[发明专利]一种中性原子量子电路的量子比特映射方法和装置

权利要求书

1.一种中性原子量子电路的量子比特映射方法，其特征在于，包括：

通过量子比特间的最大相互作用距离来建立量子设备的耦合图；

根据量子设备的耦合图计算所有量子比特对的最短距离以获得距离矩阵；

根据量子电路里的两比特门之间的执行约束生成电路DAG，根据电路DAG获取两比特门的最前层，并随机生成一个映射；

根据距离矩阵构建的启发式代价函数对电路DAG的最前层进行正遍历迭代，直至最前层为空，然后逆遍历更新映射。

2.根据权利要求1所述的中性原子量子电路的量子比特映射方法，其特征在于，所述通过量子比特间的最大相互作用距离来建立量子设备的耦合图具体包括：

将量子比特序号转换为坐标；

根据坐标获得两两量子比特对之间的距离；

遍历所有的量子比特对，将距离小于等于最大相互作用距离的量子比特对加入耦合图中。

3.根据权利要求1所述的中性原子量子电路的量子比特映射方法，其特征在于，所述根据量子设备的耦合图计算所有量子比特对的最短距离以获得距离矩阵具体包括：

将耦合图中每对距离小于等于最大相互作用距离的量子比特对的距离均设为1；

根据耦合图中量子比特对的距离设置，计算所有量子比特对的最短距离。

4.根据权利要求1所述的中性原子量子电路的量子比特映射方法，其特征在于，所述最前层的定义为：在DAG里没有未被执行过的前任比特门的所有两比特门的集。

5.根据权利要求4所述的中性原子量子电路的量子比特映射方法，其特征在于，所述根据距离矩阵构建的启发式代价函数对电路DAG的最前层进行正遍历迭代，直至最前层为空，然后逆遍历更新映射具体包括：

检查最前层是否为空，若不为空，则初始化一个执行操作清单；

尝试将最前层中的两比特门加入执行操作清单；

检查执行操作清单是否为空，若执行操作清单不为空，则将执行操作清单中对应的两比特门从最前层移除，并检查对应两比特门的继承者门以确定是否将继承者门加入执行操作清单；

若执行操作清单为空，则插入调换操作去挪动最前层中两比特门的逻辑比特以使两比特门更接近，并根据调换操作更新映射；

进行逆遍历，将向前遍历所生成的最终映射作为逆遍历的初始映射，以获取逆遍历的最终映射作为向前遍历初始映射的更新。

6.根据权利要求5所述的中性原子量子电路的量子比特映射方法，其特征在于，所述若执行操作清单不为空，则将执行操作清单中对应的两比特门从最前层移除，并检查对应两比特门的继承者门以确定是否将继承者门加入执行操作清单具体包括：

对于已被执行的两比特门的继承者门所对应的两个逻辑比特，如果最前层里没有门是应用到这两个逻辑比特上面，那么将已被执行的两比特门的继承者门加到最前层里。

7.根据权利要求5所述的中性原子量子电路的量子比特映射方法，其特征在于，所述插入调换操作去挪动最前层中两比特门的逻辑比特以使两比特门更接近，并根据调换操作更新映射具体包括：

搜索与最前层中量子比特有联系的调换操作，将调换操作加入到调换操作候选列表；

通过启发式代价函数来对每一个调换操作候选列表里的调换操作进行评分，选中具有最低评分的调换操作进行使用并用来更新映射。

8.根据权利要求7所述的中性原子量子电路的量子比特映射方法，其特征在于，所述启发式代价函数通过最近邻代价函数进行构造，所述最近邻代价函数通过耦合图上的两个物理比特的最短路径的长度，以及在距离矩阵中的长度得到。

9.根据权利要求7所述的中性原子量子电路的量子比特映射方法，其特征在于，所述插入调换操作时，还引入一个衰变参数来使启发式搜索算法倾向于选择深度优先的调换操作，所述衰变参数用于表征深度优先和门数量优先，衰变参数越高则倾向于深度优先，衰变参数越低则倾向于门数量优先。

10.一种中性原子量子电路的量子比特映射装置，其特征在于：

包括至少一个处理器和存储器，所述至少一个处理器和存储器之间通过数据总线连接，所述存储器存储能被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令在被所述处理器执行后，用于完成权利要求1-9中任一项所述的中性原子量子电路的量子比特映射方法。