量子连通图谱的优化方法、装置、终端及存储介质制造方法及图纸

本申请实施例提供一种量子连通图谱的优化方法、装置、终端及存储介质，通过获取各待分配节点的距离矩阵以及与其它待分配节点之间的互强度矩阵，然后根据互强度矩阵和距离矩阵，获得待分配节点与优化子图谱中每个中介节点之间的加权距离，由此根据加权距离，按照互强度矩阵依次将各待分配节点分配连接至优化子图谱中对应的目标中介节点上。采用上述分配方式，能够有效减少分配后的待分配节点在执行量子比特逻辑门时的交换门操作次数，进而缩短量子算法的运行时间，提高算法执行效果。提高算法执行效果。提高算法执行效果。

【技术实现步骤摘要】
量子连通图谱的优化方法、装置、终端及存储介质


[0001]本申请涉及量子计算
，具体而言，涉及一种量子连通图谱的优化方法、装置、终端及存储介质。

技术介绍

[0002]随着量子计算技术的普及，实施量子计算的量子芯片，成为了研究的重点对象。量子芯片相对较传统的集成芯片，具有强大的并行计算能力，且并行计算能力随着量子芯片的位数(量子比特数)呈指数式提升。
[0003]相关技术中，量子算法是在量子线路中进行模拟，并需要在量子芯片上运行的用于实施量子计算的方法。经本申请专利技术人研究发现，当一些量子算法编译到量子芯片上时，会出现量子比特与相邻量子比特之间的耦合数量过多的情况，导致超出了量子芯片的耦合数量限制，从而大幅降低了对该量子比特的调控能力，使得执行量子计算的精度大大降低。
[0004]基于此，专利技术人经过创造性研究，通过对量子算法的量子连通图谱中的优化节点对应增加的辅助节点，以形成优化子图谱后，重新对优化节点进行优化，进而可以使得在量子芯片上运行该量子算法时，一个量子比特与尽可能少的相邻量子比特执行量子比特逻辑门，降低多个量子比特上施加的量子比特逻辑门对该量子比特的影响。然而，当增加辅助节点后，在对其余待分配节点进行连接分配的过程中，如果原本连接在同一个图谱节点上的两个不同图谱节点需要执行量子比特逻辑门，由于现在连接在了两个不同的图谱节点上，因此需要引入交换门操作，会导致算法深度的增加，当交换门次数较多的时候，会明显延长量子算法的运行时间，无法达到较好的算法执行效果。

技术实现思路
/>[0005]基于现有设计的不足，本申请提供一种量子连通图谱的优化方法、装置、终端及存储介质，能够有效减少分配后的待分配节点在执行量子比特逻辑门时的交换门操作次数，进而缩短量子算法的运行时间，提高算法执行效果。
[0006]根据本申请的第一方面，提供一种量子连通图谱的优化方法，所述方法包括：
[0007]获取目标量子算法的量子连通图谱中针对每个优化节点的至少一个优化子图谱，其中，所述优化节点为所述量子连通图谱中连通度超过待应用量子芯片的连通度阈值的图谱节点，在所述量子连通图谱中，位于所述优化子图谱中的图谱节点为中介节点，位于所述优化子图谱之外的图谱节点为待分配节点；
[0008]获取各所述待分配节点的距离矩阵以及与其它待分配节点之间的互强度矩阵；其中，所述互强度矩阵用于表征所述待分配节点的节点价值，所述距离矩阵用于表征所述待分配节点与所述优化子图谱中每个中介节点之间的距离；
[0009]根据所述互强度矩阵和所述距离矩阵，获得所述待分配节点与所述优化子图谱中每个中介节点之间的加权距离；
[0010]根据所述加权距离，按照所述互强度矩阵依次将各所述待分配节点分配连接至所
述优化子图谱中对应的目标中介节点上。
[0011]在第一方面的一种可能的实施方式中，所述获取目标量子算法的量子连通图谱中针对每个优化节点的至少一个优化子图谱的步骤，包括：
[0012]获取目标量子算法的量子连通图谱，所述量子连通图谱包括多个图谱节点以及两个图谱节点之间的连线，其中，所述图谱节点用于表示所述目标量子算法中的逻辑比特，所述连线用于表示两个所述逻辑比特之间的量子比特逻辑门；
[0013]从所述量子连通图谱中确定优化节点，其中，所述优化节点为所述量子连通图谱中连通度大于待应用量子芯片的连通度阈值的图谱节点；
[0014]根据预设方式确定一个优化节点对应增加的辅助节点，并根据所述优化节点与所述对应增加的辅助节点组成中介节点；
[0015]将所述中介节点之间通过连线连通以生成优化子图谱，其中，所述优化子图谱中所有中介节点的连通度不大于所述连通度阈值。
[0016]在第一方面的一种可能的实施方式中，获取各所述待分配节点的距离矩阵的步骤，包括：
[0017]针对每个所述待分配节点，计算所述待分配节点与所述优化子图谱中每个中介节点之间的距离；
[0018]将计算的每个距离排列为所述待分配节点的距离矩阵。
[0019]在第一方面的一种可能的实施方式中，获取各所述待分配节点与其它待分配节点之间的互强度矩阵的步骤，包括：
[0020]获取各所述待分配节点与其它待分配节点之间的邻接矩阵，所述邻接矩阵用于表示所述待分配节点与其它每个待分配节点之间施加的量子比特逻辑门时的次数；
[0021]获取各所述待分配节点与其它待分配节点之间的交换次数矩阵，所述交换次数矩阵用于表示所述待分配节点与其它每个待分配节点分别连接在优化子图谱中的两个直接连接的中介节点上后引入的交换门操作次数；
[0022]计算第一预设权重与所述邻接矩阵之间的第一权重矩阵，并计算第二预设权重与所述交换次数矩阵之间的第二权重矩阵，其中，所述第一预设权重和所述第二预设权重的相加值为一；
[0023]将所述第一权重矩阵和所述第二权重矩阵的相加矩阵确定为所述待分配节点与其它待分配节点之间的互强度矩阵。
[0024]在第一方面的一种可能的实施方式中，所述根据所述互强度矩阵和所述距离矩阵，获得所述待分配节点与所述优化子图谱中每个中介节点之间的加权距离的步骤，包括：
[0025]将待分配节点的所述互强度矩阵，和所述待分配节点与所述优化子图谱中每个中介节点之间的距离矩阵的矩阵乘积，分别确定为所述待分配节点与所述优化子图谱中每个中介节点之间的加权距离。
[0026]在第一方面的一种可能的实施方式中，所述根据所述加权距离，按照所述互强度矩阵依次将各所述待分配节点分配连接至所述优化子图谱中对应的目标中介节点上的步骤，包括：
[0027]从各所述待分配节点中选择互强度矩阵之和中最大值对应的待分配节点作为待连接节点；
[0028]针对所述待连接节点，获取距离所述待连接节点第一加权距离的中介节点作为候选中介节点；
[0029]判断所述候选中介节点是否满足预设条件，其中，所述预设条件为所述候选中介节点的当前连通度不大于所述连通度阈值，并且所述量子连通图谱中不存在交叉连线；
[0030]当所述候选中介节点满足所述预设条件时，将所述候选中介节点确定为与所述待连接节点对应的目标中介节点，并连接所述待连接节点与所述目标中介节点，且所述目标中介节点的当前连通度加1；
[0031]当所述候选中介节点不满足所述预设条件时，将距离所述待连接节点第二加权距离的中介节点作为新的候选中介节点，返回判断所述候选中介节点是否满足预设条件的步骤，直至获得满足所述预设条件的距离所述待连接节点第N加权距离的候选中介节点，将所述候选中介节点确定为与所述待连接节点对应的目标中介节点，并连接所述待连接节点与所述目标中介节点，且所述目标中介节点的当前连通度加1；
[0032]其中，所述第一加权距离、第二加权距离、
…
..、所述第N加权距离依次增大；
[0033]计算已分配连接的所述待连接节点的互强度矩阵之和，并从所述互强度矩阵之和中选择最大值对应的待分配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子连通图谱的优化方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标量子算法的量子连通图谱中针对每个优化节点的至少一个优化子图谱，其中，所述优化节点为所述量子连通图谱中连通度超过待应用量子芯片的连通度阈值的图谱节点，在所述量子连通图谱中，位于所述优化子图谱中的图谱节点为中介节点，位于所述优化子图谱之外的图谱节点为待分配节点；获取各所述待分配节点的距离矩阵以及与其它待分配节点之间的互强度矩阵；其中，所述互强度矩阵用于表征所述待分配节点的节点价值，所述距离矩阵用于表征所述待分配节点与所述优化子图谱中每个中介节点之间的距离；根据所述互强度矩阵和所述距离矩阵，获得所述待分配节点与所述优化子图谱中每个中介节点之间的加权距离；根据所述加权距离，按照所述互强度矩阵依次将各所述待分配节点分配连接至所述优化子图谱中对应的目标中介节点上。2.根据权利要求1所述的量子连通图谱的优化方法，其特征在于，所述获取目标量子算法的量子连通图谱中针对每个优化节点的至少一个优化子图谱的步骤，包括：获取目标量子算法的量子连通图谱，所述量子连通图谱包括多个图谱节点以及两个图谱节点之间的连线，其中，所述图谱节点用于表示所述目标量子算法中的逻辑比特，所述连线用于表示两个所述逻辑比特之间的量子比特逻辑门；从所述量子连通图谱中确定优化节点，其中，所述优化节点为所述量子连通图谱中连通度大于待应用量子芯片的连通度阈值的图谱节点；根据预设方式确定一个优化节点对应增加的辅助节点，并根据所述优化节点与所述对应增加的辅助节点组成中介节点；将所述中介节点之间通过连线连通以生成优化子图谱，其中，所述优化子图谱中所有中介节点的连通度不大于所述连通度阈值。3.根据权利要求1所述的量子连通图谱的优化方法，其特征在于，获取各所述待分配节点的距离矩阵的步骤，包括：针对每个所述待分配节点，计算所述待分配节点与所述优化子图谱中每个中介节点之间的距离；将计算的每个距离排列为所述待分配节点的距离矩阵。4.根据权利要求1所述的量子连通图谱的优化方法，其特征在于，获取各所述待分配节点与其它待分配节点之间的互强度矩阵的步骤，包括：获取各所述待分配节点与其它待分配节点之间的邻接矩阵，所述邻接矩阵用于表示所述待分配节点与其它每个待分配节点之间施加的量子比特逻辑门时的次数；获取各所述待分配节点与其它待分配节点之间的交换次数矩阵，所述交换次数矩阵用于表示所述待分配节点与其它每个待分配节点分别连接在优化子图谱中的两个直接连接的中介节点上后引入的交换门操作次数；计算第一预设权重与所述邻接矩阵之间的第一权重矩阵，并计算第二预设权重与所述交换次数矩阵之间的第二权重矩阵，其中，所述第一预设权重和所述第二预设权重的相加值为一；将所述第一权重矩阵和所述第二权重矩阵的相加矩阵确定为所述待分配节点与其它
待分配节点之间的互强度矩阵。5.根据权利要求1所述的量子连通图谱的优化方法，其特征在于，所述根据所述互强度矩阵和所述距离矩阵，获得所述待分配节点与所述优化子图谱中每个中介节点之间的加权距离的步骤，包括：将待分配节点的所述互强度矩阵，和所述待分配节点与所述优化子图谱中每个中介节点之间的距离矩阵的矩阵乘积，分别确定为所述待分配节点与所述优化子图谱中每个中介节点之间的加权距离。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的量子连通图谱的优化方法，其特征在于，所述根据所述加权距离，按照所述互强度矩阵依次将各所述待分配节点分配连接至所述优化子图谱中对应的目标中介节点上的步骤，包括：从各所述待分...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔维成，
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：