【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于量子计算，特别是一种量子线路生成方法、装置、存储介质及电子装置。
技术介绍
1、量子计算模拟是一个借助数值计算和计算机科学来仿真遵循量子力学规律的模拟计算，作为一个仿真程序，它依据量子力学的量子比特的基本定律，利用计算机的高速计算能力，刻画量子态的时空演化。
2、目前，量子计算的算法通常用量子线路表示，量子线路包括量子比特和作用在量子比特上的量子逻辑门，通常，一段连续的量子线路可以包含几十上百个甚至成千上万个量子逻辑门。
3、酉矩阵分解是一种广泛应用于将量子算法映射到任意量子逻辑门集合的方法。这种分解允许将较大的酉矩阵转换为基本量子逻辑门组合，这是在现有量子计算机或真实量子芯片上执行和验证量子算法的关键。但是，量子算法中的量子逻辑门操作的量子比特数越多，计算过程就越复杂，由此导致量子线路的模拟效率较低，且无法在真实量子芯片上进行模拟，这是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种量子路线生成方法、装置、存储介质及电子装置，以解决现有技术中的不足，能够通过减少量子逻辑门操作的量子比特的数量，从而减少量子线路的深度，提高量子线路的模拟效率，保证分解后的量子线路在量子芯片上执行的保真度。
2、本申请的一个实施例提供了一种量子线路生成方法，方法包括：
3、获得目标酉矩阵；
4、当所述目标酉矩阵的阶数大于预设值，利用第一预设分解规则，分解所述目标酉矩阵，获得第一矩阵、第二矩阵和第三矩阵，其中，所
5、分别分解所述第一、第二、第三矩阵，获得多个目标量子逻辑门，其中，所述目标量子逻辑门包括旋转逻辑门和特定类型的单比特受控门；
6、生成包含所述目标量子逻辑门的目标量子线路。
7、可选的，所述分别分解所述第一、第二、第三矩阵，获得多个目标量子逻辑门，包括：
8、利用所述第一预设分解规则，分别递归分解所述第一矩阵和所述第二矩阵，直至分解后的所述第一矩阵和所述第二矩阵中的对角块的阶数为所述预设值；
9、基于所述分解后的所述第一矩阵和所述第二矩阵，获得所述目标量子逻辑门；
10、分解所述第三矩阵，获得所述目标量子逻辑门。
11、可选的，所述基于所述分解后的所述第一矩阵和所述第二矩阵，获得所述目标量子逻辑门，包括：
12、根据所述分解后的第一矩阵和所述第二矩阵，获得多个均匀控制门和多个均匀控制旋转门；
13、利用第二预设分解规则，分解每一所述均匀控制门，获得多个所述均匀控制旋转门；
14、利用均匀控制旋转门分解规则，分解每一所述均匀控制旋转门，获得多个所述目标量子逻辑门。
15、可选的，所述分解所述第三矩阵，获得多个所述目标量子逻辑门，包括：
16、利用所述均匀控制旋转门分解规则，递归分解所述第三矩阵，获得m个所述特定类型的单比特受控门和m个所述旋转逻辑门，其中，所述m＝d/2,d为所述第三矩阵的阶数。
17、可选的，所述利用第一预设分解规则，分解所述目标酉矩阵，获得第一矩阵、第二矩阵和第三矩阵，包括：
18、通过以下算式分解所述目标酉矩阵，获得第一矩阵、第二矩阵和第三矩阵：
19、
20、其中，u为所述目标酉矩阵，为所述第一矩阵，所述a1、a2分别为所述第一矩阵中的对角块，为所述第二矩阵，所述b1、b2分别为所述第二矩阵中的对角块，为所述第三矩阵，所述c、s分别为所述第三矩阵中的子块，且c＝diag(cos(θ0),cos(θ1),…)，s＝diag(sin(θ0),sin(θ1),…)。
21、可选的，所述方法还包括：
22、当所述目标酉矩阵的阶数等于所述预设值，分解所述目标酉矩阵，获得所述旋转逻辑门。
23、可选的，所述分解所述目标酉矩阵，获得所述旋转逻辑门，包括：
24、通过以下算式分解所述目标酉矩阵，获得所述旋转逻辑门：
25、u(2)＝eiφrz(α)y(β)rz(γ)
26、其中，2为所述目标酉矩阵的阶数，φ为相位，α、β、γ为旋转的角度，rz、ry均为所述旋转逻辑门。
27、本申请的又一实施例提供了一种量子线路生成装置，所述装置包括：
28、获得模块，用于获得目标酉矩阵；
29、第一分解模块，用于当所述目标酉矩阵的阶数大于预设值，利用第一预设分解规则，分解所述目标酉矩阵，获得第一矩阵、第二矩阵和第三矩阵，其中，所述第一矩阵和所述第二矩阵均为分块对角矩阵，所述第三矩阵为分块矩阵；
30、第二分解模块，用于分别分解所述第一、第二、第三矩阵，获得多个目标量子逻辑门，其中，所述目标量子逻辑门包括旋转逻辑门和特定类型的单比特受控门；
31、生成模块，用于生成包含所述目标量子逻辑门的目标量子线路。
32、可选的，所述第二分解模块，包括：
33、第一分解单元，用于利用所述第一预设分解规则，分别递归分解所述第一矩阵和所述第二矩阵，直至分解后的所述第一矩阵和所述第二矩阵中的对角块的阶数为所述预设值；
34、获得单元，用于基于所述分解后的所述第一矩阵和所述第二矩阵，获得所述目标量子逻辑门；
35、第二分解单元，用于分解所述第三矩阵，获得所述目标量子逻辑门。
36、可选的，所述获得单元，具体用于：
37、根据所述分解后的第一矩阵和所述第二矩阵，获得多个均匀控制门和多个均匀控制旋转门；
38、利用第二预设分解规则，分解每一所述均匀控制门，获得多个所述均匀控制旋转门；
39、利用均匀控制旋转门分解规则，分解每一所述均匀控制旋转门，获得多个所述目标量子逻辑门。
40、可选的，所述第二分解单元，具体用于：
41、利用所述均匀控制旋转门分解规则，递归分解所述第三矩阵，获得m个所述特定类型的单比特受控门和m个所述旋转逻辑门，其中，所述m＝d/2,d为所述第三矩阵的阶数。
42、可选的，所述第一分解模块，具体用于：
43、通过以下算式分解所述目标酉矩阵，获得第一矩阵、第二矩阵和第三矩阵：
44、
45、其中，u为所述目标酉矩阵，为所述第一矩阵，所述a1、a2分别为所述第一矩阵中的对角块，为所述第二矩阵，所述b1、b2分别为所述第二矩阵中的对角块，为所述第三矩阵，所述c、s分别为所述第三矩阵中的子块，且c＝diag(cos(θ0),cos(θ1),…)，s＝diag(sin(θ0),sin(θ1),…)。
46、可选的，所述装置还包括：
47、第三分解模块，用于当所述目标酉矩阵的阶数等于所述预设值，分解所述目标酉矩阵，获得所述旋转逻辑门。
48、可选的，所述第三分解模块，具体用于：...
【技术保护点】
1.一种量子线路生成方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别分解所述第一、第二、第三矩阵，获得多个目标量子逻辑门，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述分解后的所述第一矩阵和所述第二矩阵，获得所述目标量子逻辑门，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分解所述第三矩阵，获得多个所述目标量子逻辑门，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用第一预设分解规则，分解所述目标酉矩阵，获得第一矩阵、第二矩阵和第三矩阵，包括：
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述分解所述目标酉矩阵，获得所述旋转逻辑门，包括：
8.一种量子线路生成装置，其特征在于，所述装置包括：
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种电
...【技术特征摘要】
1.一种量子线路生成方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别分解所述第一、第二、第三矩阵，获得多个目标量子逻辑门，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述分解后的所述第一矩阵和所述第二矩阵，获得所述目标量子逻辑门，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分解所述第三矩阵，获得多个所述目标量子逻辑门，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用第一预设分解规则，分解所述目标酉矩阵，获得第一矩阵、第二矩阵和第三矩阵，包括：
...【专利技术属性】
技术研发人员：窦猛汉，汪文涛，邹天锐，方圆，
申请(专利权)人：本源量子计算科技合肥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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