的下界进行估计时，解决的方法为：对于对角形式的量子门，通过计算其等价量子态的名为稳定零化度(stabilizernullity)的资源度量来进行合成所需资源门下界(即资源量子门数量的下界)和量子门之间转换的估计。但是这种求解方式需要目标量子门的矩阵表达为对角矩阵。也就是说，现有技术中，在对合成目标量子门的资源量子门数量进行估计时，只能对矩阵表达为对角矩阵的目标量子门进行资源估计，从而导致对目标量子门进行资源估计的效果比较差。
技术实现思路
本申请实施例提供一种量子资源估计方法、装置和电子设备，以解决现有技术对量子门进行资源估计的效果较差的问题。为解决上述技术问题，本申请是这样实现的：本申请第一方面提供一种量子资源估计方法，包括：根据第一矩阵和第二矩阵，获得目标量子门的多个第一函数值，其中，所述第一矩阵和所述第二矩阵的行数相同，且列数相同；根据所述多个第一函数值中目标值的个数，计算所述目标量子门的第二函数值，所述第二函数值与目标量子门作用的量子比特个数相关联；根据所述第二函数值，确定所述目标量子门所需要的资源量子门数量。进一步的，所述根据第一矩阵和第二矩阵，计算目标量子门的多个第一函数值，包括：根据如下函数，获得目标量子门的多个第一函数值：其中，U为所述目标量子门对应的矩阵；u＝(a1,a2,a3,a4,...,a2n-1,a2n)；g＝(b1,b2,b3,b4,...,b2n-1,b2n)；a1,a2,...,a2n,b1,b2,...,b2n的取值为0或1；i为虚数；n为所述目标量子门作用的量子比特的个数；为U的共轭转置矩阵；为所述第一矩阵，为所述第二矩阵。进一步的，所述根据所述多个第一函数值中目标值的个数，计算所述目标量子门的第二函数值，包括：根据所述多个第一函数值中目标值的个数，采用如下函数计算所述目标量子门的所述第二函数值：v(U)＝2n-log2s(U)；其中，s(U)为所述目标量子门的所述多个第一函数值中目标值的个数。进一步的，所述目标值为1和-1。进一步的，所述根据所述第二函数值，确定所述目标量子门所需要的资源量子门数量，包括：若所述目标量子门的第二函数值为0，则确定所述目标量子门所需要的资源量子门数量为0。进一步的，所述根据所述第二函数值，确定所述目标量子门所需要的资源量子门数量，包括：若所述目标量子门的第二函数值不为0，则根据所述第一矩阵和所述第二矩阵，计算所述资源量子门的多个第一函数值；根据所述资源量子门的多个第一函数值中目标值的个数，计算所述资源量子门的第二函数值；获取所述目标量子门的第二函数值与所述资源量子门的第二函数值之间的比值；将不小于所述比值的最小整数值，确定为合成所述目标量子门所需所述资源量子门的数量的下界。进一步的，在所述若所述目标量子门的克里福德零化度为0，则确定所述目标量子门所需要的资源量子门数量为0之后，还包括：通过克里福德酉门对所述目标量子门进行合成。本申请第二方面提供一种量子资源估计装置，包括：获取模块，用于根据第一矩阵和第二矩阵，获得目标量子门的多个第一函数值，其中，所述第一矩阵和所述第二矩阵的行数相同，且列数相同；计算模块，用于根据所述多个第一函数值中目标值的个数，计算所述目标量子门的第二函数值，所述第二函数值与目标量子门作用的量子比特个数相关联；确定模块，用于根据所述第二函数值，确定所述目标量子门所需要的资源量子门数量。进一步的，所述计算模块，用于根据如下函数，获得目标量子门的多个第一函数值：其中，U为所述目标量子门对应的矩阵；u＝(a1,a2,a3,a4,...,a2n-1,a2n)；g＝(b1,b2,b3,b4,...,b2n-1,b2n)；a1,a2,...,a2n,b1,b2,...,b2n的取值为0或1；i为虚数；n为所述目标量子门作用的量子比特的个数；为U的共轭转置矩阵；为所述第一矩阵，为所述第二矩阵。进一步的，所述计算模块，用于：根据所述多个第一函数值中目标值的个数，采用如下函数计算所述目标量子门的所述第二函数值：v(U)＝2n-log2s(U)；其中，s(U)为所述目标量子门的所述多个第一函数值中目标值的个数。进一步的，所述目标值为1和-1。进一步的，所述确定模块，包括：第一确定子模块，用于若所述目标量子门的第二函数值为0，则确定所述目标量子门所需要的资源量子门数量为0。进一步的，所述确定模块，包括：第一计算子模块，用于若所述目标量子门的第二函数值不为0，则根据所述第一矩阵和所述第二矩阵，计算所述资源量子门的多个第一函数值；第二计算子模块，用于根据所述资源量子门的多个第一函数值中目标值的个数，计算所述资源量子门的第二函数值；获取子模块，用于获取所述目标量子门的第二函数值与所述资源量子门的第二函数值之间的比值；第二确定子模块，用于将不小于所述比值的最小整数值，确定为合成所述目标量子门所需所述资源量子门的数量的下界。进一步的，所述装置还包括：合成模块，用于通过克里福德酉门对所述目标量子门进行合成。本申请第三方面提供一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面所述的方法。本申请第四方面提供一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面所述的方法。上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：根据第一矩阵和第二矩阵，获得目标量子门的多个第一函数值，其中，所述第一矩阵和所述第二矩阵的行数相同，且列数相同；根据所述多个第一函数值中目标值的个数，计算所述目标量子门的第二函数值，第二函数值与目标量子门作用的量子比特个数相关联；根据所述第二函数值，确定所述目标量子门所需要的资源量子门数量。本申请中的方法，并不限定目标量子门对应的矩阵为对角矩阵，可提高对目标量子门进行资源估计的效果。由于第一函数只涉及矩阵乘法和取迹的运算，并未用到优化算法等消耗资源的运算，计算过程简单，提高了对目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子资源估计方法，其特征在于，包括：/n根据第一矩阵和第二矩阵，获得目标量子门的多个第一函数值，其中，所述第一矩阵和所述第二矩阵的行数相同，且列数相同；/n根据所述多个第一函数值中目标值的个数，计算所述目标量子门的第二函数值，所述第二函数值与目标量子门作用的量子比特个数相关联；/n根据所述第二函数值，确定所述目标量子门所需要的资源量子门数量。/n

【技术特征摘要】
1.一种量子资源估计方法，其特征在于，包括：
根据第一矩阵和第二矩阵，获得目标量子门的多个第一函数值，其中，所述第一矩阵和所述第二矩阵的行数相同，且列数相同；
根据所述多个第一函数值中目标值的个数，计算所述目标量子门的第二函数值，所述第二函数值与目标量子门作用的量子比特个数相关联；
根据所述第二函数值，确定所述目标量子门所需要的资源量子门数量。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第一矩阵和第二矩阵，计算目标量子门的多个第一函数值，包括：
根据如下函数，获得目标量子门的多个第一函数值：



其中，U为所述目标量子门对应的矩阵；
u＝(a1,a2,a3,a4,...,a2n-1,a2n)；
g＝(b1,b2,b3,b4,...,b2n-1,b2n)；
a1,a2,...,a2n,b1,b2,...,b2n的取值为0或1；






i为虚数；
n为所述目标量子门作用的量子比特的个数；

为U的共轭转置矩阵；

为所述第一矩阵，为所述第二矩阵。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个第一函数值中目标值的个数，计算所述目标量子门的第二函数值，包括：
根据所述多个第一函数值中目标值的个数，采用如下函数计算所述目标量子门的所述第二函数值：
v(U)＝2n-log2s(U)；
其中，s(U)为所述目标量子门的所述多个第一函数值中目标值的个数。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述目标值为1和-1。


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二函数值，确定所述目标量子门所需要的资源量子门数量，包括：
若所述目标量子门的第二函数值为0，则确定所述目标量子门所需要的资源量子门数量为0。


6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二函数值，确定所述目标量子门所需要的资源量子门数量，包括：
若所述目标量子门的第二函数值不为0，则根据所述第一矩阵和所述第二矩阵，计算所述资源量子门的多个第一函数值；
根据所述资源量子门的多个第一函数值中目标值的个数，计算所述资源量子门的第二函数值；
获取所述目标量子门的第二函数值与所述资源量子门的第二函数值之间的比值；
将不小于所述比值的最小整数值，确定为合成所述目标量子门所需所述资源量子门的数量的下界。


7.根据权利要求5所述的量子资源估计方法，其特征在于，若所述目标量子门的克里福德零化度为0，则确定所述目标量子门所需要的资源量子门数量为0之后，还包括：
通过克里福德酉门对所述目标量子门进行合成。


8.一种量子资源估计装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于根据第一矩阵和第二矩阵，获得目标量子门的多个第一函数值，其中，所述第一矩阵和所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，
申请(专利权)人：北京百度网讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11