一种量子程序初始映射的确定方法、装置及量子计算机制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种量子程序初始映射的确定方法、装置及量子计算机，方法包括：获取待执行量子程序和可适配运行的量子芯片，构建待执行量子程序对应的含权线路图，根据含权线路图和量子芯片的保真度，确定待执行量子程序的初始映射，以使待执行量子程序初始映射对应的保真度最高，解决构造待执行量子程序初始映射关系随机性的问题，减少算法执行次数，优化执行性能，并且可以确定待执行量子程序的最优初始映射，使得初始映射的保真度高、量子芯片资源利用最大化。利用最大化。利用最大化。

【技术实现步骤摘要】
一种量子程序初始映射的确定方法、装置及量子计算机


[0001]本专利技术属于量子计算
，特别是一种量子程序初始映射的确定方法、装置及量子计算机。

技术介绍

[0002]量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机因其具有相对普通计算机更高效的处理数学问题的能力，例如，能将破解RSA密钥的时间从数百年加速到数小时，故成为一种正在研究中的关键技术。
[0003]在嘈杂中型量子计算(Noisy Intermediate
‑
Scale Quantum)阶段，对于同一块物理芯片上的多个物理比特，其各个物理比特的状态是不稳定的，例如两比特量子逻辑门噪声参数以及物理比特的退相干时间等因素，均会对物理比特的有效利用造成干扰，从而对整个量子线路的运行结果产生未知影响。例如，由于各个物理比特的退相干时间不同，若是因为某个物理比特退相干时间短而限制了整个量子芯片可运行的量子线路深度，必然导致其他物理比特资源的浪费。
[0004]现有技术中，确定待执行量子程序的最优映射线路，通常开始需要随机构造量子程序的初始映射，但是随机构造初始映射关系存在随机性，无法保障算法的实际效果，只能通过多次随机才能使得算法获取更优质的初始映射。
[0005]基于此，如何确定随机初始映射，减少算法的执行次数，优化算法的执行性能是一个亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种量子程序初始映射的确定方法、装置及量子计算机，以解决现有技术中的不足，它能够解决因构造待执行量子程序初始映射关系存在随机性的问题，并且可以确定待执行量子程序的最优初始映射，使得初始映射的保真度高、量子芯片资源利用最大化。
[0007]本申请的一个实施例提供了一种量子程序初始映射的确定方法，所述方法包括：
[0008]获取待执行量子程序和可适配运行的量子芯片；
[0009]构建待执行量子程序对应的含权线路图；
[0010]根据所述含权线路图和所述量子芯片的保真度，确定所述待执行量子程序的初始映射，以使所述待执行量子程序初始映射对应的保真度最高。
[0011]可选的，所述量子芯片的保真度包括所述量子芯片拓扑结构中每两个物理比特间的双量子逻辑门保真度和每个物理比特对应的测量保真度。
[0012]可选的，所述构建待执行量子程序对应的含权线路图，包括：
[0013]获取所述待执行量子程序中的量子逻辑门和所述量子逻辑门操作的量子比特；
[0014]基于所述量子逻辑门和所述量子逻辑门操作的量子比特，构建所述待执行量子程
序对应的含权线路图，其中，所述含权线路图包括：顶点、无向边和边的权重，所述顶点用于表示所述量子逻辑门操作的量子比特，所述无向边用于表示所述量子逻辑门，所述边的权重根据操作相同量子比特的量子逻辑门数目确定。
[0015]可选的，所述根据所述含权线路图和所述量子芯片的保真度，确定所述待执行量子程序的初始映射，包括：
[0016]根据所述含权线路图，构建存储所述含权线路图无向边及边的权重信息的第一关联容器；
[0017]遍历所述第一关联容器，确定所述待执行量子程序节点的映射优先级，其中，所述映射优先级根据所述权重从大到小依次排列；
[0018]根据所述待执行量子程序节点的映射优先级和所述量子芯片的保真度，依次确定所述待执行量子程序节点的映射关系；
[0019]将所述依次确定的待执行量子程序节点的映射关系按照生成顺序排列，得到所述待执行量子程序的初始映射。
[0020]可选的，所述根据所述待执行量子程序节点的映射优先级和所述量子芯片的保真度，依次确定所述待执行量子程序节点的映射关系，包括：
[0021]确定所述待执行量子程序中的第一节点，其中，所述第一节点在所述第一关联容器中映射优先级最高；
[0022]基于所述第一节点和所述量子芯片的保真度，确定所述第一节点的第一映射关系；
[0023]删除所述第一关联容器中的所述第一节点，得到第二关联容器；
[0024]确定当前第二关联容器中是否存在第二节点，其中，所述第二节点在所述第二关联容器中映射优先级最高；
[0025]若所述第二关联容器中不存在所述第二节点，则获得所述待执行量子程序所确定的所有节点的映射关系。
[0026]可选的，所述方法还包括：
[0027]若所述第二关联容器中存在所述第二节点，则基于所述第二节点和当前所述量子芯片的保真度，确定所述第二节点的第二映射关系；
[0028]删除所述第二关联容器中的所述第二节点，更新第二关联容器，返回执行所述确定所述当前第二关联容器中是否存在第二节点的步骤，直至所述第二关联容器中不存在所述第二节点为止。
[0029]本申请的一个实施例提供了一种量子程序初始映射的确定装置，所述装置包括：
[0030]获取模块，用于获取待执行量子程序和可适配运行的量子芯片；
[0031]构建模块，用于构建待执行量子程序对应的含权线路图；
[0032]确定模块，用于根据所述含权线路图和所述量子芯片的保真度，确定所述待执行量子程序的初始映射，以使所述待执行量子程序初始映射对应的保真度最高。
[0033]可选的，所述构建模块，包括：
[0034]获取单元，用于获取所述待执行量子程序中的量子逻辑门和所述量子逻辑门操作的量子比特；
[0035]构建单元，用于基于所述量子逻辑门和所述量子逻辑门操作的量子比特，构建所
述待执行量子程序对应的含权线路图，其中，所述含权线路图包括：顶点、无向边和边的权重，所述顶点用于表示所述量子逻辑门操作的量子比特，所述无向边用于表示所述量子逻辑门，所述边的权重根据操作相同量子比特的量子逻辑门数目确定。
[0036]可选的，所述确定模块，包括：
[0037]存储单元，用于根据所述含权线路图，构建存储所述含权线路图无向边及边的权重信息的第一关联容器；
[0038]遍历单元，用于遍历所述第一关联容器，确定所述待执行量子程序节点的映射优先级，其中，所述映射优先级根据所述权重从大到小依次排列；
[0039]确定单元，用于根据所述待执行量子程序节点的映射优先级和所述量子芯片的保真度，依次确定所述待执行量子程序节点的映射关系；
[0040]排列单元，用于将所述依次确定的待执行量子程序节点的映射关系按照生成顺序排列，得到所述待执行量子程序的初始映射。
[0041]可选的，所述确定单元，包括：
[0042]第一确定子单元，用于确定所述待执行量子程序中的第一节点，其中，所述第一节点在所述第一关联容器中映射优先级最高；
[0043]第二确定子单元，用于基于所述第一节点和所述量子芯片的保真度，确定所述第一节点的第一映射关系；
[0044]第一删除子单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子程序初始映射的确定方法，其特征在于，所述方法包括：获取待执行量子程序和可适配运行的量子芯片；构建待执行量子程序对应的含权线路图；根据所述含权线路图和所述量子芯片的保真度，确定所述待执行量子程序的初始映射，以使所述待执行量子程序初始映射对应的保真度最高。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述量子芯片的保真度包括所述量子芯片拓扑结构中每两个物理比特间的双量子逻辑门保真度和每个物理比特对应的测量保真度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述构建待执行量子程序对应的含权线路图，包括：获取所述待执行量子程序中的量子逻辑门和所述量子逻辑门操作的量子比特；基于所述量子逻辑门和所述量子逻辑门操作的量子比特，构建所述待执行量子程序对应的含权线路图，其中，所述含权线路图包括：顶点、无向边和边的权重，所述顶点用于表示所述量子逻辑门操作的量子比特，所述无向边用于表示所述量子逻辑门，所述边的权重根据操作相同量子比特的量子逻辑门数目确定。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述含权线路图和所述量子芯片的保真度，确定所述待执行量子程序的初始映射，包括：根据所述含权线路图，构建存储所述含权线路图无向边及边的权重信息的第一关联容器；遍历所述第一关联容器，确定所述待执行量子程序节点的映射优先级，其中，所述映射优先级根据所述权重从大到小依次排列；根据所述待执行量子程序节点的映射优先级和所述量子芯片的保真度，依次确定所述待执行量子程序节点的映射关系；将所述依次确定的待执行量子程序节点的映射关系按照生成顺序排列，得到所述待执行量子程序的初始映射。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述待执行量子程序节点的映射优先级和所述量子芯片的保真度，依次确定所述待执行量子程序节点的映射关系，包括：确定所述待执行量子程序中的第一节...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦猛汉，汪文涛，方圆，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：