[发明专利]基于分布式量子计算机的搜索方法及系统

权利要求书

1.一种基于分布式量子计算机的搜索方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、根据对指定数据库的分块，准备相应的N/K个单节点量子计算机，其中，K表示指定数据库的分块数量，所述N表示数据库中总的数据项，K为大于等于1的自然数，N为大于等于2的自然数；

S2、利用量子信道将分布的所述单节点量子计算机相互连接；

S3、有效初始化量比特，制备量子态；

S4、对所述指定数据库执行多模式量子搜索；

S5、针对每个所述分块实施局部变换；

S6、对所有量子态执行1次关于平均值的反转操作，测量每个量比特。

2.根据权利要求1所述的基于分布式量子计算机的搜索方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

S11、每个单节点量子计算机包括一个量子寄存器和有限的量比特的计算系统，均实现了一组普适逻辑门；

S12、每个单节点量子计算机中对量子位执行量子逻辑运算，所述量子逻辑运算包括：针对每个数据块将相应的状态向量乘以2^n×b的矩阵，其中，b表示数据库中数据块的比例；

S13、通过去中心化的对等网络协议注册和管理多个分布的单节点量子计算机，每对分布的单节点都是通过量子密钥分发链路相连接。

3.根据权利要求2所述的基于分布式量子计算机的搜索方法，其特征在于，所述单节点计算系统的相干时间大于所述普适逻辑门操作时间。

4.根据权利要求2所述的基于分布式量子计算机的搜索方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S21、通过量子信道将多个所述单节点量子计算机连接在一起，使得做计算的量比特和用于信息传输的量比特之间能够进行转换；

S22、当相互通信的所述单节点量子计算机之间在信息发送和接收完成之后才进入下一步计算，以确保所述单节点量子计算机之间执行进度的同步。

5.根据权利要求2所述的基于分布式量子计算机的搜索方法，其特征在于，所述搜索方法还包括：

制备等振幅初始态

其中，n为描述N项数据库需要的量子位，n是自然数。

6.根据权利要求2所述的基于分布式量子计算机的搜索方法，其特征在于，所述步骤S4中，对整个数据库执行多模式量子搜索，执行

次后迭代停止，其中，p表示同时搜索的目标数。

7.根据权利要求6所述的基于分布式量子计算机的搜索方法，其特征在于，

对每个分块同时执行次迭代搜索，非目标块的态振幅不受影响，目标块中态的振幅为负，并且所有量子态的平均振幅等于非目标块中每个量子态振幅的一半，即

8.根据权利要求7所述的基于分布式量子计算机的搜索方法，其特征在于，所述步骤S6包括：

对所有量子态执行1次关于平均值的反转操作，使所述非目标块中的所有态的振幅变为零，即

此时仅剩目标块，即搜索到了目标块，以完成所述多模式量子搜索。

9.一种基于分布式量子计算机的搜索系统，其特征在于，所述系统包括：指定数据库及多个单节点量子计算机，所述基于分布式量子计算机的搜索系统采用以下方法实现搜索：

S1、根据对指定数据库的分块，准备相应的N/K个单节点量子计算机，其中，K表示指定数据库的分块数量，所述N表示数据库中总的数据项，K为大于等于1的自然数，N为大于等于2的自然数；

S2、利用量子信道将分布的所述单节点量子计算机相互连接；

S3、有效初始化量比特，制备量子态；

S4、对所述指定数据库执行多模式量子搜索；

S5、针对每个所述分块实施局部变换；

S6、对所有量子态执行1次关于平均值的反转操作，测量每个量比特。