[发明专利]使用窗口化量子算术的量子电路优化

权利要求书

1.一种用于对量子位的目标量子寄存器和量子位的源量子寄存器执行乘积加法运算的方法，所述方法包括：

确定查找表的多个条目，包括：针对第一索引集合中的每个索引，其中所述第一索引集合包括在零与作为预定窗口大小的函数的最大索引值之间的索引值，将所述索引值乘以所述乘积加法运算的标量；

针对第二索引集合中的每个索引，其中所述第二索引集合包括在零与作为所述源量子寄存器的函数的最大索引值之间的索引值，其中所述索引值按所述预定窗口大小步进：

确定多个地址值，包括：提取和在i)所述第二索引集合中的所述索引与ii)所述第二索引集合中的所述索引加上所述预定窗口大小之间的索引相对应的源寄存器值；以及

基于所述查找表的所确定的多个条目和所确定的多个地址值来调整所述目标量子寄存器的值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中作为所述预定窗口大小的函数的所述最大索引值等于2的所述预定窗口大小次幂。

3.根据权利要求1所述的方法，其中作为所述源量子寄存器的函数的所述最大索引值等于源寄存器的长度。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定窗口大小包括ln n，其中n表示所述目标量子寄存器中的逻辑量子位的数量。

5.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述查找表的所确定的多个条目和所确定的多个地址值来调整所述目标量子寄存器的值包括：将所确定的多个条目添加到所述目标量子寄存器中。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述乘积加法运算执行x+＝ky，其中x表示将第一值存储在所述目标量子寄存器中的变量，y表示将第二值存储在所述源量子寄存器中的对应变量，k表示所述乘积加法运算的经典恒定标量值。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述目标量子寄存器包括固定宽度2s补码寄存器。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一值包括经典整数或经典整数的叠加。

9.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二值包括经典整数或经典整数的叠加。

10.一种用于使用量子位的目标量子寄存器和量子位的源量子寄存器执行模乘积加法运算的方法，所述方法包括：

针对第一索引集合中的每个索引，其中所述第一索引集合包括在零与作为所述源量子寄存器的函数的最大索引值之间的索引值，其中所述索引值按预定窗口大小步进：

确定多个地址值，包括：提取和在i)所述第一索引集合中的所述索引与ii)所述第一索引集合中的所述索引加上所述预定窗口大小之间的索引相对应的源寄存器值；

确定多个对应表条目，包括：针对第二索引集合中的每个索引，其中所述第二索引集合包括在零与作为所述预定窗口大小的函数的最大表索引之间的索引值：

确定包括i)所述乘积加法运算中的标量、ii)2的所述第一索引集合中的所述索引次幂以及iii)所述第二索引集合中的所述索引的乘积的表条目，以及

将模运算应用于所确定的表条目；以及

基于所确定的多个表条目和所确定的多个地址值来调整所述目标量子寄存器的值。

11.根据权利要求10所述的方法，其中作为所述源量子寄存器的函数的所述最大索引值等于所述源量子寄存器的长度。

12.根据权利要求10所述的方法，其中作为所述预定窗口大小的函数的所述最大表索引等于2的所述预定窗口大小次幂。

13.根据权利要求10所述的方法，其中所述模乘积加法运算执行x+＝ky(mod N)，其中x表示将第一值存储在所述目标量子寄存器中的变量，y表示将第二值存储在所述源量子寄存器中的对应变量，k表示所述模乘积加法运算的经典恒定标量值，且N表示所述模乘积加法运算的经典恒模。