[发明专利]面向量子计算的数据交互设备、方法、装置及介质

说明书

本发明公开了一种面向量子计算的数据交互设备，包括：量子算数逻辑单元，用于处理量子数据并与公共寄存器建立连接以进行数据传输；经典算数逻辑单元，用于处理经典数据并与公共寄存器建立连接以进行数据传输；公共寄存器，用于存储量子数据和经典数据；控制器，用于判断是否接收到用于访问公共寄存器的访存指令；如果是，根据访存指令，确定出与访存指令对应的算数逻辑单元；将访存指令发送至算数逻辑单元以使算数逻辑单元对公共寄存器进行访存操作。由此可见，本发明使数据交互过程简单，易于实现；避免了传输延迟带来的性能损失，大大提高了传输效率。此外，本发明所提供的一种面向量子计算的数据交互方法、装置及介质与上述方法对应。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种面向量子计算的数据交互设备、方法、装置及介质。

背景技术

随着计算机技术的迅猛发展，常将量子计算机作为异构设备用于卸载经典计算机上效率慢的任务，被称为量子计算的异构模型，通过量子计算的异构模型处理经典计算机上效率慢的任务，以提高任务的整体效率。

图1为现有的异构模型处理流程的示意图，如图1所示，在使用量子计算的异构模型时，编程方式为经典程序中嵌入量子程序组成混合代码，在编译阶段把程序中的量子部分和经典部分分离，对应的量子指令在量子计算机上执行，对应的经典指令在经典计算机上进行，二者通过外部总线完成数据交互，从而使量子计算机和经典计算机完成各自对应的处理任务。但是，由于通过外部总线进行数据交互时，数据传输过程较为繁琐复杂，需要经过多个部件才能完成传输过程。因此，当数据交互较为频繁时，通过外部总线进行传输将产生较大的延迟，带来的性能损失；并且，当传输的数据量较大时，将导致量子计算机长时间处于阻塞状态，影响计算效率。

为解决上述问题，现有技术中通常采用对连接二者的外部总线进行硬件升级，以提供更高地传输速率。例如采用最新的PCIe4.0可达到16G/s的速率，从而在当前情况下，能够一定程度上提升传输速率。该方法虽可缓解数据阻塞的问题，但并不能从根本上解决问题，随着需要传输的数据量的增加或交互次数的增加，传输效率低的问题依旧存在。由此可见，提供一种能够提高异构模型中数据传输效率的数据交互设备，成为当前亟待解决地问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向量子计算的数据交互设备、方法、装置及介质，通过设置了量子算数逻辑单元和经典算数逻辑单元均可访存的公共寄存器，使量子算数逻辑单元和经典算数逻辑单元可从公共寄存器中写入和读取数据，从而完成了二者之间的数据交互。在需要进行数据交互时，仅需其中一个算数逻辑单元将数据写入公共寄存器中，另一个算数逻辑单元从公共寄存器中读取即可，整个过程仅需两个时钟周期，约1ns即可完成。数据交互过程简单，易于实现；且避免了传输延迟带来的性能损失，大大提高了传输效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种面向量子计算的数据交互设备，包括：

量子算数逻辑单元，用于处理量子数据并与公共寄存器建立连接以进行数据传输；

经典算数逻辑单元，用于处理经典数据并与公共寄存器建立连接以进行数据传输；

公共寄存器，用于存储所述量子数据和所述经典数据；

控制器，用于判断是否接收到用于访问所述公共寄存器的访存指令；如果是，根据所述访存指令，确定出与所述访存指令对应的算数逻辑单元；将所述访存指令发送至所述算数逻辑单元以使所述算数逻辑单元对所述公共寄存器进行访存操作。

优选地，还包括：

混合编译器，用于根据预先设定的编译规则，将接收到的代码转换为混合指令以被所述控制器识别。

优选地，所述混合指令具体为二进制指令。

优选地，所述混合指令的长度具体为64位。