[发明专利]对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的方法及装置

说明书

本公开提供了一种对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的方法及装置，涉及量子计算领域。实现方案包括：获取包括多个操作命令的测量模式；在保持多个测量命令之间的测量操作顺序不变的情况下，对至少一个纠缠命令和多个测量命令的操作顺序进行排序；以及按照排序后的测量模式对量子系统进行操作，以获得多个量子比特的测量值。本公开的一个或多个实施例的方法对测量模式中的多个操作命令进行排序，从而在使用测量模式对量子系统进行操作的过程中有效地降低计算维度，减小计算机内存消耗和计算量。

技术领域

本公开涉及量子计算领域，具体涉及一种对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的方法及装置、用于量子计算的方法及装置、电子设备、计算机存储介质和计算机程序产品。

背景技术

量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。通用的量子计算机的理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机。从计算的效率上，由于量子力学叠加性的存在，某些已知的量子算法在处理问题时速度要快于传统的通用计算机。

在现有技术中，主要通过搭建量子电路的方式实现量子计算中的量子演化。在相关技术中，可以根据单向量子计算机计算模型(1WQC)模型将上述量子电路转化为等价的测量模式，按照等价的测量模式对量子系统进行测量可以实现使得量子系统按照等价的量子电路进行演化。然而，测量模式中的多个纠缠命令和多个测量命令在操作顺序往往比较固定，这种固定的操作方式可能使得运算维度大幅度升高。

在此部分中描述的方法不一定是之前已经设想到或采用的方法。除非另有指明，否则不应假定此部分中描述的任何方法仅因其包括在此部分中就被认为是现有技术。类似地，除非另有指明，否则此部分中提及的问题不应认为在任何现有技术中已被公认。

发明内容

本公开提供了一种对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的方法，其中量子系统包括具有预设的测量顺序的多个量子比特，方法包括：获取包括多个操作命令的测量模式，其中多个操作命令包括至少一个纠缠命令和多个测量命令，其中，每个纠缠命令用于对多个量子比特中的两个量子比特进行纠缠操作，每个测量命令用于对多个量子比特中的一个量子比特进行测量操作，并且其中，多个测量命令具有已经按照测量顺序排列好的测量操作顺序；在保持多个测量命令之间的测量操作顺序不变的情况下，对至少一个纠缠命令和多个测量命令的操作顺序进行排序；以及按照排序后的测量模式对量子系统进行操作，以获得多个量子比特的测量值。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于量子计算的方法，包括：基于预期的量子计算生成等效的量子电路；基于单向量子计算机计算模型对量子电路进行模拟，得到与量子电路等价的测量模式；执行上述对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的方法；以及根据获得的多个量子比特的测量值确定预期的量子计算的计算结果。

根据本公开的另一方面，还提供了一种对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的装置，包括：获取单元，配置成获取包括多个操作命令的测量模式，其中多个操作命令包括至少一个纠缠命令和多个测量命令，其中每个纠缠命令用于对多个量子比特中的两个量子比特进行纠缠操作，每个测量命令用于对多个量子比特中的一个量子比特进行测量操作，并且其中多个测量命令具有已经按照测量顺序排列好的测量操作顺序；排序单元，在保持多个测量命令之间的测量操作顺序不变的情况下，对至少一个纠缠命令和多个测量命令的操作顺序进行排序；和操作单元，配置成按照排序后的测量模式对量子系统进行操作，以获得多个量子比特的测量值。

根据本公开的另一方面，还提供了一种用于量子计算的装置，包括：生成装置，配置成基于预期的量子计算生成等效的量子电路；模拟装置，配置成基于单向量子计算机计算模型对量子电路进行模拟，得到与量子电路等价的测量模式；上述对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的装置；以及确定装置，配置成根据获得的多个量子比特的测量值确定预期的量子计算的计算结果。