量子态制备电路生成及量子态制备方法技术

本申请涉及一种量子态制备电路生成方法

【技术实现步骤摘要】
量子态制备电路生成及量子态制备方法、装置和量子芯片


[0001]本申请涉及量子
，特别是涉及一种量子态制备电路生成及量子态制备方法
、
装置
、
量子芯片
、
电子设备
、
存储介质和计算机程序产品
。

技术介绍

[0002]随着量子技术的发展，出现了量子态制备技术，将经典数据加载到量子态这一过程，称之为量子态制备
。
在量子系统中，由于量子的退相干性，如果量子电路深度过大，量子电路会退化为经典电路
。
在实际量子设备中，量子比特的空间排列或其他原因可能会限制量子比特之间的相互作用
。
因此在量子态制备电路中，
CNOT
门
(
双量子比特门
)
能够作用的量子比特受到具体物理设备的限制
。
[0003]目前，在电路限制下直接改进现有量子态制备电路，电路深度会大幅度提高
。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够有效降低电路深度的量子态制备电路生成及量子态制备方法
、
装置
、
量子芯片
、
电子设备
、
存储介质和计算机程序产品
。
[0005]一方面，本申请提供了一种量子态制备电路生成方法
。
所述方法包括：
[0006]获取单量子比特翻转门
、
单量子比特相位偏移门
、
双量子比特互换门和在路径限制下的双量子比特相位偏移门；
[0007]确定在二叉树限制下的目标量子比特集，将单量子比特翻转门作用于目标量子比特集中根节点量子比特对应的第一目标子节点量子比特上，得到翻转门子电路；
[0008]将双量子比特相位偏移门作用于根节点量子比特对应的子节点量子比特之间，得到相位偏移门子电路；
[0009]将双量子比特互换门作用于第一目标子节点量子比特与第二目标子节点量子比特之间，得到互换门子电路，第二目标子节点量子比特是第一目标子节点量子比特的子节点量子比特；
[0010]将子节点量子比特作为根节点量子比特，并返回将双量子比特相位偏移门作用于根节点量子比对应的子节点量子比特之间，得到相位偏移门子电路的步骤执行，直到子节点量子比特为叶子节点量子比特；
[0011]将在路径限制下的双量子比特相位偏移门作用于目标量子比特集中父节点量子比特对应的叶子节点量子比特之间，得到叶子相位偏移门子电路，并将单量子相位偏移门作用于叶子节点量子比特上，得到单量子比特相位偏移子电路；
[0012]将翻转门子电路
、
相位偏移门子电路
、
互换门子电路
、
叶子相位偏移门子电路和单量子比特相位偏移子电路组合成量子态制备电路
。
[0013]另一方面，本申请还提供了一种量子态制备电路生成装置
。
所述装置包括：
[0014]量子门获取模块，用于获取单量子比特翻转门
、
单量子比特相位偏移门
、
双量子比特互换门和在路径限制下的双量子比特相位偏移门；
[0015]翻转门作用模块，用于确定在二叉树限制下的目标量子比特集，将单量子比特翻转门作用于目标量子比特集中根节点量子比特对应的第一目标子节点量子比特上，得到翻转门子电路；
[0016]相位偏移门作用模块，用于将双量子比特相位偏移门作用于根节点量子比特对应的子节点量子比特之间，得到相位偏移门子电路；
[0017]互换门作用模块，用于将双量子比特互换门作用于第一目标子节点量子比特与第二目标子节点量子比特之间，得到互换门子电路，第二目标子节点量子比特是第一目标子节点量子比特的子节点量子比特；
[0018]迭代模块，用于将子节点量子比特作为根节点量子比特，并返回将双量子比特相位偏移门作用于根节点量子比对应的子节点量子比特之间，得到相位偏移门子电路的步骤执行，直到子节点量子比特为叶子节点量子比特；
[0019]叶子节点作用模块，用于将在路径限制下的双量子比特相位偏移门作用于目标量子比特集中父节点量子比特对应的叶子节点量子比特之间，得到叶子相位偏移门子电路，并将单量子相位偏移门作用于叶子节点量子比特上，得到单量子比特相位偏移子电路；
[0020]组合模块，用于将翻转门子电路
、
相位偏移门子电路
、
互换门子电路
、
叶子相位偏移门子电路和单量子比特相位偏移子电路组合成量子态制备电路
。
[0021]另一方面，本申请还提供了一种量子芯片，包括量子态制备电路，其特征在于，所述量子态制备电路通过量子态制备电路的生成方法实现，所述量子态制备电路的生成方法包括：
[0022]获取单量子比特翻转门
、
单量子比特相位偏移门
、
双量子比特互换门和在路径限制下的双量子比特相位偏移门；
[0023]确定在二叉树限制下的目标量子比特集，将单量子比特翻转门作用于目标量子比特集中根节点量子比特对应的第一目标子节点量子比特上，得到翻转门子电路；
[0024]将双量子比特相位偏移门作用于根节点量子比特对应的子节点量子比特之间，得到相位偏移门子电路；
[0025]将双量子比特互换门作用于第一目标子节点量子比特与第二目标子节点量子比特之间，得到互换门子电路，第二目标子节点量子比特是第一目标子节点量子比特的子节点量子比特；
[0026]将子节点量子比特作为根节点量子比特，并返回将双量子比特相位偏移门作用于根节点量子比对应的子节点量子比特之间，得到相位偏移门子电路的步骤执行，直到子节点量子比特为叶子节点量子比特；
[0027]将在路径限制下的双量子比特相位偏移门作用于目标量子比特集中父节点量子比特对应的叶子节点量子比特之间，得到叶子相位偏移门子电路，并将单量子相位偏移门作用于叶子节点量子比特上，得到单量子比特相位偏移子电路；
[0028]将翻转门子电路
、
相位偏移门子电路
、
互换门子电路
、
叶子相位偏移门子电路和单量子比特相位偏移子电路组合成量子态制备电路
。
[0029]另一方面，本申请还提供了一种电子设备
。
所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0030]获取单量子比特翻转门
、
单量子比特相位偏移门
、
双量子比特互换门和在路径限
制下的双量子比特相位偏移门；
[0031]确定在二叉树限制下的目标量子比特集，将单量子比特翻转门作用于目标量子比特集中根节点量子比特对应的第一目标子节点量子比特上，得到翻转门子电路；
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种量子态制备电路生成方法，其特征在于，所述方法包括：获取单量子比特翻转门
、
单量子比特相位偏移门
、
双量子比特互换门和在路径限制下的双量子比特相位偏移门；确定在二叉树限制下的目标量子比特集，将所述单量子比特翻转门作用于所述目标量子比特集中根节点量子比特对应的第一目标子节点量子比特上，得到翻转门子电路；将所述双量子比特相位偏移门作用于所述根节点量子比特对应的子节点量子比特之间，得到相位偏移门子电路；将所述双量子比特互换门作用于所述第一目标子节点量子比特与第二目标子节点量子比特之间，得到互换门子电路，所述第二目标子节点量子比特是所述第一目标子节点量子比特的子节点量子比特；将所述子节点量子比特作为根节点量子比特，并返回将所述双量子比特相位偏移门作用于所述根节点量子比对应的子节点量子比特之间，得到相位偏移门子电路的步骤执行，直到所述子节点量子比特为叶子节点量子比特；将所述在路径限制下的双量子比特相位偏移门作用于所述目标量子比特集中父节点量子比特对应的叶子节点量子比特之间，得到叶子相位偏移门子电路，并将所述单量子相位偏移门作用于所述叶子节点量子比特上，得到单量子比特相位偏移子电路；将所述翻转门子电路
、
所述相位偏移门子电路
、
所述互换门子电路
、
所述叶子相位偏移门子电路和所述单量子比特相位偏移子电路组合成量子态制备电路
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取双量子比特互换门和在路径限制下的双量子比特相位偏移门，包括：获取单量子比特门和在路径限制下的可控非门；基于所述单量子比特门和所述在路径限制下的可控非门组合成所述双量子比特互换门和所述在路径限制下的双量子比特相位偏移门
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标量子比特集中的量子比特数量为2n+1
‑1，
n
为大于等于1的正整数
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述
n
为1时，确定在二叉树限制下的三个量子比特；将所述单量子比特翻转门作用于所述三个量子比特中根节点量子比特对应的第一目标叶子节点量子比特上，得到翻转门子电路；将所述双量子比特相位偏移门作用于所述根节点量子比特对应的叶子节点量子比特之间，得到相位偏移门子电路；将所述单量子相位偏移门作用于所述叶子节点量子比特上，得到单量子比特相位偏移子电路；将所述翻转门子电路
、
所述相位偏移门子电路和所述单量子比特相位偏移子电路组合成所述三个量子比特对应的量子态制备电路
。5.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述翻转门子电路的电路深度为1；所述相位偏移门子电路的电路深度为
O(1)
；所述互换门子电路的电路深度为3；所述叶子相位偏移门子电路的电路深度为
O(1)
；所述单量子比特相位偏移子电路的电路深度为1；所述方法还包括：
基于所述翻转门子电路
、
所述相位偏移门子电路
、
所述互换门子电路
、
所述叶子相位偏移门子电路和所述单量子比特相位偏移子电路分别对应的电路深度，确定所述量子态制备电路的电路深度；其中，所述电路深度为
O(n)。6.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一目标子节点量子比特包括第一左子节点量子比特，所述第二目标子节点量子比特包括第二左子节点量子比特；所述将所述单量子比特翻转门作用于所述目标量子比特集中根节点量子比特对应的第一目标子节点量子比特上，得到翻转门子电路，包括：将所述单量子比特翻转门作用于所述目标量子比特集中根节点量子比特对应的第一左子节点量子比特上，得到所述翻转门子电路；所述将所述双量子比特互换门作用于所述第一目标子节点量子比特与第二目标子节点量子比特之间，得到互换门子电路，包括：将所述双量子比特互换门作用于所述第一左子节点量子比特与第二左子节点量子比特之间，得到所述互换门子电路
。7.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一目标子节点量子比特包括第一右子节点量子比特，所述第二目标子节点量子比特包括第二右子节点量子比特；所述将所述单量子比特翻转门作用于所述目标量子比特集中根节点量子比特对应的第一目标子节点量子比特上，得到翻转门子电路，包括：将所述单量子比特翻转门作用于所述目标量子比特集中根节点量子比特对应的第一右子节点量子比特上，得到所述翻转门子电路；所述将所述双量子比特互换门作用于所述第一目标子节点量子比特与第二目标子节点量子比特之间，得到互换门子电路，包括：将所述双量子比特互换门作用于所述第一右子节点量子比特与第二右子节点量子比特之间，得到所述互换门子电路
。8.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将所述翻转门子电路
、
所述相位偏移门子电路
、
所述互换门子电路
、
所述叶子相位偏移门子电路和所述单量子比特相位偏移子电路组合成量子态制备电路之后，还包括：获取目标数据向量；基于所述目标数据向量确定量子比特算子，基于所述量子比特算子更新所述量子态制备电路中的量子比特量子门，得到所述目标数据向量对应的目标量子态制备电路；将预设初始量子态输入到所述目标量子态制备电路中进行量子态制备，得到所述目标数据向量对应的量子态
。9.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取推荐偏好数据向量；基于所述推荐偏好数据向量确定量子比特算子，基于所述量子比特算子更新所述量子态制备电路中的量子比特量子门，得到所述推荐偏好数据向量对应的推荐量子态制备电路；将预设初始量子态输入到所述推荐量子态制备电路中进行量子态制备，得到所述推荐偏好数据向量对应的量子态；基于所述推荐偏好数据向量对应的量子态和量子奇异值估计算法电路进行量子运算，
得到目标量子态，基于所述目标量子态进行量子测量，得到所述推荐偏好数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁佩，张胜誉，
申请(专利权)人：腾讯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：