[发明专利]量子线路编译方法、装置、编译框架及量子操作系统

说明书

本发明公开了一种量子线路编译方法、装置、编译框架及量子操作系统，所述方法通过在接收到编译指令时，根据所述编译指令中的配置文件，确定目标量子芯片的拓扑结构以及所述目标量子芯片支持的可支持逻辑门集合；调用所述编译框架中的线路处理模块对待编译线路进行处理，生成可支持线路；根据所述拓扑结构，调用所述编译框架中的拓扑映射模块将所述可支持线路映射为可运行线路。本发明基于编译框架为量子编译程序开发者提供了开发的公共模块，然后基于配置文件实现了不同量子芯片和/或不同量子线路的自定义配置。提高了量子编译程序的开发效率，实现了将量子线路适配到任意的量子芯片指令集的技术效果。

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编译方法、装置、编译框架及量子操作系统。

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。

量子芯片的指令集是量子芯片所支持的量子操作的集合，具体包含所支持的量子比特逻辑门的集合以及量子芯片上量子比特的连接信息。不同量子芯片对应不同的指令集，因此若使同一量子线路可在不同量子芯片上运行，则需要针对性地编写不同量子编译程序，由此产生了重复劳动，导致开发效率低下。

发明内容

本发明的目的是提供一种量子线路编译方法、装置、编译框架及量子操作系统，旨在解决目前需针对不同量子芯片编写不同量子编译程序导致的开发效率低下的技术问题。

本申请的一个实施例提供了一种量子线路编译方法，所述方法应用于编译框架，所述编译框架包括线路处理模块以及拓扑映射模块，所述方法包括：

在接收到编译指令时，根据所述编译指令中的配置文件，确定目标量子芯片的拓扑结构以及所述目标量子芯片支持的可支持逻辑门集合；

调用所述线路处理模块对待编译线路进行处理，生成可支持线路，其中，所述可支持线路中的逻辑门全部属于所述可支持逻辑门集合；

根据所述拓扑结构，调用所述拓扑映射模块将所述可支持线路映射为可运行线路，其中，所述可运行线路为可在所述目标量子芯片上运行的量子线路。

可选地，所述线路处理模块包括逻辑门处理单元，所述调用所述线路处理模块对待编译线路进行处理的步骤包括：

获取所述待编译线路中的一逻辑门，作为待处理逻辑门，并判断所述待处理逻辑门是否属于所述可支持逻辑门集合；

若所述待处理逻辑门不属于所述可支持逻辑门集合，则调用所述逻辑门处理单元将所述待处理逻辑门转换为可支持逻辑门。

可选地，所述逻辑门处理单元包括分解子单元以及转换子单元，所述调用所述逻辑门处理单元将所述待处理逻辑门转换为可支持逻辑门的步骤包括：

在所述待处理逻辑门为基础逻辑门时，根据所述配置文件中的转换规则，调用所述转换子单元将所述待处理逻辑门转换为所述可支持逻辑门；

在所述待处理逻辑门为多控逻辑门时，根据所述配置文件中的分解规则，调用所述分解子单元将所述待处理逻辑门分解为基础逻辑门组合，并根据所述转换规则，调用所述转换子单元将所述基础逻辑门组合中的各逻辑门转换为所述可支持逻辑门。

可选地，所述线路处理模块还包括线路优化单元，所述调用所述线路处理模块对待编译线路进行处理的步骤还包括：

根据所述配置文件中的优化条件，在所述待编译线路中确定待优化逻辑门；

根据所述配置文件中的优化规则，调用所述线路优化单元将所述待优化逻辑门进行逻辑门消除和/或逻辑门合并。