[发明专利]基于量子算法的指纹数据库搜索方法

权利要求书

1.一种基于量子算法的指纹数据库搜索方法，其特征在于，包括如下的步骤：

(1)对n+1位量子比特状态的前n位应用Hadamard变换，通过n个门的并行作用，得到所有n位计算基态的平衡叠加

(2)将制备得到的n+1量子比特的状态连接量子线路U_f上，U_f利用量子并行性原理来计算指纹匹配总数match-score值，最终得到f是用来计算match-score值的函数，|f(x)>对所有的前n位量子基态的平衡叠加态进行了一次f计算，一次计算得到的N＝2ⁿ个模板指纹与输入指纹的match-score值|f(x)>；

(3)构造两个数据库，数据库一包括四个寄存器，数据库二包括N＝2ⁿ个寄存器，数据库一的四个寄存器，分别是一个初始化为|0>的n量子比特索引寄存器、一个初始化为|s>并在整个计算中保持该状态的l量子比特寄存器、一个初始化为|0>的l量子比特数据寄存器、一个初始化为的1量子比特寄存器，l为每个match-score二进制字符串最大值长度的比特数，s为输入指纹的细节点总数的二进制字符串，N个模板指纹分别标记为从0到N-1；数据库二保存所有输入指纹与模板指纹所得到的N＝2ⁿ个match-score值，表示为d₀，...，d_N-1，每个单元由l量子比特组成；

(4)将数据库二的第x个寄存器内容d_x加到数据库一的数据寄存器，计算方法为：

|0>→|0⊕dx>;---(1)]]>

(5)对数据库一的l量子比特寄存器和数据寄存器进行比较，如果相同，就应用比特翻转到数据库一的1量子比特寄存器，否则保持不变。

(6)再次将数据库二的第x个寄存器内容d_x加到数据寄存器中，前面对数数据寄存器的操作为得到状态|d_x>，故再进行一次这样的操作，这一步数据寄存器恢复到状态|0>，最后索引寄存器得到N个状态。

(7)对得到的N个状态应用Hadamard变换对索引寄存器所有状态的概率幅向量应用矩阵D进行幺正变换，旋转所有状态的平均值，将目标量子态的寻找范围大大缩小，放大所要寻找量子态的概率幅，最后对索引寄存器进行测量就可以得到目标量子态的位置，从而搜索到目标指纹的位置，矩阵D为：

-1+2N-1+2N2N...2N-1+2N-1+2N---(2)]]>