CN113508404B 用于量子电路模拟器的设备和方法 （华为技术有限公司）

2021.08.27PCT/RU2019/0002032019.03.29WO2020/204741EN2020.10.08夫Shafaei.LayoutOptimizatioCircuitswithLinearNearestN本发明提出了一种用于量子电路模拟器的设备和包括至少一个这种设备的量子电路模拟每个集群包括使用贪婪算法合并在一起的所述子门序列包含所述第二量子门序列中的所有量2通过使用第一贪婪算法，所述第一贪婪算法为带有回溯的根据所述第二量子门序列（102）计算局部量子比特集（103a）和全局量子比特集2.根据权利要求1所述的设备（100其特征在于，还用于，当生成所述量子门集群4.根据权利要求3所述的设备（100其特征在于，还用于，当生成所述量子门集群5.根据权利要求4所述的设备（100其特征在于，还用于，当生成所述量子门集群如果量子门作用的量子比特中的至少一个不属于所如果量子门作用的量子比特中的至少一个在所述锁定量子如果跳过量子门，则将所述量子门作用的所有量子比特添加到所述锁定量子比特集3分别根据局部量子比特的最大数量和/或全局量子比特的最大数量确定所述局部量子将作用于单个量子比特的量子门与作用于包括相同单个量子比特的量子比特子集的将作用于最多最大数量的局部量子比特的量子门包括到所述第二量子门序列（102）或如果包括量子门，则将所述量子门作用的所有量子比特添加到所述局部量子比特集4如果应用量子门需要多于预定阈值的量子比特才为局部量子比特，则跳过所述量子如果量子门作用的所述量子比特中的至少一个在锁定量子如果跳过量子门，则将所述量子门作用的所有量子比特添加到所述锁定量子比特集如果量子门的矩阵表示是对角线的，则将所述量子门包括到所述第二量子门序列将在所述所有量子比特的集中且不在所述局部量子比特集（103包括通过使用第二贪婪算法合并在一起的所述第二量子门序列（102）的所述量子门的子5任一项所述的设备（100或用于在处理器上实现时执行根据权利要求17所述的方法6[0002]通用量子电路模拟器将模拟量子计算机的整个状态的数学表示存储在存储器[0003]为了在经典计算机上模拟量子计算，人们可以使用量子计算的线性代数表示(量[0005]从上述关系来看，在存储器中表示量子计算机状态的直接方法是存储2n个复数[0007]回=u.(2)7[0016]在上述关系(1)中选择基的自然方法是将给一个基态分配一个状态，在该状态个量子比特所需的传输数据比逐个顺序交换它们8[0024]另一种方法描述了分布式量子电路模拟器(QuEST)的开源实现[0032]本发明的实施例基于张量乘积运算的关联性使得可以通过不同的方式将关系(3)n…8…ui)8(ui-1…B…U1)=8i(5)9果量子门作用的量子比特中的至少一个不属于所选择的量子比特组合，则跳过所述量子所述全局量子比特集时：分别根据局部量子比特的最大数量和/或全局量子比特的最大数量确定所述局部量子比特集和/或所述全局量子比将作用于单个量子比特的量子门与作用于包括相同单个量子比特的量子比特子集的所述所述第一量子门序列包括作用于单个量子比特的至少一个量子门和作用于相同量子比特量子门作用的所有量子比特添加到所述锁定量维护锁定量子比特集；如果应用量子门需要多于预定阈值的量子比特才为局部量子比特，则跳过所述量子门；和/或如果量子门作用的所述量子比特中的至少一个在锁定量子比特量子门作用的量子比特添加到所述局部量子比特集；和/或如果量子门作用的所有量子比所述全局量子比特集时：构建所述第一量子门序列中的量子门作用的所有量子比特的集；在所述所有量子比特的集中且不在所述局部量子比特集中的所有量子比特包括到所述全[0055]本发明的第三方面提供了一种用于量子电路模拟器的量子门和量子比特调度的量子门作用的量子比特中的至少一个不属于所选择的量子比特组合，则跳过所述量子门；和/或如果量子门作用的量子比特中的至少一个在所述锁定量子比特集中，则跳过所述量所述全局量子比特集时：分别根据局部量子比特的最大数量和/或全局量子比特的最大数量确定所述局部量子比特集和/或所述全局量子比将作用于单个量子比特的量子门与作用于包括相同单个量子比特的量子比特子集的所述所述第一量子门序列包括作用于单个量子比特的至少一个量子门和作用于相同量子比特量子门作用的所有量子比特添加到所述锁定量维护锁定量子比特集；如果应用量子门需要多于预定阈值的量子比特才为局部量子比特，则跳过所述量子门；和/或如果量子门作用的所述量子比特中的至少一个在锁定量子比特量子门作用的量子比特添加到所述局部量子比特集；和/或如果量子门作用的所有量子比所述全局量子比特集时：构建所述第一量子门序列中的量子门作用的所有量子比特的集；在所述所有量子比特的集中且不在所述局部量子比特集中的所有量子比特包括到所述全[0074]图2示出了根据本发明的实施例的用于量子电路模拟器的设备执行的集群调度方[0075]图3示出了根据本发明的实施例的用于量子电路模拟器的设备执行的集群调度方[0076]图4示出了根据本发明的实施例的用于量子电路模拟器的设备执行的级调度方法[0077]图5示出了根据本发明的实施例的用于量子电路模拟器的设备执行的级调度方法施例的量子电路模拟器与8节点集群上的QuEST模拟器相比的30层至上电路模拟[0079]图7示出了根据本发明的实施例的用于量子电路模拟器的量子门和量子比特调度[0085]图1示出了根据本发明的实施例的设备100。设备100适用于量子电路模拟器11设备100可以是量子电路模拟器110的一部分，或者可以连接到量子电路模拟器110。设备[0086]设备100用于根据作为设备100的输入接收的量子电路等获取第一量子门序列101。量子电路可以是要在量子电路模拟器110上/由量子电路模拟器110模拟的量子102是根据第一量子门序列101使用带有回溯的贪婪[0087]此外，设备100用于根据生成的第二量子门序列102，分别计算局部量子比特集起的第二量子门序列102中的量子门的子集。贪婪算法在本质上可以类似于用于生成第二[0088]最后，设备100用于将局部量子比特集103a和全局量子比特集103b提供给量子电[0089]值得注意的是，在图1的设备100中，量子门的集群104的生成和第三量子门序列量子比特集103a和103b的计算和输出可以称为级调度算法。该算法使得设备100可以执行[0090]图2示出了集群调度算法的伪代码，集群调度算法可以由根据本发明的实施例的[0092]该算法进一步将量子门合并成量子门集群104。因此，它试图最小化生成的集群[0095]图4示出了级调度算法的伪代码，级调度算法可以由根据本发明的实施例的设备[0106]图6(a)中示出了由设备100执行的方法的结果。设备100已经用3个全局量子比特[0107]在图6(b)中，将根据本发明的实施例的量子电路模拟器110(即包括图1所示的设一量子门序列101的子序列；步骤703，根据所述第二量子门序列102计算局部量子比特集所述集群104的顺序生成第三量子门序列105，所述第三量子门序列105包含所述第二量子本发明和独立权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，能够理解和单个元件或其它单元可满足权利要求书中所叙述的若干实体或项目的功能。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施并不表示这些措施的组合不能用于有益的实现方式。