【技术实现步骤摘要】
本申请属于量子计算领域，特别是一种均匀控制量子旋转门的量子硬件模拟计算方法及装置。
技术介绍
1、量子计算机因为其强大的算力，为当前计算机的困境提供了新的可能。这一方面体现在量子计算机提供了在特定问题上对经典计算机存在指数或多项式级加速的保证；另一方面，对于量子系统的调控技术愈发成熟，已经能够实现对多量子比特设备的高保真度门实施及合理的相干时间。一系列基于近期量子设备的计算证明了量子计算在未来存在巨大潜力及应用价值，成为突破经典算力极限最有可能的途径。
2、目前，量子计算的算法通常用量子线路表示，量子线路包括量子比特和作用在量子比特上的量子逻辑门，通常，一段连续的量子线路可以包含几十上百个甚至成千上万个量子逻辑门。这些量子逻辑门可以是基本量子逻辑门，还可以为均匀控制门。均匀控制门(uniformly controlled gate或multiplexed gates)是具有任意数量控制比特位的条件酉门的推广，对于控制比特位的每个不同位配置，对目标比特位应用不同的酉算子。控制比特位指的是作为控制比特的量子位，示例性的，3个控制比特位的均匀控制门对应酉矩阵如下所示，这样的矩阵形式对应的是控制比特位在上，目标比特位在下的均匀控制门。
3、
4、每个块u是作用于相同数量量子位的酉算子。这里，每个块都标有相应的控制状态，例如当控制比特位的量子态为|011>时，则u011作用于目标比特位。对于n比特控制的均匀控制门，相当于2n个均匀控制单门组合，每一个均匀控制单门对应均匀控制门控制比特的一种量子态。
5、均匀控制门包括均匀控制量子旋转门，均匀控制量子旋转门并不是真实量子芯片所支持的量子逻辑门，并不能在量子芯片上运行，因此，进行均匀控制量子旋转门的量子硬件模拟计算需要将均匀控制量子旋转门分解为量子芯片支持的量子逻辑门组合。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种均匀控制量子旋转门的量子硬件模拟计算方法及装置，旨在实现在量子芯片模拟计算均匀控制量子旋转门。
2、本申请的一个实施例提供了一种均匀控制量子旋转门的量子硬件模拟计算方法，方法包括：
3、将所述均匀控制旋转单门分解为包括多个单量子比特旋转门和受控非门的等效线路，其中，所述单量子比特旋转门的数量与所述均匀控制旋转单门的总数量相同；所述单量子比特旋转门的旋转角度由均匀控制旋转单门的控制比特位的量子态和均匀控制旋转单门的旋转角度确定；
4、在量子芯片运行基于fpga的测控硬件产生的对应等效线路的量子脉冲信号模拟计算均匀控制量子旋转门。
5、可选地，均匀控制旋转单门的控制比特位有多个；
6、将所述均匀控制旋转单门分解为包括多个单量子比特旋转门和受控非门的等效线路，包括：
7、根据每个均匀控制旋转单门的控制比特位和目标比特位之间的控制关系，将均匀控制旋转单门分解为控制非门以及作用在目标比特位上的单量子比特旋转门以组成等效线路，其中，所述控制非门为控制比特位和目标比特位之间的控制非门。
8、可选地，均匀控制旋转单门的控制比特位有多个；
9、将所述均匀控制旋转单门分解为包括多个单量子比特旋转门和受控非门的等效线路，包括：
10、根据每个均匀控制旋转单门的控制比特位和目标比特位之间的控制关系，将均匀控制旋转单门分解为控制非门以及作用在目标比特位上的单量子比特旋转门以组成等效线路；其中，控制非门包括控制比特位之间的控制非门和控制比特位与目标比特位之间的控制非门。
11、可选地，根据每个均匀控制旋转单门的控制比特位和目标比特位之间的控制关系，将均匀控制旋转单门分解为控制非门以及作用在目标比特位上的单量子比特旋转门以组成等效线路，包括：
12、根据每个均匀控制旋转单门的控制比特位和目标比特位之间的控制关系，确定单量子比特旋转门的目标翻转信息以及基于所述目标翻转信息确定受控非门的操作时序以组成等效线路。
13、可选地，所述单量子比特旋转门的旋转角度由均匀控制旋转单门的控制比特位的量子态和均匀控制旋转单门的旋转角度确定，包括：
14、根据每一等效线路中单量子比特旋转门的目标翻转信息，确定目标矩阵中该等效线路对应的行值，其中，所述目标矩阵的列数为等效线路中单量子比特旋转门的数量，所述目标矩阵与第一列向量之积等于第二列向量，所述第一列向量由所述多个单量子比特旋转门的旋转角度构成，所述第二列向量包括所述多个均匀控制旋转单门的旋转角度；
15、基于所述目标矩阵和所述第二列向量，反解得到每一单量子比特旋转门的旋转角度。
16、可选地，所述根据每一等效线路中单量子比特旋转门的目标翻转信息，确定目标矩阵中该等效线路对应的行值，包括：
17、针对每一等效线路，根据单量子比特旋转门的目标翻转信息，确定该等效线路中每一单量子比特旋转门对应的量子态是否翻转，并根据是否翻转，确定目标矩阵中该等效线路对应的行中的每一元素值。
18、可选地，所述第二列向量中的元素由均匀控制旋转单门的旋转角度和对应的目标数量决定，其中，所述目标数量为均匀控制旋转单门对应的等效线路中受控非门的数量。
19、可选地，当一个均匀控制旋转单门对应的目标数量为偶数时，所述第二列向量中对应的元素为αi，其中，αi为对应的均匀控制旋转单门的旋转角度；
20、当一个均匀控制旋转单门对应的目标数量为奇数时，所述第二列向量中对应的元素为ο-αi。
21、可选地，所述量子脉冲信号包括实现单量子比特旋转门的高频模拟信号。
22、可选地，所述量子脉冲信号包括实现受控非门的单脉冲信号；所述单脉冲信号包括比特频率调整信号和比特状态调整信号。
23、本申请的又一实施例提供了一种均匀控制量子旋转门的量子硬件模拟计算装置，所述均匀控制量子旋转门包括多个均匀控制旋转单门，装置包括：
24、分解模块，用于将所述均匀控制旋转单门分解为包括多个单量子比特旋转门和受控非门的等效线路，其中，所述单量子比特旋转门的数量与所述均匀控制旋转单门的总数量相同；所述单量子比特旋转门的旋转角度由均匀控制旋转单门的控制比特位的量子态和均匀控制旋转单门的旋转角度确定；
25、模拟计算模块，用于在量子芯片运行基于fpga的测控硬件产生的对应等效线路的量子脉冲信号模拟计算均匀控制量子旋转门。
26、本申请的一个实施例提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时实现上述任一项所述的方法。
27、本申请的一个实施例提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以实现上述任一项所述的方法。
28、与现有技术相比，本申请先将均匀控制旋转单门分解为量子芯片支持的单量子旋转门和受控非门的组合，其中，单量子旋转门的旋转角度由控制比特位的量子态和均本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种均匀控制量子旋转门的量子硬件模拟计算方法，其特征在于，所述均匀控制量子旋转门包括多个均匀控制旋转单门，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，均匀控制旋转单门的控制比特位有多个；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，均匀控制旋转单门的控制比特位有多个；
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，根据每个均匀控制旋转单门的控制比特位和目标比特位之间的控制关系，将均匀控制旋转单门分解为控制非门以及作用在目标比特位上的单量子比特旋转门以组成等效线路，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述单量子比特旋转门的旋转角度由均匀控制旋转单门的控制比特位的量子态和均匀控制旋转单门的旋转角度确定，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据每一等效线路中单量子比特旋转门的目标翻转信息，确定目标矩阵中该等效线路对应的行值，包括：
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二列向量中的元素由均匀控制旋转单门的旋转角度和对应的目标数量决定，其中，所述目标数量为均匀
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当一个均匀控制旋转单门对应的目标数量为偶数时，所述第二列向量中对应的元素为αi，其中，αi为对应的均匀控制旋转单门的旋转角度；
9.根据权利要求1所述的方法，其在特征在于，所述量子脉冲信号包括实现单量子比特旋转门的高频模拟信号。
10.根据权利要求1或9所述的方法，其在特征在于，所述量子脉冲信号包括实现受控非门的单脉冲信号；所述单脉冲信号包括比特频率调整信号和比特状态调整信号。
11.一种均匀控制量子旋转门的量子硬件模拟计算装置，其特征在于，所述均匀控制量子旋转门包括多个均匀控制旋转单门，所述装置包括：
12.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时实现所述权利要求1至10任一项所述的方法。
13.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以实现所述权利要求1至10任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种均匀控制量子旋转门的量子硬件模拟计算方法，其特征在于，所述均匀控制量子旋转门包括多个均匀控制旋转单门，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，均匀控制旋转单门的控制比特位有多个；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，均匀控制旋转单门的控制比特位有多个；
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，根据每个均匀控制旋转单门的控制比特位和目标比特位之间的控制关系，将均匀控制旋转单门分解为控制非门以及作用在目标比特位上的单量子比特旋转门以组成等效线路，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述单量子比特旋转门的旋转角度由均匀控制旋转单门的控制比特位的量子态和均匀控制旋转单门的旋转角度确定，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据每一等效线路中单量子比特旋转门的目标翻转信息，确定目标矩阵中该等效线路对应的行值，包括：
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二列向量中的元素由均匀控制旋转单门的旋转角度和对应的目标数量决定，其中，所述目标...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，窦猛汉，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：本源量子计算科技合肥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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