[发明专利]量子电路的局部优化

说明书

提供了促进量子电路的局部优化的技术。在一个实例中，一种计算机实施的方法包括：通过可操作地耦联到处理器上的装置，根据在量子电路中的各个量子位对之间的量子门的各个数量将各个权重施加到与量子电路相对应的第一矩阵的多个矩阵元素；由该装置基于矩阵元素的各个权重将第一矩阵变换为第二矩阵；以及由该装置根据第二矩阵对量子电路中的对应量子位进行置换，从而得到置换的量子电路。

背景技术

本公开内容涉及量子计算，并且更具体地，涉及量子电路设计和优化。

随着计算机技术的进步以及常规计算装置在物理规模上的减小，作为计算技术可以继续前进超过传统(经典)计算机的物理限制的一种技术，对量子计算提出了日益增长的兴趣。

量子计算算法可以通过首先构建一个量子电路并且随后将所构建的量子电路映射到一个量子计算架构上来设计，该量子电路包括对应的量子位(量子位)以及促进量子位对之间交互的对应的量子门。为了在电流和近期硬件上执行量子算法，希望将量子电路有效地映射到可能具有有限局部物理连接的量子器件上。

将量子算法编译到特定硬件架构上的效率可以通过例如编译的算法的门计数和深度来测量。如Williams等人的美国专利申请公开号2006/0123363“用于量子电路的自动设计的方法和装置(METHOD AND APPARATUS FOR AUTOMATIC DESIGN OF QUANTUMCIRCUITS)”所述，量子电路的门计数可以通过“紧凑(compactification)技术”来减少。Williams等人的第83段陈述了以下：

一个实施例应用确定性电路缩减运算符来寻找子电路和/或门之间的可被消除或重写到更紧凑的门的模式。另一实施例计算用于特定酉矩阵U的电路，并且还计算用于U的逆矩阵的电路。然后检查这两个计算的电路以确定哪个更小并且使用那个电路。另一个实施例被称为随机化紧凑化，其使用启发式方法来到达紧凑电路。

除了优化与量子电路相关联的门计数之外，在本领域中存在对能够优化具有局部交互的硬件的电路(例如，使电路基本上未修改)的技术的需要。

发明内容

下面给出概述以提供对本发明的一个或多个实施例的基本理解。本概述不旨在标识关键或重要元素，或描绘特定实施例的任何范围或权利要求的任何范围。其唯一目的是以简化形式呈现概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。在此描述的一个或多个实施例中，描述了促进量子电路的局部优化的系统、计算机实施的方法、装置和/或计算机程序产品。

根据一实施例，系统可包括存储计算机可执行组件的存储器和执行存储在存储器中的计算机可执行组件的处理器。计算机可执行组件可以包括矩阵加权组件，其根据在量子电路中的各个量子位对之间的量子门的各个数量将各个权重施加到与量子电路相对应的第一矩阵的多个矩阵元素，带宽减小组件，其基于矩阵元素的各个权重将第一矩阵变换为第二矩阵，以及置换(permutation)组件，其根据第二矩阵对量子电路中的各个量子位进行置换，得到置换的量子电路。除了其他优点之外，根据该实施例的系统具有对于量子计算操作(在例如功耗、所要求的处理周期等方面)的改进的效率以及在量子计算机硬件上实现量子电路的改进的能力的优点。