[发明专利]一种量子乘法器的设计方法

权利要求书

1.一种量子乘法器的设计方法，其特征在于：包括以下步骤

步骤1：利用量子门设计一位量子全加器，并将n个一位的量子全加器叠加在一起设计n位量子全加器，实现两个n位二进制数的加和；

步骤2：利用两个控制非门设计置零电路，并使用置零电路设计量子右移算子；

步骤3：对二进制数乘法步骤进行改进，按照改进后的二进制乘法步骤使用前述的量子全加器和量子右移算子设计量子乘法器；

改进后的二进制乘法步骤为：

首先把部分积置零；

如果乘数的低位是1，则加上被乘数，然后把和右移一位；如果乘数高一位的数是0，加上0000，然后把和右移一位，如此循环，直到得出结果；

按照改进后的二进制乘法步骤使用前述的量子全加器和量子右移算子设计量子乘法器为：

设需要计算一个m位和一个n位二进制数的乘积；用拥有n个量子比特的量子态表示n位的被乘数，拥有m个量子比特的量子态表示m位的乘数；n位的部分积初始状态为零，即处于基态，然后依次用乘数从低位到高位的每一位来控制部分积是加上被乘数还是加零，并在每次加和之后让部分积右移一位；这样就得到两个数的乘积；结果存储在m+n位的量子比特中；其中，量子全加器的控制量子位分别是乘数中的每一位，目标位实现部分积和被乘数的加和，结果仍存储在n位部分积和一位进位量子比特中，量子右移算符作用在m+n位的量子比特上；

以下为量子乘法器实现两数相乘的过程：

设n位二进制数a存储在量子态|a＝|a_na_n-1…a₂a₁中，m位二进制数b存储在量子态|b＝|b_mb_m-1…b₂b₁中，输入量子态为两个待处理二进制数和初始状态为0的n+m位辅助量子比特，其中一位辅助量子比特作为进位，与另外n+m-1位量子比特一起用来存储相乘的结果，即输入量子态为经过量子乘法器的运算，输出量子态则为设量子乘法器运算用符号QMUL来表示，则两个数相乘的过程表示为：

量子态|a＝|a_na_n-1…a₂a₁为的简写。

2.根据权利要求1所述的一种量子乘法器的设计方法，其特征在于：所述置零电路包括两个受控非门，输入量子比特|a和输入量子比特|0经过第一个受控非门输入状态转换为经过第二个受控非门后的输出状态为