[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

说明书

本申请公开了一种量子态制备电路生成方法、装置、量子操作芯片及设备，涉及量子技术领域。所述量子态制备电路生成方法包括：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。本申请能够降低量子态制备电路的深度。

技术领域

本申请实施例涉及量子技术领域，特别涉及一种量子态制备电路生成方法、装置、量子操作芯片及设备。

背景技术

量子态制备，是指将经典信息加载到量子计算器件中的过程。

量子系统的物理实现具有退相干性，也就是说，量子系统的相干性会随着时间逐渐消失，最终会退化为经典系统。为了防止退相干，需要设计执行时间尽可能小的量子电路。

目前已实现的量子态制备电路的电路深度为O(2^N)，N为量子比特数，对于量子系统来说，该量子态制备电路的深度还具有较大的改进空间。

发明内容

本申请实施例提供了一种量子态制备方法、装置、量子操作芯片及设备，能够构建出电路深度接近理论深度下界的量子态制备电路。所述技术方案如下：

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种量子态制备电路生成方法，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。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种量子态制备方法，所述方法包括：

获取量子态制备电路；所述量子态制备电路是在将目标向量制备到N个量子比特上的中间制备电路中，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后得到的；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；

在包含N个量子比特的量子计算器件上执行所述量子态制备电路。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种量子态制备电路生成装置，所述装置包括：

向量获取模块，用于获取目标向量；

中间电路生成模块，用于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；

制备电路生成模块，用于将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；