[发明专利]基于量子芯片耦合拓扑结构的量子线路编译方法及装置

说明书

本申请公开了基于量子芯片耦合拓扑结构的量子线路编译方法及装置，用以解决将量子线路的设计应用到量子计算机的过程中会由于物理比特之间的耦合关系限制而产生应用障碍的问题。该方法确定量子芯片中各物理比特对应的耦合拓扑结构；根据所述耦合拓扑结构，遍历量子线路待执行的所有门操作，确定需要对耦合拓扑结构进行调整的门操作，作为待调整门操作；根据所述待调整门操作，通过SWAP门操作对所述耦合拓扑结构进行调整；通过SWAP门操作，对调整后的耦合拓扑结构进行恢复，完成量子线路的编译。

技术领域

本申请涉及量子计算领域，尤其涉及基于量子芯片耦合拓扑结构的量子线路编译方法及装置。

背景技术

在量子计算机的应用过程中，通常通过量子线路进行量子算法的设计，再通过量子芯片进行具体的实现。

为了便于区分，一般将量子芯片中的量子比特结构称为物理比特，量子线路中操作的对象比特称为量子比特。

在量子计算机中，通过单比特门操作、两比特门操作这两大类基本的门操作，以及这两大类基本门操作之间的组合，即可实现任意逻辑的门操作的设计。其中，单比特门操作包括X门、T门等，两比特门操作包括SWAP等。

但是，两比特门操作在实际应用过程中，只能在具备耦合关系的两个物理比特之间实现，而量子线路中设计的两比特门操作实际对应的物理比特可能不具有耦合关系，即不符合两比特门操作的应用限制。因此，在将量子线路的设计应用到量子计算机的过程中，往往会遇到一定的障碍。

发明内容

本申请实施例提供基于量子芯片耦合拓扑结构的量子线路编译方法及装置，用以解决将量子线路的设计应用到量子计算机的过程中会由于物理比特之间的耦合关系限制而产生应用障碍的问题。

本申请实施例提供的一种基于量子芯片耦合拓扑结构的量子线路编译方法，包括：

确定量子芯片中各物理比特对应的耦合拓扑结构；

根据所述耦合拓扑结构，遍历量子线路待执行的所有门操作，确定需要对耦合拓扑结构进行调整的门操作，作为待调整门操作；

根据所述待调整门操作，通过SWAP门操作对所述耦合拓扑结构进行调整；

通过SWAP门操作，对调整后的耦合拓扑结构进行恢复，完成量子线路的编译。

在一个示例中，根据所述耦合拓扑结构，遍历量子线路待执行的所有门操作，确定需要对耦合拓扑结构进行调整的门操作，作为待调整门操作，包括：针对量子线路待执行的所有门操作，根据所述耦合拓扑结构，确定该门操作对应的量子比特是否存在耦合关系；确定不存在耦合关系的量子比特对应的门操作为待调整门操作。

在一个示例中，根据所述待调整门操作，通过SWAP门操作对所述耦合拓扑结构进行调整，包括：根据所述待调整门操作对应的量子比特，确定对耦合拓扑结构进行调整时对应的若干SWAP门操作；通过所述若干SWAP门操作，对耦合拓扑结构中的各量子比特进行调整，建立所述待调整门操作对应的量子比特之间的耦合关系。

在一个示例中，根据所述待调整门操作对应的量子比特，确定对耦合拓扑结构进行调整时对应的若干SWAP门操作，包括：确定所述待调整门操作对应的两个量子比特；根据耦合拓扑结构中所述两个量子比特之间的距离，确定对耦合拓扑结构进行调整时对应的若干SWAP门操作。

在一个示例中，根据耦合拓扑结构中所述两个量子比特之间的距离，确定对耦合拓扑结构进行调整时对应的若干SWAP门操作，包括：根据耦合拓扑结构中所述两个量子比特之间的距离，确定对耦合拓扑结构进行调整时所需的SWAP门操作的数量，以及各SWAP门操作之间的执行顺序。

在一个示例中，所述距离与所需的SWAP门操作的数量成正相关关系。