量子信息制备方法技术

本申请涉及一种量子信息制备方法

【技术实现步骤摘要】
量子信息制备方法、装置、计算机设备和存储介质


[0001]本申请涉及量子信息制备领域，特别是涉及一种量子信息制备方法
、
装置
、
计算机设备和存储介质
。

技术介绍

[0002]在当前摩尔定律接近失效的前提下，量子计算成为计算力继续提升的热点研究方向之一
。
与经典计算中单个比特只能表达0或1不同，量子计算中的量子比特可能处于
|0>、|1>
以及
|0>
和
|1>
的叠加态
a|0>+b|1>
（此处的
|>
为狄拉克（
Dirac
）符号，用于表示量子态，
a
和
b
为复数且需满足
a^2+b^2=1
的归一化条件）
。
当量子比特处于如上的叠加态时，对量子比特的操作相当于对构成叠加态的基态同时进行操作，这也是量子计算天然并行性的来源
。
然而，由于计算原理上存在区别，因此必须为量子计算设计专门的量子算法才能够体现其优势
。
当前，量子信息处理（
Quantum Image Processing
，
QIP
）是热门的量子算法设计领域之一
。
[0003]QIP
领域首先要解决的问题是如何将一幅图像表示为量子态，即量子信息表示（
Quantum Image Representation
，
QIR
）
。
目前研究最广的量子信息表示方案之一是
NEQR
（
Novel Enhanced Quantum Image Representation
，新型增强量子信息表示），这是一种等权重的量子信息表示方案，它将图像像素值和图像像素位置信息均编码为量子态
。
[0004]对于包含2n
个像素（或可称为像素点）的图像，当不省略像素值
|0>
对应的
n
‑
Control
‑
I
操作时，基于
NEQR
方案表示的量子信息的制备复杂度为
0(2n)
，存在复杂度过高的问题
。

技术实现思路

[0005]本申请针对上述不足或缺点，提供了一种量子信息制备方法
、
装置
、
计算机设备和存储介质，本申请实施例能够降低制备量子信息的复杂度
。
[0006]本申请根据第一方面提供了一种量子信息制备方法，在一些实施例中，该方法包括：获取目标数据的基本信息；目标数据包括2n
个元素；根据基本信息为每个元素生成初态量子信息；每个元素的初态量子信息包括由
q
个元素值比特表示的初态元素值信息和由
n
个元素位置比特表示的初态元素位置信息；将每个元素的初态元素位置信息处理为目标态元素位置信息；将每个元素的目标态元素位置信息编码为特定态元素位置信息；根据所有元素的特定态元素位置信息对每个元素的初态元素值信息中的各个特定比特进行控制操作，得到每个元素的目标态元素值信息；将每个元素的特定态元素位置信息解码为目标态元素位置信息，完成目标数据的量子信息的制备
。
[0007]在一些实施例中，将每个元素的初态元素位置信息处理为目标态元素位置信息，
包括：对每个元素的初态元素位置信息中的每个元素位置比特作用
H
门，得到每个元素的目标态元素位置信息
。
[0008]在一些实施例中，将每个元素的目标态元素位置信息编码为特定态元素位置信息，包括：
[0009]对每个元素的目标态元素位置信息作用特定形式编码量子线路，得到每个元素的特定态元素位置信息；其中，任意连续的两个元素的特定态元素位置信息之间只有一个元素位置比特的值不相同
。
[0010]在一些实施例中，将每个元素的特定态元素位置信息解码为目标态元素位置信息，包括：对每个元素的特定态元素位置信息逆序作用特定形式编码量子线路，得到每个元素的目标态元素位置信息
。
[0011]在一些实施例中，根据基本信息为每个元素生成初态量子信息，包括：根据基本信息确定用于表示元素的初态元素值信息的量子比特的数量和用于表示元素的初态元素位置信息的量子比特的数量，分别记为第一数量和第二数量；根据第一数量和第二数量为每个元素生成初态量子信息
。
[0012]在一些实施例中，根据所有元素的特定态元素位置信息对每个元素的初态元素值信息中的各个特定比特进行控制操作，包括：按照预设顺序遍历所有元素
q
次，其中，每次遍历时执行以下操作：检测遍历到的元素的初态元素值信息中的位于目标排列位置的元素值比特是否为特定比特，若是，则获取该元素值比特，得到多个特定比特；对上述多个特定比特进行分组，得到一组或多组特定比特；任一组特定比特包括一个或多个特定比特；分别以各组特定比特和其对应的特定态元素位置信息作为目标比特组和目标位置信息，根据目标比特组确定目标元素值比特，根据目标位置信息对目标元素值比特进行目标控制操作，目标控制操作基于目标比特组的比特数量确定
。
[0013]在一些实施例中，按照预设顺序遍历所有元素，包括：按行或按列遍历所有元素
。
[0014]在一些实施例中，检测遍历到的元素的初态元素值信息中的位于目标排列位置的元素值比特是否为特定比特，包括：检测遍历到的元素的初态元素值信息中的位于目标排列位置的元素值比特的值是否为特定值，若是，确定该元素值比特为特定比特
。
[0015]在一些实施例中，根据目标比特组确定目标元素值比特，包括：将目标比特组中的每个特定比特对应的初态元素值信息中的位于目标排列位置的元素值比特确定为目标元素值比特
。
[0016]在一些实施例中，对上述多个特定比特进行分组，包括：检测上述多个特定比特中的单独特定比特和特定比特序列；将每个单独特定比特作为一组特定比特；根据每个特定比特序列对应的特定态元素位置信息将每个特定比特序列分为一
组或多组特定比特
。
[0017]在一些实施例中，检测上述多个特定比特中的单独特定比特和特定比特序列，包括：将上述多个特定比特中的单独出现的特定比特确定为单独特定比特，以及将连续出现的所有特定比特确定为特定比特序列
。
[0018]在一些实施例中，根据每个特定比特序列对应的特定态元素位置信息将每个特定比特序列分为一组或多组特定比特，包括：分别以每个特定比特序列作为目标比特序列，检测目标比特序列的比特数量是奇数或是偶数；若是偶数，根据目标比特序列对应的特定态元素位置信息对目标比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种量子信息制备方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标数据的基本信息；所述目标数据包括2n
个元素；根据所述基本信息为每个所述元素生成初态量子信息；每个所述元素的初态量子信息包括由
q
个元素值比特表示的初态元素值信息和由
n
个元素位置比特表示的初态元素位置信息；将每个所述元素的初态元素位置信息处理为目标态元素位置信息；将每个所述元素的目标态元素位置信息编码为特定态元素位置信息；根据所有元素的特定态元素位置信息对每个所述元素的初态元素值信息中的各个特定比特进行控制操作，得到每个所述元素的目标态元素值信息；将每个所述元素的特定态元素位置信息解码为目标态元素位置信息，完成所述目标数据的量子信息的制备
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，将每个所述元素的初态元素位置信息处理为目标态元素位置信息，包括：对每个所述元素的初态元素位置信息中的每个元素位置比特作用
H
门，得到每个所述元素的目标态元素位置信息
。3.
如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将每个所述元素的目标态元素位置信息编码为特定态元素位置信息，包括：对每个所述元素的目标态元素位置信息作用特定形式编码量子线路，得到每个所述元素的特定态元素位置信息；其中，任意连续的两个元素的特定态元素位置信息之间只有一个元素位置比特的值不相同
。4.
如权利要求3所述的方法，其特征在于，将每个所述元素的特定态元素位置信息解码为目标态元素位置信息，包括：对每个所述元素的特定态元素位置信息逆序作用特定形式编码量子线路，得到每个所述元素的目标态元素位置信息
。5.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述基本信息为每个所述元素生成初态量子信息，包括：根据所述基本信息确定用于表示元素的初态元素值信息的量子比特的数量和用于表示元素的初态元素位置信息的量子比特的数量，分别记为第一数量和第二数量；根据所述第一数量和所述第二数量为每个所述元素生成初态量子信息
。6.
如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所有元素的特定态元素位置信息对每个所述元素的初态元素值信息中的各个特定比特进行控制操作，包括：按照预设顺序遍历所有元素
q
次，其中，每次遍历时执行以下操作：检测遍历到的元素的初态元素值信息中的位于目标排列位置的元素值比特是否为特定比特，若是，则获取该元素值比特，得到多个特定比特；对所述多个特定比特进行分组，得到一组或多组特定比特；任一组所述特定比特包括一个或多个特定比特；分别以各组特定比特和其对应的特定态元素位置信息作为目标比特组和目标位置信息，根据所述目标比特组确定目标元素值比特，根据所述目标位置信息对所述目标元素值比特进行目标控制操作，所述目标控制操作基于所述目标比特组的比特数量确定
。
7.
如权利要求6所述的方法，其特征在于，按照预设顺序遍历所有元素，包括：按行或按列遍历所有元素
。8.
如权利要求6所述的方法，其特征在于，检测遍历到的元素的初态元素值信息中的位于目标排列位置的元素值比特是否为特定比特，包括：检测遍历到的元素的初态元素值信息中的位于目标排列位置的元素值比特的值是否为特定值，若是，确定该元素值比特为特定比特
。9.
如权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述目标比特组确定目标元素值比特，包括：将所述目标比特组中的每个特定比特对应的初态元素值信息中的位于所述目标排列位置的元素值比特确定为目标元素值比特
。10.
如权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述多个特定比特进行分组，包括：检测所述多个特定比特中的单独特定比特和特定比特序列；将每个单独特定比特作为一组特定比特；根据每个特定比特序列对应的特定态元素位置信息将每个特定比特序列分为一组或多组特定比特
。11.
如权利要求
10
所述的方法，其特征在于，检测所述多个特定比特中的单独特定比特和特定比特序列，包括：将所述多个特定比特中的单独出现的特定比特确定为单独特定比特，以及将连续出现的所有特定比特确定为特定比特序列
。12.
如权利要求
10
所述的方法，其特征在于，根据每个特定比特序列对应的特定态元素位置信息将每个特定比特序列分为一组或多组特定比特，包括：分别以每个特定比特序列作为目标比特序列，检测所述目标比特序列的比特数量是奇数或是偶数；若是偶数，根据所述目...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘幼航，薛长青，于洪真，
申请(专利权)人：苏州元脑智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：