量子电路映射方法、装置及电子设备与流程

本公开涉及量子计算，尤其涉及量子电路，具体涉及一种量子电路映射方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、量子电路映射是量子计算中的一个重要问题，对缓解噪声对量子计算的影响起着重要作用。其涉及在量子处理器(也称量子芯片)里挑选一组物理量子比特构建量子门，用以执行给定的逻辑量子电路。

2、本质上，量子电路映射问题是关于确定逻辑量子电路中的量子比特(或量子门)到量子处理器中的物理量子比特(或量子门)的映射关系。由于现有微纳加工和测控技术的限制，量子处理器上的量子比特(或量子门)的性能存在差异。

3、通常，量子电路映射应该避开质量差的量子比特和量子门，并选取合适的量子比特和量子门来执行量子算法，以降低量子电路运行过程中可能产生的错误，得到高保真度的计算结果。

技术实现思路

1、本公开提供了一种量子电路映射方法、装置及电子设备。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种量子电路映射方法，包括：

3、基于量子芯片上量子比特的排列结构信息，获取量子芯片的耦合图；以及获取预编译到所述量子芯片上的第一逻辑量子电路的相互作用图，所述排列结构信息指示所述量子芯片上量子比特以网格结构排列；

4、在所述耦合图的约化搜索空间中搜索与所述相互作用图同构的第一子图，所述约化搜索空间包括所述耦合图中与生成集的距离不超过指定距离的节点的集合，所述指定距离大于或等于所述相互作用图的半径，所述生成集包括所述耦合图中相邻的至少一个节点；

5、利用所述耦合图的网格结构，对所述第一子图在所述耦合图上进行平移操作，得到与所述相互作用图同构的第二子图；

6、确定子图集合中每个子图一一对应的第一映射方案，所述第一映射方案为所述第一逻辑量子电路到所述量子芯片的映射方案，所述子图集合包括所述第一子图和所述第二子图；

7、基于所述量子芯片上物理量子门的保真度，从所述子图集合对应的第一映射方案中确定所述第一逻辑量子电路到所述量子芯片的目标映射方案。

8、根据本公开的第二方面，提供了一种量子电路映射装置，包括：

9、获取模块，用于基于量子芯片上量子比特的排列结构信息，获取量子芯片的耦合图；以及获取预编译到所述量子芯片上的第一逻辑量子电路的相互作用图，所述排列结构信息指示所述量子芯片上量子比特以网格结构排列；

10、搜索模块，用于在所述耦合图的约化搜索空间中搜索与所述相互作用图同构的第一子图，所述约化搜索空间包括所述耦合图中与生成集的距离不超过指定距离的节点的集合，所述指定距离大于或等于所述相互作用图的半径，所述生成集包括所述耦合图中相邻的至少一个节点；

11、平移操作模块，用于利用所述耦合图的网格结构，对所述第一子图在所述耦合图上进行平移操作，得到与所述相互作用图同构的第二子图；

12、第一确定模块，用于确定子图集合中每个子图一一对应的第一映射方案，所述第一映射方案为所述第一逻辑量子电路到所述量子芯片的映射方案，所述子图集合包括所述第一子图和所述第二子图；

13、第二确定模块，用于基于所述量子芯片上物理量子门的保真度，从所述子图集合对应的第一映射方案中确定所述第一逻辑量子电路到所述量子芯片的目标映射方案。

14、根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：

15、至少一个处理器；以及

16、与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

17、存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，该指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行第一方面中的任一项方法。

18、根据本公开的第四方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，该计算机指令用于使计算机执行第一方面中的任一项方法。

19、根据本公开的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现第一方面中的任一项方法。

20、根据本公开的技术解决了相关技术中量子电路在网格结构的量子芯片上的映射效率比较低的问题，可以提高量子电路在网格结构的量子芯片上的映射效率。

21、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种量子电路映射方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，所述在所述耦合图的约化搜索空间中搜索与所述相互作用图同构的第一子图之前，还包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相互作用图的半径通过以下方式确定：

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生成集包括所述耦合图中心的四个节点。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述利用所述耦合图的网格结构，对所述第一子图在所述耦合图上进行平移操作，得到与所述相互作用图同构的第二子图，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定子图集合中每个子图一一对应的第一映射方案，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述量子芯片上物理量子门的保真度，从所述子图集合对应的第一映射方案中确定所述第一逻辑量子电路到所述量子芯片的目标映射方案，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述基于所述量子芯片上物理量子门的保真度，获取每个第一映射方案下所述第一逻辑量子电路映射到所述量子芯片上的物理量子电路的目标保真度，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其中，针对每一逻辑量子门，所述逻辑量子门在各第一映射方案下到物理量子门的映射关系和所述物理量子门的保真度均以矢量形式存储和运算；

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取预编译到所述量子芯片上的第一逻辑量子电路的相互作用图，包括：

11.一种量子电路映射装置，包括：

12.根据权利要求11所述的装置，还包括：

13.根据权利要求11所述的装置，其中，所述相互作用图的半径通过以下方式确定：

14.根据权利要求11所述的装置，其中，所述生成集包括所述耦合图中心的四个节点。

15.根据权利要求11所述的装置，其中，所述平移操作模块，具体用于：

16.根据权利要求11所述的装置，其中，所述第一确定模块，具体用于：

17.根据权利要求11所述的装置，其中，所述第二确定模块包括：

18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述保真度获取单元，具体用于：

19.根据权利要求18所述的装置，其中，针对每一逻辑量子门，所述逻辑量子门在各第一映射方案下到物理量子门的映射关系和所述物理量子门的保真度均以矢量形式存储和运算；

20.根据权利要求11所述的装置，其中，所述获取模块，具体用于：

21.一种电子设备，包括：

22.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-10中任一项所述的方法。

23.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据权利要求1-10中任一项所述的方法。

技术总结
本公开提供了一种量子电路映射方法、装置及电子设备，涉及量子计算技术领域，具体涉及量子电路技术领域。具体实现方案为：基于量子芯片上量子比特的排列结构信息，获取量子芯片的耦合图；获取预编译到量子芯片上的第一逻辑量子电路的相互作用图；在耦合图的约化搜索空间中搜索与相互作用图同构的第一子图，约化搜索空间包括耦合图中与生成集的距离不超过指定距离的节点的集合；利用耦合图的网格结构，对第一子图在耦合图上进行平移操作，得到第二子图；确定子图集合中每个子图一一对应的第一映射方案；基于量子芯片上物理量子门的保真度，从子图集合对应的第一映射方案中确定目标映射方案。

技术研发人员：方堃,余地
受保护的技术使用者：北京百度网讯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25