[发明专利]用于数字和量子计算机上的统一计算的系统和方法

权利要求书

1.一种用于编译用于包括多个量子位或多个量子四元的目标量子处理器的计算机程序的数字计算机系统，所述计算机系统包括：

一个或多个数字处理器；

存储器；以及

呈编译程序的形式的一个或多个程序，其中所述编译程序包括：

(A)统一级模块，其获得以统一语言编写的计算机程序，且对所述计算机程序的全部或一部分执行代码重构以形成重构代码，并将所述重构代码转换为第一代码；

(B)高级模块，其将所述第一代码编译为第二代码，其中所述高级模块支持所述第一代码内的环路、子例程和流控制指令；

(C)低级模块，其接收所述第二代码且将所述第二代码转换为包括一系列量子门级操作的第三代码；以及

(D)门级模块，其将所述第三代码编译为根据指令集和所述目标量子处理器的门定位约束以量子门级语言表达的第四代码。

2.根据权利要求1所述的计算机系统，其中所述统一级模块至少部分通过用共同地实现以所述统一语言编写的所述计算机程序中的源环路的结果的多个环路替换所述源环路来执行代码重构，且其中所述多个环路中的每一环路的复杂性小于所述源环路的复杂性。

3.根据权利要求1或2所述的计算机系统，其中所述统一级模块至少部分通过用共同地实现以所述统一语言编写的所述计算机程序中的源环路的结果的多个环路替换所述源环路来执行代码重构，且其中所述多个环路中的每一环路的复杂性小于所述源环路的复杂性。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的计算机系统，其中所述统一级模块至少部分通过对以所述统一语言编写的所述计算机程序中的源环路进行分析求解来执行代码重构。

5.根据权利要求3所述的计算机系统，其中所述统一级模块至少部分通过用量子数据结构替换所述多个环路中的环路来执行代码重构。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的计算机系统，其中所述统一级模块通过编码以所述统一语言编写的所述计算机程序的一部分以执行量子算法来执行代码重构，所述量子算法执行所述计算机程序的所述部分的功能。

7.根据权利要求6所述的计算机系统，其中所述量子算法为能力放大量子算法。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的计算机系统，其中所述高级模块：

提供对所述第一代码中指定的量子门级命令的访问，且

支持位于所述第一代码中的所述多个量子位中的量子位上或所述多个量子四元中的量子四元上编码的指针、函数、不可展开的环路、递归、指针、数据结构定义和种类对象定义。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的计算机系统，其中所述第一代码限定量子数据结构。

10.根据权利要求9所述的计算机系统，其中所述量子数据结构为曲线集合。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的计算机系统，其中所述统一语言限于数字指令。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的计算机系统，其中所述第二代码以用条件句扩增的门级语言编写，且其中所述第二代码包含条件句。

13.根据权利要求12所述的计算机系统，其中所述条件句为if条件或repeat条件，其中重复动作直至实现预定条件。

14.根据权利要求13所述的计算机系统，其中所述预定条件为针对由所述第二代码限定的一个或多个量子位或量子四元的传统测量结果。

15.根据权利要求13所述的计算机系统，其中以针对子例程的支持扩增所述门级语言，其中所述第二代码的一个部分由所述第二代码的另一部分重复地调用直至实现预定结果。