CN113222158A - 一种量子态的获得方法及装置 - Google Patents

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CN113222158A CN202010072509.2A CN202010072509A CN113222158A CN 113222158 A CN113222158 A CN 113222158A CN 202010072509 A CN202010072509 A CN 202010072509A CN 113222158 A CN113222158 A CN 113222158A
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Abstract

本发明公开了一种量子态的获得方法及装置，方法包括：获得一个十进制数和第一量子比特；根据所述第一量子比特，将所述十进制数转化为预设格式的表示，其中，所述预设格式至少包括：所述第一量子比特对应的参数；将所述预设格式的表示中所有参数的值，以至少包含所述第一量子比特在内的量子比特的、量子态的表示进行输出。利用本发明实施例，能够将经典的十进制数与量子比特的状态即量子态联系起来，填补相关技术的空白。

Description

一种量子态的获得方法及装置
技术领域
本发明属于量子计算技术领域，特别是一种量子态的获得方法及装置。
背景技术
量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机因其具有相对普通计算机更高效的处理数学问题的能力，例如，能将破解RSA密钥的时间从数百年加速到数小时，故成为一种正在研究中的关键技术。
量子计算模拟是一个借助数值计算和计算机科学来仿真遵循量子力学规律的模拟计算，作为一个仿真程序，它依据量子力学的量子比特的基本定律，利用计算机的高速计算能力，刻画量子态的时空演化。
目前阶段，在量子算法与经典算法的衔接上存在不足，比如，缺乏相应的算法，将经典的十进制数与量子比特的状态即量子态联系起来，影响量子算法及量子计算机的拓展研究，这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态的获得方法及装置，以解决现有技术中的不足，它能够将经典的十进制数与量子比特的状态即量子态联系起来，填补相关技术的空白。
本发明采用的技术方案如下：
一种量子态的获得方法，包括：
获得一个十进制数和第一量子比特；
根据所述第一量子比特，将所述十进制数转化为预设格式的表示，其中，所述预设格式至少包括：所述第一量子比特对应的参数；
将所述预设格式的表示中所有参数的值，以至少包含所述第一量子比特在内的量子比特的、量子态的表示进行输出。
可选的，所述十进制数包括：
绝对值大于等于1的整数或绝对值小于1的小数。
可选的，所述十进制数为绝对值大于等于1的整数；
所述根据所述第一量子比特，将所述十进制数转化为预设格式的表示，包括：
将所述十进制数转化为如下格式的表示：
(-1)f*d*me
其中，所述f为表示符号位的第一参数，所述d为表示有效数字位的第二参数，所述m为预设底数，所述e为表示指数位的第三参数，其中，所述第二参数的位数与所述第一量子比特的个数对应一致。
可选的，所述十进制数为绝对值小于1的小数；
所述根据所述第一量子比特，将所述十进制数转化为预设格式的表示，包括：
将所述十进制数转化为如下格式的表示：
(-1)f*(0.d)*m-e
其中，所述f为表示符号位的第一参数，所述d为表示有效数字位的第二参数，所述m为预设底数，所述e为表示指数位的第三参数，其中，所述有效数字位的位数与所述第一量子比特的个数对应一致。
可选的，所述预设底数包括：2或10。
可选的，所述将所述预设格式的表示中所有参数的值，以至少包含所述第一量子比特在内的量子比特的、量子态的表示进行输出，包括：
获取一个第二量子比特，将所述第一参数的值，以所述第二量子比特的、振幅为1的量子态的二进制表示进行输出；
将所述第二参数的值，以所述第一量子比特的、振幅为1的量子态的二进制表示进行输出；
获取与所述第三参数的位数一致的第三量子比特，将所述第三参数的值，以所述第三量子比特的、振幅为1的量子态的二进制表示进行输出。
可选的，还包括：
在获得一个十进制数和第一量子比特后，获得第四量子比特，用于判断所述十进制数的类型。
可选的，所述判断所述十进制数的类型，包括：
判断所述第四量子比特的量子态是0态，还是1态；
若为0态，则所述十进制数的类型为：绝对值大于等于1的整数；
若为1态，则所述十进制数的类型为：绝对值小于1的小数。
一种量子态的获得装置，包括：
获得模块，用于获得一个十进制数和第一量子比特；
转化模块，用于根据所述第一量子比特，将所述十进制数转化为预设格式的表示，其中，所述预设格式至少包括：所述第一量子比特对应的参数；
输出模块，用于将所述预设格式的表示中所有参数的值，以至少包含所述第一量子比特在内的量子比特的、量子态的表示进行输出。
可选的，所述十进制数包括：
绝对值大于等于1的整数或绝对值小于1的小数。
可选的，所述十进制数为绝对值大于等于1的整数；
所述转化模块，具体用于：
将所述十进制数转化为如下格式的表示：
(-1)f*d*me
其中，所述f为表示符号位的第一参数，所述d为表示有效数字位的第二参数，所述m为预设底数，所述e为表示指数位的第三参数，其中，所述第二参数的位数与所述第一量子比特的个数对应一致。
可选的，所述十进制数为绝对值小于1的小数；
所述转化模块，具体用于：
将所述十进制数转化为如下格式的表示：
(-1)f*(0.d)*m-e
其中，所述f为表示符号位的第一参数，所述d为表示有效数字位的第二参数，所述m为预设底数，所述e为表示指数位的第三参数，其中，所述有效数字位的位数与所述第一量子比特的个数对应一致。
可选的，所述预设底数包括：2或10。
可选的，输出模块，具体用于：
获取一个第二量子比特，将所述第一参数的值，以所述第二量子比特的、振幅为1的量子态的二进制表示进行输出；
将所述第二参数的值，以所述第一量子比特的、振幅为1的量子态的二进制表示进行输出；
获取与所述第三参数的位数一致的第三量子比特，将所述第三参数的值，以所述第三量子比特的、振幅为1的量子态的二进制表示进行输出。
可选的，还包括：
判断模块，用于在获得一个十进制数和第一量子比特后，获得第四量子比特，用于判断所述十进制数的类型。
可选的，所述判断模块，具体用于：
判断所述第四量子比特的量子态是0态，还是1态；
若为0态，则所述十进制数的类型为：绝对值大于等于1的整数；
若为1态，则所述十进制数的类型为：绝对值小于1的小数。
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所上述任一项中所述的方法。
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，本发明提供一种量子态的获得方法，首先获得一个十进制数和第一量子比特，根据所述第一量子比特，将所述十进制数转化为预设格式的表示，其中，所述预设格式至少包括：所述第一量子比特对应的参数；将所述预设格式的表示中所有参数的值，以至少包含所述第一量子比特在内的量子比特的、量子态的表示进行输出，从而将经典的十进制数与量子领域的量子比特的状态即量子态联系起来，填补相关技术的空白，推进复杂量子算法的研究和验证，便于量子算法及量子计算机的拓展研究。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种量子态的获得方法的流程示意图，；
图2为本发明实施例提供的一种十进制数的转化流程示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种十进制数的转化流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种量子态的获得装置的结构示意图。
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。
本发明实施例首先提供了一种量子态的获得方法，应用于电子设备如终端，优选应用于计算机，如普通电脑即可。下面对其进行详细说明。
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，负责执行量子计算。实际上，真正的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(前述量子设备)上运行的指令序列，实现了对量子逻辑门操作的支持，并最终实现对量子计算的模拟。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，为了对量子计算进行模拟以验证量子应用等等，可以通过运行在普通计算机的量子虚拟机进行实现。量子虚拟机中的量子程序，即是在量子虚拟机上运行的由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，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，该总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：一个量子程序主要由量子线路、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，能够使量子比特的量子态发生演化，量子逻辑门是构成量子线路的基础，就像传统逻辑门跟一般数位线路之间的关系。量子逻辑门包括单量子逻辑门、双量子逻辑门以及多量子逻辑门。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1，图1为本发明实施例提供的一种量子态的获得方法的流程示意图，可以包括如下步骤：
S101，获得一个十进制数和第一量子比特；
具体的，可以获得用户输入的十进制数和第一量子比特。十进制数是数的十进制表示，第一量子比特的个数由用户针对有效数字的位数size的需求自行设定。量子比特，类比于经典计算中的比特，是指量子计算中的基本单元。
其中，十进制数是实数，例如是绝对值大于等于1的整数或绝对值小于1的小数。以下以绝对值大于等于1且较大的整数(简称绝对值大数)或绝对值小于1且较小的小数(简称绝对值小数)为例，进行说明。
S102，根据所述第一量子比特，将所述十进制数转化为预设格式的表示，其中，所述预设格式至少包括：所述第一量子比特对应的参数；
在一种实现方式中，十进制数为绝对值大于等于1的整数，可以将十进制数转化为如下格式的表示，称为第一预设格式：
(-1)f*d*me
在另一种实现方式中，十进制数为绝对值小于1的小数，可以将十进制数转化为如下格式的表示，称为第二预设格式：
(-1)f*(0.d)*m-e
其中，f为表示符号位的第一参数，d为表示有效数字位的第二参数，m为预设底数，e为表示指数位的第三参数，其中，所述有效数字位的位数与所述第一量子比特的个数对应一致，即：d为第一量子比特对应的参数。
从上看出，预设格式可以是一种科学计数法的表示形式，f表示正负，d表示精度，e表示幂，各参数可为二进制表示。并且，底数m包括但不限于2或10，某种意义上说，无论多少进制、以多少为底数，都可归为科学计数法。为了与经典计算机的计算特性相统一，底数m优选为2。
如图2所示，以第一预设格式、底数为2为例，对于一个绝对值较大的十进制数num，以及需转成的精度所决定的第一量子比特数size，转化过程如下：
S201：给定整数i,j,k,g,b；i＝0,j＝1,k＝0；给定一维量子比特向量f(1)；给定size维的整型向量a；给定整型空向量c；进入S202；
S202：判断num≥0；若真(表示是，下同)，进入S203；若假(表示否，下同)，进入S204；
S203：b＝num；进入S205；
S204：b＝-num；执行X(f[0])；进入S205；
S205：判断b≥2size；若真，进入S206；若假，进入S207；
S206：b＝(b-b％2)/2；i＝i+1；返回S205；
S207：判断b>0；若真，进入S208；若假，进入S209；
S208：a[j]＝b％2；b＝(b-a[j])/2；j＝j+1；返回S207；
S209：判断i>0；若真，进入S2010；若假，进入S2011；
S2010：在向量c末元素后加入i％2；i＝(i-i％2)/2；返回S209；
S2011：g＝向量c的维数；给定size维量子比特向量d，g维量子比特向量e；给定整数j＝0；进入S2012；
S2012：判断k<size；若真，进入S2013；若假，进入S2016；
S2013：判断a[k]＝＝1；若真，进入S2014；若假，进入S2015；
S2014：执行X(d[k])；进入S2015；
S2015：k＝k+1；返回S2012；
S2016：判断j<g；若真，进入S2017；若假，输出f,d,e，结束；
S2017：判断c[j]＝＝1；若真，进入S2018；若假，进入S2019；
S2018：执行X(e[j])；进入S2019；
S2019：j＝j+1；返回S2016。
其中，X(f[0])表示对f(1)中的第0位表示的量子比特位执行X门(泡利-X门，或称非门)操作(量子比特向量的每一位都是量子比特位，量子比特位上的元素用于表征量子态。在f(1)中，“1”表示一维也就是只有一位表征量子态的元素，即第0位元素，元素初始化的值为0，执行非门后变为1)，b％2表示除以2的余数，X(d[k])表示对向量d的第k位表示的量子比特位执行X门，其余同理。
将转化后输出的f、d、e的具体值代入预设格式，即得到输入的num所转化后的数字。由于精度size的限制，该转化后的数字与原数num存在相对误差，表示为(转化后的数字-原数)/原数。可判断相对误差是否小于21-size(误差上限，由上述转化过程对应设定)，以保证该种转化的相对准确性。
示例性的，输入num为-1016，size为5，即保留5位有效数字。由于-1016的绝对值1016较大，在经典计算机中num和b均可用long long型表示。经图2所示的转化后，输出f为1、d为10001、e为110001，表示的数字为-10001*(10)110001＝-9570149208162304，其中，“10001”、“10”、“110001”均为二进制表示。相对误差为(-9570149208162304+1016)/(-1016),其绝对值约为4.30％，小于1/16(即21-size)。
如图3所示，以第二预设格式、底数为2为例，对于一个绝对值较小的十进制数num，以及需转成的精度所决定的第一量子比特数size，转化过程如下：
S201：给定整数i,j,k,g,b；i＝0,j＝1，k＝0；给定一维量子比特向量f(1)；给定size维的整型向量a；给定整型空向量c；进入S202；
S202：判断num≥0；若真(表示是，下同)，进入S203；若假(表示否，下同)，进入S204；
S203：b＝num；进入S205；
S204：b＝-num；执行X(f[0])；进入S205；
S205：判断b<0.5；若真，进入S206；若假，进入S207；
S206：b＝b*2；i＝i+1；返回S205；
S207：判断j<size；若真，进入S208；若假，进入S2012；
S208：判断b*2≥1；若真，进入S209；若假，进入S2010；
S209：a[j]＝1；b＝b*2-1；进入S2011；
S2010：a[j]＝0；b＝b*2；进入S2011；
S2011：j＝j+1；返回S207；
S2012：判断i>0；若真，进入S2013；若假，进入S2014；
S2013：在向量c末元素后加入i％2；i＝(i-i％2)/2；返回S2012；
S2014：g＝向量c的维数；给定size维量子比特向量d，g维量子比特向量e；给定整数j＝0；进入S2015；
S2015：判断k<size；若真，进入S2016；若假，进入S2019；
S2016：判断a[k]＝＝1；若真，进入S2017；若假，进入S2018；
S2017：X(d[size-1-k])；进入S2018；
S2018：k＝k+1；返回S2015；
S2019：判断j<g；若真，进入S2020；若假，输出f,d,e，结束；
S2020：判断c[j]＝＝1；若真，进入S2021；若假，进入S2022；
S2021：执行X(e[j])；进入S2022；
S2022：j＝j+1；返回S2019。
示例性的，输入的num为-10-16，size为5，即保留5位有效数字。由于-10-16的绝对值10-16较小，在经典计算机中num和b均可用long double型。经图3所示的转化后，输出f为1、d为11100、e为110101，表示的数字为-0.11100*(10)-110101＝-9.71445146*10-17，其中，“0.11100”、“10”、“110101”均为二进制表示。相对误差为(-9.71445146*10-17+10-16)/(-10-16),其绝对值约为2.86％，小于1/16(即21-size)。需要说明的是，转化过程以能够对应实现用户设定的预设格式的表示为准，对具体实现方式不进行限定。
在再一种实现方式中，对于某些特殊的数，诸如输入的num均为2的多少次方或10的多少次方等等，也可直接输出一个参数，以表示这类特殊的数字。例如，获得的num均为2的整数次方的正数，则只需输出一个表示指数位的参数e，无需其他参数(设定计算机默认接收的为正数，默认精度为1),预设格式表示为2e；进一步的，如果获得的num例如是2的整数次方的整数，则再增加一个表示正负符号位的参数f，预设格式表示为(-1)f*2e；或者，获得的num例如是带有不同有效数字的、2的整数次方的正数，则增加一个表示有效数字位的参数d，预设格式表示为d*2e。该种方式能够减少参数的计算量，只是针对num的适用范围相对较小。
S103，将所述预设格式的表示中所有参数的值，以至少包含所述第一量子比特在内的量子比特的、量子态的表示进行输出。
具体的，通过表示成上述预设格式，可以将绝对值大数或绝对值小数的关键参数(如前述f、d、e)提取出来，以部分表示整体的思想，将关键参数的信息编码到量子比特的量子态上，以实现经典十进制数的存储。
其中，量子态是指量子比特的逻辑状态，在量子算法(或称量子程序)中用二进制表示，例如，一组量子比特为q0、q1、q2，表示第0位、第1位、第2位量子比特，从高位到低位排序为q2q1q0，该组量子比特对应的量子态共有2的量子比特总数次方个，是指8个本征态(确定的状态)：|000>、|001>、|010>、|011>、|100>、|101>、|110>、|111>，每个量子态的位与量子比特对应一致，如|000>态，000从高位到低位对应q2q1q0，|>为狄拉克符号。
以单个量子比特说明，单个量子比特的逻辑状态
Figure BDA0002377653620000101
可能处于|0>态、|1>态、|0>态和|1>态的叠加态(不确定状态)，具体可以表示为
Figure BDA0002377653620000102
其中，a和b为表示量子态振幅(概率幅)的复数,振幅的平方表示概率，|a|2、|b|2表示|0>态、|1>态的概率，|a|2+|b|2＝1。简言之，量子态是各本征态组成的叠加态，当其他态的概率为0时，即处于唯一确定的本征态。
具体的，步骤S103即为将关键参数的信息编码到量子比特的量子态上。在一种实现方式中，具体如下：
获取一个第二量子比特，将所述第一参数的值，以所述第二量子比特的、振幅为1的量子态的二进制表示进行输出；
将所述第二参数的值，以所述第一量子比特的、振幅为1的量子态的二进制表示进行输出；
获取与所述第三参数的位数一致的第三量子比特，将所述第三参数的值，以所述第三量子比特的、振幅为1的量子态的二进制表示进行输出。
以前述输入的num为-1016、size为5为例，输出f为1、d为10001、e为110001，获得的5个第一量子比特假设为q4q3q2q1q0。由于量子态的每一位对应一个量子比特，故需获取1个第二量子比特假设为q5，将f的值1作为q5的一个量子态输出，即得到一个振幅为1的1态，记为|1>。同理，将d的值10001，作为q4q3q2q1q0的一个量子态输出，即得到一个振幅为1的10001态，记为|10001>；获取6个第三量子比特假设为q11q10q9q8q7q6，将e的值110001，作为q11q10q9q8q7q6的一个量子态输出，即得到一个振幅为1的110001态，记为|110001>。
如果利用量子比特将该数字-1016全部记录下来，则需要的量子比特总数为：1个符号位与1016的二进制位数之和，共55个量子比特(1个符号位加上[log2 1016+1]个比特位)。而在该示例中，共需5+1+6＝12个量子比特，即可将-1016表示出来，从而大大减少了所需的量子比特数，降低量子模拟计算的复杂度，并减少计算资源的占用。输入的num的绝对值越大或越小，量子比特的减少程度越为明显，故十进制数优选为前述的绝对值大数或绝对值小数。
目前阶段，在用量子比特存储绝对值较大或较小数字的问题上，缺乏有效节约量子比特数的方法，这妨碍了量子算法及量子计算机的研究。可见，利用本发明方案，还可有效解决这个用较少量子比特数存储大数字的问题。
在实际应用中，在获得一个十进制数和第一量子比特后，还可以获得第四量子比特，用于判断所述十进制数的类型。
例如，判断第四量子比特的量子态是0态，还是1态；若为0态，则所述十进制数的类型为：绝对值大于等于1的整数；若为1态，则所述十进制数的类型为：绝对值小于1的小数。
也就是说，为了同时适用绝对值大数和绝对值小数两种情况，可增加一辅助比特(第四量子比特)，用户根据待输入的十进制数预先设定该辅助比特的量子态，当待输入的是绝对值大于等于1的整数，设为0态，记为|0>；当待输入的是绝对值小于1的小数，设为1态，记为|1>。当然，将0态和1态代表的数值类型进行互换，也是可行的。
可见，根据第一量子比特，将十进制数转化为预设格式的表示，将预设格式的表示中所有参数的值，以至少包含所述第一量子比特在内的量子比特的、量子态的表示进行输出，从而将经典的十进制数与量子领域的量子比特的状态即量子态联系起来，填补相关技术的空白，推进复杂量子算法的研究和验证，便于量子算法及量子计算机的拓展研究。
参见图4，图4为本发明实施例提供的一种量子态的获得装置的结构示意图，与图1所示的流程对应，该装置可以包括：
获得模块401，用于获得一个十进制数和第一量子比特；
转化模块402，用于根据所述第一量子比特，将所述十进制数转化为预设格式的表示，其中，所述预设格式至少包括：所述第一量子比特对应的参数；
输出模块403，用于将所述预设格式的表示中所有参数的值，以至少包含所述第一量子比特在内的量子比特的、量子态的表示进行输出。
具体的，所述十进制数包括：
绝对值大于等于1的整数或绝对值小于1的小数。
具体的，所述十进制数为绝对值大于等于1的整数；
所述转化模块，具体用于：
将所述十进制数转化为如下格式的表示：
(-1)f*d*me
其中，所述f为表示符号位的第一参数，所述d为表示有效数字位的第二参数，所述m为预设底数，所述e为表示指数位的第三参数，其中，所述第二参数的位数与所述第一量子比特的个数对应一致。
具体的，所述十进制数为绝对值小于1的小数；
所述转化模块，具体用于：
将所述十进制数转化为如下格式的表示：
(-1)f*(0.d)*m-e
其中，所述f为表示符号位的第一参数，所述d为表示有效数字位的第二参数，所述m为预设底数，所述e为表示指数位的第三参数，其中，所述有效数字位的位数与所述第一量子比特的个数对应一致。
具体的，所述预设底数包括：2或10。
具体的，输出模块，具体用于：
获取一个第二量子比特，将所述第一参数的值，以所述第二量子比特的、振幅为1的量子态的二进制表示进行输出；
将所述第二参数的值，以所述第一量子比特的、振幅为1的量子态的二进制表示进行输出；
获取与所述第三参数的位数一致的第三量子比特，将所述第三参数的值，以所述第三量子比特的、振幅为1的量子态的二进制表示进行输出。
具体的，还包括：
判断模块，用于在获得一个十进制数和第一量子比特后，获得第四量子比特，用于判断所述十进制数的类型。
具体的，所述判断模块，具体用于：
判断所述第四量子比特的量子态是0态，还是1态；
若为0态，则所述十进制数的类型为：绝对值大于等于1的整数；
若为1态，则所述十进制数的类型为：绝对值小于1的小数。
可见，根据第一量子比特，将十进制数转化为预设格式的表示，将预设格式的表示中所有参数的值，以至少包含所述第一量子比特在内的量子比特的、量子态的表示进行输出，从而将经典的十进制数与量子领域的量子比特的状态即量子态联系起来，填补相关技术的空白，推进复杂量子算法的研究和验证，便于量子算法及量子计算机的拓展研究。
本发明实施例还包括一种存储介质，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方法实施例的步骤。
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，获得一个十进制数和第一量子比特；
S2，根据所述第一量子比特，将所述十进制数转化为预设格式的表示，其中，所述预设格式至少包括：所述第一量子比特对应的参数；
S3，将所述预设格式的表示中所有参数的值，以至少包含所述第一量子比特在内的量子比特的、量子态的表示进行输出。
具体的，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
可见，根据第一量子比特，将十进制数转化为预设格式的表示，将预设格式的表示中所有参数的值，以至少包含所述第一量子比特在内的量子比特的、量子态的表示进行输出，从而将经典的十进制数与量子领域的量子比特的状态即量子态联系起来，填补相关技术的空白，推进复杂量子算法的研究和验证，便于量子算法及量子计算机的拓展研究。
本发明实施例还包括一种电子装置，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，获得一个十进制数和第一量子比特；
S2，根据所述第一量子比特，将所述十进制数转化为预设格式的表示，其中，所述预设格式至少包括：所述第一量子比特对应的参数；
S3，将所述预设格式的表示中所有参数的值，以至少包含所述第一量子比特在内的量子比特的、量子态的表示进行输出。
可见，根据第一量子比特，将十进制数转化为预设格式的表示，将预设格式的表示中所有参数的值，以至少包含所述第一量子比特在内的量子比特的、量子态的表示进行输出，从而将经典的十进制数与量子领域的量子比特的状态即量子态联系起来，填补相关技术的空白，推进复杂量子算法的研究和验证，便于量子算法及量子计算机的拓展研究。
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 (11)

1.一种量子态的获得方法，其特征在于，包括：
获得一个十进制数和第一量子比特；
根据所述第一量子比特，将所述十进制数转化为预设格式的表示，其中，所述预设格式至少包括：所述第一量子比特对应的参数；
将所述预设格式的表示中所有参数的值，以至少包含所述第一量子比特在内的量子比特的、量子态的表示进行输出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述十进制数包括：
绝对值大于等于1的整数或绝对值小于1的小数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述十进制数为绝对值大于等于1的整数；
所述根据所述第一量子比特，将所述十进制数转化为预设格式的表示，包括：
将所述十进制数转化为如下格式的表示：
(-1)f*d*me
其中，所述f为表示符号位的第一参数，所述d为表示有效数字位的第二参数，所述m为预设底数，所述e为表示指数位的第三参数，其中，所述第二参数的位数与所述第一量子比特的个数对应一致。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述十进制数为绝对值小于1的小数；
所述根据所述第一量子比特，将所述十进制数转化为预设格式的表示，包括：
将所述十进制数转化为如下格式的表示：
(-1)f*(0.d)*m-e
其中，所述f为表示符号位的第一参数，所述d为表示有效数字位的第二参数，所述m为预设底数，所述e为表示指数位的第三参数，其中，所述有效数字位的位数与所述第一量子比特的个数对应一致。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述预设底数包括：2或10。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述预设格式的表示中所有参数的值，以至少包含所述第一量子比特在内的量子比特的、量子态的表示进行输出，包括：
获取一个第二量子比特，将所述第一参数的值，以所述第二量子比特的、振幅为1的量子态的二进制表示进行输出；
将所述第二参数的值，以所述第一量子比特的、振幅为1的量子态的二进制表示进行输出；
获取与所述第三参数的位数一致的第三量子比特，将所述第三参数的值，以所述第三量子比特的、振幅为1的量子态的二进制表示进行输出。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
在获得一个十进制数和第一量子比特后，获得第四量子比特，用于判断所述十进制数的类型。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述判断所述十进制数的类型，包括：
判断所述第四量子比特的量子态是0态，还是1态；
若为0态，则所述十进制数的类型为：绝对值大于等于1的整数；
若为1态，则所述十进制数的类型为：绝对值小于1的小数。
9.一种量子态的获得装置，其特征在于，包括：
获得模块，用于获得一个十进制数和第一量子比特；
转化模块，用于根据所述第一量子比特，将所述十进制数转化为预设格式的表示，其中，所述预设格式至少包括：所述第一量子比特对应的参数；
输出模块，用于将所述预设格式的表示中所有参数的值，以至少包含所述第一量子比特在内的量子比特的、量子态的表示进行输出。
10.一种存储介质，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8任一项中所述的方法。
11.一种电子装置，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8任一项中所述的方法。
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