[发明专利]一种量子态的转换方法及装置

说明书

本发明公开了一种量子态的转换方法及装置，方法包括：获得预先构建的、针对目标数据结构中元素位置信息的第一表示与第二表示之间的索引关系，以及一组量子比特位及其表示的量子态空间；针对所述量子态空间中的每一本征态，基于所述索引关系，将当前第一本征态转换为第二本征态，其中，所述第一本征态对应所述第一表示或第二表示，所述第二本征态对应所述第二表示或第一表示。利用本发明实施例，能够将数据结构中元素的位置信息在不同表示中进行转换，用于量子计算的经典模拟，以填补相关技术空白。

技术领域

本发明属于量子计算技术领域，特别是一种量子态的转换方法及装置。

背景技术

量子计算机利用量子的叠加性，理论上在某些情形下有指数级加速的能力。譬如破解RSA密钥在经典计算机上需要数百年，而在量子计算机上执行量子算法只需数小时。但是目前量子计算机的受限于量子芯片硬件的发展导致的可操控的比特数有限，因此计算能力有限，并不能普遍地去运行量子算法。普遍地运行量子算法通常需要借助量子计算模拟方法。

在量子算法的模拟实现过程中，通常需要借助各种量子逻辑门构建量子算法。例如，在求解科学计算问题中，需要用到一些数据结构包括稀疏矩阵等等，数据结构中的元素所处的位置信息往往有不同的表示形式。在需要将元素的位置信息在不同表示中进行转换时，如果利用各种量子逻辑门构建实现该需求的等效量子逻辑门，所需要的量子逻辑门数量庞大，且构建的量子算法对应的量子线路会过于复杂，严重妨碍了量子计算的研究。

因此，急需提供一种能够将数据结构中元素的位置信息在不同表示中进行转换的技术，用于量子计算的经典模拟，以填补相关技术空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种量子态的转换方法及装置，以解决现有技术中的不足，它能够将数据结构中元素的位置信息在不同表示中进行转换，用于量子计算的经典模拟，以填补相关技术空白。

本发明采用的技术方案如下：

一种量子态的转换方法，包括：

获得预先构建的、针对目标数据结构中元素位置信息的第一表示与第二表示之间的索引关系，以及一组量子比特位及其表示的量子态空间；

针对所述量子态空间中的每一本征态，基于所述索引关系，将当前第一本征态转换为第二本征态，其中，所述第一本征态对应所述第一表示或第二表示，所述第二本征态对应所述第二表示或第一表示。

可选的，所述目标数据结构包括：稀疏矩阵。

可选的，所述元素位置信息的第一表示包括：非0元素的行下标及该非0元素在所在行的所有非0元素中的序号，所述第二表示包括：非0元素的行下标及列下标。

可选的，所述一组量子比特位包括：编码所述元素位置信息的第一比特位；

所述基于所述索引关系，将当前第一本征态转换为第二本征态，包括：

确定当前第一本征态对应的第一表示或第二表示的值；

从所述索引关系中，查找所述第一表示或第二表示的值所对应的第二表示或第一表示的值；

将所述第二表示或第一表示的值编码到当前第一本征态对应的所述第一比特位上，得到第二本征态。

可选的，所述一组量子比特位还包括：第二比特位；

所述方法还包括：

根据所述第二比特位，判断是否执行所述将当前第一本征态转换为第二本征态的步骤。

可选的，所述根据所述第二比特位，判断是否执行所述将当前第一本征态转换为第二本征态的步骤，包括：

获得当前第一本征态中对应所述第二比特位的子量子态；