量子计算平台适配方法、装置及量子计算机操作系统制造方法及图纸

本申请公开了一种量子计算平台适配方法、装置及量子计算机操作系统，该方法包括：获取待运行的量子程序和量子计算平台对应的量子芯片的拓扑结构，所述拓扑结构用于表示电子设备中的物理量子比特以及物理量子比特之间的连接关系；基于所述拓扑结构将所述量子程序适配至所述量子计算平台。采用本申请实施例可提升量子程序的可拓展性，使其能够适配不同的量子计算平台，在不同的量子芯片上运行。在不同的量子芯片上运行。在不同的量子芯片上运行。

【技术实现步骤摘要】
量子计算平台适配方法、装置及量子计算机操作系统


[0001]本申请涉及量子计算
，尤其涉及一种量子计算平台适配方法、装置及量子计算机操作系统。

技术介绍

[0002]不同的量子计算平台包括不同的量子芯片，不同的量子计算芯片支持不同的量子逻辑门集合。量子软件开发者在进行量子算法实现时，开发的量子程序往往只能在特定的量子芯片上运行。因此，如何提升量子程序的可扩展性，使其能够适配不同的量子计算平台，在不同的量子芯片上运行，是一个需要解决的问题。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种量子计算平台适配方法、装置及量子计算机操作系统，用于提升量子程序的可拓展性，使其能够适配不同的量子计算平台，在不同的量子芯片上运行。
[0004]第一方面，本申请实施例提供一种量子计算平台适配方法，所述方法包括：
[0005]获取待运行的量子程序和量子计算平台对应的量子芯片的拓扑结构，所述拓扑结构用于表示电子设备中的物理量子比特以及物理量子比特之间的连接关系；
[0006]基于所述拓扑结构将所述量子程序适配至所述量子计算平台。
[0007]可选地，在所述基于所述拓扑结构将所述量子程序适配至所述量子计算平台方面，包括：
[0008]构建所述量子程序的第一有向无环图；
[0009]遍历所述第一有向无环图得到最大子图序列，所述最大子图序列包括N个最大子图，所述N为大于或等于1的整数；
[0010]确定所述N个最大子图在所述拓扑结构中的同构子图，得到N个同构子图集合，所述N个同构子图集合与所述N个最大子图一一对应；
[0011]基于所述N个同构子图集合构建量子线路，所述量子线路允许在所述量子计算平台上运行。
[0012]可选地，在所述构建所述量子程序的第一有向无环图方面，包括：
[0013]获取所述量子程序中的量子逻辑门；
[0014]基于所述量子逻辑门构建第一有向无环图，所述第一有向无环图包括节点和有向边；所述节点包括两个点和一条边，所述两个点用于表示所述量子逻辑门对应的两个逻辑量子比特，所述一条边用于表示作用在两个逻辑量子比特上的量子逻辑门；所述有向边用于表示所述量子逻辑门按逻辑量子比特的量子态演化时序的依赖关系。
[0015]可选地，在所述量子逻辑门包括多量子逻辑门；所述基于所述量子逻辑门构建第一有向无环图方面，包括：
[0016]将所述多量子逻辑门转化为单量子逻辑门与两量子逻辑门；
[0017]删除所述单量子逻辑门，以及基于所述两量子逻辑门构建第一有向无环图。
[0018]可选地，在所述基于所述量子逻辑门构建第一有向无环图方面，包括：
[0019]若所述量子逻辑门包括多个连续的两量子逻辑门，且所述多个连续的两量子逻辑门作用相同的两个逻辑量子比特上，则基于所述多个连续的两量子逻辑门中的任一个构建第一有向无环图。
[0020]可选地，所述方法还包括：
[0021]若所述量子逻辑门包括多个连续的两量子逻辑门，且所述多个连续的两量子逻辑门作用不同的两个逻辑量子比特上，则基于所述多个连续的两量子逻辑门依次构建第一有向无环图。
[0022]第二方面，本申请实施例提供一种量子计算平台适配装置，所述装置包括：
[0023]获取单元，用于获取待运行的量子程序和量子计算平台对应的量子芯片的拓扑结构，所述拓扑结构用于表示电子设备中的物理量子比特以及物理量子比特之间的连接关系；
[0024]适配单元，用于基于所述拓扑结构将所述量子程序适配至所述量子计算平台。
[0025]第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器、存储器、通信接口以及一个或多个程序，其中，上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置由上述处理器执行，上述程序包括用于执行本申请实施例第一方面所述的方法中的步骤的指令。
[0026]第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其中，上述计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，上述计算机程序使得计算机执行如本申请实施例第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤。
[0027]第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，其中，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如本申请实施例第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。
[0028]第六方面，本申请实施例提供了一种量子计算机操作系统，其中，上述量子计算机操作系统根据本申请实施例第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤实现所述量子计算平台的适配。
[0029]可以看出，在本申请实施例中，首先获取待运行的量子程序和量子计算平台对应的量子芯片的拓扑结构，该拓扑结构用于表示电子设备中的物理量子比特以及物理量子比特之间的连接关系；然后基于该拓扑结构将量子程序适配至该量子计算平台；量子程序能否在量子芯片上运行主要取决于由芯片的拓扑结构，因此基于拓扑结构对量子程序进行适配，可以将量子程序适配至不同的量子计算平台，在不同的量子芯片上运行同一量子程序，从而提升了量子程序的可拓展性。除此之外，也减少了量子软件开发者的工作量，不用针对不同的量子芯片开发相同功能的量子软件。
[0030]本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本申请实施例提供的一种量子计算平台适配方法的计算机终端的硬件结构框图；
[0033]图2A为本申请实施例提供的一种量子计算平台适配方法的流程示意图；
[0034]图2B为本申请实施例提供的一种量子线路的结构示意图；
[0035]图2C为图2B所示的量子线路对应的第一有向无环图的示意图；
[0036]图2D为基于图2C所示的第一有向无环图中的第一节点确定的第一子图的示意图；
[0037]图2E为图2C删除第一节点后得到的第二有向无环图的示意图；
[0038]图2F为基于第二节点在图2D上进行拓展得到的第二子图的示意图；
[0039]图2G为图2E删除第二节点后得到的第三有向无环图的示意图；
[0040]图2H为基于新的第二节点在图2F上进行拓展得到的第二子图的示意图；
[0041]图2I为图2G删除新的第二节点后得到的新的第一有向无环图的示意图；
[0042]图2J为基于图2I所示的第一有向无环图中的第一节点确定的第一子图的示意图；
[0043]图2K为图2J删除第一节点后得到的第二有向无环图的示意图；
[0044本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子计算平台适配方法，其特征在于，所述方法包括：获取待运行的量子程序和量子计算平台对应的量子芯片的拓扑结构，所述拓扑结构用于表示电子设备中的物理量子比特以及物理量子比特之间的连接关系；基于所述拓扑结构将所述量子程序适配至所述量子计算平台。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述拓扑结构将所述量子程序适配至所述量子计算平台，包括：构建所述量子程序的第一有向无环图；遍历所述第一有向无环图得到最大子图序列，所述最大子图序列包括N个最大子图，所述N为大于或等于1的整数；确定所述N个最大子图在所述拓扑结构中的同构子图，得到N个同构子图集合，所述N个同构子图集合与所述N个最大子图一一对应；基于所述N个同构子图集合构建量子线路，所述量子线路允许在所述量子计算平台上运行。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述构建所述量子程序的第一有向无环图，包括：获取所述量子程序中的量子逻辑门；基于所述量子逻辑门构建第一有向无环图，所述第一有向无环图包括节点和有向边；所述节点包括两个点和一条边，所述两个点用于表示所述量子逻辑门对应的两个逻辑量子比特，所述一条边用于表示作用在两个逻辑量子比特上的量子逻辑门；所述有向边用于表示所述量子逻辑门按逻辑量子比特的量子态演化时序的依赖关系。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述量子逻辑门包括多量子逻辑门；所述基于所述量子逻辑门构建第一有向无环图，包括：将所述多量子逻辑门转化为单量子逻辑门与两量子逻辑门；删除所述单量子逻辑门，以及基于所述两量子逻辑门构建第一有向无环图。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：窦猛汉，方圆，王晶，赵东一，
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：