[发明专利]用于量子态信息降维编码的量子逻辑门的确定方法及装置

说明书

本发明公开了一种用于量子态信息降维编码的量子逻辑门的确定方法及装置，根据M位量子比特的位数确定M位量子比特的本征态集合，记为第一量子态集合；确定量子信息降维编码的目标量子比特位数N，其中：N小于M；根据所述第一量子态集合确定第二量子态集合，其中：所述第二量子态集合由若干种N位量子比特的量子态构成，所述第二量子态集合中的元素与所述第一量子态集合中的元素个数相同、且一一对应，本发明可以通过量子态的转化将原始量子态信息重新编码在少量量子比特上，进而便于后期操作时减少计算难度。

技术领域

本发明属于量子信息技术领域，特别是一种用于量子态信息降维编码的量子逻辑门的确定方法及装置。

背景技术

量子计算是一门将逻辑信息编码在可以相互转化的两个量子态—量子比特上，利用量子比特系统构建高度复杂的量子中央处理器——量子芯片，利用量子芯片实现对存储在复杂量子态中的信息可编程操作——量子逻辑门与量子算法，最终实现量子信息处理过程的前沿科学。

利用量子比特的性质，编码在M位量子比特中信息，实际上表现为M个量子比特的量子态，所能够表示的信息有2^M种，当量子比特的位数变多时，对于编码在量子比特的量子比特信息处理困难度就越大。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于量子态信息降维编码的量子逻辑门的确定方法及装置，可以通过量子态的转化将原始量子态信息重新编码在少量量子比特上。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于量子态信息降维编码的量子逻辑门的确定方法，包括:

根据M位量子比特的位数确定M位量子比特的本征态集合，记为第一量子态集合；

确定量子信息降维编码的目标量子比特位数N，其中：N小于M；

根据所述第一量子态集合确定第二量子态集合，其中：所述第二量子态集合由若干种N位量子比特的量子态构成，所述第二量子态集合中的元素与所述第一量子态集合中的元素个数相同、且一一对应。

进一步的，所述根据所述第一量子态集合确定第二量子态集合，具体包括：

根据M-N位量子比特的位数确定M-N位量子比特的本征态集合，记为第三量子态集合；

根据所述第一量子态集合和所述第三量子态集合中的本征态确定第二量子态集合。

进一步的，所述根据第一量子态集合和所述第三量子态集合中的本征态确定第二量子态集合，具体包括：

从所述第三量子态集合中选定其中一个本征态，记为特征量子态；

根据所述第一量子态集合和所述特征量子态确定目标量子逻辑门；

根据所述第一量子态集合和所述目标量子逻辑门确定所述第二量子态集合。

进一步的，所述根据所述第一量子态集合和所述特征量子态确定目标量子逻辑门，具体包括：

获取若干量子逻辑门，记为第一量子逻辑门集合，其中：所述量子逻辑门均为M位；

获取所述第一量子逻辑门集合中每个所述量子逻辑门施加在量子芯片上时各所述量子逻辑门对应的保真度，记为第一保真度集合，其中：所述量子芯片上的所有量子比特划分为由M-N个量子比特构成的第一区域和N个量子比特构成的第二区域，所述第一量子逻辑门集合中的所述量子逻辑门作用在所述量子芯片上，使得所述量子芯片中的所述第一区域的量子比特处于第一量子输出末态，所述第二区域的量子比特处于第二量子输出末态，每个所述M位量子逻辑门对应的保真度由所述第一量子输出末态和所述特征量子态确定；

根据所述第一保真度集合确定所述目标量子逻辑门。

进一步的，所述获取若干量子逻辑门，记为第一量子逻辑门集合，包括：