[发明专利]编译量子电路的方法、装置、设备和计算机可读存储介质

权利要求书

1.一种用于编译量子电路的方法，包括：

获取用于所述量子电路的待编译的逻辑指令，所述量子电路包括多个量子比特，所述逻辑指令与所述多个量子比特中的第一量子比特和第二量子比特相关联，所述多个量子比特中的至少一部分之间能够使用双比特量子门进行操作；

在所述量子电路中确定从所述第一量子比特到所述第二量子比特的有向路径；以及

基于所述有向路径，通过添加单比特量子门来生成与所述逻辑指令相对应的用于所述量子电路的底层指令。

2.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述底层指令包括：

确定与所述有向路径相对应的交换门，使得通过使用在所述有向路径中的一个双比特量子门操作所述第一量子比特和所述第二量子比特；

确定与所述交换门对应的双比特量子门和单比特量子门的序列；以及

基于所述双比特量子门和单比特量子门的序列来生成所述底层指令。

3.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述有向路径包括确定从所述第一量子比特到所述第二量子比特的最短路径。

4.根据权利要求3所述的方法，其中确定所述最短路径包括：

响应于确定缓存器中包括以所述第一量子比特作为起点的最短路径树，从所述缓存器中读取所述最短路径。

5.根据权利要求3所述的方法，其中确定所述最短路径包括：

响应于确定缓存器中不包括以所述第一量子比特作为起点的最短路径树，通过Dijkstra算法来确定所述最短路径树；

将所述最短路径树保存在缓存器中；以及

基于所述最短路径树，确定所述最短路径。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述双比特量子门是CNOT门，并且所述单比特量子门是哈达马门，并且所述逻辑指令包括由所述第一量子比特控制所述第二量子比特的CNOT门。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

获取表示所述量子电路的有向图，所述有向图中的节点表示所述量子电路中的量子比特，并且所述有向图中的边表示所述双比特量子门。

8.根据权利要求7所述的方法，其中确定所述有向路径包括：

确定将表示所述第一量子比特的第一节点与表示所述第二量子比特的第二节点连接在一起的边。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述有向图包括加权图，所述加权图中的边具有相应的权重。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

基于所述有向路径中的各个边的权重来计算所述有向路径的权重。

11.根据权利要求1所述的方法，所述量子电路具有非强连通拓扑或强连通拓扑。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述量子电路包括超导量子电路、核磁共振电路、离子阱电路和硅基半导体量子电路中的至少一项。

13.一种用于编译量子电路的装置，包括：

逻辑指令获取模块，被配置为获取用于所述量子电路的待编译的逻辑指令，所述量子电路包括多个量子比特，所述逻辑指令与所述多个量子比特中的第一量子比特和第二量子比特相关联，所述多个量子比特中的至少一部分之间能够使用双比特量子门进行操作；

路径确定模块，被配置为在所述量子电路中确定从所述第一量子比特到所述第二量子比特的有向路径；以及

底层指令生成模块，被配置为基于所述有向路径，通过添加单比特量子门来生成与所述逻辑指令相对应的用于所述量子电路的底层指令。