【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】执行么正迭代和索引运算
技术介绍
量子电路是用于量子计算的模型，在所述量子电路中，计算是一系列量子逻辑门——对n-量子位(n-qubit)寄存器的可逆变换。
技术实现思路
本说明书的主题涉及用于产生量子电路的技术，诸如用于执行索引运算的量子电路，在本文中被称为么正迭代(unitaryiteration)量子电路。通常，本说明书中所描述的主题的一个创新方面可以通过一种用于执行一元迭代以使用一元迭代量子电路来实现索引运算的方法来实现，所述方法包括：在包括索引量子位的索引寄存器中对索引值进行编码；在包括多个控制量子位的控制寄存器中对索引值进行编码；以及重复地计算和撤销计算控制量子位，以根据控制量子位的状态对与索引值相对应的一个或多个目标量子位执行运算，其中在编码、计算和撤销计算期间：多个控制量子位依次可用，并且多个控制量子位对应于所编码索引值的独热(one-hot)编码。该方面的其他实现方式包括对应的经典或量子计算机系统、装置和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，每个都配置为执行方法的动作。一个或多个经典或量子计算...
【技术保护点】
1.一种用于使用一元迭代量子电路执行一元迭代以实现索引运算的方法，所述方法包括：/n在包括索引量子位的索引寄存器中对索引值进行编码；/n在包括多个控制量子位的控制寄存器中对所述索引值进行编码；以及/n重复地计算和撤销计算所述控制量子位，以根据所述控制量子位的状态对与所述索引值相对应的一个或多个目标量子位执行所述运算，其中在所述编码、所述计算和所述撤销计算期间：/n所述多个控制量子位依次可用，并且/n所述多个控制量子位对应于所编码索引值的独热编码。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
【国外来华专利技术】20180420 US 62/660,4941.一种用于使用一元迭代量子电路执行一元迭代以实现索引运算的方法，所述方法包括：
在包括索引量子位的索引寄存器中对索引值进行编码；
在包括多个控制量子位的控制寄存器中对所述索引值进行编码；以及
重复地计算和撤销计算所述控制量子位，以根据所述控制量子位的状态对与所述索引值相对应的一个或多个目标量子位执行所述运算，其中在所述编码、所述计算和所述撤销计算期间：
所述多个控制量子位依次可用，并且
所述多个控制量子位对应于所编码索引值的独热编码。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在包括多个控制量子位的所述控制寄存器中对所述索引值进行编码包括：
迭代地计算成对的相应控制量子位和索引量子位之间的多个逻辑与运算，以将最低有效索引量子位的逆与存储前一逻辑与运算的结果的倒数第二控制量子位之间的逻辑与运算的结果存储在最后控制量子位中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中迭代地计算成对的相应控制量子位和索引量子位之间的多个逻辑与运算，以存储所述最低有效索引量子位的逆与存储前一逻辑与运算的所述结果的控制量子位之间的逻辑与运算的结果包括：
对于第一迭代，在第一控制量子位与最高有效索引量子位的逆之间执行逻辑与运算，并且将所述逻辑与运算的所述结果存储在第二控制量子位中；以及
对于随后的迭代，在存储前一迭代的逻辑与运算的结果的控制量子位与所述迭代的所述索引量子位的逆之间执行逻辑与运算，并且将所述逻辑与运算的所述结果存储在随后的控制量子位中。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一控制量子位最初被设置成接通状态。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中重复地计算和撤销计算所述控制量子位包括：对于每个目标量子位依次重复地：
确定所述最后控制量子位是否处于接通状态，并且响应于确定所述最后控制量子位处于接通状态而对所述目标量子位执行运算；
确定要执行的成对的相应控制量子位和索引量子位之间的迭代地计算的逻辑与运算的撤销计算的数量；
迭代地执行所确定数量的撤销计算；
在与最后一个撤销计算的逻辑与运算相对应的控制量子位与下一个最高控制量子位之间执行受控非运算，其中所述下一个最高控制量子位用作针对所述受控非运算的控件；
迭代地计算成对的相应控制量子位和索引量子位之间的多个逻辑与运算，以重新计算所述最后控制量子位。
6.根据权利要求5所述的方法，其中确定要执行的成对的相应控制量子位和索引量子位之间的迭代地计算的逻辑与运算的撤销计算的数量包括：
确定在将与最后控制量子位相对应的索引值的二进制表示改变为下一个时翻转了多少位；以及
将所述撤销计算的数量确定为所确定的位翻转数量减一。
7.根据权利要求5所述的方法，其中确定要执行的成对的相应控制量子位和索引量子位之间的迭代地计算的逻辑与运算的撤销计算的数量包括：确定在获得非整数之前可以将以10为底的所述索引值除以2的次数。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：撤销计算成对的相应控制量子位和索引量子位之间的迭代地计算的多个逻辑与运算，以重置所述索引寄存器以便对所述索引值进行编码。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其中所述多个逻辑与包括根据Toffoli门和Clifford+T门定义的临时与运算。
10.根据权利要求9所述的方法，其中每个逻辑与运算需要4个T门。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述一元迭代电路中所包括的与运算的总数等于目标量子位的总数N减1。
12.根据权利要求11所述的方法，其中执行所述索引运算的T计数为4(L-1)。
13.根据权利要求3所述的方法，还包括：合并所述受控非运算以产生经优化的一元迭代电路以用于执行所述索引运算。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述索引运算包括范围索引运算，并且其中所述一元迭代量子电路还包括累加器量子位。
15.根据权利要求13所述的方法，其中执行范围索引运算包括：在累加器量子位与每个迭代的最后控制量子位之间应用受控非运算，所述迭代的最后控制量子位用作控件。
16.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述一元迭代电路通过以下来构造：
定义用于实现所述索引运算的总控制电路；
将一组变换应用于所述总控制电路以产生第一经变换电路，包括：
对于每个可能的索引，当应用于所述索引和2b的按位或算符的结果大于或等于L并且应用于L-1和2b的按位与算符的结果等于2b时，去除表示2b的索引量子位上的控件，其中b表示二进制索引；以及
将其余控件扩展到嵌套与运算中；
将一组优化应用于所述第一经变换电路以产生所述一元迭代电路，包括：
如果所述控件类型匹配，则去除与运算的相邻撤销计算和重新计算；
技术研发人员：C吉德尼，R巴布什，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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