[发明专利]量子电路的仿真

权利要求书

1.一种用于对量子电路进行仿真的计算机实现的方法，所述方法包括：

接收表示量子电路的数据，其中，所述量子电路包括多个量子逻辑门；

使用接收的数据生成量子电路的仿真，包括：

将由接收的数据指定的多个量子逻辑门表示为一个或多个经典布尔变量的函数，其中，所述一个或多个经典布尔变量的函数定义无向图形模型，每个经典布尔变量表示无向图形模型中的顶点并且相应经典布尔变量的每个函数表示与相应经典布尔变量对应的顶点之间的团；

将从量子电路获得特定输出位串的概率表示为函数的第一乘积之和；以及

通过直接地评估所述函数的乘积之和来计算从量子电路获得特定输出位串的概率；以及

使用生成的仿真确定量子电路的一个或多个属性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，直接地评估所述函数的乘积之和包括应用用于对无向图形模型执行精确推断的技术。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，应用用于对无向图形模型执行精确推断的技术包括应用变量消除算法。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，应用变量消除算法包括：

近似定义的无向图形模型的树宽；

基于近似的树宽来确定用于变量消除算法的消除顺序；以及

通过以确定的消除顺序执行变量消除算法来评估所述函数的乘积之和。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，应用变量消除算法包括：确定用于变量消除算法的垂直消除顺序；以及使用确定的顺序执行变量消除算法。

6.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中，经典布尔变量列举(i)量子电路在其上操作的量子位的系统中的每个量子位，并且对于每个量子位列举(ii)沿着量子位的世界线的新变量。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，通过直接地评估所述函数的乘积之和来计算从量子电路获得特定输出位串的概率，包括：

将每个世界线中的第一个经典布尔变量的值固定为零；以及

将量子位j的世界线中的最后一个经典布尔变量的值固定为位串中的与位置j对应的值。

8.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中，将多个量子逻辑门表示为一个或多个经典布尔变量的函数，包括，针对每个对角的一个量子位的量子逻辑门：

将量子逻辑门表示为单变量函数，所述单变量函数采用对量子逻辑门的矩阵表示的对角线上的元素进行索引的经典布尔变量作为输入并且提供所述元素的值作为输出。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述单变量函数的每个输入经典布尔变量被映射到无向图形模型中的与该变量对应的顶点。

10.根据权利要求1-7中任何一项所述的方法，其中，将多个量子逻辑门表示为一个或多个经典布尔变量的函数，包括，针对每个非对角的一个量子位的量子逻辑门：

将量子逻辑门表示为二变量函数，所述二变量函数采用对量子逻辑门的矩阵表示的元素进行索引的一对两个经典布尔变量作为输入并且提供所述元素的对应的值作为输出。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，一对输入的经典布尔变量的每个函数被映射到无向图形模型中的连接与这些变量对应的两个顶点的边。

12.根据权利要求1-7中任何一项所述的方法，其中，将多个量子逻辑门表示为一个或多个经典布尔变量的函数，包括，针对每个对角的两个量子位的量子逻辑门：

将量子逻辑门表示为二变量函数，所述二变量函数采用对量子逻辑门的矩阵表示的对角线上的元素进行索引的一对两个经典布尔变量作为输入并且提供所述元素的值作为输出。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，一对输入的经典布尔变量的每个函数被映射到无向图形模型中的连接与这些变量对应的两个顶点的边。