[发明专利]一种量子线路的分解方法、装置、存储介质及电子装置

说明书

本发明公开了一种量子线路的分解方法、装置、存储介质及电子装置，方法包括：获取量子线路对应的酉矩阵U；其中，所述酉矩阵的阶数N＝2ⁿ,所述n为所述量子线路包含的量子比特总数；将所述酉矩阵U分解成r个携带受控信息的单量子逻辑门对应的酉矩阵；其中，满足U_r…U_i…U₁U＝I_N，所述U_i为第i个携带受控信息的单量子逻辑门对应的酉矩阵，1≤i≤r，所述所述I_N为N阶单位矩阵；输出包含所述r个携带受控信息的单量子逻辑门的量子线路。利用本发明实施例，能够减少量子线路的计算量，提高量子线路的模拟效率，同时减少硬件资源的占用。

技术领域

本发明属于量子计算技术领域，特别是一种量子线路的分解方法、装置、存储介质及电子装置。

背景技术

量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机因其具有相对普通计算机更高效的处理数学问题的能力，例如，能将破解RSA密钥的时间从数百年加速到数小时，故成为一种正在研究中的关键技术。

量子计算模拟是一个借助数值计算和计算机科学来仿真遵循量子力学规律的模拟计算，作为一个仿真程序，它依据量子力学的量子比特的基本定律，利用计算机的高速计算能力，刻画量子态的时空演化。

目前，量子计算的算法通常用量子线路表示，量子线路包括量子逻辑门操作。通常，连续的一段量子线路通常包含几十上百个甚至成千上万个量子逻辑门操作，而量子逻辑门数量或量子逻辑门操作的量子比特数越多，计算过程越为复杂，导致量子线路的模拟效率较低，且对硬件资源的占用较多。

发明内容

本发明的目的是提供一种量子线路的分解方法、装置、存储介质及电子装置，以解决现有技术中的不足，它能够减少量子线路的计算量，提高量子线路的模拟效率，同时减少硬件资源的占用。

本申请的一个实施例提供了一种量子线路的分解方法，包括：

获取量子线路对应的酉矩阵U；其中，所述酉矩阵的阶数N＝2ⁿ,所述n为所述量子线路包含的量子比特总数；

将所述酉矩阵U分解成r个携带受控信息的单量子逻辑门对应的酉矩阵；其中，满足U_r…U_i…U₁U＝I_N，所述U_i为第i个携带受控信息的单量子逻辑门对应的酉矩阵，1≤i≤r，所述所述I_N为N阶单位矩阵；

输出包含所述r个携带受控信息的单量子逻辑门的量子线路。

可选的，所述将所述酉矩阵U分解成r个携带受控信息的单量子逻辑门对应的酉矩阵，包括：

确定所述酉矩阵U中对角元素下方的、待置0的非对角元素的排序；

针对所述排序中的第i个非对角元素，构造特定量子逻辑门的N阶酉矩阵U_i，以使矩阵U_i…U₁U中与该非对角元素同位置的元素置为0，且不改变已置0的非对角元素；

其中，所述特定量子逻辑门包括操作一比特的单量子逻辑门，所述单量子逻辑门携带受其余比特控制的受控信息，1≤i≤r；当所述i＝1时，所述单量子逻辑门的酉矩阵由所述量子线路对应的酉矩阵U的元素确定；当1i≤r时,所述单量子逻辑门的酉矩阵由矩阵U_i-1…U₁U的元素确定；并且，当所述第i个非对角元素的排序为所在列最后一个时，同时使矩阵U_i…U₁U的相同列中的对角元素置为1。