[发明专利]量子态制备电路生成方法、装置、量子操作芯片及设备

权利要求书

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：

获取目标向量；

生成将所述目标向量制备到N个量子比特上的中间制备电路，所述中间制备电路包括N个量子比特均匀控制门；N为大于或者等于2的整数；

将N个所述量子比特均匀控制门分别转化为对角酉矩阵量子电路和单比特门，得到将所述目标向量制备到所述N个量子比特上的量子态制备电路；

其中，所述对角酉矩阵量子电路由第一类型酉算子和第二类型酉算子通过递归方式实现；所述第一类型酉算子用于对n个量子比特的前一量子态进行相移，所述第二类型酉算子用于将所述n个量子比特中的后r_t个量子比特恢复至输入所述对角酉矩阵量子电路时的量子态；所述n个量子比特是所述对角酉矩阵量子电路对应的量子比特，1≤r_t＜n≤N，且r_t、n为整数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述N个量子比特均匀控制门分别转化为对角酉矩阵量子电路和单比特门，得到将所述目标向量制备到所述N个量子比特上的量子态制备电路，包括：

将目标对角酉矩阵对应的n个量子比特划分为前r_c个量子比特以及后r_t个量子比特；r_c的数值为r_t的数值为所述目标对角酉矩阵是对任一所述量子比特均匀控制门分解得到的量子比特对角酉矩阵；

将所述目标对角酉矩阵转化为个所述第一类型酉算子、一个所述第二类型酉算子以及对应所述前r_c个量子比特的第一对角酉矩阵；且为整数；

以递归的方式，将所述第一对角酉矩阵作为新的目标对角酉矩阵并转化为所述第一类型酉算子、所述第二类型酉算子以及新的第一对角酉矩阵；

将所述N个量子比特均匀控制门替换为递归得到的对角酉矩阵量子电路和所述单比特门，得到所述量子态制备电路。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一类型酉算子包含生成酉算子和格雷路径酉算子；

所述生成酉算子用于在所述后r_t个量子比特上，将计算基转化为有限域上的可逆线性变化；

所述格雷路径酉算子用于通过比特数为r_c的格雷码圈实现对所述n个量子比特的量子态的相移。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述生成酉算子用于通过比特串集合T对所述后r_t个量子比特的量子态进行更新；

所述比特串集合T中包含长度为r_t的，由0和1元素构成的比特串，且所述比特串集合T中包含的各个比特串之间线性无关。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述生成酉算子由可控非门CNOT实现。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述生成酉算子的深度为O(r_t/log r_t)。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述格雷路径酉算子用于基于所述格雷码圈和比特串集合F对所述n个量子比特的量子态进行更新；

所述比特串集合F中包含的比特串以所述比特串集合T中的比特串为后缀，并以长度为r_c且由0和1元素构成的比特串为前缀；

其中，个所述第一类型酉算子分别对应的比特串集合F不相交。