本技術(shù)涉及量子線路優(yōu)化領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種基于奎因-麥克拉斯基算法的量子線路的優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

1、在含噪中等尺度量子系統(tǒng)時代，為提高量子計算的效率和實用性，需要尋找量子線路的最優(yōu)構(gòu)造。相關(guān)技術(shù)中，能夠使用奎因-麥克拉斯基算法尋找量子線路的最優(yōu)構(gòu)造，奎因-麥克拉斯基算法是一種用于邏輯函數(shù)化簡的重要工具。但在處理具有大量變量的量子線路的情況下，奎因-麥克拉斯基算法的計算復(fù)雜度隨變量數(shù)量的增加而呈指數(shù)增長，奎因-麥克拉斯基算法將會難以實現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種基于奎因-麥克拉斯基算法的量子線路的優(yōu)化方法。

2、本技術(shù)實施方式提供一種基于奎因-麥克拉斯基算法的量子線路的優(yōu)化方法，所述方法包括：

3、根據(jù)所述量子線路的真值表轉(zhuǎn)化為一次蘊含項集合；

4、基于所述奎因-麥克拉斯基算法對所述一次蘊含項集合進行處理得到本質(zhì)素蘊含項集合；

5、對所述本質(zhì)素蘊含項集合進行處理得到優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合；

6、根據(jù)所述優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合得到目標(biāo)量子線路，以實現(xiàn)對所述量子線路的優(yōu)化。

7、如此，計算機設(shè)備根據(jù)量子線路的真值表轉(zhuǎn)化為一次蘊含項集合，再基于奎因-麥克拉斯基算法和量子線路的可逆性對一次蘊含項集合進行處理得到優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集。最后計算機設(shè)備根據(jù)優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合得到目標(biāo)量子線路，以實現(xiàn)對量子線路的優(yōu)化。如此，通過這種方法，在不犧牲量子線路功能的前提下，對量子線路的深度進行壓縮，并減少量子線路中量子門的控制位，從而降低量子線路的復(fù)雜性，提高量子線路的效率和量子線路中量子門的保真度，提升量子線路的可執(zhí)行性。

8、在某些實施方式中，所述方法還包括：

9、根據(jù)預(yù)存儲的量子門-真值表的對應(yīng)關(guān)系得到所述真值表。

10、如此，計算機設(shè)備根據(jù)預(yù)存儲的量子門-真值表的對應(yīng)關(guān)系得到真值表。這樣，計算機設(shè)備得到了真值表，后續(xù)進程中能夠根據(jù)該真值表得到量子線路的一次蘊含項集合。

11、在某些實施方式中，所述根據(jù)所述量子線路得到的真值表轉(zhuǎn)化為一次蘊含項集合，包括：

12、將所述真值表中值為1的項所對應(yīng)的下標(biāo)轉(zhuǎn)化為二進制得到所述一次蘊含項集合，其中，所述二進制的位數(shù)與輸入所述量子線路的量子比特數(shù)量一致，所述一次蘊含項集合包括多個一次蘊含項。

13、如此，計算機設(shè)備將真值表中值為1的項所對應(yīng)的下標(biāo)轉(zhuǎn)化為二進制得到一次蘊含項集合，其中，二進制的位數(shù)與輸入量子線路的量子比特數(shù)量一致，一次蘊含項集合包括多個一次蘊含項。這樣，計算機設(shè)備將真值表中值為1的項所對應(yīng)的下標(biāo)轉(zhuǎn)化為二進制得到一次蘊含項集合是奎因-麥克拉斯基算法的重要步驟，是實現(xiàn)后續(xù)合并蘊含項的基礎(chǔ)。

14、在某些實施方式中，所述基于所述奎因-麥克拉斯基算法對所述一次蘊含項集合進行處理得到本質(zhì)素蘊含項集合，包括：

15、基于所述奎因-麥克拉斯基算法對所述一次蘊含項集合中的一次蘊含項進行合并處理得到合并蘊含項集合；

16、根據(jù)所述合并蘊含項集合得到所述本質(zhì)素蘊含項集合。

17、如此，計算機設(shè)備基于奎因-麥克拉斯基算法對一次蘊含項集合中的一次蘊含項進行合并處理得到合并蘊含項集合。接著，計算機設(shè)備根據(jù)合并蘊含項集合得到本質(zhì)素蘊含項集合。這樣，計算機設(shè)備根據(jù)基于奎因-麥克拉斯基算法對一次蘊含項集合進行處理，然后得到本質(zhì)素蘊含項集合的這個過程，能夠減少量子邏輯門的使用，從而降低量子線路的復(fù)雜性。此外，通過合并蘊含項，可以將量子門的控制位減少一位，提高量子門的保真度。

18、在某些實施方式中，所述基于所述奎因-麥克拉斯基算法對所述一次蘊含項集合中的一次蘊含項進行合并處理得到合并蘊含項集合，包括：

19、基于所述奎因-麥克拉斯基算法對所述一次蘊含項集合中漢明距離為1的一次蘊含項進行合并處理得到多個蘊含項，以得到所述合并蘊含項集合，其中，所述漢明距離用于指示兩個蘊含項之間對應(yīng)位置上不同字符的數(shù)量，所述蘊含項包括所述一次蘊含項。

20、如此，計算機設(shè)備基于奎因-麥克拉斯基算法對一次蘊含項集合中漢明距離為1的一次蘊含項進行合并處理得到多個蘊含項，以得到合并蘊含項集合，其中，漢明距離用于指示兩個蘊含項之間對應(yīng)位置上不同字符的數(shù)量，蘊含項包括一次蘊含項。這樣，通過對一次蘊含項集合中漢明距離為1的一次蘊含項進行合并處理，能夠減少蘊含項的數(shù)量，從而減少量子線路中的量子邏輯門數(shù)量，最終提高量子線路的效率。

21、在某些實施方式中，所述根據(jù)所述合并蘊含項集合得到所述本質(zhì)素蘊含項集合，包括：

22、對所述合并蘊含項集合中漢明距離為1的蘊含項進行合并處理直至所述合并蘊含項集合中各蘊含項的漢明距離均大于1；

23、根據(jù)預(yù)設(shè)算法對所述合并蘊含項集合進行處理得到所述本質(zhì)素蘊含項集合。

24、如此，計算機設(shè)備對合并蘊含項集合中漢明距離為1的蘊含項進行合并處理直至合并蘊含項集合中各蘊含項的漢明距離均大于1。接著，計算機設(shè)備根據(jù)預(yù)設(shè)算法對合并蘊含項集合進行處理得到本質(zhì)素蘊含項集合。這樣，通過對合并蘊含項集合進行合并操作，可以進一步簡化量子線路，減少量子邏輯門的數(shù)量，從而降低量子線路的復(fù)雜性。此外，通過預(yù)設(shè)算法對對合并蘊含項集合進行處理，能夠降低算法的復(fù)雜度，提升資源的利用率。

25、在某些實施方式中，所述方法還包括：

26、查詢所述本質(zhì)素蘊含項集合中漢明距離小于或等于預(yù)設(shè)距離的本質(zhì)素蘊含項對。

27、如此，計算機設(shè)備查詢本質(zhì)素蘊含項集合中漢明距離小于或等于預(yù)設(shè)距離的本質(zhì)素蘊含項對。這樣，通過查詢本質(zhì)素蘊含項集合中的本質(zhì)素蘊含項對，能夠為后續(xù)進程中得到可逆蘊含項對提供幫助。

28、在某些實施方式中，所述對所述本質(zhì)素蘊含項集合進行處理得到優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合，包括：

29、基于所述量子線路的可逆性和所述本質(zhì)素蘊含項對得到可逆蘊含項對；

30、根據(jù)所述可逆蘊含項對得到所述優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合。

31、如此，計算機設(shè)備基于量子線路的可逆性和本質(zhì)素蘊含項對得到可逆蘊含項對。接著，計算機設(shè)備根據(jù)可逆蘊含項對得到優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合。這樣，通過量子線路的可逆性和本質(zhì)素蘊含項對，可以得到和本質(zhì)素蘊含項對相對應(yīng)的可逆蘊含項對，該可逆蘊含項對能夠和本質(zhì)素蘊含項對進行處理，可以減少量子邏輯門的數(shù)量，降低量子線路的深度，從而提高量子線路的效率。

32、在某些實施方式中，所述根據(jù)所述可逆蘊含項對得到所述優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合，包括：

33、將所述可逆蘊含項對插入所述本質(zhì)素蘊含項集合得到可逆本質(zhì)素蘊含項集合；

34、對所述可逆本質(zhì)素蘊含項集合進行合并處理得到優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合。

35、如此，計算機設(shè)備將可逆蘊含項對插入本質(zhì)素蘊含項集合得到可逆本質(zhì)素蘊含項集合。接著，計算機設(shè)備對可逆本質(zhì)素蘊含項集合進行合并處理得到優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合。這樣，由于量子線路的可逆性，可以發(fā)現(xiàn)通過將可逆蘊含項對插入本質(zhì)素蘊含項集合得到可逆本質(zhì)素蘊含項集合，對應(yīng)的量子線路的功能上和本質(zhì)素蘊含項集合所對應(yīng)的量子線路一致。此外，計算機設(shè)備對可逆本質(zhì)素蘊含項集合進行合并處理得到優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合，可以發(fā)現(xiàn)雖然本質(zhì)素蘊含項集合中的蘊含量數(shù)量和優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合中的蘊含量數(shù)量一致，但優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合對應(yīng)的量子線路量子門的控制位更少，量子門的保真度更高。

36、在某些實施方式中，所述對所述可逆本質(zhì)素蘊含項集合進行合并處理得到優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合，包括：

37、在所述優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合包括漢明距離為1的蘊含項的情況下，對所述可逆本質(zhì)素蘊含項集合中的蘊含項進行合并處理得到所述優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合；

38、在所述優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合不包括漢明距離為1的蘊含項的情況下，輸出所述優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合。

39、如此，在優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合包括漢明距離為1的蘊含項的情況下，計算機設(shè)備對可逆本質(zhì)素蘊含項集合中的蘊含項進行合并處理得到優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合。在優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合不包括漢明距離為1的蘊含項的情況下，計算機設(shè)備輸出優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合。這樣，通過對可逆本質(zhì)素蘊含項集合進行合并操作，可以進一步簡化量子線路，減少量子邏輯門的數(shù)量，從而降低量子線路的復(fù)雜性。此外，該過程還是重復(fù)進行的，直到合并蘊含項集合中所有蘊含項的漢明距離均大于1。這表明得到的優(yōu)化本質(zhì)素蘊含項集合中每個蘊含項都是獨特的，不能被其他蘊含項所替代。

40、本技術(shù)的實施方式的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本技術(shù)的實施方式的實踐了解到。