中等规模有噪声量子计算机的量子位自适应映射方法技术

本发明专利技术提供了一种中等规模有噪声量子计算机的量子位自适应映射方法，属于量子计算技术领域。解决了量子线路中电路转换搜寻运算时间过长且缺乏全局优化的问题。其技术方案为：在电路转换寻找初始映射的过程中，利用路由代价评价的方式，相当于对整条量子线路进行了一个全局的的优化过程。本发明专利技术的有益效果为：本发明专利技术通过量子线路映射方式的自适应变化，评判路由代价值的方法，能够有效缩短逻辑量子线路作用到架构图上的线路总长度，减少量子算法的运行时间，提升复杂量子算法的计算效率，便于量子算法和应用的快速开发。量子算法和应用的快速开发。量子算法和应用的快速开发。

【技术实现步骤摘要】
中等规模有噪声量子计算机的量子位自适应映射方法


[0001]本专利技术涉及量子计算
，尤其涉及一种中等规模有噪声量子计算机的量子位自适应映射方法。

技术介绍

[0002]随着量子计算的不断发展，其对诸多领域可能带来的潜在或直接的颠覆性影响被得到越来越多的学者认同。IBM、英特尔和谷歌分别发布了他们的QC设备。随着技术的不断发展，现在已经进入嘈杂的中等尺度量子(NISQ)时代。虽然现有的QC设备所具有的量子位元的数量不足以进行量子纠错(QEC)，但预计这些设备将被用于解决可用的经典计算机能力之外的现实问题。
[0003]由于NISQ时代的技术限制，量子软件和硬件之间存在着差距。在基于最流行的电路模型设计量子程序时，总是假设量子位元和量子操作是完美的，任何量子物理化操作都可以应用。但在NISQ硬件上，量子位元的相干时间有限，量子操作并不完美。
[0004]NISQ器件上有限的二量子位耦合引起的量子位映射问题。双量子位元门是应用于两个量子位元上的量子运算的一种重要类型。它们可以产生量子纠缠，这是在经典计算中不存在的优势。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.中等规模有噪声量子计算机的量子位自适应映射方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，输入量子线路，并构造一个空的映射与路由代价树中，为其添加一个空的树根；步骤S2，根据输入的量子线路，对应所选取的架构图随机生成n个初代映射，作为根节点后的子节点加入映射与路由树中，每一个节点存储一个不同的映射方式；步骤S3，根据步骤S2中所选取的架构图，构造一个与之类似的拓扑结构的图；步骤S4，对照步骤S3中得到的拓扑结构图，创建一个空的代价表，计算每两点之间的距离，构成一张基于拓扑结构图的路由代价表；步骤S5，对步骤S2中生成的n个初代映射进行一个路由代价评估，并根据量子线路的大小与拓扑图的大小，设定一个分支概率；步骤S6，根据步骤S5中的分支概率，把每一个初代映射节点作为父亲节点，为每一个初代映射节点添加若干子节点，每个节点包含一种映射方式，得到基于初代映射按分支概率扩展的量子线路二代映射节点；步骤S7，对步骤S6中得到的二代映射进行一个路由代价评估；步骤S8，根据量子线路的大小与拓扑图的大小，设定一个交叉重组的概率；步骤S9，根据步骤S8中的交叉重组概率，把每一个二代映射节点作为父亲节点，为每一个二代映射节点添加若干子节点，每个节点包含一种映射方式，得到基于二代映射按交叉重组概率扩展的量子线路三代映射节点；步骤S10，对每一个三代映射进行一个路由代价评估，形成一个完整的具有四层节点的映射与路由代价树。步骤S11，遍历映射代价树，对其进行一个排序，将代价最小的节点返回到根节点，得到一个群体张最优的映射方式；步骤S20，设置一个值为m的迭代次数，对步骤S1至步骤S11的过程进行一个迭代，从所有树根中找到一个最优的映射方式。2.根据权利要求1所述的中等规模有噪声量子计算机的量子位自适应映射方法，其特征在于，所述步骤S2中路由代价评估...

【专利技术属性】
技术研发人员：管致锦，刘仁杰，钱炀，牛义仁，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：