量子电路处理方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本公开提供了一种量子电路处理方法、装置及电子设备，涉及量子计算技术领域，具体涉及量子电路技术领域。具体实现方案为：获取第一量子电路的第一指令列表；基于第一指令列表，确定第一有向无环图；确定第一可连接信息；基于第一有向无环图和第一可连接信息，依次确定第二有向边，依次添加第二有向边，得到第二有向无环图，第二有向边为M个候选有向边中评分值最大的候选有向边，评分值用于表征第三有向无环图中输出节点到输入节点可连接的有向边数量中的最大值，第三有向无环图是在第一有向无环图中添加候选有向边后得到；基于第二有向无环图、第一目标列表和第一指令列表，对第一量子电路进行等效编译，得到第二量子电路的第二指令列表。二指令列表。二指令列表。

【技术实现步骤摘要】
量子电路处理方法、装置及电子设备


[0001]本公开涉及量子计算
，尤其涉及量子电路
，具体涉及一种量子电路处理方法、装置及电子设备。

技术介绍

[0002]量子计算利用量子世界中特有的运行规律，提供了一条全新的并且非常有前景的信息处理方式。在诸多特定问题上，量子算法可以带来超越经典算法的优势。例如，利用秀尔(Shor)算法，可以对大整数进行高效的分解，利用格罗弗(Grover)算法，可以更快的进行数据搜索。随着量子理论的发展，不断有新的量子算法被提出，如何高效的对这些算法进行模拟或者在真正的量子硬件上运行始终是一个重要的问题。
[0003]目前，量子算法的经典模拟或者真机运行主要受限于量子比特的数量。在经典模拟上，由于描述量子态的列向量的长度随对应比特数呈指数增长(例如一个n比特的量子态的列向量长度为2
n
)，经典计算机很难模拟大规模的量子算法。受计算机内存和处理器能力的限制，现有的量子电路模拟方式最多能支持模拟几十个量子比特的算法。

技术实现思路

[0004]本公开提供了一种量子电路处理方法、装置及电子设备。
[0005]根据本公开的第一方面，提供了一种量子电路处理方法，包括：
[0006]获取第一量子电路的第一指令列表；
[0007]基于所述第一指令列表，确定第一有向无环图，所述第一有向无环图包括所述第一指令列表中指令对应的节点和第一有向边，所述第一有向边用于表征所述第一指令列表中不同指令间的时序关系；
[0008]确定所述第一有向无环图的第一可连接信息，所述第一可连接信息用于表征输出节点到输入节点的可连接性，所述输入节点为所述第一指令列表中类型为重置操作指令对应的节点，所述输出节点为所述第一指令列表中类型为量子测量操作指令对应的节点；
[0009]基于所述第一有向无环图和所述第一可连接信息，依次确定第二有向边，并依次添加所述第二有向边，得到第二有向无环图，所述第二有向无环图包括所述第二有向边和所述第一有向边，所述第二有向边和所述第一有向边构成的路径不包括有向环路，所述第二有向无环图中各输出节点无可连接的输入节点，所述第二有向边为基于所述第一可连接信息确定的输出节点到输入节点可连接的M个候选有向边中评分值最大的候选有向边，所述评分值用于表征第三有向无环图中输出节点到输入节点可连接的有向边数量中的最大值，所述第三有向无环图是在所述第一有向无环图中添加候选有向边后得到的，M为正整数；
[0010]基于所述第二有向无环图、所述第二有向边构成的第一目标列表和所述第一指令列表，对所述第一量子电路进行等效编译，得到与所述第一量子电路等效的第二量子电路的第二指令列表。
[0011]根据本公开的第二方面，提供了一种量子电路处理装置，包括：
[0012]获取模块，用于获取第一量子电路的第一指令列表；
[0013]第一确定模块，用于基于所述第一指令列表，确定第一有向无环图，所述第一有向无环图包括所述第一指令列表中指令对应的节点和第一有向边，所述第一有向边用于表征所述第一指令列表中不同指令间的时序关系；
[0014]第二确定模块，用于确定所述第一有向无环图的第一可连接信息，所述第一可连接信息用于表征输出节点到输入节点的可连接性，所述输入节点为所述第一指令列表中类型为重置操作指令对应的节点，所述输出节点为所述第一指令列表中类型为量子测量操作指令对应的节点；
[0015]第三确定模块，用于基于所述第一有向无环图和所述第一可连接信息，依次确定第二有向边，并依次添加所述第二有向边，得到第二有向无环图，所述第二有向无环图包括所述第二有向边和所述第一有向边，所述第二有向边和所述第一有向边构成的路径不包括有向环路，所述第二有向无环图中各输出节点无可连接的输入节点，所述第二有向边为基于所述第一可连接信息确定的输出节点到输入节点可连接的M个候选有向边中评分值最大的候选有向边，所述评分值用于表征第三有向无环图中输出节点到输入节点可连接的有向边数量中的最大值，所述第三有向无环图是在所述第一有向无环图中添加候选有向边后得到的，M为正整数；
[0016]等效编译模块，用于基于所述第二有向无环图、所述第二有向边构成的第一目标列表和所述第一指令列表，对所述第一量子电路进行等效编译，得到与所述第一量子电路等效的第二量子电路的第二指令列表。
[0017]根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：
[0018]至少一个处理器；以及
[0019]与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0020]存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，该指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行第一方面中的任一项方法。
[0021]根据本公开的第四方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，该计算机指令用于使计算机执行第一方面中的任一项方法。
[0022]根据本公开的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现第一方面中的任一项方法。
[0023]根据本公开的技术解决了相关技术中量子电路的经典模拟和真机运行比较难的问题，使得能够实现对大规模量子比特的量子电路进行经典模拟和真机运行。
[0024]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0025]附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
[0026]图1是根据本公开第一实施例的量子电路处理方法的流程示意图；
[0027]图2是一示例的量子电路图的结构示意图；
[0028]图3是第一量子电路的结构示意图；
[0029]图4是第一有向无环图的结构示意图；
[0030]图5是一具体示例的量子电路处理方法的流程示意图；
[0031]图6是根据本公开第二实施例的量子电路处理装置的结构示意图；
[0032]图7是用来实施本公开的实施例的示例电子设备的示意性框图。
具体实施方式
[0033]以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
[0034]第一实施例
[0035]如图1所示，本公开提供一种量子电路处理方法，包括如下步骤：
[0036]步骤S101：获取第一量子电路的第一指令列表。
[0037]本实施例中，量子电路处理方法涉及量子计算
，尤其涉及量子电路
，其可以广泛应用于量子电路的经典模拟和真机运行场景下。本公开实施例的量子电路处理方法，可以由本公开实施例的量子电路处理装置执行。本公开实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子电路处理方法，包括：获取第一量子电路的第一指令列表；基于所述第一指令列表，确定第一有向无环图，所述第一有向无环图包括所述第一指令列表中指令对应的节点和第一有向边，所述第一有向边用于表征所述第一指令列表中不同指令间的时序关系；确定所述第一有向无环图的第一可连接信息，所述第一可连接信息用于表征输出节点到输入节点的可连接性，所述输入节点为所述第一指令列表中类型为重置操作指令对应的节点，所述输出节点为所述第一指令列表中类型为量子测量操作指令对应的节点；基于所述第一有向无环图和所述第一可连接信息，依次确定第二有向边，并依次添加所述第二有向边，得到第二有向无环图，所述第二有向无环图包括所述第二有向边和所述第一有向边，所述第二有向边和所述第一有向边构成的路径不包括有向环路，所述第二有向无环图中各输出节点无可连接的输入节点，所述第二有向边为基于所述第一可连接信息确定的输出节点到输入节点可连接的M个候选有向边中评分值最大的候选有向边，所述评分值用于表征第三有向无环图中输出节点到输入节点可连接的有向边数量中的最大值，所述第三有向无环图是在所述第一有向无环图中添加候选有向边后得到的，M为正整数；基于所述第二有向无环图、所述第二有向边构成的第一目标列表和所述第一指令列表，对所述第一量子电路进行等效编译，得到与所述第一量子电路等效的第二量子电路的第二指令列表。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述第一有向无环图和所述第一可连接信息，依次确定第二有向边，并依次添加所述第二有向边，得到第二有向无环图，包括：从所述第一可连接信息确定的M个候选有向边中确定一条第二有向边；在所述第一有向无环图中添加一条所述第二有向边，得到第四有向无环图；基于所述第四有向无环图和所述第四有向无环图的第二可连接信息，确定所述第二有向无环图。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一可连接信息用第一矩阵表示，所述从所述第一可连接信息确定的M个候选有向边中确定第二有向边，包括：针对每个候选有向边，在所述第一有向无环图中模拟添加所述候选有向边的情况下，对所述第一矩阵进行更新，得到第二矩阵，所述第二矩阵用于表征在所述第一有向无环图中添加所述候选有向边后得到的有向无环图中输出节点到输入节点的可连接性；基于所述第二矩阵，确定所述候选有向边的评分值；将所述M个候选有向边中评分值最大的候选有向边确定为第二有向边。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一矩阵中每个元素用于表征所述第一有向无环图中一输出节点到一输入节点的可连接性，所述对所述第一矩阵进行更新，得到第二矩阵，包括：将所述第一矩阵中所述候选有向边对应元素值更新为第一目标值；将所述第一矩阵中所述候选有向边对应元素的行中各元素值更新为所述第一目标值，以及将所述第一矩阵中所述候选有向边对应元素的列中各元素值更新为所述第一目标值；将所述第一矩阵中目标行坐标和目标列坐标确定的位置的元素值更新为所述第一目标值，所述目标行坐标为所述候选有向边对应元素的列中元素值为所述第一目标值的行坐
标，所述目标列坐标为所述候选有向边对应元素的行中元素值为所述第一目标值的列坐标；其中，所述第一目标值用于表征有向无环图中输出节点到输入节点不可连接。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述基于所述第二矩阵，确定所述候选有向边的评分值，包括：获取所述第二矩阵中存在元素值为第二目标值的行数量和列数量；基于所述行数量和所述列数量，确定所述候选有向边的评分值。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述基于所述行数量和所述列数量，确定所述候选有向边的评分值，包括：将第三目标值确定为所述候选有向边的评分值，所述第三目标值是所述行数量和列数量中的小者加上1得到。7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基于所述第四有向无环图和所述第四有向无环图的第二可连接信息，确定所述第二有向无环图，包括：在所述第二可连接信息表征所述第四有向无环图中存在输出节点到输入节点可连接的有向边的情况下，基于所述第四有向无环图和所述第二可连接信息，依次确定第二有向边，并依次添加所述第二有向边，得到第二有向无环图。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述第一指令列表，确定第一有向无环图，包括：对所述第一指令列表按照从左至右的指令排列顺序进行遍历，并获取第二目标列表和当前遍历的指令所作用的第一量子位，所述第二目标列表包括所述第一指令列表中排序在所述当前遍历的指令之前的指令；对所述第二目标列表按照从右至左的指令排列顺序进行遍历，并获取第一目标指令，所述第一目标指令所作用的量子位与所述第一量子位存在交集；将所述第一目标指令的标识作为源节点，所述当前遍历的指令的标识作为目标节点，构建所述第一有向边；在所述第一指令列表遍历完成的情况下，基于所构建的第一有向边，获取所述第一有向无环图。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定所述第一有向无环图的第一可连接信息，包括：确定所述第一有向无环图的可达性信息，所述可达性信息用于表征所述第一有向无环图中输入节点到输出节点的可达性，所述可达性指示输入节点是否存在到达输出节点的通路；基于所述可达性信息，确定所述第一可连接信息。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述第二有向无环图、所述第二有向边构成的第一目标列表和所述第一指令列表，对所述第一量子电路进行等效编译，得到与所述第一量子电路等效的第二量子电路的第二指令列表，包括：基于所述第二有向无环图，对所述第一指令列表中的指令进行重排序，得到第三指令列表；基于所述第一目标列表，对所述第三指令列表中的指令进行等效编译，得到所述第二
指令列表。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述基于所述第二有向无环图，对所述第一指令列表中的指令进行重排序，得到第三指令列表，包括：获取所述第二有向无环图对应的拓扑排序列表，所述拓扑排序列表中，针对所述第二有向无环图中的每个有向边，所述有向边的源节点排序在所述有向边的目标节点之前；基于所述拓扑排序列表，对所述第一指令列表中的指令进行重排序，得到所述第三指令列表。12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述基于所述第一目标列表，对所述第三指令列表中的指令进行等效编译，得到所述第二指令列表，包括：针对所述第一目标列表中每个所述第二有向边，将所述第三指令列表中各第二目标指令所作用的第二量子位更新为第三量子位，所述第二量子位为所述第二有向边中目标节点对应指令所作用的量子位，所述第三量子位为所述第二有向边中源节点对应指令所作用的量子位。13.一种量子电路处理装置，包括：获取模块，用于获取第一量子电路的第一指令列表；第一确定模块，用于基于所述第一指令列表...

【专利技术属性】
技术研发人员：石如琪，方堃，
申请(专利权)人：北京百度网讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：