[发明专利]量子电路的优化方法和系统

说明书

本公开提供了量子电路的更新方法、更新系统和非易失性计算机可读介质。该方法包括：将初始量子电路转换为中间量子电路，其中，该中间量子电路是第一个克里福德门之后的第一组式(a)泡利旋转门；并且通过对所述第一组式(a)泡利旋转门中的每个式(a)泡利旋转门进行以下操作，生成更新后的量子电路，所述更新后的量子电路是第二个克里福德门之后的第二组式(a)泡利旋转门：在第二组式(a)泡利旋转门之后插入新的式(a)泡利旋转门，其中，新的式(a)泡利旋转门对应于第一组式(a)泡利旋转门中的当前的式(a)泡利旋转门，通过左乘第二个克里福德门和右乘第二个克里福德门的共轭转置实现；扫描第二组式(a)泡利旋转门以确定在非交换的式(a)泡利旋转门之前是否存在匹配的式(a)泡利旋转门，响应于确定存在匹配的式(a)泡利旋转门，从第二组式(a)泡利旋转门中移除匹配的式(a)泡利旋转门和新的式(a)泡利旋转门，如果匹配的式(a)泡利旋转门和新的式(a)泡利旋转门具有相反的符号，则采用新的克里福德门替换第二个克里福德门，其中，新的克里福德门对应于当前第二个克里福德门，通过左乘两次新的式(a)泡利旋转门实现。

相关申请的交叉引用

本公开要求在2019年3月29日提交的美国临时专利申请No.62/825,949和2020年2月19日提交的美国专利申请No.16/795,416的优先权，这两份专利申请的全部内容在此引入本公开作为参考。

技术领域

本公开涉及量子计算领域，尤其是涉及一种量子电路的优化方法、优化系统和非易失性计算机可读介质。

背景技术

量子计算机提供了执行一些对于经典计算机而言无法胜任的任务的能力。这些任务将给许多工程学科带来巨大的进步，并实现有价值的目标，例如发现新材料，合成更好的药物，以及创造更多能量密集型电池。然而，目前的量子计算机对它们能够成功实现的算法具有严重的限制。因此，有必要优化量子算法以使得在现实世界量子硬件上实现量子算法时，具有足够的资源来解决有用的问题。

发明内容

本公开提供用于优化量子电路的方法、系统和非易失性计算机可读介质。该方法包括：将初始量子电路转换为中间量子电路，其中，所述中间量子电路是第一个克里福德门之后的第一组泡利旋转门；并且通过对所述第一组泡利旋转门中的每个泡利旋转门进行以下操作，生成更新后的量子电路，所述更新后的量子电路是第二个克里福德门之后的第二组泡利旋转门：在所述第二组泡利旋转门之后插入新的泡利旋转门，其中，所述新的泡利旋转门对应于所述第一组泡利旋转门中的当前泡利旋转门，通过所左乘述第二个克里福德门和右乘所述第二个克里福德门的共轭转置实现，扫描所述第二组泡利旋转门以确定在非交换的泡利旋转门之前是否存在匹配的泡利旋转门；响应于确定存在所述匹配的泡利旋转门，从所述第二组泡利旋转门中移除所述匹配的泡利旋转门和所述新的泡利旋转门，并且如果所述匹配的泡利旋转门和所述新的泡利旋转门具有相反的符号，则采用新的克里福德门替换所述第二个克里福德门，其中，所述新的克里福德门对应于当前第二个克里福德门，通过左乘两次所述新的泡利旋转门实现。

所公开的实施方式的另外的目的和优点将部分地在以下描述中阐述，并且部分地将从描述中变得明显，或者可以通过实施这些实施方式来学习。所公开的实施方式的目的和优点可以通过权利要求中阐述的要素和组合来实现和获得。

应当理解，前面的一般性描述和下面的详细描述仅是示例性和说明性的，并不限制所要求保护的本公开。

附图说明

在以下的具体实施方式和附图中说明了本公开的实施方式和各个方面。图中所示的各种特征没有按比例绘制。

图1是单个量子比特(qubit)的布洛赫球的简化示意图。

图2是一个示例性的Mod5₄量子电路。

图3是根据本公开的一些实施方式的如何更新量子电路的示例性方法的流程图。