[发明专利]一种用于计算希尔伯特-施密特检验的方法

权利要求书

1.一种用于计算希尔伯特-施密特检验的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1、确定已知线路U，待比较量子线路V；

步骤S2、将步骤S2中的待比较量子线路V按照ZX计算重写规则改写成ZX图G；

步骤S3、对步骤S2中得到的G图进行共轭操作，得到共轭ZX图G^*；

步骤S4、对步骤S3中得到G^*图按照ZX图简化规则进行优化操作，得到简化共轭ZX图

步骤S5、将步骤S4中得到的简化共轭图还原回量子线路，得到量子线路

步骤S6、已知量子线路U和量子线路进行希尔伯特-斯密特检验，求出保真度F。

2.根据权利要求1所述的一种用于计算希尔伯特-施密特检验的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述的已知线路U，其中旋转门Z和X的相位参数按照每一层从上至下分别是π,-π/2,-π/8,-π/4,π,-π/2,-π/4,-3π/8。

3.根据权利要求1所述的一种用于计算希尔伯特-施密特检验的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述的待比较量子线路V，其采用和已知线路U相同的结构，其中旋转门Z和X的相位参数和已知线路U相同。

4.根据权利要求1所述的一种用于计算希尔伯特-施密特检验的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

步骤S201、针对上述的待比较量子线路V，将原量子线路的连线保持不变，对量子门进行改写；

步骤S202、按照量子门的不同改写规则，对量子门进行改写，确保ZX图与原量子线路是线性映射关系。

5.根据权利要求1所述的一种用于计算希尔伯特-施密特检验的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述的ZX计算重写规则，具体包括：

规则1、ZX图是灰白连线图，其中灰点表示单比特X旋转门，相位标记在圆点内部；白点表示单比特Z旋转门，相位标记在圆点内部；其中，白色的方框表示Hadamard门；

规则2、量子线路转换为ZX图中，原先的连线保持不变，将原先的量子门转换为ZX图中的节点表示；

规则3、两比特CNOT门改写是控制端用白点表示，且相位为零，受控端用灰点表示，相位为零；

规则4、通用单比特量子门改写成白点、灰点、白点相互相连形式，并忽略改写过程中全局相位造成的影响。

6.根据权利要求1所述的一种用于计算希尔伯特-施密特检验的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述改写成ZX图G，其参数在图中，每一层从上至下分别是π,-π/2,-π/8,-π/4,π,-π/2,-π/4,-3π/8。

7.根据权利要求1所述的一种用于计算希尔伯特-施密特检验的方法，其特征在于，在步骤S3中，通过如下的方法进行共轭操作，包括：

将ZX图中所有相位参数取相反数，实现ZX图对应量子线路的共轭操作。

8.根据权利要求1所述的一种用于计算希尔伯特-施密特检验的方法，其特征在于，在步骤S4中，所述的ZX图简化规则，包括Hadamard门的通用分解规则以及，如下所述的规则：

规则1、相同颜色点相互融合，相位相加；

规则2、白色方框经过一个点，该点的颜色需要改变成相反颜色；

规则3、颜色不同的两个点之间如果有两条线相连，则同时消除这两条线；

规则3、相位小工具的结构等效改写,实现CNOT门从阶梯状到树状分布。

9.根据权利要求1所述的一种用于计算希尔伯特-施密特检验的方法，其特征在于，在步骤S5中，通过的ZX改写规则的逆运算或者高斯消去算法来将ZX图的线路还原回量子线路。

10.根据权利要求1所述的一种用于计算希尔伯特-施密特检验的方法，其特征在于，在步骤S6中，通过如下的方法进行希尔伯特-斯密特检验，包括：

将已知量子线路U和得到的简化共轭待比较量子线路代入希尔伯特-斯密特检验线路中，然后用量子门操作将贝尔基测量映射到计算基测量，测量|0…0的概率求算术平方根得到保真度F。