[发明专利]一种用于量子信息编码的方法

权利要求书

1.一种用于量子信息编码的方法，其特征在于，实现量子信息编码线路并使用ZX计算简化线路，包括如下步骤：

步骤1、将Nyquist奈奎斯特采样后得到的离散信号进行数据压缩；

步骤2、将压缩后的数据按照用户的使用要求编码到选定的量子基上；

步骤3、按照流程设计量子线路，实现量子信息编码线路的制定；

量子信息编码线路的制定方法步骤为：

步骤3.1、数据压缩后的离散信号，按照模方和的算术平方根进行归一化；

步骤3.2、将归一化后的信息编码到量子比特的幅度和相位上得到需要制备量子态；

步骤3.3、将需要制备量子态书写成条件概率的形式；

步骤3.4、根据量子态的条件概率的形式,计算量子比特前系数；

步骤3.5、将量子比特前系数展开成二进制小数形式；

步骤3.6、通过辅助量子比特实现将辅助比特代表的数值编码到目标量子比特的幅度相位上；

步骤4、将量子信息编码线路用ZX计算进行简化和还原操作，化简量子线路；

步骤5、初始量子态|0…00经过简化量子信息编码线路制备出编码后量子态，并计算保真度F。

2.根据权利要求1所述的量子信息编码的方法，其特征在于，步骤1中将采样后的离散信息进行经典数据的压缩。

3.根据权利要求1所述的量子信息编码的方法，其特征在于，所述步骤4中将量子编码线路重写为ZX图的规则如下：

步骤4.1.1、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；此外，白色的方框表示Hadamard哈达玛门；

步骤4.1.2、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；

步骤4.1.3、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；

步骤4.1.4、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。

4.根据权利要求3所述的量子信息编码的方法，其特征在于，步骤4中对量子编码线路进行ZX计算的简化和还原操作，具体简化操作包括：

步骤4.2.1、相同颜色点相互融合，相位相加；

步骤4.2.2、白色方框经过一个点，该点的颜色需要改变成相反颜色；

步骤4.2.3、颜色不同的两个点之间如果有两条线相连，则可以同时消除这两条线；

步骤4.2.4、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。

5.根据权利要求1所述的量子信息编码的方法，其特征在于，ZX计算还原操作包括：ZX改写规则的逆运算和高斯消除法实现。