CN113222160B

CN113222160B - 一种量子态的转换方法及装置

Info

Publication number: CN113222160B
Application number: CN202010072526.6A
Authority: CN
Inventors: 李叶
Original assignee: Benyuan Quantum Computing Technology Hefei Co ltd
Current assignee: Benyuan Quantum Computing Technology Hefei Co ltd
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2023-08-08
Anticipated expiration: 2040-01-21
Also published as: CN113222160A

Abstract

本发明公开了一种量子态的转换方法及装置，方法包括：获得预先构建的、针对目标数据结构中元素位置信息的第一表示与第二表示之间的索引关系，以及一组量子比特位及其表示的量子态空间；针对所述量子态空间中的每一本征态，基于所述索引关系，将当前第一本征态转换为第二本征态，其中，所述第一本征态对应所述第一表示或第二表示，所述第二本征态对应所述第二表示或第一表示。利用本发明实施例，能够将数据结构中元素的位置信息在不同表示中进行转换，用于量子计算的经典模拟，以填补相关技术空白。

Description

一种量子态的转换方法及装置

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转换方法及装置。

背景技术

量子计算机利用量子的叠加性，理论上在某些情形下有指数级加速的能力。譬如破解RSA密钥在经典计算机上需要数百年，而在量子计算机上执行量子算法只需数小时。但是目前量子计算机的受限于量子芯片硬件的发展导致的可操控的比特数有限，因此计算能力有限，并不能普遍地去运行量子算法。普遍地运行量子算法通常需要借助量子计算模拟方法。

在量子算法的模拟实现过程中，通常需要借助各种量子逻辑门构建量子算法。例如，在求解科学计算问题中，需要用到一些数据结构包括稀疏矩阵等等，数据结构中的元素所处的位置信息往往有不同的表示形式。在需要将元素的位置信息在不同表示中进行转换时，如果利用各种量子逻辑门构建实现该需求的等效量子逻辑门，所需要的量子逻辑门数量庞大，且构建的量子算法对应的量子线路会过于复杂，严重妨碍了量子计算的研究。

因此，急需提供一种能够将数据结构中元素的位置信息在不同表示中进行转换的技术，用于量子计算的经典模拟，以填补相关技术空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种量子态的转换方法及装置，以解决现有技术中的不足，它能够将数据结构中元素的位置信息在不同表示中进行转换，用于量子计算的经典模拟，以填补相关技术空白。

本发明采用的技术方案如下：

一种量子态的转换方法，包括：

获得预先构建的、针对目标数据结构中元素位置信息的第一表示与第二表示之间的索引关系，以及一组量子比特位及其表示的量子态空间；

针对所述量子态空间中的每一本征态，基于所述索引关系，将当前第一本征态转换为第二本征态，其中，所述第一本征态对应所述第一表示或第二表示，所述第二本征态对应所述第二表示或第一表示。

可选的，所述目标数据结构包括：稀疏矩阵。

可选的，所述元素位置信息的第一表示包括：非0元素的行下标及该非0元素在所在行的所有非0元素中的序号，所述第二表示包括：非0元素的行下标及列下标。

可选的，所述一组量子比特位包括：编码所述元素位置信息的第一比特位；

所述基于所述索引关系，将当前第一本征态转换为第二本征态，包括：

确定当前第一本征态对应的第一表示或第二表示的值；

从所述索引关系中，查找所述第一表示或第二表示的值所对应的第二表示或第一表示的值；

将所述第二表示或第一表示的值编码到当前第一本征态对应的所述第一比特位上，得到第二本征态。

可选的，所述一组量子比特位还包括：第二比特位；

所述方法还包括：

根据所述第二比特位，判断是否执行所述将当前第一本征态转换为第二本征态的步骤。

可选的，所述根据所述第二比特位，判断是否执行所述将当前第一本征态转换为第二本征态的步骤，包括：

获得当前第一本征态中对应所述第二比特位的子量子态；

当所述子量子态的所有位均为1时，执行所述将当前第一本征态转换为第二本征态的步骤。

一种量子态的转换装置，包括：

获得模块，用于获得预先构建的、针对目标数据结构中元素位置信息的第一表示与第二表示之间的索引关系，以及一组量子比特位及其表示的量子态空间；

转换模块，用于针对所述量子态空间中的每一本征态，基于所述索引关系，将当前第一本征态转换为第二本征态，其中，所述第一本征态对应所述第一表示或第二表示，所述第二本征态对应所述第二表示或第一表示。

可选的，所述目标数据结构包括：稀疏矩阵。

所述转换模块，具体用于：

确定当前第一本征态对应的第一表示的值；

从所述索引关系中，查找所述第一表示的值所对应的第二表示的值；

将所述第二表示的值编码到当前第一本征态对应的所述第一比特位上，得到第二本征态。

可选的，所述一组量子比特位还包括：第二比特位；

所述方法还包括：

判断模块，用于根据所述第二比特位，判断是否执行所述将当前第一本征态转换为第二本征态的步骤。

可选的，所述判断模块，具体用于：

获得当前第一本征态中对应所述第二比特位的子量子态；

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，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上述任一项中所述的方法。

与现有技术相比，本发明提供的量子态的转换方法，首先获得预先构建的、针对目标数据结构中元素位置信息的第一表示与第二表示之间的索引关系，以及一组量子比特位及其表示的量子态空间，然后，针对量子态空间中的每一本征态，基于索引关系，将当前第一本征态转换为第二本征态，其中，第一本征态对应第一表示或第二表示，第二本征态对应第二表示或第一表示，由此能够将数据结构中元素的位置信息在不同表示中进行转换，用于量子计算的经典模拟，以填补相关技术空白，进一步拓展针对量子算法及量子计算机的研究。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种量子态的转换方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种量子态的转换装置的结构示意图。

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转换方法，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，负责运行量子程序以执行量子计算。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，受限于量子设备硬件的发展，通常需要对量子计算进行模拟以验证量子算法、量子应用等等，具体可以通过运行在普通计算机的量子虚拟机进行实现。量子计算模拟，即为借助通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。所构建的特定问题对应的量子程序，即是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。量子逻辑门包括单比特量子逻辑门，如Hadamard门(H门)、Pauli-X门、Pauli-Y门、Pauli-Z门、RX门、RY门、RZ门；多比特量子逻辑门，如CNOT门、CR门、iSWAP门、Toffoli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转换方法的流程示意图，可以包括如下步骤：

S101，获得预先构建的、针对目标数据结构中元素位置信息的第一表示与第二表示之间的索引关系，以及一组量子比特位及其表示的量子态空间；

具体的，可以通过用户输入获得预先构建的索引关系以及一组表示量子比特的量子比特位及其表示的量子态空间，该组量子比特位的个数可由用户根据目标数据结构的大小进行设置。在计算资源充分的情况下，也可设置很大数量的量子比特位，无条件满足绝大部分情况下的量子比特需求。

其中，目标数据结构是指经典计算中的数据结构，例如数组、向量、矩阵等等。在求解科学计算问题例如解线性方程组中，需要用到稀疏矩阵，为了解决稀疏矩阵相关的特定问题，目标数据结构优选为稀疏矩阵，以下均以稀疏矩阵为例说明。

索引关系用于第一表示与第二表示的转换，用户可根据目标数据结构预先构建。可以定义二维向量M表示索引关系，其存储的信息至少包括矩阵行对应的非0元素所在的列下标信息，还可以包括其他0元素的列下标等信息。

例如，一个3阶稀疏矩阵A为：

在实际应用中，用户所关注的多为稀疏矩阵中有用的非0元素信息。对于适用于非0元素的不同表示转换的情况，一种A对应的二维向量M：

其中，第0行[0 2 0]：第0、1列表示A中第0行第0个、第1个非0元素1、2的列下标为0、2；

第2行[1 0 0]：第0列表示A中第2行第0个非0元素3的列下标为1；

为了不浪费计算量，其余涉及0元素的部分用0填充。

需要强调的是，从计算机编程语言与文字语义结合的角度，规定以第0个元素开始计数。

对于适用于所有0元素的不同表示的转换的普适情况，另一种A对应的二维向量M为：

其中，第0行[0 2 1]：第0、1列表示A中第0行第0个、第1个非0元素1、2的列下标为0、2，第2列表示A中第0行第0个0元素的列下标为1；

第1行[0 1 2]：第0、1、2列表示A中第1行第0个、第1个、第2个0元素的列下标为0、1、2；

第2行[1 0 2]：第0列表示A中第2行第0个非0元素3的列下标为1，第1、2列表示A中第2行第0个、第1个0元素的列下标依次为0、2。

或者，为了节省计算资源，只保留非0元素的列下标，构建的索引可以是其中，“％”表示占位填充，无实义。

元素位置信息的第一表示至少包括：稀疏矩阵中非0元素的行下标及该非0元素在所在行的所有非0元素中的序号，第二表示至少包括：非0元素的行下标及列下标。

对应上述索引关系，第一表示还可以包括：0元素的行下标及该0元素在所在行的所有元素中的序号，第二表示还可以包括：0元素的行下标及列下标。

例如，稀疏矩阵的第2行的元素为0、3、0，则第2行第0个非0元素3的第一表示可为(2,0)，第二表示则为(2,1)，表示该非0元素处于矩阵的第2行第1列，索引关系则用于实现(2,0)与(2,1)的转换。为了适应计算机的二进制特性，各类序号、标号等等均以0开始计数。

本领域技术人员可以理解的是，在经典计算机中，信息的基本单元是比特，一个比特有0和1两种状态，最常见的物理实现方式是通过电平的高低来表示这两种状态。在量子计算中，信息的基本单元是量子比特，一个量子比特也有0和1两种状态，记为|0>和|1>，但它可以处于0和1两种状态的叠加态，可表示为其中，a、b为表示|0>态、|1>态振幅(概率幅)的复数，这是经典比特不具备的。测量后，量子比特的状态会塌缩至一个确定的状态(本征态，此处为|0>态、|1>态)，其中，塌缩至|0>的概率是|a|²，塌缩至|1>的概率是|b|²，|a|²+|b|²＝1，|>为狄拉克符号。

量子比特位表示的量子态空间，是指量子比特位对应的所有本征态表征的量子态信息，所有本征态的数量为2的量子比特位的个数次方。

量子态，即指量子比特的状态，其本征态在量子算法(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，该组量子比特的量子态为2³个本征态的叠加态，8个本征态(确定的状态)是指：|000>、|001>、|010>、|011>、|100>、|101>、|110>、|111>，每个本征态与量子比特位对应一致，如|000>态，000从高位到低位对应q2q1q0。简言之，量子态是各本征态组成的叠加态，当其他态的概率幅为0时，即处于其中一个确定的本征态。

S102，针对所述量子态空间中的每一本征态，基于所述索引关系，将当前第一本征态转换为第二本征态，其中，所述第一本征态对应所述第一表示或第二表示，所述第二本征态对应所述第二表示或第一表示。

其中，一组量子比特位可以包括编码元素位置信息的第一比特位，还可以包括不参与量子态转换的冗余比特位。

具体的，可以确定当前第一本征态对应的第一表示或第二表示的值；从所述索引关系中，查找所述第一表示或第二表示的值所对应的第二表示或第一表示的值；将所述第二表示或第一表示的值编码到当前第一本征态对应的所述第一比特位上，得到第二本征态。

示例1：对于适用非0元素的情况，以为例，将第一表示转换为第二表示的流程如下：

矩阵最大行最大列为第2行第2列，对应二进制10和10，至少需要获得一组4个量子比特位，作为第一比特位。为了减少计算资源的占用，优选4个第一比特位q4q3q2q1。量子比特位的编码格式不做限定，此处设定q4q3编码行下标，q2q1编码序号或列下标。获取q4q3q2q1的第一本征态共计16个，从|0000>至|1111>，各第一本征态振幅的平方和为1，具体分布不限。可以看出，本征态携带有A中元素位置的编码信息。

对于|0000>，得到第一表示(0,0)：A中第0行第0个非0元素，从M₁中查找第0行第0个非0元素的列下标M₁(0,0)＝0，得到第二表示(0,0)：该非0元素位于第0行第0列；将(0,0)编码至q4q3q2q1，得到|0000>；

对于|0001>，得到第一表示(0,1)：第0行第1个非0元素，从M₁中查找第0行第1个非0元素的列下标M₁(0,1)＝2，得到第二表示(0,2)：该非0元素2位于第0行第2列；将(0,2)编码至q4q3q2q1，得到|0010>；

对于|0010>，得到第一表示(0,2)：第0行第2个非0元素，不存在，则不继续处理，直接输出原本征态|0010>，保持不变；

对于|0011>，得到第一表示(0,3)：第0行第3个非0元素，A本身就不存在第0行第3个元素，则直接输出原本征态|0011>，保持不变；其余本征态同理。

示例2：对于所有元素的情况，以为例，获得的第一比特位q4q3q2q1同上。将第一表示转换为第二表示的流程如下：

对于|0000>，得到第一表示(0,0)：A中第0行第0个非0元素，从M₂中查找第0行第0个非0元素的列下标M₂(0,0)＝0，得到第二表示(0,0)：非0元素1位于第0行第0列；将(0,0)编码至q4q3q2q1，得到|0000〉；

对于|0001>，得到第一表示(0,1)：第0行第1个非0元素为2，从M₂中查找第0行第1个非0元素的列下标M₂(0,1)＝2，得到第二表示(0,2)：非0元素2位于第0行第2列；将(0,2)编码至q4q3q2q1，得到|0010〉；

对于|0010〉，得到第一表示(0,2)：第0行第2个非0元素，不存在，可以不继续处理，直接输出原本征态|0010〉，保持不变；也可以假定存在，继续从M₂中查找第0行第2个非0元素的列下标M₂(0,2)＝1，得到第二表示(0,1)：该非0元素位于第0行第1列，将(0,1)编码至q4q3q2q1，得到|0001>，实际上，这是对冗余信息的处理，无意义，好处是能够保持转换原理的统一，无需额外设计转换机制；

对于|0011>，得到第一表示(0,3)：第0行第3个非0元素不存在，则直接输出原本征态|0011>，保持不变；其余本征态同理。

示例3：对于非0元素的情况，以为例，获得的第一比特位q4q3q2q1同上。需要说明的是，M₂的每一行各元素还携带有地址信息，假设每行起始元素地址为0(或1、2等等不限)，依次加1。将第二表示转换为第一表示的流程如下：

对于|0000>，得到第一表示(0,0)：A中第0行第0列元素；从M₂第0行中查找第1次出现列下标0的地址为0，该地址距起始元素地址0距离为0，则得到第二表示(0,0)：第0行第0列元素为第0行第0个非0元素；将(0,0)编码至q4q3q2q1，得到|0000>；

对于|0001>，得到第一表示(0,1)：A中第0行第1列元素，为0元素；从M₂第0行中查找第1次出现列下标1的地址，由于下标1不存在，则直接输出原本征态|0001>，保持不变；

对于|0010>，得到第一表示(0,2)：A中第0行第2列元素，从M₂第0行中查找第1次出现列下标2的地址为1，该地址距起始元素地址0距离为1，则得到第二表示(0,1)：第0行第2列元素为第0行第1个非0元素；将(0,1)编码至q4q3q2q1，得到|0001>；

对于|0011>，得到第一表示(0,3)：第0行第3列元素，不存在，则直接输出原本征态|0011>，保持不变；其余本征态同理。

示例4：对于所有元素的情况，以为例，获得的第一比特位q4q3q2q1同上。需要说明的是，M₂的每一行各元素还携带有地址信息，假设每行起始元素地址为0(或1、2等等不限)，依次加1。将第二表示转换为第一表示的流程如下：

对于|0000>，得到第一表示(0,0)：A中第0行第0列元素；从M₂第0行中查找第1次出现列下标0的地址为0，地址0距起始元素地址0距离为0，则得到第二表示(0,0)：第0行第0列元素为第0行第0个非0元素；将(0,0)编码至q4q3q2q1，得到|0000>；

对于|0001>，得到第一表示(0,1)：A中第0行第1列元素，为0元素；从M₂第0行中查找第1次出现列下标1的地址为2，地址2距起始元素地址0距离为2，则得到第二表示(0,2)：第0行第2个非0元素，实际上不存在，同为对冗余信息的处理；

在获得一组充足的量子比特位的情况下，比如q8q7q6q5q4q3q2q1，也可以保留q4q3q2q1，将第二表示的值编码到额外的量子比特位q8q7q6q5上，携带的信息更多，不同表示的对比更明了，这也是合理可行的。

在实际应用中，一组量子比特位的初始量子态|Ψ1>是各第一本征态的叠加态，将各第一本征态转换为对应第二本征态，最终初始量子态也就被转换，得到该组量子比特位的末量子态|Ψ2>。用户可以根据需求设置第一本征态的振幅。

例如，用户只关注稀疏矩阵中特定某个非0元素的位置信息，假设想确定第j行第k个非0元素具体为第j行第几列，则可设置该非0元素对应的第一本征态的振幅为1，其余第一本征态的振幅为0；

或者，第j行第x个、第y个非0元素具体为第j行第m列、第n列，则可设置该两非0元素对应的第一本征态的振幅分别为c、d(满足|c|²+|d|²＝1即可)，其余第一本征态的振幅为0，即初态/> 第一本征态/>经转换后得到第二本征态/>则末态/>

或者，第j行第k列的非0元素具体为第j行第几个非0元素，则可设置该非0元素对应的第一本征态的振幅为1，其余第一本征态的振幅为0。此时，其余第一本征态无论如何处理，已与用户需求不再相关。

也就是说，一个元素可以通过不同表示来体现其在稀疏矩阵中的位置，根据需求进行不同表示的转换。但是，为了实现量子计算的模拟，则需要通过将不同表示的值编码到量子比特位，实现量子态的转换即演化，来表征不同表示之间的转换。

另外，元素位置信息的第一表示与第二表示还可以是部分表示。例如，数组中包括元素：{a,b,c}，元素在三维坐标系的坐标分别为：(1,1,1)、(1,1,0)、(1,0,0)，第一表示是指元素的x、y坐标，第二表示是指元素的z坐标。用户想要获知x、y坐标均为1的元素的z坐标表示，则可由(1,1)：表示x、y坐标，转换为(1,0)：表示z坐标的集合，然后将z坐标1和0编码到量子比特位上，实现量子态的转换。

在实际应用中，一组量子比特位还可以包括：第二比特位，用于受控操作，具体是指：根据所述第二比特位，判断是否执行所述将当前第一本征态转换为第二本征态的步骤。第二比特位作为受控标识位，无其他物理意义，对位数不做限定，为了减少计算资源的占用，优选一位即可。

具体的，可以获得当前第一本征态中对应所述第二比特位的子量子态；当所述子量子态的所有位均为1时，执行所述将当前第一本征态转换为第二本征态的步骤。当然，子量子态的所有位也可以设置均为0时，执行该步骤，只是前者更为通用。

例如，获取一组量子比特位q4q3q2q1q0，q0表示第二比特位，其余表示同前述。q4q3q2q1q0的本征态共32个，为|00000>至|11111>。针对每个本征态处理时，首先判断q0位是否为1，若为1，继续同上原理进行处理，若为0，则不处理，本征态保持不变，然后执行下个本征态的处理。

在量子应用中，可以通过构造一种Oracle，该Oracle的内部原理即为本发明的方法流程。具体的，Oracle，可以理解成在量子算法中完成特定功能的模块(类似黑盒)，在具体问题中会有具体的实现方式。

目前，现有的量子线路构建往往只能够利用现有的单量子逻辑门、双量子逻辑门等等，通常存在以下问题：

对于功能比较复杂的量子线路，需要用到的量子比特数量会非常多，使用经典计算机进行模拟的时候会消耗巨大的内存空间，需要用到的逻辑门数量会非常多，模拟耗时会非常长。并且，一些复杂的算法难以用量子线路进行实现。

基于此，通过改用Oracle模拟的方式实现稀疏矩阵中元素位置的不同表示所对应的量子态之间相互转换的复杂功能，并实现受控功能。用户传入Oracle的参数，可以包括：Oracle名称(用于识别Oracle的功能用途)、前述的一组量子比特位、索引关系(前述二维向量M)等等。可以使用OL表示将第一表示转换为第二表示，设置标识符“+”即OL⁺，表示将第二表示转换为第一表示，其中，OL表示将实现该特定功能的Oracle命名为OL。

这种方式的好处是，整体上将Oracle作为已知模块，无需关注其内部的实现细节，在量子应用场景例如量子线路的表示上，会非常的简单明了。由于可以将经典模拟的Oracle功能模块等效成量子逻辑门，来构造复杂的量子线路，因此节省了运行时所需的内存空间，并加快量子算法的模拟验证。

可见，通过获得预先构建的、针对目标数据结构中元素位置信息的第一表示与第二表示之间的索引关系，以及一组量子比特位及其表示的量子态空间，然后，针对量子态空间中的每一本征态，基于索引关系，将当前第一本征态转换为第二本征态，其中，第一本征态对应第一表示或第二表示，第二本征态对应第二表示或第一表示，由此能够将数据结构中元素的位置信息在不同表示中进行转换，用于量子计算的经典模拟，以填补相关技术空白，进一步拓展针对量子算法及量子计算机的研究。

参见图2，图2为本发明实施例提供的一种量子态的转换装置的结构示意图，可以包括：

获得模块201，用于获得预先构建的、针对目标数据结构中元素位置信息的第一表示与第二表示之间的索引关系，以及一组量子比特位及其表示的量子态空间；

转换模块201，用于针对所述量子态空间中的每一本征态，基于所述索引关系，将当前第一本征态转换为第二本征态，其中，所述第一本征态对应所述第一表示或第二表示，所述第二本征态对应所述第二表示或第一表示。

具体的，所述目标数据结构包括：稀疏矩阵。

具体的，所述元素位置信息的第一表示包括：非0元素的行下标及该非0元素在所在行的所有非0元素中的序号，所述第二表示包括：非0元素的行下标及列下标。

具体的，所述一组量子比特位包括：编码所述元素位置信息的第一比特位；

所述转换模块，具体用于：

确定当前第一本征态对应的第一表示的值；

具体的，所述一组量子比特位还包括：第二比特位；

所述方法还包括：

具体的，所述判断模块，具体用于：

获得当前第一本征态中对应所述第二比特位的子量子态；

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，获得预先构建的、针对目标数据结构中元素位置信息的第一表示与第二表示之间的索引关系，以及一组量子比特位及其表示的量子态空间；

S2，针对所述量子态空间中的每一本征态，基于所述索引关系，将当前第一本征态转换为第二本征态，其中，所述第一本征态对应所述第一表示或第二表示，所述第二本征态对应所述第二表示或第一表示。

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。

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：

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

1.一种量子态的转换方法，其特征在于，包括：

获得预先构建的、针对目标数据结构中元素位置信息的第一表示与第二表示之间的索引关系，以及一组量子比特位及其表示的量子态空间，所述目标数据结构包括：稀疏矩阵，所述元素位置信息的第一表示包括：非0元素的行下标及该非0元素在所在行的所有非0元素中的序号，所述第二表示包括：非0元素的行下标及列下标，所述索引关系用于第一表示与第二表示的转换；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一组量子比特位包括：编码所述元素位置信息的第一比特位；

确定当前第一本征态对应的第一表示或第二表示的值；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一组量子比特位还包括：第二比特位；

所述方法还包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二比特位，判断是否执行所述将当前第一本征态转换为第二本征态的步骤，包括：

获得当前第一本征态中对应所述第二比特位的子量子态；

5.一种量子态的转换装置，其特征在于，包括：

获得模块，用于获得预先构建的、针对目标数据结构中元素位置信息的第一表示与第二表示之间的索引关系，以及一组量子比特位及其表示的量子态空间；所述目标数据结构包括：稀疏矩阵，所述元素位置信息的第一表示包括：非0元素的行下标及该非0元素在所在行的所有非0元素中的序号，所述第二表示包括：非0元素的行下标及列下标，所述索引关系用于第一表示与第二表示的转换；

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述目标数据结构包括：稀疏矩阵。

7.一种存储介质，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4任一项中所述的方法。

8.一种电子装置，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4任一项中所述的方法。