量子计算任务映射方法以及量子计算机操作系统技术方案

本发明专利技术公开了一种量子计算任务映射方法以及量子计算机操作系统，对量子芯片中空闲量子比特按照待执行量子计算任务的实际需求进行高质量实时动态分区，所获得的所述量子比特拓扑结构能与所述待执行量子计算任务实现匹配，无匹配等待时间且匹配度高，大大提高了量子芯片的资源利用率的同时，也有效提高了程序等待队列中的量子计算任务的执行时效性；利用本申请的映射方法能够为程序等待队列中的每个量子计算任务在系统的量子芯片集群中满足要求的量子芯片的空闲量子比特上快速找到各自最优的分区区域来执行映射。自最优的分区区域来执行映射。自最优的分区区域来执行映射。

【技术实现步骤摘要】
量子计算任务映射方法以及量子计算机操作系统


[0001]本专利技术涉及量子计算
，尤其是涉及一种量子计算任务映射方法以及量子计算机操作系统。

技术介绍

[0002]量子计算机是以量子比特为基本单元，利用量子叠加、量子纠缠等特性实现颠覆性的计算方式，能够提供潜在超越一切经典计算技术的巨大信息携带量和超强并行计算处理能力。量子计算有望在机器学习、化学模拟、求解线性方程等问题处理上超越经典计算。
[0003]现有技术中，在映射量子任务时均采用单程序映射方法，将量子程序逐个映射到量子芯片，映射方法将倾向于选择质量最好的芯片和量子比特。一般是先将量子芯片上的所有量子比特按照多层分割处理方法分割成若干个可执行的量子线路块(也即量子比特拓扑结构)，然后根据待运行的量子计算任务中量子比特数量从中选取可用的可执行的量子线路块来执行映射。然而随着量子计算机操作系统中量子计算需求的不断增加，需要处理的量子计算任务的数量将不断增多，并且各量子计算任务所需的量子比特数量差异化较大，利用该种可执行的量子线路块来进行待运行量子计算任务的映射会存在可执行的量子线路块分割不合理、查找与待运行量子计算任务相匹配的可执行的量子线路块的处理时间长，使得量子芯片的量子比特资源利用率低、量子计算任务运行等待时间长以及程序运行时效性低的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种量子计算任务映射方法以及量子计算机操作系统，用于解决现有技术中量子芯片的量子比特资源利用率低、量子计算任务运行等待时间长以及程序运行时效性低的问题
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种量子计算任务映射方法，包括：
[0006]在目标量子芯片的空闲量子比特中，获取量子比特参数符合要求的第一量子比特形成第一拓扑结构，其中，所述量子比特参数表征量子比特的状态，所述空闲量子比特为所述目标量子芯片中处于闲置状态的量子比特；
[0007]判断待执行量子计算任务是否可以在所述第一拓扑结构中执行；
[0008]若是，则将所述待执行量子计算任务映射到所述第一拓扑结构中；
[0009]若否，则基于与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特更新所述第一拓扑结构，并返回执行判断待执行量子计算任务是否可以在所述第一拓扑结构中执行的步骤。
[0010]可选地，所述基于与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特更新所述第一拓扑结构，包括：
[0011]获取与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特为待划分量子比特，其中，每一个所述待划分量子比特与所述第一拓扑结构分别构成一整体结构；
[0012]根据所述整体结构的紧密程度，在所有的所述待划分量子比特中选择一个所述待划分量子比特划分到所述第一拓扑结构中以更新所述第一拓扑结构。
[0013]可选地，所述基于与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特更新所述第一拓扑结构，包括：
[0014]获取与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特为待划分量子比特，其中，每一个所述待划分量子比特与所述第一拓扑结构分别构成一整体结构；
[0015]根据所述整体结构中量子比特的保真度参数，在所有的所述待划分量子比特中选择一个所述待划分量子比特划分到所述第一拓扑结构中以更新所述第一拓扑结构，其中，所述保真度参数包括读取保真度、任意一量子比特执行单比特量子逻辑门操作的保真度、任意两个存在直接连接关系的量子比特间执行两比特量子逻辑门操作的保真度三者之一或者其组合。
[0016]可选地，所述基于与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特更新所述第一拓扑结构，包括：
[0017]获取与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特为待划分量子比特，其中，每一个所述待划分量子比特与所述第一拓扑结构分别构成一整体结构；
[0018]根据所述整体结构中馈线数量，在所有的所述待划分量子比特中选择一个所述待划分量子比特划分到所述第一拓扑结构中以更新所述第一拓扑结构，其中，所述馈线在量子芯片中耦合连接若干个量子比特并传输量子态信息。
[0019]可选地，所述基于与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特更新所述第一拓扑结构，包括：
[0020]获取与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特为待划分量子比特，其中，每一个所述待划分量子比特与所述第一拓扑结构分别构成一整体结构；
[0021]根据所述整体结构的紧密程度和所述整体结构中量子比特的保真度参数、馈线数量，在所有的所述待划分量子比特中选择一个所述待划分量子比特划分到所述第一拓扑结构中以更新所述第一拓扑结构，其中，所述保真度参数包括读取保真度、任意一量子比特执行单比特量子逻辑门操作的保真度、任意两个存在直接连接关系的量子比特间执行两比特量子逻辑门操作的保真度三者之一或者其组合，所述馈线在量子芯片中耦合连接若干个量子比特并传输量子态信息。
[0022]可选地，所述根据所述整体结构的紧密程度和所述整体结构中量子比特的保真度参数、馈线数量划分若干个所述待划分量子比特到所述第一拓扑结构中以更新所述第一拓扑结构，包括：
[0023]根据所述待执行量子计算任务以及所述目标量子芯片确定所述紧密程度和所述保真度参数以及馈线数量各自的权重系数；
[0024]基于确定的所述权重系数，根据所述整体结构的紧密程度和所述整体结构中量子比特的保真度参数、馈线数量划分若干个所述待划分量子比特到所述第一拓扑结构中以更新所述第一拓扑结构。
[0025]可选地，所述量子计算任务映射方法还包括：
[0026]获取所有与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特的相干时间；
[0027]将相干时间小于第一阈值的量子比特设置为不可用量子比特，其中，所述第一拓
扑结构中不包括所述不可用量子比特。
[0028]基于同一专利技术构思，本专利技术还提出一种量子计算任务映射装置，包括：
[0029]第一模块，其被配置为在目标量子芯片的空闲量子比特中，获取量子比特参数符合要求的第一量子比特形成第一拓扑结构，其中，所述量子比特参数表征量子比特的状态，所述空闲量子比特为所述目标量子芯片中处于闲置状态的量子比特；
[0030]第二模块，其被配置为判断待执行量子计算任务是否可以在所述第一拓扑结构中执行；
[0031]第三模块，其被配置为在判断结果为是时，将所述待执行量子计算任务映射到所述第一拓扑结构中；
[0032]第四模块，其被配置为在判断结果为否时，基于与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特更新所述第一拓扑结构，并返回执行判断待执行量子计算任务是否可以在所述第一拓扑结构中执行的步骤。
[0033]基于同一专利技术构思，本专利技术还提出一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被一处理器执行时能实现上述技术特征描述中任一项所述的量子计算任务映射方法。
[0034]基于同一专利技术构思，本专利技术还提出一种电子装置，包括存储器和处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子计算任务映射方法，其特征在于，包括：在目标量子芯片的空闲量子比特中，获取量子比特参数符合要求的第一量子比特形成第一拓扑结构，其中，所述量子比特参数表征量子比特的状态，所述空闲量子比特为所述目标量子芯片中处于闲置状态的量子比特；判断待执行量子计算任务是否可以在所述第一拓扑结构中执行；若是，则将所述待执行量子计算任务映射到所述第一拓扑结构中；若否，则基于与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特更新所述第一拓扑结构，并返回执行判断待执行量子计算任务是否可以在所述第一拓扑结构中执行的步骤。2.如权利要求1所述的量子计算任务映射方法，其特征在于，所述基于与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特更新所述第一拓扑结构，包括：获取与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特为待划分量子比特，其中，每一个所述待划分量子比特与所述第一拓扑结构分别构成一整体结构；根据所述整体结构的紧密程度，在所有的所述待划分量子比特中选择一个所述待划分量子比特划分到所述第一拓扑结构中以更新所述第一拓扑结构。3.如权利要求1所述的量子计算任务映射方法，其特征在于，所述基于与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特更新所述第一拓扑结构，包括：获取与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特为待划分量子比特，其中，每一个所述待划分量子比特与所述第一拓扑结构分别构成一整体结构；根据所述整体结构中量子比特的保真度参数，在所有的所述待划分量子比特中选择一个所述待划分量子比特划分到所述第一拓扑结构中以更新所述第一拓扑结构，其中，所述保真度参数包括读取保真度、任意一量子比特执行单比特量子逻辑门操作的保真度、任意两个存在直接连接关系的量子比特间执行两比特量子逻辑门操作的保真度三者之一或者其组合。4.如权利要求1所述的量子计算任务映射方法，其特征在于，所述基于与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特更新所述第一拓扑结构，包括：获取与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特为待划分量子比特，其中，每一个所述待划分量子比特与所述第一拓扑结构分别构成一整体结构；根据所述整体结构中馈线数量，在所有的所述待划分量子比特中选择一个所述待划分量子比特划分到所述第一拓扑结构中以更新所述第一拓扑结构，其中，所述馈线在量子芯片中耦合连接若干个量子比特并传输量子态信息。5.如权利要求1所述的量子计算任务映射方法，其特征在于，所述基于与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特更新所述第一拓扑结构，包括：获取与所述第一拓扑结构有直接连接关系的空闲量子比特为待划分量子比特，其中，每一个所述待划分量子比特与所述第一拓扑结构分别构成一...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦猛汉，汪文涛，赵东一，方圆，
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：