CN108734302A - 一种量子计算机的编程架构及运行流程 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种量子计算机的编程架构及运行流程，涉及到量子计算机，其特征在于，设定若干具体的类，将所述量子计算机运行流程分解为对具体的类的操作。本发明相比现有技术的优点在于：(1)本发明提供了一种量子计算机编程架构，使用这种架构可以高效地进行量子软件的开发。(2)本发明提供的技术具有可移植性，通过本发明提出的量子计算机编程架构开发的量子软件适用于不同硬件架构的量子计算机。(3)本发明提供的技术支持高等级量子语言，可以实现经典‑量子交叉算法。
Description
技术领域
本发明涉及量子计算技术领域，尤其涉及一种量子计算机的编程架构及运行流程。
背景技术
量子计算机发展迅速，当其包含的量子比特数目大于50时，计算能力将超过所有经典计算机。然而，量子计算机在底层硬件架构和工作方式上都与经典计算机有本质的不同，所以经典计算机的程序语言不适用于量子计算机，量子计算机需要专用的量子程序语言。目前阶段，量子计算机在软件层面的研究还处于起步阶段，提出的量子计算机的编程架构还不完善，导致量子程序语言还无法有效地控制量子计算机。研究人员通过对量子计算机的结构进行深入分析以及借鉴经典计算机编程架构中一些思想，探索一种与量子计算机硬件契合的量子计算机的编程架构。
目前阶段，量子计算机与量子软件之间还存在分歧，量子软件定义的量子计算机的属性与操作指令无法与量子计算机有效结合，量子计算机的一些操作也没有在量子软件中体现出来，比如现在开发的量子软件还无法有效表示HHL量子算法。导致这些现象的一个原因是目前没有开发出一种标准的量子计算机编程架构，量子软件开发过程没有一个明确的方向，使得量子软件无法兼顾量子计算机的所有特性。量子软件开发领域需要一种标准的量子计算机编程架构及运行流程，用来辅助量子软件的开发。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题在于目前没有开发出一种标准的量子计算机编程架构及运行流程，量子软件开发过程没有一个明确的方向，使得量子软件无法兼顾量子计算机的所有特性的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种量子计算机的编程架构，涉及到量子计算机，设定若干具体的类，将所述量子计算机运行流程分解为对具体的类的操作。
作为本发明的优选方式之一，所述具体的类包括QMachine类、QProg类、QProcess类、Qubit类、CBit类；
QMachine类表示量子计算机芯片；
QProg类用来构建量子程序；
QProcess类控制量子计算机运行流程；
Qubit类为虚拟单元用于表示量子比特；
CBit类为虚拟单元用于表示保存测量结果的经典比特寄存器。
作为本发明的优选方式之一，所述QProg类中包含量子比特和经典比特寄存器，即QProg类与Qubit类和CBit类有联系。
作为本发明的优选方式之一，所述QMachine类包含量子比特硬件单元_qubit类，虚拟Qubit类和_qubit类之间存在映射。
作为本发明的优选方式之一，所述QProg中的量子比特通过Qubit类映射到QMachine类中的量子比特硬件单元_qubit类。
作为本发明的优选方式之一，所述QProcess类用来将QProg类生成的量子程序装载到QMachine类，并且控制QMachine类运行量子程序。
作为本发明的优选方式之一，所述QMachine类与QProcess类之间有反馈关系，从而可以表示经典-量子混合程序。
作为本发明的优选方式之一，所述QProcess类保存并输出最后程序运行结果。
本发明还公开了一种量子计算机的运行流程，所述量子计算机运行流程为对具体的类的操作。
本发明相比现有技术的优点在于：(1)本发明提供了一种新的量子计算机编程架构，使用这种架构可以高效地进行量子软件的开发。2)本发明提供的技术具有可移植性，通过本发明提出的量子计算机编程架构开发的量子软件适用于不同硬件架构的量子计算机。(3)本发明提供的技术支持高等级量子语言，可以实现经典-量子交叉算法。
附图说明
图1是本发明的实施例中各类之间的关系图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明的发明原理：根据量子计算机的硬件架构及控制方式，本发明将整个流程抽象为具体的对象，通过对这些对象进行各种操作来控制量子计算机，量子软件的开发也是面向这些对象的过程。
参见图1:基于以上原理：本发明一种量子计算机的编程架构，涉及到量子计算机，设定若干具体的类，将所述量子计算机运行流程分解为对具体的类的操作；
具体的类:包括QMachine类、QProg类、QProcess类、Qubit类、CBit类；
QMachine类表示量子计算机芯片；
QProg类用来构建量子程序；
QProcess类控制量子计算机运行流程；
Qubit类为虚拟单元用于表示量子比特的经典比特寄存器；
CBit类为虚拟单元用于表示保存测量结果的经典比特寄存器；
对具体的类的操作:QProg类中包含量子比特和经典比特寄存器，即QProg类与qubit类和CBit类有联系；QMachine类包含量子比特硬件单元_qubit类，虚拟Qubit类和_qubit类之间存在映射，QProg中的量子比特通过Qubit类映射到QMachine类中的量子比特硬件单元_qubit类，QProcess类用来将QProg类生成的量子程序装载到QMachine类，并且控制QMachine类运行QProg量子程序，一些量子程序运行会影响QProcess类，QMachine类与QProcess类之间有反馈关系，QProcess类保存并输出最后程序运行结果。
本发明的有益效果：本发明提供了一种新的量子计算机编程架构及量子计算机的运行流程，使用这种架构或运行流程可以高效地进行量子软件的开发；本发明提供的技术具有可移植性，通过本发明提出的量子计算机编程架构开发的量子软件可作用在不用的量子计算机硬件架构；本发明提供的技术支持高等级量子语言，可以实现经典-量子交叉算法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种量子计算机的编程架构，涉及到量子计算机，其特征在于，设定若干具体的类，将所述量子计算机运行流程分解为对具体的类的操作。
2.根据权利要求1所述的量子计算机的编程架构，其特征在于，所述具体的类包括QMachine类、QProg类、QProcess类、Qubit类、CBit类；
QMachine类表示量子计算机芯片；
QProg类用来构建量子程序；
QProcess类控制量子计算机运行流程；
Qubit类为虚拟单元用于表示量子比特；
CBit类为虚拟单元用于表示保存测量结果的经典寄存器。
3.根据权利要求2所述的量子计算机的编程架构，其特征在于，所述QProg类中包含量子比特和经典寄存器，即QProg类与Qubit类和CBit类有联系。
4.根据权利要求2所述的量子计算机的编程架构，其特征在于，所述QMachine类包含量子比特硬件单元_qubit类，虚拟Qubit类和_qubit类之间存在映射。
5.根据权利要求5所述的量子计算机的编程架构，其特征在于，所述QProg中的量子比特通过Qubit类映射到QMachine类中的量子比特硬件单元_qubit类。
6.根据权利要求2所述的量子计算机的编程架构，其特征在于，所述QProcess类用来将QProg类生成的量子程序装载到QMachine类，并且控制QMachine类运行量子程序。
7.根据权利要求6所述的量子计算机的编程架构，其特征在于，所述QMachine类与QProcess类之间有反馈关系，从而可以执行经典-量子混合程序。
8.根据权利要求2所述的量子计算机的编程架构，其特征在于，所述QProcess类保存并输出最后程序运行结果。
9.一种采用权利要求1至8任一项所述的量子计算机的编程架构的量子计算机的运行流程，其特征在于，所述量子计算机运行流程为对具体的类的操作。
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| CN201810507635.9A CN108734302B (zh) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | 一种量子计算机的编程架构系统及运行方法 |
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| CN201810507635.9A CN108734302B (zh) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | 一种量子计算机的编程架构系统及运行方法 |
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| CN109754087A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-05-14 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 量子程序转化方法、装置及电子设备 |
| CN109816112A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-05-28 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种解析量子程序存储文件的方法及装置 |
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| CN104468529A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-03-25 | 浙江工商大学 | 基于逻辑量子比特和控制非操作的抗集体退相位噪声鲁棒量子对话协议 |
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2018
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| CN109754087B (zh) * | 2019-01-11 | 2020-12-04 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 量子程序转化方法、装置及电子设备 |
| CN109816112B (zh) * | 2019-01-11 | 2021-01-05 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种解析量子程序存储文件的方法及装置 |
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