一种量子电路模拟的方法和系统技术方案

本发明专利技术属于量子电路模拟技术领域，涉及一种量子电路模拟的方法和系统。该方法包括：读取量子电路、输入态、输出态的信息，将其转化为张量网络；将张量网络中的张量转化为张量决策图；利用收缩算法对张量决策图进行收缩；根据收缩完成之后的张量决策图，读取出单振幅、全振幅或者进行采样。在进行所述收缩之前，可以利用张量网络优化工具寻找较优的收缩顺序，然后按照收缩顺序对张量决策图进行收缩。本发明专利技术在部分电路上可以指数级地减少模拟所用的内存空间，从而大大增加可以模拟的电路的规模。相对于其他决策图对应的模拟方法，可以在部分电路上提升模拟效率，减少模拟所需时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于量子电路模拟，具体涉及一种量子电路模拟的方法和系统。

技术介绍

1、量子电路(quantum circuits)是一种利用量子力学原理来处理信息的计算模型。它由量子比特(qubits)和量子门组成，这些比特可以同时处于多个状态(叠加态)，从而实现超越经典计算机的并行处理能力。量子电路通过量子门(如pauli-x,pauli-z,hadamard门等)来操作这些量子比特，执行量子算法。

2、量子电路模拟(simulation，亦常写作仿真)是指使用经典计算机或其他模拟手段来模拟量子电路的行为。由于量子系统的高度复杂性，直接模拟整个量子电路是非常困难的，因此通常采用一些近似方法或专用的量子模拟器来实现。这些模拟可以帮助研究者理解和预测量子电路的输出，从而优化量子算法和量子硬件的设计。

3、张量(tensor)：在数学中，张量是一种可以表示多个维度数据的对象。它类似于向量和矩阵，但具有更多维度。张量在物理学和工程学中广泛应用，尤其是在描述多维数据和复杂系统时。在量子计算中，张量也用于描述量子态和量子操作。数据的形状维数称为张本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种量子电路模拟的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述收缩之前，利用张量网络优化工具寻找较优的收缩顺序，然后按照收缩顺序对张量决策图进行收缩。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将张量网络中的张量转化为张量决策图，包括：将单比特量子态表示为张量决策图；将量子门表示为张量决策图。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将量子门表示为张量决策图，包括：对于单比特门，采用带两个index的张量决策图表示，单比特门对应的矩阵中的元素存储在张量决策图的不同路径之中；对于双比特门，采用带四个...

【技术特征摘要】

1.一种量子电路模拟的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述收缩之前，利用张量网络优化工具寻找较优的收缩顺序，然后按照收缩顺序对张量决策图进行收缩。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将张量网络中的张量转化为张量决策图，包括：将单比特量子态表示为张量决策图；将量子门表示为张量决策图。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将量子门表示为张量决策图，包括：对于单比特门，采用带两个index的张量决策图表示，单比特门对应的矩阵中的元素存储在张量决策图的不同路径之中；对于双比特门，采用带四个index的张量决策图表示，双比特门对应的矩阵中的元素存储在张量决策图的不同路径之中。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述收缩算法通过递归来实现，当要完成两个张量决策图的收缩时，首先完成其子节点之间的收缩过程，然后将子节点对应的收缩结果进行分类处理以完成最终的收缩过程；递归的情况分为两种：如果要处理的index是需要被缩并的index，则将两个对应的子节点分别做收缩，然后将两个子节点收缩的结果相加；如果当前处理的index不是需要被缩并的index，则将...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪鑫，应圣钢，高丁超，
申请(专利权)人：中国科学院软件研究所，
类型：发明
国别省市：