CN114970865A - 量子芯片上的量子电路处理方法、装置及电子设备 - Google Patents

量子芯片上的量子电路处理方法、装置及电子设备 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种量子芯片上的量子电路处理方法、装置及电子设备，涉及量子计算技术领域，具体涉及量子电路技术领域。具体实现方案为：获取用于衡量量子芯片的连通性能的第一互换保真度，所述第一互换保真度是基于第一信息确定的，所述第一信息用于表征所述量子芯片的拓扑结构，所述拓扑结构指示所述量子芯片包括至少两个物理量子比特，所述第一互换保真度用于表征模拟交换任意两个所述物理量子比特的量子态后，得到的逻辑量子比特的状态保持的平均程度；基于所述第一互换保真度，在所述量子芯片上进行量子电路的处理。

Description

量子芯片上的量子电路处理方法、装置及电子设备
技术领域
本公开涉及量子计算技术领域，尤其涉及量子电路技术领域，具体涉及一种量子芯片上的量子电路处理方法、装置及电子设备。
背景技术
随着超导量子计算技术和微纳加工工艺的发展，超导量子芯片上集成的量子比特数目越来越多，量子芯片的结构变得更加丰富和全面。
受限于超导量子芯片中量子比特之间的紧邻耦合，量子芯片上各个量子比特之间的连通性存在一些限制，即通常只能在相邻的物理量子比特之间实现双比特量子门，如受控反闸门CNOT门，导致量子算法(逻辑量子电路)不能直接在物理设备上执行。
目前，通常是使用互换门将两个物理量子比特的量子态进行互换，使得互换后得到的逻辑量子比特映射到可以作用双比特量子门的物理量子比特上。且通过互换门数量来衡量量子芯片的连通性能。
发明内容
本公开提供了一种量子芯片上的量子电路处理方法、装置及电子设备。
根据本公开的第一方面，提供了一种量子芯片上的量子电路处理方法，包括：
获取用于衡量量子芯片的连通性能的第一互换保真度，所述第一互换保真度是基于第一信息确定的，所述第一信息用于表征所述量子芯片的拓扑结构，所述拓扑结构指示所述量子芯片包括至少两个物理量子比特，所述第一互换保真度用于表征模拟交换任意两个所述物理量子比特的量子态后，得到的逻辑量子比特的状态保持的平均程度；
基于所述第一互换保真度，在所述量子芯片上进行量子电路的处理。
根据本公开的第二方面，提供了一种量子芯片上的量子电路处理装置，包括：
第一获取模块，用于获取用于衡量量子芯片的连通性能的第一互换保真度，所述第一互换保真度是基于第一信息确定的，所述第一信息用于表征所述量子芯片的拓扑结构，所述拓扑结构指示所述量子芯片包括至少两个物理量子比特，所述第一互换保真度用于表征模拟交换任意两个所述物理量子比特的量子态后，得到的逻辑量子比特的状态保持的平均程度；
电路处理模块，用于基于所述第一互换保真度，在所述量子芯片上进行量子电路的处理。
根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，该指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行第一方面中的任一项方法。
根据本公开的第四方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，该计算机指令用于使计算机执行第一方面中的任一项方法。
根据本公开的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现第一方面中的任一项方法。
根据本公开的技术解决了相关技术中无法全面且精准地衡量量子芯片连通性能的问题，提高了对于量子芯片的连通性能更全面且精确的量化，从而提高了量子电路即量子算法运行的准确性。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
图1是根据本公开第一实施例的量子芯片上的量子电路处理方法的流程示意图；
图2是一种超导量子电路的拓扑结构示意图；
图3是另一种超导量子电路的拓扑结构示意图；
图4是又一种超导量子电路的拓扑结构示意图；
图5是根据本公开第二实施例的量子芯片上的量子电路处理装置的结构示意图；
图6是用来实施本公开的实施例的示例电子设备的示意性框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
第一实施例
如图1所示，本公开提供一种量子芯片上的量子电路处理方法，包括如下步骤：
步骤S101：获取用于衡量量子芯片的连通性能的第一互换保真度，所述第一互换保真度是基于第一信息确定的，所述第一信息用于表征所述量子芯片的拓扑结构，所述拓扑结构指示所述量子芯片包括至少两个物理量子比特，所述第一互换保真度用于表征模拟交换任意两个所述物理量子比特的量子态后，得到的逻辑量子比特的状态保持的平均程度。
本实施例中，量子芯片上的量子电路处理方法涉及量子计算技术领域，尤其涉及量子电路技术领域，其可以广泛应用于量子算法设计场景下。本公开实施例的量子芯片上的量子电路处理方法，可以由本公开实施例的量子芯片上的量子电路处理装置执行。本公开实施例的量子芯片上的量子电路处理装置可以配置在任意电子设备中，以执行本公开实施例的量子芯片上的量子电路处理方法。该电子设备可以为服务器，也可以为终端设备，这里不进行具体限定。
作为芯片尺寸突破经典物理极限的逻辑必然，同时也是后摩尔时代标志性的技术，量子计算获得了很大的关注。无论从应用层面、算法层面、还是硬件层面，量子计算都得到了十分迅速的发展。
量子算法和应用的实现高度依赖于量子硬件的发展和进步，在量子硬件技术实现上，可以拥有若干种不同的技术方案，如超导电路、离子阱、光量子系统等。受益于良好的扩展性和成熟的半导体工艺，超导电路被认为是目前最有前景的技术路线之一。
而本实施例中的量子芯片即可以指的是超导量子芯片，由于受限于超导量子芯片中量子比特之间的紧邻耦合，超导量子芯片上各个量子比特之间的连通性存在一些限制，即通常只能在相邻的物理量子比特之间实现双比特量子门，如受控反闸门CNOT门。
而通常量子算法是假设能在任意量子比特之间作用双比特量子门，因此超导量子芯片上各个量子比特之间的连通性限制，导致量子算法(逻辑量子电路)不能直接在物理设备即超导量子芯片上执行。
为了解决上述问题，需要使用量子比特映射(qubit mapping)算法将逻辑量子比特映射到物理量子比特上，从而使得任意两个逻辑量子比特之间可以作用双量子比特门。其中，物理量子比特指的是超导量子芯片上本身集成的量子比特，而将内容即量子态映射到物理量子比特上，得到的量子比特即为逻辑量子比特。
量子比特映射算法的主要操作可以是使用互换门(SWAP门)将量子芯片中相邻两个物理量子比特的量子态进行互换，从而可以将量子芯片中不同物理量子比特的量子态进行交换，这样使得交换过内容即量子态后得到的逻辑量子比特，可以映射到可以作用双量子比特门的物理量子比特上，然而量子比特映射算法中的互换操作将引入更多的噪声。且所引入的噪声极大可能导致量子算法计算出错误的答案。
以图2为例，图2是一种超导量子电路的拓扑结构示意图，如图2所示，该超导量子电路包括5个物理量子比特，分别用顶点0、顶点1、顶点2、顶点3和顶点4表示，拓扑结构表示为{Q0,Q1,Q2,Q3,Q4}。其中，顶点i和j之间相连的边可以代表物理量子比特i和物理量子比特j可以作用双比特量子门，该超导量子电路中，两两相邻的物理量子比特允许双比特量子门的操作。即所允许双比特量子门操作的位置集合为P＝[[0,1]，[1,0]，[1,2]，[2,1]，[1,3]，[3,1]，[3,4]，[4,3]]。要实现互不相邻的量子比特之间的双比特量子门操作，可以通过互换门互换相邻两个物理量子比特的量子态，通过至少一个互换操作，可以实现不同物理量子比特的量子态的交换，从而可以将逻辑量子比特映射到可作用双比特量子门的物理量子比特上。
设双比特量子门需要作用于Q0和Q4上，可以通过互换门将Q0和Q4的量子态交换至相邻的两个物理量子比特上。比如，在一映射方案中，可以先将Q0与Q1的量子态互换，再与Q3的量子态互换，这样映射到Q3上的逻辑量子比特才能与Q4相邻，并作用双比特量子门。这一系列互换操作将会引入误差，且互换次数越多误差越大。
可以通过提升量子芯片本身的连通性能，从而可以减少互换门的使用，进而可以减少互换操作所引入的噪声，因此如何全面且准确地衡量量子芯片的连通性能是一个极其重要的问题。
相关技术中，可以通过平均互换门数量来衡量量子芯片的连通性能，即计算量子芯片中任意两个量子比特之间，执行双比特量子门操作所需要的平均互换门个数。而本实施例中，使用平均互换保真度(average swap fidelity)来衡量量子芯片的连通性能，以判断超导量子芯片是否具有执行量子算法并产生较低误差的能力。
其中，保真度(fidelity)度量了量子态在映射过程中的状态保持程度或引入误差的大小，而平均互换保真度指的是计算在互换门引入误差的情况下，交换任意两个物理量子比特的量子态的平均保真度，即模拟交换量子芯片中任意两个物理量子比特的量子态后，得到的逻辑量子比特的状态保持的平均程度。
通过平均互换保真度可以全面且精确地刻画量子芯片的连通性能。举例来说，在量子芯片上将逻辑量子比特A映射到物理量子比特B上，所需要的最少互换门数量为1，使用该互换路径的互换保真度为0.6。同时，存在另一种互换路径将逻辑量子比特A映射到物理量子比特B，使用的互换门数量为2，但互换保真度为0.9。
可知，基于最短路径所计算得到的平均互换门数量不能周全反映量子芯片的连通性能，而采用互换保真度为0.9的互换路径进行量子比特映射，可以使得逻辑量子比特的量子态的状态保持程度更大，即引入的误差更少。因此，使用平均互换保真度(average swapfidelity)可以全面且准确地衡量量子芯片的连通性能，从而可以判断超导量子芯片是否具有执行量子算法并产生较低误差的能力。
需要说明的是，在两个物理量子比特相邻的情况下，交换这两个物理量子比特的量子态可以指的是互换这两个物理量子比特的量子态，如将Q0的量子态与Q1的量子态互换。而在两个物理量子比特不相邻的情况下，交换这两个物理量子比特的量子态可以指的是通过至少两个互换操作分别互换相邻物理量子比特的量子态，直至实现这两个物理量子比特的量子态的交换，如将Q0的量子态与Q1的量子态互换，再与Q3的量子态互换，使得将Q0的量子态与Q3的量子态交换，这样可以将Q0的量子态即逻辑量子比特映射到Q3上。
第一互换保真度可以基于第一信息确定，第一信息用于表征量子芯片的拓扑结构，拓扑结构指示量子芯片包括至少两个物理量子比特，如图2所示，拓扑结构指示该量子芯片包括5个物理量子比特。其中，第一信息可以通过结构图G表示，G可以由一个n×n的邻接矩阵表示，n为量子芯片中物理量子比特的数量，G＝(wi,j)n×n，wi,j表示两个节点即物理量子比特间使用第一双比特量子门如CNOT门的误差(该误差等于1减去物理量子比特间使用第一双比特量子门的保真度)，如果两个节点不相邻，则wi,j＝0。
第一互换保真度可以仅基于第一信息确定，也可以同时基于第一信息和第二信息确定，第二信息包括在每相邻两个物理量子比特之间作用第一双比特量子门的目标误差。该目标误差指的是在相邻两个物理量子比特之间作用第一双比特量子门所引入的误差，该目标误差等于1减去在相邻两个物理量子比特之间作用第一双比特量子门的保真度。
其中，第一双比特量子门可以为CNOT门，也可以为其他双比特量子门，且不同的硬件设备可以有不同的原生双比特量子门，这里不进行具体限定。
如图2所示，顶点i和顶点j之间相连的边可以代表在物理量子比特i和物理量子比特j之间作用CNOT门的保真度。
在一可选实施方式中，可以基于量子芯片的拓扑结构，确定量子芯片中每两个物理量子比特的量子态的第一互换路径的互换保真度，第一互换路径可以为两个物理量子比特的量子态的互换路径中互换保真度最大的互换路径，互换保真度可以基于互换操作所引入的误差确定，将每两个物理量子比特的量子态的第一互换路径的互换保真度进行平均处理，得到第一互换保真度。
互换操作所引入的误差可以基于互换门的保真度确定，且互换门的实现方式不同，互换操作所引入的误差也不同。当互换门通过多个CNOT门如3个CNOT门实现时，且在每相邻两个物理量子比特之间作用CNOT门时，互换操作所引入的误差可以基于目标误差确定，即该实施方式中，第一互换保真度可以基于第一信息和第二信息确定。
第一互换保真度可以基于量子芯片上的量子电路处理装置自行确定，量子芯片上的量子电路处理装置也可以接收其他电子设备发送的第一互换保真度。
步骤S102：基于所述第一互换保真度，在所述量子芯片上进行量子电路的处理。
该步骤中，可以基于第一互换保真度进行相应应用，具体的，可以基于第一互换保真度，在量子芯片上进行量子电路的处理。
另外，当第一互换保真度小于预设阈值时，可以进行量子芯片的重新设计，以修改量子芯片的硬件结构，提高量子芯片的连通性能。
其中，预设阈值可以根据实际情况进行设置，如量子电路的结构复杂或要求量子电路的设计精度比较高时，通常要求量子芯片的连通性能要好，此时，可以将预设阈值设置地比较高，以保证该量子芯片具有执行量子算法并产生较低误差的能力。
本实施例中，通过获取用于衡量量子芯片的连通性能的第一互换保真度；基于第一互换保真度，在量子芯片上进行量子电路的处理。如此，可以通过第一互换保真度全面且准确性地衡量量子芯片的连通性能，从而基于第一互换保真度在量子芯片上进行量子电路的处理，可以提高量子电路即量子算法运行的准确性。
并且，第一互换保真度可以精确地刻画量子芯片的连通性，且具有通用性，可以适用于基于超导的各种拓扑结构的固态量子芯片，同时兼具实用性，可以为量子芯片的设计和量子算法在含噪量子芯片上的实现提供实际指导意义。
可选的，所述步骤S101具体包括：
获取所述第一信息；
基于所述第一信息，确定每两个所述物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度，所述第一互换路径为两个所述物理量子比特的量子态的互换路径中互换保真度最大的互换路径，所述第二互换保真度用于表征基于所述第一互换路径模拟交换两个所述物理量子比特的量子态后得到的逻辑量子比特的状态保持程度；
对所述第二互换保真度进行平均处理，得到所述第一互换保真度。
本实施方式中，可以获取量子芯片上的量子电路处理装置预先存储的第一信息，也可以接收用户输入或其他电子设备发送的第一信息，这里不进行具体限定。
可以基于量子芯片的拓扑结构，确定量子芯片中每两个物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度，第一互换路径可以为两个物理量子比特的量子态的互换路径中互换保真度最大的互换路径，互换保真度可以基于互换操作所引入的误差确定。
在一可选实施方式中，针对每两个物理量子比特，可以基于量子芯片的拓扑结构，遍历这两个物理量子比特的所有互换路径，并计算所有互换路径的互换保真度，将互换保真度最大的互换路径确定为第一互换路径。
相应的，最大的互换保真度即为第二互换保真度，第二互换保真度表征交换这两个物理量子比特的量子态后，逻辑量子比特的状态保持的最大程度，即通过该第一互换路径交换这两个物理量子比特的量子态，其互换操作所引入的误差最少。
在另一可选实施方式中，可以基于量子芯片的拓扑结构和量子芯片中每相邻两个物理量子比特之间作用第一双比特量子门的目标误差，确定每两个所述物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度。
之后，可以将每两个物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度进行平均处理，得到第一互换保真度。比如，量子芯片包括5个物理量子比特，针对每个物理量子比特，均存在4个第二互换保真度，相应的，可以组成一个4×5的互换保真度矩阵，将该互换保真度矩阵中的所有数值相加，再除以20，即可得到第一互换保真度。
本实施方式中，通过获取第一信息；基于第一信息，确定每两个物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度；对第二互换保真度进行平均处理，得到第一互换保真度。如此，基于第一信息可以实现第一互换保真度的确定。
可选的，所述基于所述第一信息，确定每两个所述物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度，包括：
获取第二信息，所述第二信息包括在每相邻两个所述物理量子比特之间作用第一双比特量子门的目标误差；
基于所述第一信息和所述第二信息，确定所述第二互换保真度。
本实施方式中，在确定第二互换保真度时，可以结合在每相邻两个物理量子比特之间作用第一双比特量子门的目标误差。其中，第一双比特量子门可以为CNOT门，也可以为其他双比特量子门，且不同的硬件设备可以有不同的原生双比特量子门，这里不进行具体限定。
具体的，由于物理硬件上存在噪声的情况，与不同物理量子比特作用双比特量子门会导致量子算法产出的结果与预定设想结果有一定误差。因此，可以考虑在每相邻两个物理量子比特之间作用第一双比特量子门的目标误差。并且，可以通过若干互换门实现任意两个量子比特的映射，而每个互换门可通过第一双比特量子门实现。
比如，第一双比特量子门为CNOT门，互换门可用3个CNOT门实现。需理解，上述互换门与第一双比特量子门的转换关系只是一种举例，需理解，不同的硬件会有不同的原生两比特门，互换门的实现方式也不相同。
进一步的，互换操作所引入的误差可以基于互换门的保真度确定。当互换门通过第一双比特量子门如多个CNOT门(可以为3个CNOT门)实现时，且在每相邻两个物理量子比特之间作用第一双比特量子门时，互换操作所引入的误差可以基于目标误差确定，即互换保真度基于量子芯片的拓扑结构和目标误差综合确定，使得第二互换保真度的确定更加准确。
图3是另一种超导量子芯片的拓扑结构示意图，如图3所示，该超导量子芯片可以包括27物理量子比特，圆形表示物理量子比特，相邻圆形之间的长方形表示二者通过CNOT门耦合，可以将该超导量子芯片的拓扑结构和CNOT门的误差作为输入，计算该超导量子芯片的平均互换保真度即第一互换保真度，可以直观地衡量该超导量子芯片的连通性能。
其中，27物理量子比特中，每两个物理量子比特之间作用CNOT门的误差可能不同，如图3所示，CNOT门的误差存在最大值和最小值，可以基于CNOT门的误差计算任意两个物理量子比特之间作用CNOT门的平均误差。相应的，在量子电路设计时，对于那些质量较差(CNOT门的误差高于CNOT门的平均误差)的量子比特之间的连通路径，可以尽量避免去使用这些路径执行CNOT门。
可选的，所述基于所述第一信息和所述第二信息，确定所述第二互换保真度，包括：
获取第一集合和第二集合，所述第一集合包括作为互换路径的起始节点的物理量子比特，所述起始节点的物理量子比特为至少两个所述物理量子比特中的任一物理量子比特，所述第二集合包括至少两个所述物理量子比特中除所述第一集合之外的物理量子比特；
基于所述拓扑结构，从所述第二集合中选取与第一物理量子比特相邻的物理量子比特，所述第一物理量子比特为所述第一集合中的物理量子比特；
基于所述目标误差，计算所述第一物理量子比特与相邻的物理量子比特之间的第一权重；
基于第二权重，确定所述起始节点的物理量子比特至第二物理量子比特的量子态的所述第一互换路径的第二互换保真度，所述第二权重为所述第一权重中最小的权重，所述第二物理量子比特为所述第二权重对应的物理量子比特。
本实施方式中，在获取到第一信息和第二信息的情况下，如输入量子芯片的结构图G，其指示该量子芯片包括n个物理量子比特，为{Q1…Qn}，可以基于量子芯片中的物理量子比特，确定第一集合和第二集合。具体可以将量子芯片中的任意一个物理量子比特设为起始节点，如将Qi设置为起始节点，放置至第一集合，用S表示，初始时，S＝{Qi}，将其余物理量子比特放置至第二集合，用T表示，T＝{Q1…Qn}/Qi。
可以引入一个辅助矩阵D，其每个元素可以代表当前所找到的从起始节点映射到其他各个物理量子比特上的初始权重，基于该初始权重可以确定当前所找到的从起始节点映射到其他各个物理量子比特上所引入的误差。对于T中的每个物理量子比特Qj,若从Qi到Qj存在连接边，则Dj等于连接边上的权重wi,j(即Qi和Qj之间作用第一双比特量子门的目标误差)，并将该边记为从Qi到Qj的互换路径；否则Dj设为无穷大即∞。
基于量子芯片的拓扑结构，从第二集合中选取与第一物理量子比特相邻的物理量子比特，即从T中选取与S中顶点有连接边的顶点集V，该顶点集V包括与第一物理量子比特相邻的物理量子比特。
以图3为例，将物理量子比特0作为初始节点，在第一次选取时，基于量子芯片的拓扑结构选取的是物理量子比特1，基于物理量子比特0和物理量子比特1作用第一双比特量子门如CNOT门的目标误差，计算第一物理量子比特即物理量子比特0与相邻的物理量子比特即物理量子比特1之间的第一权重。
在又一次选取时，第一集合包括物理量子比特0和物理量子比特1，基于量子芯片的拓扑结构选取的是物理量子比特2和物理量子比特4，基于物理量子比特1和物理量子比特2、以及物理量子比特1和物理量子比特4作用第一双比特量子门如CNOT门的目标误差，计算第一物理量子比特与相邻的物理量子比特之间的第一权重。第一权重包括两个值，分别为物理量子比特1和物理量子比特2之间的第一权重，以及物理量子比特1和物理量子比特4之间的第一权重。
如可以通过下式(1)计算第一物理量子比特与相邻的物理量子比特之间的第一权重。
Score＝-log(ws,v),s∈S,v∈V (1)
其中，Score为第一权重，ws,v为第一集合S中的顶点s与顶点集V中的顶点v之间的目标误差。
相应的，基于第一权重中最小的权重(即第二权重)，可以确定初始节点的物理量子比特，至第二权重对应的顶点v(即第二物理量子比特)的量子态的第一互换路径的第二互换保真度。
具体的，可以基于第二权重，更新辅助矩阵D，如第二权重小于辅助矩阵D中从起始节点映射到第二物理量子比特上的权重，则将辅助矩阵D中的该权重更新为第二权重，否则不更新辅助矩阵D。又如，从起始节点映射到第二物理量子比特可以包括多条互换路径，可以基于第二权重，确定起始节点的物理量子比特至所述第二物理量子比特的量子态的各个互换路径的第三权重，即第三权重可以包括多个，此时可以基于第三权重中最小的权重即第四权重，更新辅助矩阵D。
在辅助矩阵D更新完成的情况下，辅助矩阵D中的权重为起始节点的物理量子比特映射至其他物理量子比特的最低权重，由于互换门的操作需要使用3个CNOT门，因此，初始节点的物理量子比特与第二物理量子比特的第一互换路径的第二互换保真度可以使用如下式(2)计算。
Figure BDA0003661898200000121
上式(2)中，F(Qi,Qt)为第二互换保真度，(·3表示实现互换门的操作需要使用3个CNOT门，Dt为辅助矩阵D中起始节点的物理量子比特映射至物理量子比特t上的权重。
本实施方式中，通过获取第一集合和第二集合；基于拓扑结构，从第二集合中选取与第一物理量子比特相邻的物理量子比特；基于目标误差，计算第一物理量子比特与相邻的物理量子比特之间的第一权重；基于第二权重，确定起始节点的物理量子比特至第二物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度。如此，可以结合量子芯片的拓扑结构和目标误差实现两个物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度的确定。
可选的，所述基于所述第一信息和所述第二信息，确定所述第二互换保真度，还包括：
将所述第二物理量子比特从所述第二集合中移除；
将所述第二物理量子比特添加至所述第一集合中；
在更新后的所述第二集合不为空集的情况下，基于所述拓扑结构和所述目标误差，确定所述起始节点的物理量子比特至第三物理量子比特的量子态的所述第一互换路径的第二互换保真度，所述第三物理量子比特为更新后的所述第二集合中的物理量子比特。
进一步的，在确定第二权重的情况下，可以将第二权重对应的物理量子比特即第二物理量子比特从第二集合中移除，并将其添加至第一集合中。
在更新后的第二集合T不为空集，即第一集合S中不包括量子芯片中所有物理量子比特的情况下，说明还需要确定起始节点的物理量子比特至第三物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度，第三物理量子比特为量子芯片中起始节点的物理量子比特未映射到的物理量子比特。如此，可以实现起始节点的物理量子比特至其他所有物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度的计算。
其中，基于拓扑结构和目标误差，可以采用与起始节点至第二物理量子比特的第二互换保真度的相同确定方式，确定起始节点的物理量子比特至第三物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度，这里不进行赘述。
在更新后的第二集合T为空集，即第一集合S中包括量子芯片中所有物理量子比特的情况下，可以清空第一集合和第二集合，并将另一个物理量子比特作为起始节点添加至第一集合中，将其他物理量子比特添加至第二集合中，重复上述基于第一集合和第二集合，确定第二互换保真度的一些步骤，直至量子芯片中每两个物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度计算完成。
可选的，所述基于第二权重，确定所述起始节点的物理量子比特至第二物理量子比特的量子态的所述第一互换路径的第二互换保真度，包括：
基于所述第二权重，确定所述起始节点的物理量子比特至所述第二物理量子比特的量子态的互换路径的第三权重；
基于第四权重、以及所述第一双比特量子门和互换门的转换关系，确定所述第一互换路径的第二互换保真度，所述第四权重为所述第三权重中最小的权重，所述第一互换路径为所述第四权重对应的互换路径，所述第二互换保真度与所述第四权重呈反比关系，所述互换门用于对两个所述物理量子比特的量子态进行互换。
本实施方式中，第二权重为第一物理量子比特与其相邻的物理量子比特之间的权重。
在一可选实施方式中，若起始节点的物理量子比特与第二物理量子比特相邻，则第三权重即为第二权重。在该实施方式中，可以基于第二权重更新辅助矩阵D。记录起始节点的物理量子比特与第二物理量子比特的第一互换路径。
在另一可选实施方式中，若起始节点的物理量子比特与第二物理量子比特不相邻，且起始节点的物理量子比特与第二物理量子比特之间只存在一条互换路径，则该条互换路径即为第一互换路径，基于第一互换路径和第二权重，计算起始节点的物理量子比特至第二物理量子比特之间的第三权重。基于第三权重更新辅助矩阵D。记录起始节点的物理量子比特与第二物理量子比特的第一互换路径。
在又一可选实施方式，若起始节点的物理量子比特与第二物理量子比特不相邻，且起始节点的物理量子比特与第二物理量子比特之间存在多条互换路径，则基于第二权重，确定起始节点的物理量子比特至第二物理量子比特的量子态的各个互换路径的第三权重。基于第三权重中最小的权重即第四权重，更新辅助矩阵D。记录起始节点的物理量子比特与第二物理量子比特的第一互换路径，第一互换路径为第四权重对应的互换路径。
需要说明的是，更新辅助矩阵D的时机可以是第二物理量子比特添加至第一集合中时，即在顶点集V中的顶点v添加至第一集合中时，可以比较权重大小，以将辅助矩阵D中的权重更新为最小的一个，目的是找到互换保真度最大的第一互换路径，即连通性能最好的互换路径。
在辅助矩阵D更新完成的情况下，可以基于第四权重(Dt)、以及第一双比特量子门和互换门的转换关系(如互换门需要用到3个CNOT门)，确定第一互换路径的第二互换保真度，如上式(2)所示。
本实施方式中，基于第二权重，确定起始节点的物理量子比特至第二物理量子比特的量子态的互换路径的第三权重；基于第四权重、以及第一双比特量子门和互换门的转换关系，确定第一互换路径的第二互换保真度，第四权重为第三权重中最小的权重。如此，可以实现每两个物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度。
以下以一具体示例详细介绍本实施例中第一互换保真度的确定流程。
步骤1：输入一个包含n个物理量子比特{Q1…Qn}的量子芯片的结构图G，G可以由一个n×n的邻接矩阵表示，G＝(wi,j)n×n，wi,j表示两个节点间使用CNOT门的误差，如果两个节点不相邻，则wi,j＝0。
步骤2：提取硬件上所含物理量子比特中的任意一个物理量子比特设为起始节点S＝{Qi}，将其与剩下的物理量子比特T＝{Q1…Qn}/Qi开始执行以下操作。
步骤3：引入一个辅助矩阵D，其每个元素可以代表当前所找到的从起始节点映射到其他各个物理量子比特上的初始权重，基于该初始权重可以确定当前所找到的从起始节点映射到其他各个物理量子比特上所引入的误差。对于T中的每个物理量子比特Qj,若从Qi到Qj存在连接边，则Dj等于连接边上的权重wi,j，并将该边记为从Qi到Qj的互换路径；否则Dj设为无穷大即∞。
步骤4：从T中选取与S中顶点有连接边的顶点集V，依次计算权重得分Score＝-log(ws,v),s∈S,v∈V。将权重得分最小的顶点v从T中移除，并移动到S中。
步骤5：如果权重得分最小的顶点v加入S中时，从Qi到v的权重值减少，则更新辅助矩阵中Dv的值为更小的一个，同时更新从Qi到v的互换路径。
步骤6：重复执行上述步骤4和5，直至S中包含所有物理量子比特{Q1…Qn}为止。
步骤7：将辅助矩阵D中从起始节点Qi遍历到其他物理量子比特Qt的最低权重得分取出，并计算互换保真度
Figure BDA0003661898200000151
其中使用e是将权重得分转化为保真度的形式，(·)3表示实现互换门的操作需要使用3个CNOT门。
步骤8：依次将所有物理量子比特{Q1…Qn}设为起始节点，并重复执行步骤3至7，直到得到任意两个物理量子比特i与j之间映射的最优保真度F(Qi,Qj)。
步骤9：计算任意两个物理量子比特之间映射的最优互换保真度即第二互换保真度之和，再除以n(n-1)，得到第一互换保真度，即第一互换保真度
Figure BDA0003661898200000152
相应的，输出平均互换保真度，同时可以以表格形式输出以上过程中的每两个物理量子比特的量子态进行交换的最优互换保真度及对应的互换路径，这样输出的互换路径可以为后续设计量子电路或电路映射提供指导。
该示例中，将互换保真度引入度量连通性的计算中，以保真度为标准寻找最优互换路径，从而计算量子芯片的平均互换保真度，来衡量量子芯片的连通性能，提供了一个在量子芯片上实践性较高的度量方法。另外，输出的最优互换路径可以为量子算法在量子芯片上的实现提供指导，也为之后设计量子电路和电路映射提供了便捷，极大提高了实用性。
可选的，所述方法还包括：
获取每两个所述物理量子比特的量子态的第一互换路径，所述第一互换路径为两个所述物理量子比特的量子态的互换路径中互换保真度最大的互换路径；
所述步骤S102具体包括：
基于所述第一互换路径，对所述量子芯片上不同的所述物理量子比特的量子态进行互换，以将所述逻辑量子比特映射至所述物理量子比特上，得到所述量子电路。
本实施方式中，第一互换路径可以为最优互换保真度及对应的互换路径，可以在确定第二互换保真度的过程中，相应记录每两个物理量子比特的量子态的第一互换路径，即将第二互换保真度对应的互换路径确定为第一互换路径。
第一互换路径可以为量子算法即逻辑量子电路在量子芯片上的实现提供指导。以图4为例，图4是又一种超导量子芯片的拓扑结构示意图，如图4所示，基于该超导量子芯片的拓扑结构和目标误差，可以计算得到平均互换保真度为0.894738。该平均互换保真度可以表征该超导量子芯片的连通性能比较好，可以相应进行量子电路的设计和量子算法的运行。
在量子电路设计时，设需要将Q7映射到Q8上，若单纯考虑使用的互换门数量，至少需要5次互换。可以考虑两种不同的互换路径，即将Q7映射到Q5上，或映射到Q11上。
计算将Q7映射到Q5的互换保真度为0.837989，而将Q7映射到Q11上的保真度则远远小于之前的互换保真度。通过引入互换保真度，可以输出互换保真度较高的互换路径，因为互换操作引入的误差太大，因此不会选择将Q7映射到Q11上，即将Q7映射到Q8的最优互换路径为[7,4,1,2,3,5,8]。
如此，基于最优互换路径[7,4,1,2,3,5,8]，对量子芯片上不同的物理量子比特的量子态进行互换，以将逻辑量子比特映射至物理量子比特上，得到量子电路，该量子电路为逻辑量子电路，从而输出的最优互换路径可以为量子算法在量子芯片上的实现提供指导，进而可以提高量子算法运行的准确性。
可选的，所述步骤S102具体包括：
在所述第一互换保真度大于或等于预设阈值的情况下，在所述量子芯片上进行量子电路的处理。
本实施方式中，当第一互换保真度大于或等于预设阈值的情况下，说明该量子芯片具有执行量子算法并产生较低误差的能力，相应的，可以在该量子芯片上进行量子电路的设计以及运行相应的量子算法。
另外，当第一互换保真度小于预设阈值时，可以进行量子芯片的重新设计，以修改量子芯片的硬件结构，提高量子芯片的连通性能。
其中，预设阈值可以根据实际情况进行设置，如量子电路的结构复杂或要求量子电路的设计精度比较高时，通常要求量子芯片的连通性能要好，此时，可以将预设阈值设置地比较高，以保证该量子芯片具有执行量子算法并产生较低误差的能力。
本实施方式中，通过在第一互换保真度大于或等于预设阈值的情况下，在量子芯片上进行量子电路的处理。如此，可以保证量子算法运行的准确性。
第二实施例
如图5所示，本公开提供一种量子芯片上的量子电路处理装置500，包括：
第一获取模块501，用于获取用于衡量量子芯片的连通性能的第一互换保真度，所述第一互换保真度是基于第一信息确定的，所述第一信息用于表征所述量子芯片的拓扑结构，所述拓扑结构指示所述量子芯片包括至少两个物理量子比特，所述第一互换保真度用于表征模拟交换任意两个所述物理量子比特的量子态后，得到的逻辑量子比特的状态保持的平均程度；
电路处理模块502，用于基于所述第一互换保真度，在所述量子芯片上进行量子电路的处理。
可选的，所述第一获取模块501包括：
获取子模块，用于获取所述第一信息；
确定子模块，用于基于所述第一信息，确定每两个所述物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度，所述第一互换路径为两个所述物理量子比特的量子态的互换路径中互换保真度最大的互换路径，所述第二互换保真度用于表征基于所述第一互换路径模拟交换两个所述物理量子比特的量子态后得到的逻辑量子比特的状态保持程度；
平均处理子模块，用于对所述第二互换保真度进行平均处理，得到所述第一互换保真度。
可选的，所述确定子模块包括：
获取单元，用于获取第二信息，所述第二信息包括在每相邻两个所述物理量子比特之间作用第一双比特量子门的目标误差；
确定单元，用于基于所述第一信息和所述第二信息，确定所述第二互换保真度。
可选的，所述确定单元，具体用于：
获取第一集合和第二集合，所述第一集合包括作为互换路径的起始节点的物理量子比特，所述起始节点的物理量子比特为至少两个所述物理量子比特中的任一物理量子比特，所述第二集合包括至少两个所述物理量子比特中除所述第一集合之外的物理量子比特；
基于所述拓扑结构，从所述第二集合中选取与第一物理量子比特相邻的物理量子比特，所述第一物理量子比特为所述第一集合中的物理量子比特；
基于所述目标误差，计算所述第一物理量子比特与相邻的物理量子比特之间的第一权重；
基于第二权重，确定所述起始节点的物理量子比特至第二物理量子比特的量子态的所述第一互换路径的第二互换保真度，所述第二权重为所述第一权重中最小的权重，所述第二物理量子比特为所述第二权重对应的物理量子比特。
可选的，所述确定单元，还用于：
将所述第二物理量子比特从所述第二集合中移除；
将所述第二物理量子比特添加至所述第一集合中；
在更新后的所述第二集合不为空集的情况下，基于所述拓扑结构和所述目标误差，确定所述起始节点的物理量子比特至第三物理量子比特的量子态的所述第一互换路径的第二互换保真度，所述第三物理量子比特为更新后的所述第二集合中的物理量子比特。
可选的，所述确定单元，具体用于：
基于所述第二权重，确定所述起始节点的物理量子比特至所述第二物理量子比特的量子态的互换路径的第三权重；
基于第四权重、以及所述第一双比特量子门和互换门的转换关系，确定所述第一互换路径的第二互换保真度，所述第四权重为所述第三权重中最小的权重，所述第一互换路径为所述第四权重对应的互换路径，所述第二互换保真度与所述第四权重呈反比关系，所述互换门用于对两个所述物理量子比特的量子态进行互换。
可选的，还包括：
第二获取模块，用于获取每两个所述物理量子比特的量子态的第一互换路径，所述第一互换路径为两个所述物理量子比特的量子态的互换路径中互换保真度最大的互换路径；
所述电路处理模块502，具体用于基于所述第一互换路径，对所述量子芯片上不同的所述物理量子比特的量子态进行互换，以将所述逻辑量子比特映射至所述物理量子比特上，得到所述量子电路。
可选的，所述电路处理模块502，具体用于：
在所述第一互换保真度大于或等于预设阈值的情况下，在所述量子芯片上进行量子电路的处理。
本公开提供的量子芯片上的量子电路处理装置500能够实现量子芯片上的量子电路处理方法实施例实现的各个过程，且能够达到相同的有益效果，为避免重复，这里不再赘述。
本公开的技术方案中，所涉及的用户个人信息的收集、存储、使用、加工、传输、提供和公开等处理，均符合相关法律法规的规定，且不违背公序良俗。
根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
图6示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。
如图6所示，设备600包括计算单元601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的计算机程序或者从存储单元608加载到随机访问存储器(RAM)603中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还可存储设备600操作所需的各种程序和数据。计算单元601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。
设备600中的多个部件连接至I/O接口605，包括：输入单元606，例如键盘、鼠标等；输出单元607，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元608，例如磁盘、光盘等；以及通信单元609，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元609允许设备600通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
计算单元601可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元601的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元601执行上文所描述的各个方法和处理，例如量子芯片上的量子电路处理方法。例如，在一些实施例中，量子芯片上的量子电路处理方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元608。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 602和/或通信单元609而被载入和/或安装到设备600上。当计算机程序加载到RAM 603并由计算单元601执行时，可以执行上文描述的量子芯片上的量子电路处理方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元601可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行量子芯片上的量子电路处理方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (19)

1.一种量子芯片上的量子电路处理方法，包括：
获取用于衡量量子芯片的连通性能的第一互换保真度，所述第一互换保真度是基于第一信息确定的，所述第一信息用于表征所述量子芯片的拓扑结构，所述拓扑结构指示所述量子芯片包括至少两个物理量子比特，所述第一互换保真度用于表征模拟交换任意两个所述物理量子比特的量子态后，得到的逻辑量子比特的状态保持的平均程度；
基于所述第一互换保真度，在所述量子芯片上进行量子电路的处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取用于衡量量子芯片的连通性能的第一互换保真度，包括：
获取所述第一信息；
基于所述第一信息，确定每两个所述物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度，所述第一互换路径为两个所述物理量子比特的量子态的互换路径中互换保真度最大的互换路径，所述第二互换保真度用于表征基于所述第一互换路径模拟交换两个所述物理量子比特的量子态后得到的逻辑量子比特的状态保持程度；
对所述第二互换保真度进行平均处理，得到所述第一互换保真度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基于所述第一信息，确定每两个所述物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度，包括：
获取第二信息，所述第二信息包括在每相邻两个所述物理量子比特之间作用第一双比特量子门的目标误差；
基于所述第一信息和所述第二信息，确定所述第二互换保真度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述基于所述第一信息和所述第二信息，确定所述第二互换保真度，包括：
获取第一集合和第二集合，所述第一集合包括作为互换路径的起始节点的物理量子比特，所述起始节点的物理量子比特为至少两个所述物理量子比特中的任一物理量子比特，所述第二集合包括至少两个所述物理量子比特中除所述第一集合之外的物理量子比特；
基于所述拓扑结构，从所述第二集合中选取与第一物理量子比特相邻的物理量子比特，所述第一物理量子比特为所述第一集合中的物理量子比特；
基于所述目标误差，计算所述第一物理量子比特与相邻的物理量子比特之间的第一权重；
基于第二权重，确定所述起始节点的物理量子比特至第二物理量子比特的量子态的所述第一互换路径的第二互换保真度，所述第二权重为所述第一权重中最小的权重，所述第二物理量子比特为所述第二权重对应的物理量子比特。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述基于所述第一信息和所述第二信息，确定所述第二互换保真度，还包括：
将所述第二物理量子比特从所述第二集合中移除；
将所述第二物理量子比特添加至所述第一集合中；
在更新后的所述第二集合不为空集的情况下，基于所述拓扑结构和所述目标误差，确定所述起始节点的物理量子比特至第三物理量子比特的量子态的所述第一互换路径的第二互换保真度，所述第三物理量子比特为更新后的所述第二集合中的物理量子比特。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述基于第二权重，确定所述起始节点的物理量子比特至第二物理量子比特的量子态的所述第一互换路径的第二互换保真度，包括：
基于所述第二权重，确定所述起始节点的物理量子比特至所述第二物理量子比特的量子态的互换路径的第三权重；
基于第四权重、以及所述第一双比特量子门和互换门的转换关系，确定所述第一互换路径的第二互换保真度，所述第四权重为所述第三权重中最小的权重，所述第一互换路径为所述第四权重对应的互换路径，所述第二互换保真度与所述第四权重呈反比关系，所述互换门用于对两个所述物理量子比特的量子态进行互换。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
获取每两个所述物理量子比特的量子态的第一互换路径，所述第一互换路径为两个所述物理量子比特的量子态的互换路径中互换保真度最大的互换路径；
所述在所述量子芯片上进行量子电路的处理，包括：
基于所述第一互换路径，对所述量子芯片上不同的所述物理量子比特的量子态进行互换，以将所述逻辑量子比特映射至所述物理量子比特上，得到所述量子电路。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述第一互换保真度，在所述量子芯片上进行量子电路的处理，包括：
在所述第一互换保真度大于或等于预设阈值的情况下，在所述量子芯片上进行量子电路的处理。
9.一种量子芯片上的量子电路处理装置，包括：
第一获取模块，用于获取用于衡量量子芯片的连通性能的第一互换保真度，所述第一互换保真度是基于第一信息确定的，所述第一信息用于表征所述量子芯片的拓扑结构，所述拓扑结构指示所述量子芯片包括至少两个物理量子比特，所述第一互换保真度用于表征模拟交换任意两个所述物理量子比特的量子态后，得到的逻辑量子比特的状态保持的平均程度；
电路处理模块，用于基于所述第一互换保真度，在所述量子芯片上进行量子电路的处理。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一获取模块包括：
获取子模块，用于获取所述第一信息；
确定子模块，用于基于所述第一信息，确定每两个所述物理量子比特的量子态的第一互换路径的第二互换保真度，所述第一互换路径为两个所述物理量子比特的量子态的互换路径中互换保真度最大的互换路径，所述第二互换保真度用于表征基于所述第一互换路径模拟交换两个所述物理量子比特的量子态后得到的逻辑量子比特的状态保持程度；
平均处理子模块，用于对所述第二互换保真度进行平均处理，得到所述第一互换保真度。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述确定子模块包括：
获取单元，用于获取第二信息，所述第二信息包括在每相邻两个所述物理量子比特之间作用第一双比特量子门的目标误差；
确定单元，用于基于所述第一信息和所述第二信息，确定所述第二互换保真度。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述确定单元，具体用于：
获取第一集合和第二集合，所述第一集合包括作为互换路径的起始节点的物理量子比特，所述起始节点的物理量子比特为至少两个所述物理量子比特中的任一物理量子比特，所述第二集合包括至少两个所述物理量子比特中除所述第一集合之外的物理量子比特；
基于所述拓扑结构，从所述第二集合中选取与第一物理量子比特相邻的物理量子比特，所述第一物理量子比特为所述第一集合中的物理量子比特；
基于所述目标误差，计算所述第一物理量子比特与相邻的物理量子比特之间的第一权重；
基于第二权重，确定所述起始节点的物理量子比特至第二物理量子比特的量子态的所述第一互换路径的第二互换保真度，所述第二权重为所述第一权重中最小的权重，所述第二物理量子比特为所述第二权重对应的物理量子比特。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述确定单元，还用于：
将所述第二物理量子比特从所述第二集合中移除；
将所述第二物理量子比特添加至所述第一集合中；
在更新后的所述第二集合不为空集的情况下，基于所述拓扑结构和所述目标误差，确定所述起始节点的物理量子比特至第三物理量子比特的量子态的所述第一互换路径的第二互换保真度，所述第三物理量子比特为更新后的所述第二集合中的物理量子比特。
14.根据权利要求12所述的装置，其中，所述确定单元，具体用于：
基于所述第二权重，确定所述起始节点的物理量子比特至所述第二物理量子比特的量子态的互换路径的第三权重；
基于第四权重、以及所述第一双比特量子门和互换门的转换关系，确定所述第一互换路径的第二互换保真度，所述第四权重为所述第三权重中最小的权重，所述第一互换路径为所述第四权重对应的互换路径，所述第二互换保真度与所述第四权重呈反比关系，所述互换门用于对两个所述物理量子比特的量子态进行互换。
15.根据权利要求9所述的装置，还包括：
第二获取模块，用于获取每两个所述物理量子比特的量子态的第一互换路径，所述第一互换路径为两个所述物理量子比特的量子态的互换路径中互换保真度最大的互换路径；
所述电路处理模块，具体用于基于所述第一互换路径，对所述量子芯片上不同的所述物理量子比特的量子态进行互换，以将所述逻辑量子比特映射至所述物理量子比特上，得到所述量子电路。
16.根据权利要求9所述的装置，其中，所述电路处理模块，具体用于：
在所述第一互换保真度大于或等于预设阈值的情况下，在所述量子芯片上进行量子电路的处理。
17.一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-8中任一项所述的方法。
18.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-8中任一项所述的方法。
19.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据权利要求1-8中任一项所述的方法。
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