[发明专利]基于动态时隙分配的量子纠错码标记位症状测量方法

权利要求书

1.一种基于动态时隙分配的量子纠错码标记位症状测量方法，其特征在于，构造量子比特序号矩阵对要测量的量子比特进行排序，利用动态时隙分配方法分配时隙，构造差错症状矩阵分析出在进行量子纠错码标记位症状测量时的差错症状；该量子纠错码标记位症状测量的具体步骤包括如下：

(1)构造量子比特序号矩阵：

(1a)输入量子稳定子码的二进制生成元矩阵，矩阵中的每一行表示一个稳定子，每一列表示一个量子比特；

(1b)利用矩阵初等行变换的方式，将二进制生成元矩阵的所有行，按照每个稳定子权重的大小降序排列；

(1c)构造一个量子比特序号矩阵，其行数与稳定子个数相等，列数与最大稳定子权重值相等；

(1d)遍历排序后的二进制生成元矩阵，按行从左到右依次提取每一行值为1的元素的列序号，将所提取的列序号依次填入量子比特序号矩阵对应的行中，若存在空白部分则用0元素补足；

(1e)将量子比特序号矩阵中的每一行元素，均按照每个量子比特权重的大小降序排列，得到一个有序的量子比特序号矩阵；

(2)利用动态时隙分配方法分配时隙：

(2a)构造一个时隙分配矩阵，其行数与稳定子个数相等，列数与最大稳定子权重值相等；

(2b)将量子比特序号矩阵中的第一行元素值，直接填入到时隙分配矩阵的第一行中；

(2c)判断量子比特序号矩阵中第j列第i行上的元素值是否与其第j列第1～i-1行中的元素值相等，若是，则执行步骤(2d)，否则，执行步骤(2e)；其中j表示列序号，其取值范围为[1，ω]，i表示行序号，其取值范围为[2，m]，j和i的取值顺序均为从小到大，m表示稳定子个数，ω表示最大稳定子权重值；

(2d)从量子比特序号矩阵第i行未填入时隙分配矩阵的元素值中，按行从左到右的顺序，选取一个与其第j列第1～i-1行中所有元素值均不相同的元素，填入时隙分配矩阵的c行第v列中，在量子比特序号矩阵中将相同元素值与所选取的不同元素值交换位置后执行步骤(2c)，其中c和i的取值对应相等，v和j的取值对应相等；

(2e)将量子比特序号矩阵中第j列第i行上的元素值直接填入时隙分配矩阵的第v列第c行中；

(2f)时隙分配矩阵中若存在空白部分则用0元素补足，使其每一列中所有除0元素外的其他元素值均不相同，其每一列表示一个时隙，每个时隙中的元素值表示在该时隙中拟测量的量子比特，0元素表示不测量任何量子比特；

(3)分析差错症状：

(3a)构造t个大小为ω_x×m的差错症状矩阵,其中t的取值与m相等，ω_x的取值与时隙分配矩阵中第x行元素的稳定子权重对应相等,x的取值范围为[1，q]，q的取值与m相等；

(3b)若时隙分配矩阵第k行第r～p列的元素中有奇数个元素出现在时隙分配矩阵的第h行中，则在第s个差错症状矩阵的第u行第f列填入1，若有偶数个元素则在该位置填入0，其中k，s，h的取值范围均为[1，q]，r的取值范围为[1，p]，p的值与ω_x的值相等，s和k的取值对应相等，u和r的取值对应相等，f和h的取值对应相等；

(3c)判断每个差错症状矩阵中是否存在两个以上行的元素值完全相同，若是，则执行步骤(4)，否则，得到一个时隙分配矩阵后执行步骤(5)；

(4)调整时隙排列顺序：

将时隙分配矩阵中任意两列元素值相互交换位置，获得一个更新列顺序后的时隙分配矩阵后执行步骤(3)；

(5)部署量子纠错码标记位症状测量线路图：

(5a)若拟测量的量子纠错码的稳定子类型为X型时，则将X型稳定子对应的量子纠错码标记位症状测量线路图中测量比特的初始态设置为|+，若拟测量的稳定子类型为Z型时，则将Z型稳定子对应的量子纠错码标记位症状测量线路图中测量比特的初始态设置为|0；

(5b)在量子纠错码标记位症状测量线路图中，时隙分配矩阵的每一列对应一个时隙，每一行对应一个稳定子，利用量子受控非CNOT门将每个时隙中拟测量的量子比特与每个稳定子对应的测量比特相连接，在进行连接时，若测量的稳定子类型为X型，则每个量子受控非CNOT门的控制量子比特均为测量比特，受控量子比特均为每个时隙中拟测量的量子比特，若测量的稳定子类型为Z型，则每个量子受控非CNOT门的控制量子比特均为每个时隙中拟测量的量子比特，受控量子比特均为测量比特；

(5c)在第一列时隙之后和最后一列时隙之前添加标记位测量时隙；

(5d)完成量子纠错码标记位症状测量线路图的部署。