CN112016691A - 一种量子线路的构建方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种量子线路的构建方法及装置，方法包括：确定网络节点重要性对应的预设重要性指标值；获得数量至少为所述节点数目的量子比特；其中，一所述节点对应一所述量子比特；根据所述预设重要性指标值，在所述量子比特上添加预设量子逻辑门，得到用于输出基态的量子线路；其中，所述基态作为网络节点重要性排序的排序结果。利用本发明实施例，能够实现在量子计算领域设计量子线路，以解决网络节点重要性排序问题，填补相关技术的空白。

Description

一种量子线路的构建方法及装置

技术领域

本发明属于量子计算技术领域，特别是一种量子线路的构建方法及装置。

背景技术

在现实生活中，很多事物都是以系统的方式存在着，比如生态系统、电力系统、交通系统、公共卫生系统等等，而这些系统通常可以抽象成网络来进行处理，例如：生态系统中的食物链可以抽象为生物间捕食关系的网络，交通系统可以抽象为城市节点间交通连通关系的网络等等。

近年来，复杂网络不断地被关注,尤其是许多实际生活中的复杂网络呈现出与以前网络理论不同的特征,例如:无尺度特性、等级特性、小世界效应等等。通过研究网络，可以深刻理解对应系统的特性和功能。在量子计算领域，对于网络节点重要性排序问题，需要根据网络特性设计量子线路，应用于量子计算机或模拟量子计算机行为的量子虚拟机，以用于后续计算排序结果，从而解决对应系统中的实际问题。然而，设计用于解决网络节点重要性排序的量子线路，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种量子线路的构建方法及装置，以解决现有技术中的不足，它能够实现在量子计算领域设计量子线路，以解决网络节点重要性排序问题，填补相关技术的空白。

本申请的一个实施例提供了一种量子线路的构建方法，所述方法包括：

确定网络节点重要性对应的预设重要性指标值；

获得数量至少为所述节点数目的量子比特；其中，一所述节点对应一所述量子比特；

根据所述预设重要性指标值，在所述量子比特上添加预设量子逻辑门，得到用于输出基态的量子线路；其中，所述基态作为网络节点重要性排序的排序结果。

可选的，所述预设重要性指标值包括：局部重要性值；

所述确定网络节点重要性对应的局部重要性值，包括：

计算节点受相连节点影响后的第二局部不可替代值，其中，计算公式为：

其中，所述W_ij、W_ji为边i→j、边j→i的权重，所述D_j、D_i为节点j、节点i的第一强度，所述U_j、U_i为节点j、节点i的第一局部不可替代值，所述λ表示节点对相连节点影响的重视程度，且0≤λ≤1，所述

为入节点和出节点的并集，所述

为节点i的入节点集合，所述

为节点i的出节点集合，所述ΔU_ji为体现节点相互影响的中间参数，所述

为节点i受相连节点影响后的第二局部不可替代值；

计算节点受相连节点影响后的第二强度，其中，计算公式为：

其中，所述

为节点i受相连节点影响后的第二强度；

根据所述第二局部不可替代值和所述第二强度，计算网络节点的局部重要性值。

可选的，所述根据所述第二局部不可替代值和所述第二强度，计算网络节点的局部重要性值，包括：

对所述第二局部不可替代值和所述第二强度，计算网络节点的局部重要性值

所述μ₁、所述μ₂为局部重要性值的影响因子，0≤μ₁≤1，0≤μ₂≤1，μ₁+μ₂＝1。

可选的，所述根据所述第二局部不可替代值和所述第二强度，计算网络节点的局部重要性值，包括：

对所述第二局部不可替代值和所述第二强度进行预处理，其中，将所述第二强度处理为：

其中，所述

表示处理得到的节点i的第三强度，所述m表示节点的分类类别数，所述

为各所述第二强度中的最大值、最小值；

将所述第二局部不可替代值处理为：

其中，所述

表示处理得到的节点i的第三局部不可替代值，所述

为各所述第二局部不可替代值中的最大值、最小值；

对所述第三局部不可替代值和所述第三强度，计算网络节点的局部重要性值

所述μ₁、所述μ₂为局部重要性值的影响因子，0≤μ₁≤1，0≤μ₂≤1，μ₁+μ₂＝1进行求和，得到网络节点的局部重要性值。

可选的，所述根据所述局部重要性值，在所述量子比特上添加预设量子逻辑门，包括：

针对各个网络节点，根据所述局部重要性值的大小次序，从所述局部重要性值中最大值对应的节点开始，将该节点对应的量子比特设为控制比特，将与该节点相连的节点对应的量子比特设为目标比特；

对所述控制比特添加X门操作；其中，所述X门操作为所述控制比特执行的第一个量子逻辑门操作；

对所述目标比特添加由所述控制比特控制的受控RY门操作，以删除所述控制比特和所述目标比特对应的节点相连的边；

对所述控制比特添加RX门操作，直至网络节点相连的边全部删除；其中，所述RX门操作为所述控制比特执行的最后一个量子逻辑门操作。

本申请的又一实施例提供了一种量子线路的构建装置，所述装置包括：

确定模块，用于确定网络节点重要性对应的预设重要性指标值；

获得模块，用于获得数量至少为所述节点数目的量子比特；其中，一所述节点对应一所述量子比特；

添加模块，用于根据所述预设重要性指标值，在所述量子比特上添加预设量子逻辑门，得到用于输出基态的量子线路；其中，所述基态作为网络节点重要性排序的排序结果。

可选的，所述预设重要性指标值包括：局部重要性值；所述确定模块，包括：

第一计算单元，用于计算节点受相连节点影响后的第二局部不可替代值，其中，计算公式为：

其中，所述W_ij、W_ji为边i→j、边j→i的权重，所述D_j、D_i为节点j、节点i的第一强度，所述U_j、U_i为节点j、节点i的第一局部不可替代值，所述λ表示节点对相连节点影响的重视程度，且0≤λ≤1，所述

为入节点和出节点的并集，所述

为节点i的入节点集合，所述

为节点i的出节点集合，所述ΔU_ji为体现节点相互影响的中间参数，所述

为节点i受相连节点影响后的第二局部不可替代值；

计算节点受相连节点影响后的第二强度，其中，计算公式为：

其中，所述

为节点i受相连节点影响后的第二强度；

第三计算单元，用于根据所述第二局部不可替代值和所述第二强度，计算网络节点的局部重要性值。

可选的，所述第三计算单元，具体用于：

对所述第二局部不可替代值和所述第二强度，计算网络节点的局部重要性值

所述μ₁、所述μ₂为局部重要性值的影响因子，0≤μ₁≤1，0≤μ₂≤1，μ₁+μ₂＝1。

可选的，所述第三计算单元，具体用于：

对所述第二局部不可替代值和所述第二强度进行预处理，其中，将所述第二强度处理为：

其中，所述

表示处理得到的节点i的第三强度，所述m表示节点的分类类别数，所述

为各所述第二强度中的最大值、最小值；

将所述第二局部不可替代值处理为：

其中，所述

表示处理得到的节点i的第三局部不可替代值，所述

为各所述第二局部不可替代值中的最大值、最小值；

对所述第三局部不可替代值和所述第三强度，计算网络节点的局部重要性值

所述μ₁、所述μ₂为局部重要性值的影响因子，0≤μ₁≤1，0≤μ₂≤1，μ₁+μ₂＝1进行求和，得到网络节点的局部重要性值。

可选的，所述添加模块，具体用于：

针对各个网络节点，根据所述局部重要性值的大小次序，从所述局部重要性值中最大值对应的节点开始，将该节点对应的量子比特设为控制比特，将与该节点相连的节点对应的量子比特设为目标比特；

对所述控制比特添加X门操作；其中，所述X门操作为所述控制比特执行的第一个量子逻辑门操作；

对所述目标比特添加由所述控制比特控制的受控RY门操作，以删除所述控制比特和所述目标比特对应的节点相连的边；

对所述控制比特添加RX门操作，直至网络节点相连的边全部删除；其中，所述RX门操作为所述控制比特执行的最后一个量子逻辑门操作。

本申请的又一实施例提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项中所述的方法。

本申请的又一实施例提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项中所述的方法。

与现有技术相比，本发明提供的一种量子线路的构建方法，首先确定网络节点重要性对应的预设重要性指标值，并获得数量至少为节点数目的量子比特，其中，一节点对应一量子比特，然后根据预设重要性指标值，在量子比特上添加预设量子逻辑门，得到用于输出基态的量子线路，其中，基态作为网络节点重要性排序的排序结果，从而实现在量子计算领域设计量子线路，以解决网络节点重要性排序问题，进而解决对应系统中的实际问题，并填补现有技术的空白。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种量子线路的构建方法的计算机终端的硬件结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种量子线路的构建方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种节点网络示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种节点网络示意图；

图5为本发明实施例提供的一种量子线路示意图；

图6为本发明实施例提供的一种量子线路的构建装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

现实生活中，绝大部分复杂性系统(例如社会系统、生物系统、信息系统、经济与金融网络系统、电力与交通系统、感染病传播系统等)都可以抽象为网络的结构,并用网络的理论定量地描述和解决这些系统上存在的问题。有时我们会关心研究系统中重要对象。比如，感染病传播中，用户希望找到哪些接触比较广泛的个体从而想办法将其隔离，这些接触广泛的个体就可以看作重要的网络节点。

对复杂网络节点进行重要性综合评价，探究网络影响力最大化问题，不仅具有理论意义，而且在许多领域有极大的应用价值，如疫情控制、广告投放、通讯网络保障、预测热门研究成果以及蛋白质交互等等。

基于此，本发明首先介绍一种量子线路的构建方法，该方法可应用于电子设备，如计算机终端，具体如普通电脑、量子计算机等等。

下面以运行在计算机终端上为例对其进行详细说明。图1为本发明实施例提供的一种量子线路的构建方法的计算机终端的硬件结构框图。如图1所示，计算机终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，可选地，上述计算机终端还可以包括用于通信功能的传输装置106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述计算机终端的结构造成限定。例如，计算机终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器104可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本申请实施例中的量子线路的构建方法对应的程序指令/模块，处理器102通过运行存储在存储器104内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(Radio Frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

需要说明的是，真正的量子计算机是混合结构的，它包含两大部分：一部分是经典计算机，负责执行经典计算与控制；另一部分是量子设备，负责运行量子程序进而实现量子计算。而量子程序是由量子语言如QRunes语言编写的一串能够在量子计算机上运行的指令序列，实现了对量子逻辑门操作的支持，并最终实现量子计算。具体的说，量子程序就是一系列按照一定时序操作量子逻辑门的指令序列。

在实际应用中，因受限于量子设备硬件的发展，通常需要进行量子计算模拟以验证量子算法、量子应用等等。量子计算模拟即借助普通计算机的资源搭建的虚拟架构(即量子虚拟机)实现特定问题对应的量子程序的模拟运行的过程。通常，需要构建特定问题对应的量子程序。本发明实施例所指量子程序，即是经典语言编写的表征量子比特及其演化的程序，其中与量子计算相关的量子比特、量子逻辑门等等均有相应的经典代码表示。

量子线路作为量子程序的一种体现方式，也称量子逻辑电路，是最常用的通用量子计算模型，表示在抽象概念下对于量子比特进行操作的线路，其组成包括量子比特、线路(时间线)，以及各种量子逻辑门，最后常需要通过量子测量操作将结果读取出来。

不同于传统电路是用金属线所连接以传递电压信号或电流信号，在量子线路中，线路可看成是由时间所连接，亦即量子比特的状态随着时间自然演化，在这过程中按照哈密顿运算符的指示，一直到遇上逻辑门而被操作。

一个量子程序整体上对应有一条总的量子线路，本发明所述量子程序即指该条总的量子线路，其中，该总的量子线路中的量子比特总数与量子程序的量子比特总数相同。可以理解为：一个量子程序可以由量子线路、针对量子线路中量子比特的测量操作、保存测量结果的寄存器及控制流节点(跳转指令)组成，一条量子线路可以包含几十上百个甚至千上万个量子逻辑门操作。量子程序的执行过程，就是对所有的量子逻辑门按照一定时序执行的过程。需要说明的是，时序即单个量子逻辑门被执行的时间顺序。

需要说明的是，经典计算中，最基本的单元是比特，而最基本的控制模式是逻辑门，可以通过逻辑门的组合来达到控制电路的目的。类似地，处理量子比特的方式就是量子逻辑门。使用量子逻辑门，能够使量子态发生演化，量子逻辑门是构成量子线路的基础，量子逻辑门包括单比特量子逻辑门，如Hadamard门(H门，阿达马门)、泡利-X门(X门)、泡利-Y门(Y门)、泡利-Z门(Z门)、RX门、RY门、RZ门等等；多比特量子逻辑门，如CNOT门、CR门、iSWAP门、Toffoli门等等。量子逻辑门一般使用酉矩阵表示，而酉矩阵不仅是矩阵形式，也是一种操作和变换。一般量子逻辑门在量子态上的作用是通过酉矩阵左乘以量子态右矢对应的矩阵进行计算的。

参见图2，图2为本发明实施例提供的一种量子线路的构建方法的流程示意图，该方法可以包括：

S201，确定网络节点重要性对应的预设重要性指标值；

具体的，预设重要性指标值是指用户根据需要预设的、影响网络节点重要性的指标的值，例如：局部重要性值。下面介绍局部重要性值的指标合理性和计算方式。

1.在带权重的有向网络中节点度又称为节点的强度，定义为与节点相连的边的权重之和，有向网络的强度根据边的方向不同，又分为出强度和入强度，即：

其中，W_ij、W_ji为边i→j、边j→i的权重，

为节点i的入节点集合、出节点集合，

D_i为节点i的入强度、出强度、总强度(第一强度)。

2.对于一个带权重的有向网络图G，在以节点i为中心的局部网络中，有

若路径j→i→k为节点j达到节点k的最短路径(即节点j不与节点k直接连接)，则认为该路径是局部不可替代的，经过节点i的局部不可替代路径总数可定义为局部不可替代流量R_i：

其中，

为节点j的出节点集合，

为节点k的入节点集合，f_jk为中间参数，在节点j不与节点k直接连接时，若某节点j的出节点集合与某节点k的入节点集合的交集包括节点i时，f_jk＝1，表示有一条经过节点i的局部不可替代路径，否则，表示没有。

以图3的网络图为例，O、A、B、C、D、E、F、G、H节点间的边无向，可理解为节点间双向连接。对于节点B和节点E，可得R_B＝6，分别是：ABC、CBA、ABE、EBA、ABD、DBA；R_E＝6，分别是BEH、HEB、CEG、GEC、DEF、FED。若仅凭R_i来判断节点i的重要性，则由于R_B＝R_E，可知它们同等重要。但是，分析图3可知，若删去B点，则A点和其余节点断开联系，相反，删去E点则不影响图中其他节点之间的连接性，这主要是因为R_i只是一个局部指标，其表达的信息有限，所以单凭该指标不能有效的代表节点的重要性。

3.对于一个带权重的有向网络图G，在以节点i为中心的局部网络中，有

若所有入节点j达到所有出节点k的路径总条数为

则可以定义节点i的局部唯一性UR_i：

继续以图3为例，

所以B点的重要性比E点高，这个结果比较合理。但是，UR_A＝1，若只考虑节点的局部唯一性指标，则A点的重要性比B点的重要性大，这显然不合理。此时，R_A＝2，R_B＝6，若以节点的局部不可替代流量为标准，则B点的重要性比A点高，这是合理的。于是，由上述分析可知，这两个指标都不能单独用来评价节点重要性。两者不同程度上都可体现节点是局部不可替代的，若只考虑前者，则无法体现节点的局部唯一性，若只考虑后者，则无法体现节点的局部不可替代流量。

4.为了权衡局部不可替代流量R_i和局部唯一性UR_i，可以将这两个指标结合起来使用。对于一个带权重的有向图G，可定义节点i的第一局部不可替代值U_i：

U_i＝R_i*UR_i

继续以图3为例，对该指标进行合理性验证，可得U_A＝2，U_B＝3，

即由第一局部不可替代值为标准，得节点A、B、E的重要性依次为B>A>E，由图3可知这个结果是合理的。

5.由上可知，节点重要性一定程度由各指标(权重W、第一强度D、局部不可替代流量R、局部唯一性UR、第一局部不可替代值U)决定。然而，节点间的重要性是相互影响的，相互影响效应可以体现在每个指标上面，即当节点j的指标值大于相连节点i时，则节点j对节点i是增强作用，节点i对节点j是削弱作用。由于网络是有向带权重的，所以节点间的相互影响程度和这些权重有关。可以令出权重和入权重对节点的影响相同，则节点j对节点i的影响系数为出权重、入权重之和与节点j的总权重的占比，节点i受到节点j的影响系数为出权重、入权重之和与节点i的总权重的占比，然后定义节点i受相连节点j影响后的第二局部不可替代值

其中，U_j为节点j的第一局部不可替代值，λ表示节点对相连节点影响的重视程度，0≤λ≤1，ΔU_ji为体现节点相互影响的中间参数(中间计算涉及，并无实义，ΔD_ji表示同理)，

为入节点和出节点的并集。

同理，构造强度的相互影响公式，计算节点i受相连节点影响后的第二强度

其中，D_j为节点j的第一强度。

最后，根据第二局部不可替代值和第二强度，计算网络节点的局部重要性值。

具体的，在一种实现方式中，可以对第二局部不可替代值和第二强度，计算网络节点的局部重要性值

μ₁、μ₂为局部重要性值的影响因子，0≤μ₁≤1，0≤μ₂≤1，μ₁+μ₂＝1。实际上，求和得到的具体值为多少不重要，重要的是节点的局部重要性值的相对大小，所以，局部重要性值的确定并不局限求和操作，本发明对其不做限定。

在另一种实现方式中，可以先对第二局部不可替代值和第二强度进行预处理。数据预处理通常是数据分析中重要的优选步骤，预处理后的数据值发生改变，但对各网络节点的重要性排序并无影响，因为排序是相对性的比较。

可以将第二局部不可替代值处理为：

其中，所述

表示处理得到的节点i的第三局部不可替代值，m表示节点的分类类别数：例如，将节点根据重要性进行二分类，则m＝2，分为不重要和重要，还可以将重要性进行量化，比如将不重要节点的重要性设为0，重要节点的重要性设为1；或者，将节点根据重要性进行四分类、八分类等等，则m＝4、8……；

为各第二局部不可替代值中的最大值、最小值。

可以将第二强度处理为：

其中，

表示处理得到的节点i的第三强度，

为各第二强度中的最大值、最小值。

最后，对第三局部不可替代值和第三强度，计算网络节点的局部重要性值

μ₁、μ₂为局部重要性值的影响因子，0≤μ₁≤1，0≤μ₂≤1，μ₁+μ₂＝1进行求和，得到网络节点的局部重要性值。

S202，获得数量至少为所述节点数目的量子比特；其中，一所述节点对应一所述量子比特；

具体的，可以获得用户输入的数量不少于网络节点总数目的量子比特。为了减少量子比特的资源占用，优选数量等于网络节点总数，一个量子比特对应表示为一个节点，将网络节点重要性排序问题通过量子线路的量子比特关联起来，体现其解决实际问题的应用意义。

S203，根据所述预设重要性指标值，在所述量子比特上添加预设量子逻辑门，得到用于输出基态的量子线路；其中，所述基态作为网络节点重要性排序的排序结果。

具体的，预设重要性指标值如局部重要性值可理解为评价重要性大小的估计值，其体现节点在局部网络中的重要性信息，没有准确体现节点在全局网络中的重要性地位。为了较为准确地在量子领域实现节点在全局网络中的重要性排序，可以通过在量子比特上添加量子逻辑门操作，将不同量子比特间关联起来，产生相互作用，在应用层面上也能对应体现节点之间的关联性。

优选的，为了得到用于输出基态的量子线路，可以针对各个网络节点，根据局部重要性值的大小次序，从局部重要性值中最大值对应的节点开始，将该节点对应的量子比特设为控制比特，将与该节点相连的节点对应的量子比特设为目标比特；

对控制比特添加X门操作；其中，X门操作为控制比特执行的第一个量子逻辑门操作；

对目标比特添加由控制比特控制的受控RY门操作，以删除控制比特和目标比特对应的节点相连的边；

对控制比特添加RX门操作，直至网络节点相连的边全部删除；其中，RX门操作为控制比特执行的最后一个量子逻辑门操作。

最后，可以构建得到一个用于输出包含网络节点重要性排序结果的基态的量子线路。

在实际应用中，对目标比特添加的也可以是由控制比特控制的受控RX门；对控制比特添加的也可以是RY门，RX门和RY门可相互等同替换。

本领域技术人员可以理解的是，构建量子线路所使用的量子逻辑门及其执行时序并不局限于上述的X门、RX门、RY门及其执行时序，实现等同功能的其他种类量子逻辑门及相应执行时序也是合理可行的。

示例性的，参见图4，图4为本发明实施例提供的一种三个节点组成的网络x示意图，包括节点1、节点2和节点3，其中，节点1与节点2相连，节点2与节点3相连。

首先，确定网络x的邻接矩阵为：

其中，第1行、第2行和第3行对应节点1、节点2和节点3，第1列、第2列和第3列对应节点1、节点2和节点3。边的权重W＝M，即：W₁₂＝W₂₁＝M₁₂＝M₂₁＝1，W₂₃＝W₃₂＝M₂₃＝M₃₂＝1，其余为0。

对于各节点，

设λ＝1，计算得到：

即

即

设m＝2，μ₁＝0.5，μ₂＝0.5，继续计算得到：

即

即

设节点i的局部重要性值为N_i，则局部重要性N为：

即N₁＝1，N₂＝2，N₃＝1。

然后，获取3个量子比特q1、q2、q3，对应节点1、节点2、节点3。将局部重要性值最大的节点2作为控制节点，对应表示在量子线路上将量子比特q2作为控制比特，对q2添加X门，依次对与相连节点(节点1和节点3)对应的量子比特q1、q3添加受q1实控的受控RY门。

其中，设置1个受控RY门表示删除1条该受控RY门操作的量子比特对应的节点间相连的边，即：删除受控RY门对应的节点2与节点1的相连边、受控RY门对应的节点2与节点3的相连边。

如果网络x中的所有边未被删除，依次再选择局部重要性值第二大、第三大的节点1或节点3，作为控制节点，执行对节点2同理的操作。

对于第二大的节点假设为节点1，对节点1对应的控制比特q1添加X门(X门始终为对应量子比特执行的第一个量子逻辑门)，对节点1的相连节点添加受q1控制的受控RY门，如果仍有边未被删除，继续对第三大的节点3执行上述同理操作，直至网络x中的所有边均被删除为止，最后对所有控制比特添加RX门。

最后得到的一种量子线路可如图5所示，可见，在节点2作为控制节点时，网络x中的所有边即被全部删除。其中，q1、q2、q3的初始量子态可为|0>态也可为其他态，RX、RY是包含可变参数的量子逻辑门，RY(θ₁)中的参数为θ₁，取值范围[-π，π]，可以根据用户需求设定，与RY(θ₁)相连的竖线一端连在q2对应的时间线上且交点为实心，表示RY(θ₁)门受q2实控：即在执行RY(θ₁)门前，当q2的量子态为|1>态时才执行RY(θ₁)门，θ₂、θ₃意义同理。故该量子线路也可称为可变量子线路，一组参数值对应的量子线路的输出态能够作为一次排序结果，以后续应用于网络节点重要性排序问题的解决。

例如，量子线路运行后输出的基态为：a1|000>+a2|001>+a3|010>+a4011+a5100+a6101+a7110+a8111，其中，a1、a2…a8为振幅，|a1|²+|a2|²+|a3|²+|a4|²+|a5|²+|a6|²+|a7|²+|a8|²＝1。假设概率最大为|a3|²，对应量子态|010>，其中的量子比特位为010，从左至右对应节点1、节点2和节点3，则节点2属于重要性为1的一类节点，节点1和节点3属于重要性为0的另一类节点，重要性排序为节点2、节点1(或节点3)、节点3(或节点1)。

实际应用中，还可以在二分类的基础上进行四分类、八分类等等。例如，包含4个节点的网络，先进行二分类，二分类结果是节点2、节点3为重要性为1的一类，节点1和节点4为重要性为0的一类，节点2、节点3的重要性大于节点1、节点4。

在二分类结果的基础上，继续对节点2、节点3再次二分类，得到：节点2为重要性为1的新一类，节点3为重要性为0的新二类；对节点1和节点4也再次二分类，得到：节点1为重要性为0的新三类，节点4为重要性为1的新四类。最终，得到四分类的重要性排序结果为：节点2>节点3>节点4>节点1。

可见，通过确定网络节点重要性对应的预设重要性指标值，并获得数量至少为节点数目的量子比特，其中，一节点对应一量子比特，然后根据预设重要性指标值，在量子比特上添加预设量子逻辑门，得到用于输出基态的量子线路，其中，基态作为网络节点重要性排序的排序结果，从而实现在量子计算领域设计量子线路，以解决网络节点重要性排序问题，进而解决对应系统中的实际问题，并填补现有技术的空白。

参见图6，图6为本发明实施例提供的一种量子线路的构建装置的结构示意图，与图2所示的流程相对应，该装置可以包括：

确定模块601，用于确定网络节点重要性对应的预设重要性指标值；

获得模块602，用于获得数量至少为所述节点数目的量子比特；其中，一所述节点对应一所述量子比特；

添加模块603，用于根据所述预设重要性指标值，在所述量子比特上添加预设量子逻辑门，得到用于输出基态的量子线路；其中，所述基态作为网络节点重要性排序的排序结果。

具体的，所述预设重要性指标值包括：局部重要性值；所述确定模块，包括：

第一计算单元，用于计算节点受相连节点影响后的第二局部不可替代值，其中，计算公式为：

其中，所述W_ij、W_ji为边i→j、边j→i的权重，所述D_j、D_i为节点j、节点i的第一强度，所述U_j、U_i为节点j、节点i的第一局部不可替代值，所述λ表示节点对相连节点影响的重视程度，且0≤λ≤1，所述

为入节点和出节点的并集，所述

为节点i的入节点集合，所述

为节点i的出节点集合，所述ΔU_ji为体现节点相互影响的中间参数，所述

为节点i受相连节点影响后的第二局部不可替代值；

计算节点受相连节点影响后的第二强度，其中，计算公式为：

其中，

为节点i受相连节点影响后的第二强度；

第三计算单元，用于根据所述第二局部不可替代值和所述第二强度，计算网络节点的局部重要性值。

具体的，所述第三计算单元，具体用于：

对所述第二局部不可替代值和所述第二强度，计算网络节点的局部重要性值

所述μ₁、所述μ₂为局部重要性值的影响因子，0≤μ₁≤1，0≤μ₂≤1，μ₁+μ₂＝1。

具体的，所述第三计算单元，具体用于：

对所述第二局部不可替代值和所述第二强度进行预处理，其中，将所述第二强度处理为：

其中，所述

表示处理得到的节点i的第三强度，所述m表示节点的分类类别数，所述

为各所述第二强度中的最大值、最小值；

将所述第二局部不可替代值处理为：

其中，所述

表示处理得到的节点i的第三局部不可替代值，所述

为各所述第二局部不可替代值中的最大值、最小值；

对所述第三局部不可替代值和所述第三强度，计算网络节点的局部重要性值

所述μ₁、所述μ₂为局部重要性值的影响因子，0≤μ₁≤1，0≤μ₂≤1，μ₁+μ₂＝1进行求和，得到网络节点的局部重要性值。

具体的，所述添加模块，具体用于：

针对各个网络节点，根据所述局部重要性值的大小次序，从所述局部重要性值中最大值对应的节点开始，将该节点对应的量子比特设为控制比特，将与该节点相连的节点对应的量子比特设为目标比特；

对所述控制比特添加X门操作；其中，所述X门操作为所述控制比特执行的第一个量子逻辑门操作；

对所述目标比特添加由所述控制比特控制的受控RY门操作，以删除所述控制比特和所述目标比特对应的节点相连的边；

对所述控制比特添加RX门操作，直至网络节点相连的边全部删除；其中，所述RX门操作为所述控制比特执行的最后一个量子逻辑门操作。

可见，通过确定网络节点重要性对应的预设重要性指标值，并获得数量至少为节点数目的量子比特，其中，一节点对应一量子比特，然后根据预设重要性指标值，在量子比特上添加预设量子逻辑门，得到用于输出基态的量子线路，其中，基态作为网络节点重要性排序的排序结果，从而实现在量子计算领域设计量子线路，以解决网络节点重要性排序问题，进而解决对应系统中的实际问题，并填补现有技术的空白。

本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项中方法实施例中的步骤。

具体的，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：

S1,确定网络节点重要性对应的预设重要性指标值；

S2,获得数量至少为所述节点数目的量子比特；其中，一所述节点对应一所述量子比特；

S3,根据所述预设重要性指标值，在所述量子比特上添加预设量子逻辑门，得到用于输出基态的量子线路；其中，所述基态作为网络节点重要性排序的排序结果。

可见，通过确定网络节点重要性对应的预设重要性指标值，并获得数量至少为节点数目的量子比特，其中，一节点对应一量子比特，然后根据预设重要性指标值，在量子比特上添加预设量子逻辑门，得到用于输出基态的量子线路，其中，基态作为网络节点重要性排序的排序结果，从而实现在量子计算领域设计量子线路，以解决网络节点重要性排序问题，进而解决对应系统中的实际问题，并填补现有技术的空白。

本发明实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项中方法实施例中的步骤。

具体的，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

具体的，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

S1,确定网络节点重要性对应的预设重要性指标值；

S2,获得数量至少为所述节点数目的量子比特；其中，一所述节点对应一所述量子比特；

S3,根据所述预设重要性指标值，在所述量子比特上添加预设量子逻辑门，得到用于输出基态的量子线路；其中，所述基态作为网络节点重要性排序的排序结果。

可见，通过确定网络节点重要性对应的预设重要性指标值，并获得数量至少为节点数目的量子比特，其中，一节点对应一量子比特，然后根据预设重要性指标值，在量子比特上添加预设量子逻辑门，得到用于输出基态的量子线路，其中，基态作为网络节点重要性排序的排序结果，从而实现在量子计算领域设计量子线路，以解决网络节点重要性排序问题，进而解决对应系统中的实际问题，并填补现有技术的空白。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种量子线路的构建方法，其特征在于，所述方法包括：

确定网络节点重要性对应的预设重要性指标值；

获得数量至少为所述节点数目的量子比特；其中，一所述节点对应一所述量子比特；

根据所述预设重要性指标值，在所述量子比特上添加预设量子逻辑门，得到用于输出基态的量子线路；其中，所述基态作为网络节点重要性排序的排序结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设重要性指标值包括：局部重要性值；

所述确定网络节点重要性对应的预设重要性指标值，包括：

计算节点受相连节点影响后的第二局部不可替代值，其中，计算公式为：

其中，所述W_ij、W_ji为边i→j、边j→i的权重，所述D_j、D_i为节点j、节点i的第一强度，所述U_j、U_j为节点j、节点i的第一局部不可替代值，所述λ表示节点对相连节点影响的重视程度，且0≤λ≤1，所述V_i＝V_i ⁱⁿ∪V_i ^out，为入节点和出节点的并集，所述V_i ⁱⁿ为节点i的入节点集合，所述V_i ^out为节点i的出节点集合，所述ΔU_ji为体现节点相互影响的中间参数，所述

为节点i受相连节点影响后的第二局部不可替代值；

计算节点受相连节点影响后的第二强度，其中，计算公式为：

其中，所述

为节点i受相连节点影响后的第二强度；

根据所述第二局部不可替代值和所述第二强度，计算网络节点的局部重要性值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二局部不可替代值和所述第二强度，计算网络节点的局部重要性值，包括：

对所述第二局部不可替代值和所述第二强度，计算网络节点的局部重要性值

所述μ₁、所述μ₂为局部重要性值的影响因子，0≤μ₁≤1，0≤μ₂≤1，μ₁+μ₂＝1。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二局部不可替代值和所述第二强度，计算网络节点的局部重要性值，包括：

对所述第二局部不可替代值和所述第二强度进行预处理，其中，将所述第二强度处理为：

其中，所述

表示处理得到的节点i的第三强度，所述m表示节点的分类类别数，所述

为各所述第二强度中的最大值、最小值；

将所述第二局部不可替代值处理为：

其中，所述

表示处理得到的节点i的第三局部不可替代值，所述

为各所述第二局部不可替代值中的最大值、最小值；

对所述第三局部不可替代值和所述第三强度，计算网络节点的局部重要性值

所述μ₁、所述μ₂为局部重要性值的影响因子，0≤μ₁≤1，0≤μ₂≤1，μ₁+μ₂＝1。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述局部重要性值，在所述量子比特上添加预设量子逻辑门，包括：

针对各个网络节点，根据所述局部重要性值的大小次序，从所述局部重要性值中最大值对应的节点开始，将该节点对应的量子比特设为控制比特，将与该节点相连的节点对应的量子比特设为目标比特；

对所述控制比特添加X门操作；其中，所述X门操作为所述控制比特执行的第一个量子逻辑门操作；

对所述目标比特添加由所述控制比特控制的受控RY门操作，以删除所述控制比特和所述目标比特对应的节点相连的边；

对所述控制比特添加RX门操作，直至网络节点相连的边全部删除；其中，所述RX门操作为所述控制比特执行的最后一个量子逻辑门操作。

6.一种量子线路的构建装置，其特征在于，所述装置包括：

确定模块，用于确定网络节点重要性对应的预设重要性指标值；

获得模块，用于获得数量至少为所述节点数目的量子比特；其中，一所述节点对应一所述量子比特；

添加模块，用于根据所述预设重要性指标值，在所述量子比特上添加预设量子逻辑门，得到用于输出基态的量子线路；其中，所述基态作为网络节点重要性排序的排序结果。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设重要性指标值包括：局部重要性值；

所述确定模块，包括：

第一计算单元，用于计算节点受相连节点影响后的第二局部不可替代值，其中，计算公式为：

其中，所述W_ij、W_ji为边i→j、边j→i的权重，所述D_j、D_i为节点j、节点i的第一强度，所述U_j、U_i为节点j、节点i的第一局部不可替代值，所述λ表示节点对相连节点影响的重视程度，且0≤λ≤1，所述V_i＝V_i ⁱⁿ∪V_i ^out，为入节点和出节点的并集，所述V_i ⁱⁿ为节点i的入节点集合，所述V_i ^out为节点i的出节点集合，所述ΔU_ji为体现节点相互影响的中间参数，所述

为节点i受相连节点影响后的第二局部不可替代值；

第二计算单元，用于计算节点受相连节点影响后的第二强度，其中，计算公式为：

其中，所述

为节点i受相连节点影响后的第二强度；

第三计算单元，用于根据所述第二局部不可替代值和所述第二强度，计算网络节点的局部重要性值。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第三计算单元，具体用于：

对所述第二局部不可替代值和所述第二强度，计算网络节点的局部重要性值

所述μ₁、所述μ₂为局部重要性值的影响因子，0≤μ₁≤1，0≤μ₂≤1，μ₁+μ₂＝1。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至5任一项中所述的方法。

10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至5任一项中所述的方法。

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