[发明专利]面向嘈杂中型量子设备的逻辑-物理比特重映射方法

权利要求书

1.一种面向嘈杂中型量子设备的逻辑-物理比特重映射方法，其特征在于，包括：

获取量子程序的逻辑门序列、以及逻辑-物理比特的初始映射；

结合准备运行该量子程序的量子设备的约束信息与逻辑-物理比特的初始映射，通过改变逻辑门的次序以及插入SWAP操作完成重映射，获得满足量子设备约束信息的指令调度序列，并确保执行代价最小；指令调度序列中每个元素是要执行的物理门及其起始执行时刻组成的二元组；

其中，为每个物理比特定义一个t_end属性，来表示相应比特结束忙碌时刻，对于物理比特q，其t_end属性记为q.t_end，全体物理比特的t_end属性集记为T_end；初始时，各比特的t_end属性为0，若当前时刻t≥q.t_end，则比特q空闲；

重映射的步骤包括：

步骤A1、设置当前时刻t＝0，初始化输出指令调度序列I＝{}；

步骤A2、初始化t_end属性，将各物理比特的t_end属性置为0；

步骤A3、利用候选门集的近似求解算法结合逻辑门序列G、以及逻辑-物理比特的映射π，计算当前候选门集C；其中候选门是指，对于一个逻辑门g，如果逻辑门g以及逻辑门g之前所有未执行的逻辑门都是对易的，则接下来先执行逻辑门g并不会改变序列的执行结果，则逻辑门g为候选门；

步骤A4、对于当前候选门集C中的立即门集合C_I，依次遍历C_I中的每个逻辑门g，执行：步骤A41、如果逻辑门g作用的逻辑比特所映射到的物理比特均空闲，则利用量子指令模拟执行和最大并行化算法，结合指令调度序列I以及属性集T_end发射逻辑门g对应的物理指令，此处的物理指令由逻辑门g对应的物理门及作用的物理比特组成，并从逻辑门序列G中去掉逻辑门g；步骤A42、取立即门集合C_I中的下一个逻辑门，继续执行步骤A41，直至立即门集合C_I为空；否则执行步骤A5；

步骤A5、对于当前候选门集C中的远程门集合C_R，执行：步骤A51、利用最优路由的启发式算法，结合逻辑-物理比特映射π、属性集T_end、以及远程门集合C_R得到SWAP操作序列S；步骤A52、对于SWAP操作序列S中的每个SWAP操作，首先根据相应SWAP操作所交换的两个物理比特来更新逻辑-物理比特映射π中对应的比特映射，再利用量子指令模拟执行和最大并行化算法，结合指令调度序列I以及属性集T_end发射对应的物理指令；所述远程门是指需要路由操作的逻辑门，所述立即门是指无需路由即可执行的逻辑门；

步骤A6、令当前时刻t＝t+1；

步骤A7、返回步骤A3，直到逻辑门序列G为空。

2.根据权利要求1所述的一种面向嘈杂中型量子设备的逻辑-物理比特重映射方法，其特征在于，所述通过改变逻辑门的次序以及插入SWAP操作完成重映射包括：

重映射时，将模拟量子程序执行的过程，并结合量子程序的上下文环境和逻辑门的并行化特征，在不改变量子程序语义的前提下，改变部分逻辑门的次序以及插入SWAP操作，使得重映射后得到的指令调度序列能够直接在相应的量子设备中执行。