[发明专利]量子与逻辑门、逆量子与逻辑门及逻辑运算线路生成方法

说明书

本发明公开了量子与逻辑门、逆量子与逻辑门及逻辑运算线路生成方法，其中，上述量子与逻辑门根据以下步骤进行量子比特的与逻辑运算：获取两个输入量子比特；基于上述输入量子比特，通过预设的量子操作获取第一输出量子比特和第二输出量子比特，其中，上述第二输出量子比特用于保存两个上述输入量子比特的与逻辑运算结果，上述第一输出量子比特用于指示两个上述输入量子比特的量子态。与现有技术相比，本发明方案中提供的量子与逻辑门可以应用到量子计算场景下，实现量子比特的与逻辑运算，且可以实现运算结果可逆。有利于实现对量子比特进行快速简便的与逻辑运算操作，且有利于提升对量子比特进行运算的简便性和量子计算过程的效率。

技术领域

本发明涉及量子计算技术领域，尤其涉及的是一种量子与逻辑门、逆量子与逻辑门及逻辑运算线路生成方法。

背景技术

量子计算是一种新型计算模型，它能利用量子物理中诸如纠缠、叠加态等性质，在一些特定问题较经典计算效率具有较大优势。量子计算是量子物理学与计算机科学、信息科学相结合而产生的一门新型交叉学科。一个量子比特(Qubit)可以处于量子态|0与量子态|1的任意复系数组成的线性叠加态|ψ＝α|0+β|1上。量子计算通过逻辑门操作量子比特，对应的用于操作量子比特的逻辑门可以成为量子逻辑门或量子门。

与逻辑操作是一种基本的逻辑操作，可以与其它逻辑操作结合并用于实现复杂的逻辑运算过程，从而实现针对量子比特的量子计算。现有技术中，缺少一种可以应用于量子计算过程中的运算简单且可以实现运算结果可逆的量子与逻辑门。现有技术的问题在于，在基于量子比特进行量子计算场景下，难以实现对量子比特进行快速简便的与逻辑运算操作，不利于提升对量子比特进行运算的简便性，也不利于提升对量子比特进行量子计算的过程中的计算效率。

因此，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种量子与逻辑门、逆量子与逻辑门及逻辑运算线路生成方法，旨在解决现有技术中缺少一种运算简单且可以实现运算结果可逆的量子与逻辑门，在基于量子比特进行量子计算场景下，对量子比特进行计算的过程中，难以实现对量子比特进行快速简便的与逻辑运算操作，不利于提升对量子比特进行运算的简便性，从而不利于提升对量子比特进行量子计算的过程中的计算效率的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种量子与逻辑门，上述量子与逻辑门根据以下步骤进行量子比特的与逻辑运算：

获取两个输入量子比特；

基于上述输入量子比特，通过预设的量子操作获取第一输出量子比特和第二输出量子比特，其中，上述第二输出量子比特用于保存两个上述输入量子比特的与逻辑运算结果，上述第一输出量子比特用于指示两个上述输入量子比特的量子态。

可选的，上述第一输出量子比特的量子态为预设的至少三种指示量子态中的任意一种，一种指示量子态用于指示两个上述输入量子比特的量子态的一种组合。

可选的，上述预设的量子操作由单量子比特X门和量子状态交换门组合实现。

可选的，上述三种指示量子态包括|1，|2和|0，上述量子状态交换门用于实现量子态|11和|20之间的交换，上述输入量子比特包括第一输入量子比特和第二输入量子比特；

上述预设的量子操作包括：通过上述单量子比特X门将上述第一输入量子比特的量子态进行变换，获得第一中间量子态，将上述第一中间量子态和上述第二输入量子比特的量子态组合形成第二中间量子态，将上述第二中间量子态输入上述量子状态交换门并获得上述量子状态交换门的输出，基于上述量子状态交换门的输出获取上述第一输出量子比特和上述第二输出量子比特。

可选的，当获取到上述第一输出量子比特的量子态和上述第二输出量子比特的量子态时，基于上述第一输出量子比特的指示，通过以下步骤确定上述第一输入量子比特的量子态和上述第二输入量子比特的量子态：