[发明专利]通用量子比较电路的实现方法

权利要求书

1.一种通用量子比较电路的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10，获取待比较的两个量子比特形式数值的数值位数N，采用N个单比特可扩展比较门扩展得到N位量子比较电路，将一个量子比特形式数值存入第一量子寄存器ref，另一个量子比特形式数值存入第二量子寄存器D；

S20，分别将第一量子寄存器ref和第二量子寄存器D的各位比特从高位到低位顺序作为N位量子比较电路的比较位输入；

S30，比较第一量子寄存器ref和第二量子寄存器D中各比较位，将比较得到的大小信息存入N位量子比较电路的指示比特a中，根据指示比特a的特征确定第一量子寄存器ref和第二量子寄存器D分别所存的量子比特形式数值的大小。

2.根据权利要求1所述的通用量子比较电路的实现方法，其特征在于，根据指示比特a的特征确定第一量子寄存器ref和第二量子寄存器D分别所存的量子比特形式数值的大小包括：

若指示比特a得到的信息为a＝|0＞，则判定第一量子寄存器ref小于或等于第二量子寄存器D所存的量子比特形式数值；

若指示比特a得到的信息为a＝|1＞，则判定第一量子寄存器ref大于第二量子寄存器D所存的量子比特形式数值。

3.根据权利要求1所述的通用量子比较电路的实现方法，其特征在于，采用N个单比特可扩展比较门扩展得到N位量子比较电路包括：

将各级单比特可扩展比较门中，上一单比特可扩展比较门中指示比特a和控制比特d的输出分别连接到下一单比特可扩展比较门的对应指示比特a和控制比特d的输入；其中，第一级单比特可扩展比较门的指示比特a和控制比特d的输入为初态|0＞_a和|0＞_d。

4.根据权利要求1所述的通用量子比较电路的实现方法，其特征在于，单比特可扩展比较门的组成部分包括：

作用于辅助比特e_i的量子非门1、比较位b_i对比较位c_i的受控非门1、控制比特d对辅助比特e_i的受控非门2、比较位c_i和辅助比特e_i对控制比特d的Toffoli门1、比较位b_i对比较位c_i的受控非门3、作用于控制比特d的量子非门2、比较位c_i和控制比特d对比较位b_i的Toffoli门2、比较位b_i和辅助比特e_i对指示比特a的Toffoli门3、比较位c_i和控制比特d对比较位b_i的Toffoli门4、以及作用于控制比特d的量子非门3。

5.根据权利要求4所述的通用量子比较电路的实现方法，其特征在于，受控非门1中，b_i是控制位，c_i是受控位；受控非门2中，d是控制位，e_i是受控位；Toffoli门1中，c_i和e_i是控制位，d是受控位；受控非门3中，b_i是控制位，c_i是受控位；Toffoli门2、4中，c_i和d是控制位，b_i是受控位；Toffoli门3中，b_i和e_i是控制位，a是受控位。