[发明专利]一种量子线路的构建方法及装置

说明书

本发明属于量子计算领域，具体公开了一种量子线路的构建方法及装置，该方法包括：获得n个量子比特和一个N*N的矩阵；其中，n为正整数且N＝2ⁿ；构建用于将量子态|j变换为量子态|k线性组合的功能模块，其中，所述功能模块实现量子态|j变换为所述功能模块的矩阵形式所述k表示矩阵的行,j表示矩阵的列，所述a、b表示j、k的移位；利用量子逻辑门，构建所述功能模块对应的量子线路。本发明提供了一种量子线路的构建方法应用在量子移位傅里叶变换中，用于量子计算的模拟，以填补相关技术空白。

技术领域

本发明属于量子计算技术领域，特别是一种量子线路的构建方法及装置。

背景技术

量子计算机利用量子的叠加性，理论上在某些情形下有指数级加速的能力。譬如破解RSA密钥在经典计算机上需要数百年，而在量子计算机上执行量子算法只需数小时。但是目前量子计算机的受限于量子芯片硬件的发展导致的可操控的比特数有限，因此计算能力有限，并不能普遍地去运行量子算法，而运行量子算法也通常需要借助量子计算模拟方法。

在量子计算的模拟实现过程中，通常需要借助各种量子逻辑门去构建量子算法。例如，量子傅里叶变换在解决相位估计算法等方面得到应用，量子移位傅里叶变换在解决周期边界条件线性偏微分方程组的量子计算中得到广泛关注，但是，现有技术中，借助经典计算机构建的量子虚拟机上实现量子移位傅里叶变换的量子线路模拟非常困难。

基于此，急需提供一种量子线路的构建方法应用在量子移位傅里叶变换(shiftedDFT)中，用于量子计算的模拟，以填补相关技术空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种量子线路的构建方法及装置，以解决现有技术中的不足，它能够提供一种量子线路的构建方法应用在量子移位傅里叶变换中，用于量子计算的模拟，以填补相关技术空白。

本申请的一个实施例提供了一种量子线路的构建方法，包括：

获得n个量子比特和一个N*N的矩阵；其中，n为正整数且N＝2ⁿ；

构建用于将量子态|j变换为量子态|k线性组合的功能模块，其中，所述功能模块实现量子态|j变换为所述功能模块的矩阵形式所述k表示矩阵的行,j表示矩阵的列，所述a、b表示j、k的移位；

利用量子逻辑门，构建所述功能模块对应的量子线路。

如上所述的一种量子线路的构建方法，其中，优选的是，所述构建用于将量子态|j变换为量子态|k线性组合的功能模块，包括：

将所述量子态|j转换为二进制表示；

构建所述功能模块的若干个功能子模块；其中，所述功能子模块的数量由量子比特数决定，第m个功能子模块作用后的j的m位对应的量子比特演化结果如下，1≤m≤n：

构建一个交换操作模块，根据各功能子模块和所述交换操作模块，获得一个实现量子态|k线性组合功能模块。

如上所述的一种量子线路的构建方法，其中，优选的是，所述构建所述功能模块的若干个功能子模块之前，还包括：

定义量子逻辑门和量子逻辑门其中，

如上所述的一种量子线路的构建方法，其中，优选的是，所述构建所述功能模块的若干个功能子模块，包括：

构建若干个包含Hadamard门、门、门和Pauli-X门的子量子线路。

如上所述的一种量子线路的构建方法，其中，优选的是，所述利用量子逻辑门，构建所述功能模块对应的量子线路，包括：