[发明专利]一种量子线路近邻化二维网格形态选择方法

说明书

本发明公开了一种量子线路近邻化二维网格形态选择方法，具体步骤如下：设量子线路的量子位数为n，设网格的行数和列数分别为m₁和m₂，取n为定值；遍历所有满足公式1的m₁，m₂的值，即n、m₁、m₂需要满足以下关系：公式1为n≤m₁×m₂≤2n且|m₁‑m₂|≤1；在所有的m₁和m₂中，判断垃圾量子位的个数gn，即gn＝m₁×m_2‑n，在满足公式1的前提下，使用迭代搜索，优先选择垃圾量子位个数最少的网格作为下一阶段操作的参数；取所述步骤C中垃圾量子位个数gn最小的m₁、m₂的值并输出。本发明利用垃圾量子位的个数来确定网格形态，从而有效地减少交换门个数以及量子线路近邻化过程中的所需代价,同时也减少了整体运算的时间成本。

技术领域

本发明涉及量子逻辑综合以及量子线路优化，属于量子计算领域。

背景技术

近年来，量子计算领域引起了研究界的极大兴趣。这是因为量子算法比 经典算法对一系列问题的性能有了实质性的提高，这种性能的提高是由这类 电路继承了量子机的特性，即叠加和纠缠实现。量子比特是量子信息的单位， 而量子线路是由处理量子比特的量子门组成。由于离子阱和超导等量子技术 的局限性，要求量子门的控制和目标量子比特在物理上相邻，即需要考虑最 近邻约束。对于一个给定的量子线路，可以在必要时通过插入交换门从而使 得线路符合最近邻约束。在线路的实现过程中，每插入一个交换门就会增加 线路的执行时间和成本，因此，最大限度的减少交换门的数量是非常重要的。

许多量子技术和体系结构已经被提出，以支持不同程度的量子位相互作 用。离子阱技术要求任何具有两个(或更多)相互作用量子位元在物理上相 邻，这种配置称为线性最近邻(LNN)或一维(1D)结构。超导体和量子点 这些量子技术需要二维(2D)网格，因此需要二维(2D)体系结构来实现 物理电路。在一维或线性结构中，每个量子位最多只有两个相邻的量子位。 如果在二维体系结构中，每个量子位最多可以与四个相邻的量子位进行交互，这样就减少了多对量子位元之间的距离，以及可同时移动更多的量子位 元，所以与一维情况相比，二维体系结构具有更大的灵活性和更高的性能。 近年来，在二维体系结构中，报道了一些可以高效地实现量子线路最近邻的 方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种二维网格结构下量子线路 实现最近邻过程中的一种网格形态确定方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种量子线路近邻化二维网格 形态选择方法，具体步骤如下：

A、设量子线路的量子位数为n，设网格的行数和列数分别为m₁和m₂， 取n为定值；

B、遍历所有满足公式1的m₁，m₂的值，即n、m₁、m₂需要满足以下关 系：

公式1为n≤m₁×m₂≤2n且|m₁-m₂|≤1；

C、在所有的m₁和m₂中，判断垃圾量子位的个数gn，即gn＝m₁×m₂-n， 在满足公式1的前提下，使用迭代搜索，优先选择垃圾量子位个数最少的网 格作为下一阶段操作的参数；

D、取所述步骤C中垃圾量子位个数gn最小的m₁、m₂的值并输出。

本发明与现有技术相比具有以下优点：