[发明专利]一种结合子图同构的量子线路程序通用变换方法在审

专利信息
申请号: 202110861966.4 申请日: 2021-07-29
公开(公告)号: CN113609806A 公开(公告)日: 2021-11-05
发明(设计)人: 张昱;陈铭瑜;李永尚 申请(专利权)人: 中国科学技术大学
主分类号: G06F30/337 分类号: G06F30/337
代理公司: 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 代理人: 张乾桢
地址: 230026 安*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 结合 图同构 量子 线路 程序 通用 变换 方法
【权利要求书】:

1.一种结合子图同构的量子线路程序通用变换方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1、输入量子程序,基于线路模型,将量子线路转换成有向无环图DAG表示;

步骤2、模式调度器进行判断,如果用户没有给模式调度器指定调度规则,则直接从模式库中随机选出模式;如果模式调度器存在用户指定的规则,则根据指定规则选出一条模式;如果模式库为空,则算法终止;

步骤3、模式调度器根据模式的种类选择合适的例程执行处理;具体的,如果为通用模式,则执行步骤4;如果为合并模式,则执行步骤5;

步骤4、执行通用模式,其包含要查找的子线路,以及用于替换的子线路,两者均具有固定的结构;完成后返回步骤2;

步骤5、执行合并模式,找到连续的合并模式指定的单量子门,再由合并模式指定的处理函数进行处理,完成后返回步骤2。

2.根据权利要求1所述的一种结合子图同构的量子线路程序通用变换方法,其特征在于,所述步骤1中,将量子线路转换成DAG表示,是指将量子线路表示成顶点为单量子门或双量子门、边为弧尾结点依赖的量子比特信息的DAG;所述量子线路的DAG表示定义如下:

定义1量子线路的DAG表示:一个量子线路的DAG表示被定义为一个三元组G=q,V,E,其中Q={0,1,2,..}包含量子线路所作用的量子比特索引值,V和E分别表示DAG中的顶点集合和边集;DAG中的每一个顶点v=(op,qlist,angle)∈V对应于量子线路中的一个门,其中op代表门操作类型,qlist和angle存储的是量子比特参数和可能存在的旋转角度;每条边e=(vi,vj,q)∈E表示门vi到vj之间的量子比特依赖关系,即门vj依赖于门vi作用后的量子比特q∈q的状态,并且q满足q∈vi.qlist和q∈vj.qlist。

3.根据权利要求1所述的一种结合子图同构的量子线路程序通用变换方法,其特征在于,

所述步骤4中,执行通用模式,其包含要查找的子线路,以及用于替换的子线路,两者均具有固定的结构,具体包括:

步骤4.1、给定原始线路和模式线路的DAG表示,执行QVF量子线路模式匹配算法;

步骤4.2、经过匹配后输出同构映射列表作为匹配线路上下文;

步骤4.3、给定原始线路和替代子线路的DAG表示,结合步骤4.2中的匹配线路上下文执行子图替换算法。

4.根据权利要求1所述的一种结合子图同构的量子线路程序通用变换方法,其特征在于,所述步骤3中,基于JSON文件定义通用模式和合并模式两种模式的描述格式,通用模式包含模式线路和替代线路两部分,分别标记为Cp和Cs;模式线路描述什么样的线路被替换,而替代线路描述应该用什么样的线路替换模式线路。

5.根据权利要求1所述的一种结合子图同构的量子线路程序通用变换方法,其特征在于,所述通用模式的描述格式包括三部分:“qubits”,“src”和“dst”,其中,“qubits”项描述的是模式线路CP中使用的最大量子比特个数,“src”和“dst”项用于说明转换关系的源线路,即模式线路和目标线路,即替代线路。

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