基于动态深度搜索的量子线路映射方法、系统和电子设备技术方案

本发明专利技术涉及量子线路映射技术领域，尤其涉及一种基于动态深度搜索的量子线路映射方法、系统和电子设备，方法包括：在搜索空间中初始化一个状态，得到包含物理量子线路和输入的待映射逻辑量子线路的当前状态，得到第二物理量子线路，并得到第二物理量子线路对应的一个子状态，通过改变指定的量子操作，得到多个子状态；对每个子状态进行状态评估，得到每个子状态的状态评估结果；根据所有的状态评估结果更新搜索空间中的除所有子状态外的状态；从搜索空间中选取一个新的状态，作为当前状态，直至符合输出条件的物理量子线路将量子线路映射问题转换为一个搜索过程，通过高深度的搜索来寻找更优即映入冗余更少的解，效率高。效率高。效率高。

【技术实现步骤摘要】
基于动态深度搜索的量子线路映射方法、系统和电子设备


[0001]本专利技术涉及量子线路映射
，尤其涉及一种基于动态深度搜索的量子线路映射方法、系统和电子设备。

技术介绍

[0002]量子计算机中的物理量子比特直接存在连通性限制，具体表现为只可以在特定的物理量子比特对之间执行两量子比特量子操作。因此，在量子计算机中执行量子程序之前，需要将输入的逻辑量子线路映射为符合对应量子计算机连通性限制的物理量子线路，并且映射前后的量子线路在功能上等价。通常，一个逻辑量子线路可以映射为多个物理量子线路，而不同的映射结果所引入的冗余亦是不同的，而冗余的多少会直接影响量子线路执行的精度。因此，量子线路映射算法除了需要找到一个满足条件的物理量子线路之外，也要使得该线路所引入的冗余尽可能少。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种基于动态深度搜索的量子线路映射方法、系统和电子设备。
[0004]本专利技术的一种基于动态深度搜索的量子线路映射方法的技术方案如下：S1、在搜索空间中初始化一个状态，得到包含物理量子线路和输入的待映射逻辑量子线路的当前状态；S2、向所述当前状态所包含的物理量子线路中，添加指定的量子操作，得到第一物理量子线路，并根据所述当前状态所包含的逻辑量子线路对所述第一物理量子线路进行更新，得到第二物理量子线路，并得到所述第二物理量子线路对应的一个子状态，通过改变所述指定的量子操作，得到多个子状态；S3、对每个子状态进行状态评估，得到每个子状态的状态评估结果；S4、根据所有的状态评估结果更新搜索空间中的除所有子状态外的状态；S5、从所述搜索空间中选取一个新的状态，作为所述当前状态，返回执行S2，直至符合输出条件的物理量子线路。
[0005]本专利技术的一种基于动态深度搜索的量子线路映射方法的有益效果如下：能够将量子线路映射问题转换为一个搜索过程，通过高深度的搜索来寻找更优即映入冗余更少的解，同时通过对搜索深度的动态控制来平衡求解时间，效率高。
[0006]本专利技术的一种基于动态深度搜索的量子线路映射系统的技术方案如下：包括初始化模块、添加获取模块、评估模块、更新模块和重复执行输出模块；所述初始化模块用于：在搜索空间中初始化一个状态，得到包含物理量子线路和输入的待映射逻辑量子线路的当前状态；所述添加获取模块用于：向所述当前状态所包含的物理量子线路中，添加指定的量子操作，得到第一物理量子线路，并根据所述当前状态所包含的逻辑量子线路对所述第
一物理量子线路进行更新，得到第二物理量子线路，并得到所述第二物理量子线路对应的一个子状态，通过改变所述指定的量子操作，得到多个子状态；所述评估模块用于：对每个子状态进行状态评估，得到每个子状态的状态评估结果；所述更新模块用于：根据所有的状态评估结果更新搜索空间中的除所有子状态外的状态；所述重复执行输出模块用于：从所述搜索空间中选取一个新的状态，作为所述当前状态，重复调用所述添加获取模块、所述评估模块和更新模块，直至符合输出条件的物理量子线路。
[0007]本专利技术的一种基于动态深度搜索的量子线路映射系统的有益效果如下：能够将量子线路映射问题转换为一个搜索过程，通过高深度的搜索来寻找更优即映入冗余更少的解，同时通过对搜索深度的动态控制来平衡求解时间，效率高。
[0008]本专利技术的一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行上述任一项所述的一种基于动态深度搜索的量子线路映射方法。
[0009]本专利技术的一种电子设备，包括处理器和上述的存储介质，所述处理器执行所述存储介质中的指令。
附图说明
[0010]图1为本专利技术实施例的一种基于动态深度搜索的量子线路映射方法的流程示意图；图2示例线路的示意图之一；图3为示例线路的示意图之二；图4为示例线路的示意图之三；图5为量子比特映射的示意图；图6为逻辑量子线路的示意图；图7为物理量子线路的示意图；图8为本专利技术实施例的一种基于动态深度搜索的量子线路映射系统的结构示意图。
具体实施方式
[0011]如图1所示，本专利技术实施例的一种基于动态深度搜索的量子线路映射方法，包括如下步骤：S1、在搜索空间中初始化一个状态，得到包含物理量子线路和输入的待映射逻辑量子线路的当前状态；S2、向当前状态所包含的物理量子线路中，添加指定的量子操作，得到第一物理量子线路，并根据当前状态所包含的逻辑量子线路对第一物理量子线路进行更新，得到第二物理量子线路，并得到第二物理量子线路对应的一个子状态，通过改变指定的量子操作，得到多个子状态；S3、对每个子状态进行状态评估，得到每个子状态的状态评估结果；
S4、根据所有的状态评估结果更新搜索空间中的除所有子状态外的状态；S5、从搜索空间中选取一个新的状态，作为当前状态，返回执行S2，直至符合输出条件的物理量子线路。
[0012]需要说明的是，在第一次执行S2时，S2中的当前状态所包含的逻辑量子线路即为输入的逻辑量子线路，在第二次执行S2时，以及后续执行S2时，S2中的当前状态所包含的逻辑量子线路为经S5更新的逻辑量子线路。
[0013]对“状态”进行如下阐述：物理量子线路的构造过程可以看成在一个树空间的搜索过程，该树空间可以表示为，其中和分别表示空间中的状态集合和边集合。该空间中的每一个状态由一个逻辑量子线路、一个物理量子线路、一个量子比特映射、两个估值（本地估值和全局估值）、访问次数统计值构成，可以记为。此外，状态的一个子状态等价于向中新引入一个交换操作，并且根据该交换操作更新，得到对应的，具体的构造细节在后面会有详细介绍。其中，将中的分别赋一个确定的值，得到一个当前状态。
[0014]指定的量子操作为向特定的量子比特对作用的交换门，特定的量子比特对由量子计算机结构图决定，例如，对于图3而言，特定的量子比特对包括两对，向物理量子线路中添加指定的量子操作的过程为现有技术，不再赘述；其中，根据当前状态所包含的逻辑量子线路对第一物理量子线路进行更新，得到第二物理量子线路的过程：将当前状态所包含的逻辑量子线路中的可执行的量子操作添加到第一物理量子线路中，得到第二物理量子线路。
[0015]得到第二物理量子线路对应的一个子状态的过程为现有技术，不再赘述。通过改变指定的量子操作得到多个子状态的具体实现过程：向当前状态所包含的物理量子线路中，添加不同的指定的量子操作，得到多个第一物理量子线路，并根据当前状态所包含的逻辑量子线路对每个第一物理量子线路进行更新，得到多个第二物理量子线路，并得到每个第二物理量子线路对应的一个子状态，得到多个子状态；其中，根据不同的量子计算机结构图改变指定的量子操作。
[0016]其中，任一子状态的状态评估结果包括：任一子状态的全局估值，以及当前状态所包含的逻辑量子线路中的量子操作的数目与任一子状态所包含的逻辑量子线路中的量子操作的数目之间的差值，S3中，对每个子状态进行状态评估，得到每个子状态的状态评估结果的具体实现过程包括：S30、得到当前状态所包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态深度搜索的量子线路映射方法，其特征在于，包括：S1、在搜索空间中初始化一个状态，得到包含物理量子线路和输入的待映射逻辑量子线路的当前状态；S2、向所述当前状态所包含的物理量子线路中，添加指定的量子操作，得到第一物理量子线路，并根据所述当前状态所包含的逻辑量子线路对所述第一物理量子线路进行更新，得到第二物理量子线路，并得到所述第二物理量子线路对应的一个子状态，通过改变所述指定的量子操作，得到多个子状态；S3、对每个子状态进行状态评估，得到每个子状态的状态评估结果；S4、根据所有的状态评估结果更新搜索空间中的除所有子状态外的状态；S5、从所述搜索空间中选取一个新的状态，作为所述当前状态，返回执行S2，直至符合输出条件的物理量子线路。2.根据权利要求1所述的一种基于动态深度搜索的量子线路映射方法，所述根据所述当前状态所包含的逻辑量子线路对所述第一物理量子线路进行更新，得到第二物理量子线路，包括：将当前状态所包含的逻辑量子线路中的逻辑量子线路可执行的量子操作添加到第一物理量子线路中，得到第二物理量子线路。3.根据权利要求1所述的一种基于动态深度搜索的量子线路映射方法，任一子状态的状态评估结果包括：所述任一子状态的全局估值，以及当前状态所包含的逻辑量子线路中的量子操作的数目与所述任一子状态所包含的逻辑量子线路中的量子操作的数目之间的差值。4.一种基于动态深度搜索的量子线路映射系统，其特征在于，包括初始化模块、添加获取模块、评估模块、更新模块和重复执行输出模块；所述初始化模块用于：在搜索空间中初始化一个状态，得到包含物理量子线路和输入的待映射逻辑量子线路的当前状态；所述添加获取模...

【专利技术属性】
技术研发人员：周祥臻，
申请(专利权)人：北京中科弧光量子软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：