[发明专利]一种量子搜索方法、系统、电子装置及存储介质

说明书

本发明公开了一种量子搜索方法、系统、电子装置及存储介质，用于量子计算，解决了现有技术中的量子搜索方法有待提高的问题，其包括：在接收需要搜索的问题后，初始化用于量子计算的计算机系统，得到计算机系统的初始状态；对计算机系统的初始状态进行转换，得到计算机系统的均衡叠加态；使用G算子迭代并更新计算机系统的均衡叠加态，得到计算机系统的系统状态；对计算机系统的系统状态直接进行测量，得到测量结果；使用经典Oracle函数对所述测量结果进行验证，在验证所述测量结果为问题正确解的目标状态后，输出所述测量结果；从而降低了量子搜索方法线路的复杂性，提高了量子搜索方法的速率。

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，尤其涉及一种量子搜索方法、系统、电子装置及存储介质。

背景技术

由于量子特性在信息处理过程中有着特殊的性质，因而可能在提高算法速率、提供安全性、增大信息存储量和提高精准度等这几个方面突破经典计算的极限。因此，将量子力学首次应用到计算机科学领域中，诞生一门新的交叉学科，即量子计算，对国家安全、军事和产业等领域有着颠覆性影响的研究方向。

在计算机科学中，从无序的数据库中找到目标数据是数据库搜索问题。该问题为：假设有N个无序条目，将其标号，确定里面是否存在一个‘ABC’条目，如果存在这个‘ABC’条目，找出这个条目的下标。经典算法需经过O(N)次运算才能找到这个条目。1996年，Grover提出了运算速度得到平方增长的量子搜索方法，即Grover算法，Grover算法通过反复使用G算子，放大目标状态的概率幅，减小非目标状态的概率幅，以接近1的概率找到目标状态。该算法将oracle调用次数从经典算法的O(N)降低到

但是，虽然Grover算法能以高概率测量到搜索问题解的状态，但是应用了更多次的G量子线路，使整个算法的量子线路相较于经典算法更为复杂，因此现有的量子搜索方法，运算效率仍有待提高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种量子搜索方法，旨在解决现有技术中的量子搜索方法有待提高的技术问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种量子搜索方法，包括：在接收需要搜索的问题后，初始化用于量子计算的计算机系统，得到计算机系统的初始状态；对计算机系统的初始状态进行转换，得到计算机系统的均衡叠加态；使用G算子迭代并更新计算机系统的均衡叠加态，得到计算机系统的系统状态；对计算机系统的系统状态直接进行测量，得到测量结果；使用经典Oracle函数对所述测量结果进行验证，在验证所述测量结果为问题正确解的目标状态后，输出所述测量结果。

进一步地，所述对计算机系统的初始状态进行转换，得到计算机系统的均衡叠加态包括：将计算机系统的初始状态经过Hadamard变换，得到计算机系统的第一均衡叠加态；将计算机系统归一化的目标状态及归一化的非目标状态作为二维空间中的状态向量，并在计算机系统的第一均衡叠加态的基础上，重新构造计算机系统的系统状态，得到适用于G算子的计算机系统的系统状态。

进一步地，所述使用G算子迭代并更新计算机系统的均衡叠加态，得到计算机系统的系统状态包括：使用Oracle算子查找计算机系统的第一均衡叠加态中是否存在问题解的状态，若存在所述问题解的状态，则标记所述问题解的状态；对经过Oracle算子查找之后的计算机系统的系统状态进行条件相移操作，以更新计算机系统的均衡叠加态；使用G算子对更新后的计算机系统的均衡叠加态进行次迭代并在每次迭代后更新计算机系统的系统状态。

进一步地，所述使用经典Oracle函数对所述测量结果进行验证，在验证所述测量结果为问题正确解的目标状态后，输出所述测量结果包括：使用经典Oracle函数对所述测量结果进行验证；若所述测量结果经过经典Oracle函数验证后与问题正确解的目标状态一致，则输出所述测量结果作为问题正确解；若所述测量结果经过经典Oracle函数验证后与问题正确解的目标状态不一致，则重新初始化用于量子计算的计算机系统，得到计算机系统的初始状态，并重复后续步骤，直至所述测量结果与问题正确解的目标状态一致，输出所述测量结果。