对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的方法及装置制造方法及图纸

本公开提供了一种对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的方法及装置，涉及量子计算领域。实现方案包括：获取包括多个操作命令的测量模式；在保持多个测量命令之间的测量操作顺序不变的情况下，对至少一个纠缠命令和多个测量命令的操作顺序进行排序；以及按照排序后的测量模式对量子系统进行操作，以获得多个量子比特的测量值。本公开的一个或多个实施例的方法对测量模式中的多个操作命令进行排序，从而在使用测量模式对量子系统进行操作的过程中有效地降低计算维度，减小计算机内存消耗和计算量。消耗和计算量。消耗和计算量。

【技术实现步骤摘要】
对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的方法及装置


[0001]本公开涉及量子计算领域，具体涉及一种对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的方法及装置、用于量子计算的方法及装置、电子设备、计算机存储介质和计算机程序产品。

技术介绍

[0002]量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。通用的量子计算机的理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机。从计算的效率上，由于量子力学叠加性的存在，某些已知的量子算法在处理问题时速度要快于传统的通用计算机。
[0003]在现有技术中，主要通过搭建量子电路的方式实现量子计算中的量子演化。在相关技术中，可以根据单向量子计算机计算模型(1WQC)模型将上述量子电路转化为等价的测量模式，按照等价的测量模式对量子系统进行测量可以实现使得量子系统按照等价的量子电路进行演化。然而，测量模式中的多个纠缠命令和多个测量命令在操作顺序往往比较固定，这种固定的操作方式可能使得运算维度大幅度升高。
[0004]在此部分中描述的方法不一定是之前已经设想到或采用的方法。除非另有指明，否则不应假定此部分中描述的任何方法仅因其包括在此部分中就被认为是现有技术。类似地，除非另有指明，否则此部分中提及的问题不应认为在任何现有技术中已被公认。

技术实现思路

[0005]本公开提供了一种对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的方法，其中量子系统包括具有预设的测量顺序的多个量子比特，方法包括：获取包括多个操作命令的测量模式，其中多个操作命令包括至少一个纠缠命令和多个测量命令，其中，每个纠缠命令用于对多个量子比特中的两个量子比特进行纠缠操作，每个测量命令用于对多个量子比特中的一个量子比特进行测量操作，并且其中，多个测量命令具有已经按照测量顺序排列好的测量操作顺序；在保持多个测量命令之间的测量操作顺序不变的情况下，对至少一个纠缠命令和多个测量命令的操作顺序进行排序；以及按照排序后的测量模式对量子系统进行操作，以获得多个量子比特的测量值。
[0006]根据本公开的另一方面，提供了一种用于量子计算的方法，包括：基于预期的量子计算生成等效的量子电路；基于单向量子计算机计算模型对量子电路进行模拟，得到与量子电路等价的测量模式；执行上述对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的方法；以及根据获得的多个量子比特的测量值确定预期的量子计算的计算结果。
[0007]根据本公开的另一方面，还提供了一种对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的装置，包括：获取单元，配置成获取包括多个操作命令的测量模式，其中多个操作命令包括至少一个纠缠命令和多个测量命令，其中每个纠缠命令用于对多个量子比特中的
两个量子比特进行纠缠操作，每个测量命令用于对多个量子比特中的一个量子比特进行测量操作，并且其中多个测量命令具有已经按照测量顺序排列好的测量操作顺序；排序单元，在保持多个测量命令之间的测量操作顺序不变的情况下，对至少一个纠缠命令和多个测量命令的操作顺序进行排序；和操作单元，配置成按照排序后的测量模式对量子系统进行操作，以获得多个量子比特的测量值。
[0008]根据本公开的另一方面，还提供了一种用于量子计算的装置，包括：生成装置，配置成基于预期的量子计算生成等效的量子电路；模拟装置，配置成基于单向量子计算机计算模型对量子电路进行模拟，得到与量子电路等价的测量模式；上述对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的装置；以及确定装置，配置成根据获得的多个量子比特的测量值确定预期的量子计算的计算结果。
[0009]根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的方法。
[0010]根据本公开的另一方面，还提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机执行上述方法。
[0011]根据本公开的另一方面，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，计算机程序在被处理器执行时实现上述方法。
[0012]根据本公开的一个或多个实施例的方法，对测量模式中的多个操作命令进行排序，特别是对多个测量命令和多个纠缠命令的操作顺序进行排序，使得测量命令尽可能多的排在纠缠命令之前，从而在使用测量模式对量子系统进行操作的过程中有效地降低计算维度，减小计算机内存消耗和计算量。
[0013]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0014]附图示例性地示出了实施例并且构成说明书的一部分，与说明书的文字描述一起用于讲解实施例的示例性实施方式。所示出的实施例仅出于例示的目的，并不限制权利要求的范围。在所有附图中，相同的附图标记指代类似但不一定相同的要素。
[0015]图1示出了相关技术中的用于将量子计算的量子电路转化为的等价的测量模式的方法的流程图；
[0016]图2示出了根据本公开一个实施例的对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的方法的流程图；
[0017]图3示出了根据本公开一个实施例的1WQC模型的示例；
[0018]图4示出了对操作顺序进行调整之前和调整之后的测量模式的表达式的对比图；
[0019]图5示出了根据本公开一个实施例的计算机程序的实现方法的流程图；
[0020]图6示出了根据本公开一个实施例的用于量子计算的方法的流程图；
[0021]图7示出了根据本公开一个实施例的对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的装置的示意图；
[0022]图8示出了根据本公开另一实施例的对单向量子计算机计算模型的量子系统进行
操作的装置的示意图；
[0023]图9示出了根据本公开一个实施例的用于量子计算的装置的示意图；和
[0024]图10示出了能够用于实现本公开的实施例的示例性电子设备的结构框图。
具体实施方式
[0025]以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
[0026]在本公开中，除非另有说明，否则使用术语“第一”、“第二”等来描述各种要素不意图限定这些要素的位置关系、时序关系或重要性关系，这种术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。在一些示例中，第一要素和第二要素可以指向该要素的同一实例，而在某些情况下，基于上下文的描述，它们也可以指代不同实例。
[0027]在本公开中对各种示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例的目的，而并非旨在进行限制。除非上下文另外明确地表明，如果不特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的方法，其中所述量子系统包括具有预设的测量顺序的多个量子比特，所述方法包括：获取包括多个操作命令的测量模式，其中所述多个操作命令包括至少一个纠缠命令和多个测量命令，其中，每个纠缠命令用于对所述多个量子比特中的两个量子比特进行纠缠操作，每个测量命令用于对所述多个量子比特中的一个量子比特进行测量操作，并且其中，所述多个测量命令具有已经按照所述测量顺序排列好的测量操作顺序；在保持所述多个测量命令之间的所述测量操作顺序不变的情况下，对所述至少一个纠缠命令和多个测量命令的操作顺序进行排序；以及按照排序后的所述测量模式对所述量子系统进行操作，以获得所述多个量子比特的测量值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个纠缠命令包括对第一量子比特和第二量子比特进行纠缠操作的第一纠缠命令，并且，所述多个测量命令包括对第三量子比特进行测量操作的第一测量命令，所述第一量子比特与所述第二量子比特在所述测量顺序中均位于所述第三量子比特之后，其中，在保持所述多个测量命令之间的所述测量操作顺序不变的情况下，对所述至少一个纠缠命令和多个测量命令的操作顺序进行排序包括：将所述第一纠缠命令的操作设置到所述第一测量命令的操作之后。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个纠缠命令包括对第四量子比特和第五量子比特进行纠缠操作的第二纠缠命令，并且，所述多个测量命令包括对所述第四量子比特进行测量操作的第二测量命令和对所述第五量子比特进行测量操作的第三测量命令，其中，在保持所述多个测量命令之间的所述测量操作顺序不变的情况下，对所述至少一个纠缠命令和多个测量命令的操作顺序进行排序包括：将所述第二纠缠命令的操作设置到所述第二测量命令和所述第三测量命令的操作之前。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个操作命令还包括至少一个态制备命令，其中，所述至少一个态制备命令中的每个态制备命令用于对所述多个量子比特中的一个量子比特进行态制备。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述态制备操作包括将对应的量子比特初始化为加态。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述多个量子比特包括至少一个输入比特，其中按照排序后的所述测量模式对所述量子系统进行操作，以获得所述多个量子比特的测量值包括：获取所述至少一个输入比特的初始量子态；使所述排序后的测量模式中的多个操作命令依照排序作用于所述初始量子态；以及分别获取在执行完每个测量命令之后的测量结果，以作为所述多个量子比特的测量值。7.一种用于量子计算的方法，包括：基于预期的量子计算生成等效的量子电路；
基于单向量子计算机计算模型对所述量子电路进行模拟，得到与所述量子电路等价的测量模式；执行根据权利要求1至6中任一项所述的对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的方法；以及根据获得的多个量子比特的测量值确定所述预期的量子计算的计算结果。8.一种对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的装置，包括：获取单元，配置成获取包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：方堃，李修凡，
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：