【技术实现步骤摘要】
本公开涉及量子计算，尤其涉及量子电路，具体涉及一种量子电路映射方法、装置及电子设备。
技术介绍
1、量子电路映射是量子计算中的一个重要问题，对缓解噪声对量子计算的影响起着重要作用。其涉及在量子处理器(也称量子芯片)里挑选一组物理量子比特构建量子门，用以执行给定的逻辑量子电路。
2、本质上，量子电路映射问题是关于确定逻辑量子电路中的量子比特(或量子门)到量子处理器中的物理量子比特(或量子门)的映射关系。由于现有微纳加工和测控技术的限制，量子处理器上的量子比特(或量子门)的性能存在差异。
3、通常，量子电路映射应该避开质量差的量子比特和量子门，并选取合适的量子比特和量子门来执行量子算法，以降低量子电路运行过程中可能产生的错误，得到高保真度的计算结果。
技术实现思路
1、本公开提供了一种量子电路映射方法、装置及电子设备。
2、根据本公开的第一方面，提供了一种量子电路映射方法，包括：
3、基于量子芯片上量子比特的排列结构信息，获取所述量子芯片的耦合图和所述耦合图的节点索引；以及获取预编译到所述量子芯片上的第一逻辑量子电路的相互作用图；所述排列结构信息指示所述量子芯片上量子比特以砖块阵列结构排列，所述节点索引指示量子比特的节点位置坐标到节点标号的映射关系，所述砖块阵列结构由第一类型的砖块结构和第二类型的砖块结构堆叠而成，所述第二类型的砖块结构堆叠在两个相邻所述第一类型的砖块结构中间；
4、在所述耦合图的约化搜索空间中搜索与所述相互作
5、基于所述节点索引，利用所述耦合图的砖块阵列结构对所述第一子图在所述耦合图上进行与所述生成集匹配的平移操作，得到与所述相互作用图同构的第二子图；
6、确定子图集合中每个子图一一对应的第一映射方案，所述第一映射方案为所述第一逻辑量子电路到所述量子芯片的映射方案，所述子图集合包括所述第一子图和所述第二子图；
7、基于所述量子芯片上物理量子门的保真度，从所述子图集合对应的第一映射方案中确定所述第一逻辑量子电路到所述量子芯片的目标映射方案。
8、根据本公开的第二方面，提供了一种量子电路映射装置，包括：
9、获取模块，用于基于量子芯片上量子比特的排列结构信息，获取所述量子芯片的耦合图和所述耦合图的节点索引；以及获取预编译到所述量子芯片上的第一逻辑量子电路的相互作用图；所述排列结构信息指示所述量子芯片上量子比特以砖块阵列结构排列，所述节点索引指示量子比特的节点位置坐标到节点标号的映射关系，所述砖块阵列结构由第一类型的砖块结构和第二类型的砖块结构堆叠而成，所述第二类型的砖块结构堆叠在两个相邻所述第一类型的砖块结构中间；
10、搜索模块，用于在所述耦合图的约化搜索空间中搜索与所述相互作用图同构的第一子图，所述约化搜索空间包括所述耦合图中与生成集的距离不超过指定距离的节点的集合，所述指定距离大于或等于所述相互作用图的半径，所述生成集在匹配的平移操作下可覆盖所述耦合图；
11、平移操作模块，用于基于所述节点索引，利用所述耦合图的砖块阵列结构对所述第一子图在所述耦合图上进行与所述生成集匹配的平移操作，得到与所述相互作用图同构的第二子图；
12、第一确定模块，用于确定子图集合中每个子图一一对应的第一映射方案，所述第一映射方案为所述第一逻辑量子电路到所述量子芯片的映射方案，所述子图集合包括所述第一子图和所述第二子图；
13、第二确定模块，用于基于所述量子芯片上物理量子门的保真度，从所述子图集合对应的第一映射方案中确定所述第一逻辑量子电路到所述量子芯片的目标映射方案。
14、根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：
15、至少一个处理器；以及
16、与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
17、存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，该指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行第一方面中的任一项方法。
18、根据本公开的第四方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，该计算机指令用于使计算机执行第一方面中的任一项方法。
19、根据本公开的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现第一方面中的任一项方法。
20、根据本公开的技术解决了相关技术中量子电路在砖块结构的量子芯片上的映射效率比较低的问题，可以提高量子电路在砖块结构的量子芯片上的映射效率。
21、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
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1.一种量子电路映射方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于量子芯片上量子比特的排列结构信息，获取所述量子芯片的耦合图和所述耦合图的节点索引，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基于所述量子芯片上所排列的砖块结构的布局信息，确定所述量子芯片上量子比特的节点标号和节点位置坐标，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述量子芯片上量子比特的节点标号通过以下至少一种方式确定：
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一量子比特的节点标号为：node_index＝i*(4×width+3)+j，i为所述第一量子比特对应节点的行位置，i∈{0,1,...,height}，j为所述第一量子比特对应节点的列位置，j∈{0,1,...,4×width+2}，height为所述量子芯片上所排列的第一类型和第二类型的砖块结构的行数，width为所述量子芯片上所排列的第二类型的砖块结构的列数，所述布局信息包括所述行数和列数。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述量子芯片上量子比特的节点位置坐标为(x1
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生成集包括以下任一项：
8.根据权利要求7所述的方法，其中，
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述节点索引，利用所述耦合图的砖块阵列结构对所述第一子图在所述耦合图上进行与所述生成集匹配的平移操作，得到与所述相互作用图同构的第二子图，包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述生成集包括所述耦合图中任一砖块结构在水平方向的4个相邻节点，以及所述砖块结构中的目标节点的情况下，所述目标平移操作为将所述第一子图依次按照砖块对角线方向和水平方向的平移操作，所述4个相邻节点所构成的连线与所述目标节点所属连线垂直相交，所述基于所述节点索引，确定所述第一子图在所述耦合图中进行目标平移操作的取值范围，包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述基于所述节点索引，确定所述第一子图以砖块结构为单位分别水平和竖直移动至所述耦合图边界所需的步数，包括：
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一子图以砖块结构为单位水平向左移动至所述耦合图边界所需的步数为：indexx为所述第一子图中各节点在水平方向上的位置；
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述基于所述第一子图分别水平和竖直移动至所述耦合图边界所需的步数，确定所述第一子图在所述耦合图中进行目标平移操作的第一取值范围，包括：
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述基于所述节点索引，在所述取值范围内更新所述第一子图的节点标号，得到与所述相互作用图同构的第二子图，包括：
15.根据权利要求1所述的方法，所述在所述耦合图的约化搜索空间中搜索与所述相互作用图同构的第一子图之前，还包括：
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相互作用图的半径通过以下方式确定：
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定子图集合中每个子图一一对应的第一映射方案，包括：
18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述量子芯片上物理量子门的保真度，从所述子图集合对应的第一映射方案中确定所述第一逻辑量子电路到所述量子芯片的目标映射方案，包括：
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述基于所述量子芯片上物理量子门的保真度，获取每个第一映射方案下所述第一逻辑量子电路映射到所述量子芯片上的物理量子电路的目标保真度，包括：
20.根据权利要求19所述的方法，其中，针对每一逻辑量子门，所述逻辑量子门在各第一映射方案下到物理量子门的映射关系和所述物理量子门的保真度均以矢量形式存储和运算；
21.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取预编译到所述量子芯片上的第一逻辑量子电路的相互作用图，包括：
22.一种量子电路映射装置，包括：
23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述获取模块包括：
24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述第一确定单元，具体用于：
25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述量子芯片上量子比特的节点标号通过以下至少一种方式确定：
26.根据权利要求24所述的装...
【技术特征摘要】
1.一种量子电路映射方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于量子芯片上量子比特的排列结构信息，获取所述量子芯片的耦合图和所述耦合图的节点索引，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基于所述量子芯片上所排列的砖块结构的布局信息，确定所述量子芯片上量子比特的节点标号和节点位置坐标，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述量子芯片上量子比特的节点标号通过以下至少一种方式确定：
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一量子比特的节点标号为：node_index＝i*(4×width+3)+j，i为所述第一量子比特对应节点的行位置，i∈{0,1,...,height}，j为所述第一量子比特对应节点的列位置，j∈{0,1,...,4×width+2}，height为所述量子芯片上所排列的第一类型和第二类型的砖块结构的行数，width为所述量子芯片上所排列的第二类型的砖块结构的列数，所述布局信息包括所述行数和列数。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述量子芯片上量子比特的节点位置坐标为(x1,x2,k)，x1表示量子比特对应节点所属砖块结构在仿射坐标系中水平方向的坐标分量，x2表示量子比特对应节点所属砖块结构在仿射坐标系中砖块对角线方向的坐标分量，所述砖块对角线方向与水平方向成45°夹角，k为量子比特对应节点在所属砖块结构中的相对位置；
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生成集包括以下任一项：
8.根据权利要求7所述的方法，其中，
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述节点索引，利用所述耦合图的砖块阵列结构对所述第一子图在所述耦合图上进行与所述生成集匹配的平移操作，得到与所述相互作用图同构的第二子图，包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述生成集包括所述耦合图中任一砖块结构在水平方向的4个相邻节点，以及所述砖块结构中的目标节点的情况下，所述目标平移操作为将所述第一子图依次按照砖块对角线方向和水平方向的平移操作，所述4个相邻节点所构成的连线与所述目标节点所属连线垂直相交，所述基于所述节点索引，确定所述第一子图在所述耦合图中进行目标平移操作的取值范围，包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述基于所述节点索引，确定所述第一子图以砖块结构为单位分别水平和竖直移动至所述耦合图边界所需的步数，包括：
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一子图以砖块结构为单位水平向左移动至所述耦合图边界所需的步数为：indexx为所述第一子图中各节点在水平方向上的位置；
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述基于所述第一子图分别水平和竖直移动至所述耦合图边界所需的步数，确定所述第一子图在所述耦合图中进行目标平移操作的第一取值范围，包括：
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述基于所述节点索引，在所述取值范围内更新所述第一子图的节点标号，得到与所述相互作用图同构的第二子图，包括：
15.根据权利要求1所述的方法，所述在所述耦合图的约化搜索空间中搜索与所述相互作用图同构的第一子图之前，还包括：
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相互作用图的半径通过以下方式确定：
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定子图集合中每个子图一一对应的第一映射方案，包括：
18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述量子芯片上物理量子门的保真度，从所述子图集合对应的第一映射方案中确定所述第一逻辑量子电路到所述量子芯片的目标映射方案，包括：
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述基于所述量子芯片上物理量子门的保真度，获取每个第一映射方案下所述第一逻辑量子电路映射到所述量子芯片上的物理量子电路的目标保真度，包括：
20.根据权利要求19所述的方法，其中，针对每一逻辑量子门，所述逻辑量子门在各第一映射方案下到物理量子门的映射...
【专利技术属性】
技术研发人员：方堃，余地，
申请(专利权)人：北京百度网讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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