CN115470912B - 一种量子任务的处理装置、方法及量子计算机 - Google Patents

一种量子任务的处理装置、方法及量子计算机 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种量子计算任务的处理装置，包括：任务接收模块，其被配置为接收量子计算任务，并对所述量子计算任务进行编号；编译模块，其被配置为对所述量子计算任务进行编译，并输出任务数据包；量子控制系统，其被配置为基于所述任务数据包输出调控信号至一量子处理器，获取所述量子处理器基于所述调控信号执行所述量子计算任务后的回传数据包并输出；路由服务模块，其被配置为接收所述回传数据包，并解析所述回传数据包以获取所述量子计算任务的编号；数据处理模块，其被配置为按照所述量子计算任务的编号获取所述回传数据包并进行解析处理。本发明能够缓解数据处理流程的压力，保证量子计算任务稳定高效执行。

Description

一种量子任务的处理装置、方法及量子计算机
技术领域
本发明属于量子计算技术领域，特别涉及一种量子任务的处理装置、方法、量子计算机及可读存储介质。
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。量子计算机的特点主要有运行速度较快、处理信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机比较起来，信息处理量愈多，对于量子计算机实施运算也就愈加有利，也就更能确保运算具备精准性。即对于量子计算机而言，位于量子芯片上的量子比特的数量越多，执行量子计算的能力越强。
量子计算机上搭载有运行量子计算的量子芯片，以及为量子芯片提供各种控制信号的控制系统。随着量子芯片上量子比特的数量越来越多，对应的控制系统也越来越复杂，在执行量子计算任务时，控制系统通过对应的输出通道为量子比特提供控制信号。随着提升计算效率的需求，控制系统需要同时执行多个量子计算任务，且能随时接收新的量子计算任务。当服务器接收到由控制系统获取的多个量子计算任务执行后的回传数据包时，不同量子计算任务的回传数据包需要分开处理再往客户端发送，这会让数据处理流程变得困难。因此，如何缓解数据处理流程的压力是目前亟需解决的问题。
需要说明的是，公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种量子任务的处理装置、方法及量子计算机，以解决现有技术中的不足，本发明可以缓解量子计算任务执行过程中数据处理流程的压力。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种量子计算任务的处理装置，包括：
任务接收模块，其被配置为接收量子计算任务，并对所述量子计算任务进行编号，其中，不同的所述量子计算任务具有不同的编号；
编译模块，其被配置为对所述量子计算任务进行编译，并输出任务数据包；
量子控制系统，其被配置为基于所述任务数据包输出调控信号至一量子处理器，获取所述量子处理器基于所述调控信号执行所述量子计算任务后的回传数据包并输出；
路由服务模块，其被配置为接收所述回传数据包，并解析所述回传数据包以获取所述量子计算任务的编号；
数据处理模块，其被配置为按照所述量子计算任务的编号获取所述回传数据包并进行解析处理。
可选的，所述处理装置还包括数据库模块；
所述数据库模块包括多个数据通道，各个所述数据通道分别用于存储不同编号的所述量子计算任务对应的所述回传数据包。
可选的，所述数据处理模块包括多个数据处理线程；
所述数据处理线程与所述数据通道一一对应，获取对应编号的所述量子计算任务的所述回传数据包，并解析发送至客户机。
可选的，所述量子控制系统还被配置为在接收完所述任务数据包后发送回执命令至所述路由服务模块。
可选的，所述路由服务模块还被配置为接收所述回执命令并获取所述回执命令对应的所述量子计算任务的编号。
可选的，各个所述数据通道还分别用于存储不同编号的所述量子计算任务对应的所述回执命令。
可选的，所述数据处理模块还被配置为从所述数据通道获取数据后首先判断数据类型，若为回执命令，发送指令至所述量子控制系统开始执行所述回执命令对应编号的所述量子计算任务；若为回传数据包，则将所述回传数据包解析发送至客户机。
可选的，所述量子处理器包括多个量子比特，不同编号的所述量子计算任务选取不同的所述量子比特进行执行。
可选的，所述数据处理模块还被配置为解包所述回传数据包后，采用UDP协议进行组包后发送至客户机。
第二方面，本发明提供一种量子计算任务的处理方法，包括：
接收量子计算任务，对所述量子计算任务编号；
对所述量子计算任务进行编译，并输出任务数据包；
基于所述任务数据包输出调控信号至一量子处理器，获取所述量子处理器基于所述调控信号执行所述量子计算任务后的回传数据包并输出；
接收所述回传数据包，并解析所述回传数据包以获取所述量子计算任务的编号；
按照所述量子计算任务的编号获取所述回传数据包并进行解析处理。
第三方面，本发明提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时能实现第二方面提供的所述量子计算任务的处理方法。
第三方面，本发明提供一种量子计算机，包括第一方面的所述量子计算任务的处理装置。
与现有技术相比，本发明提供的一种量子任务的处理装置、方法及量子计算机，具有以下有益效果：其中，所述处理装置包括任务接收模块、编译模块、量子控制系统、路由服务模块以及数据处理模块。其中，所述任务接收模块被配置为接收量子计算任务，并对所述量子计算任务进行编号，其中，不同的所述量子计算任务具有不同的编号；所述编译模块被配置为对所述量子计算任务进行编译，并输出任务数据包；所述量子控制系统被配置为基于所述任务数据包输出调控信号至一量子处理器，获取所述量子处理器基于所述调控信号执行所述量子计算任务后的回传数据包并输出；所述路由服务模块被配置为接收所述回传数据包，并解析所述回传数据包以获取所述量子计算任务的编号；所述数据处理模块被配置为按照所述量子计算任务的编号获取所述回传数据包并进行解析处理。本发明通过所述任务接收模块对所述量子计算任务进行编号，并通过所述路由服务模块获取所述回传数据包并解析获取所述量子计算任务的编号，缓解了数据处理流程中的压力，提高了量子计算执行的效率，保证量子计算任务高效运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的量子计算任务处理装置的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的量子计算任务处理方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种量子任务的处理装置、方法及量子计算机作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
请参考图1，本发明实施例提供一种量子计算任务的处理装置，包括任务接收模块、编译模块、量子控制系统、路由服务模块以及数据处理模块。所述任务接收模块被配置为接收量子计算任务，并对所述量子计算任务进行编号，其中，不同的所述量子计算任务具有不同的编号。所述编译模块被配置为对所述量子计算任务进行编译，并输出任务数据包。所述量子控制系统被配置为基于所述任务数据包输出调控信号至一量子处理器，获取所述量子处理器基于所述调控信号执行所述量子计算任务后的回传数据包并输出。所述路由服务模块被配置为接收所述回传数据包，并解析所述回传数据包以获取所述量子计算任务的编号。所述数据处理模块被配置为按照所述量子计算任务的编号获取所述回传数据包并进行解析处理。
与现有技术不同之处在于，本实施例提出的量子计算任务的处理装置包括任务接收模块、编译模块、量子控制系统、路由服务模块以及数据处理模块，通过任务接收模块对所述量子计算任务进行编号，且不同的量子计算任务具有不同的编号，能够通过所述编号区分所述量子计算任务，再通过所述路由服务模块接收所述回传数据包并解析所述回传数据包以获取所述量子计算任务的编号，不需要在数据处理流程时对所述回传数据包做区分，缓解了数据处理流程的压力。
具体应用时，将所述量子计算任务下发至所述任务接收模块，并对所述量子计算任务进行编号，需要说明的是，多个量子计算任务可以同时也可以不同时下发至所述任务接收模块，不同的所述量子计算任务具有不同的编号；所述任务接收模块将所述量子计算任务发送至所述编译模块进行编译，输出任务数据包至量子控制系统，所述量子控制系统基于所述任务数据包输出调控信号至一量子处理器以完成所述量子计算任务并获取回传数据包输出至路由服务模块，所述路由服务模块接收到所述回传数据包后，简单解析所述回传数据包以获取对应的量子计算任务的编号；所述数据处理模块按照编号获取所述回传数据包并进行解析处理。
需要注意的是，在本实施例中所述任务接收模块可以理解为面向用户的设备，在本实施例中，所述任务接收设备可以为经典计算机，用户可在所述任务接收模块中输入需要执行的量子计算任务并对所述量子计算任务进行编号，所述量子计算任务可以是用户通过量子软件编辑的量子程序或者会研发人员在测试阶段需要对量子芯片做的测控实验。本实施例中，所述编译模块可为一般的程序编译器。
所述量子控制系统包括若干个微波电子器件，所述若干个微波电子器件用于控制所述量子处理器运行和测量所述量子处理器运行的量子计算结果。本领域技术人员可以理解的是，所述量子控制模块中主要是用于实现对量子处理器中量子比特进行精确调控以及测量的器件，一般可包括中控板卡、路由板卡以及功能板卡，所述中控板卡用于触发所述路由板卡连接的若干个功能板卡，所述路由板卡的作用是对信号进行转发，所述功能板卡的作用是利用功能板卡中包含的功能器件对量子比特进行操控、测量和读取时等控制所需的各种信号，功能器件一般可分为ADC或DAC等，ADC用于获取谐振腔中的信息，DAC则用于生成进行量子态信息调控的量子态调控信号或生成进行频率参数调控的频率调控信号。需要注意的是，所述量子控制模块中除了有上述器件外，还有一些其他器件，由于与本发明请求保护的技术方案关联不大，因此，在此不做赘述。所述量子处理器在本实施例中可以理解为将量子线路集成在基片上，进而承载量子信息处理功能的器件，也即所述量子处理器可以理解为量子芯片。
更多地，所述处理装置还包括数据库模块，所述数据库模块包括多个数据通道，各个所述数据通道分别用于存储不同编号的所述量子计算任务对应的所述回传数据包。将不同编号的量子计算任务对应的回传数据包存储于不同的数据通道中，便于数据处理模块按照编号获取所述回传数据包，缓解了数据处理流程的压力，保证了量子计算任务的高效执行。示例性地，所述数据库模块可以为Redis，在其他实施例中，也可以选用其他的数据库模块。
进一步地，所述数据处理模块包括多个数据处理线程，每个数据处理线程与所述数据通道一一对应，即每个数据处理线程只获取一个编号的所述量子计算任务的回传数据包，保证了量子计算任务执行的数据流程不会出错；且每个所述数据线程还将所述回传数据包解析发送至客户机，所述客户机可以为经典计算机，供用户或者研发人员查看量子计算任务的执行结果。
进一步地，所述量子控制系统还被配置为在接收完所述任务数据包后发送回执命令至所述路由服务模块。需要说明的是，接收完所述任务数据包指的是完整接收单个量子计算任务的任务数据包。发送回执命令至所述路由服务模块以便于所述量子计算任务的处理装置能够知晓所述任务数据包是否完整下发，在确认量子计算任务的任务数据包完整下发后，才会触发执行所述量子计算任务，保证量子计算任务的正确运行。
进一步，所述路由服务模块还被配置为接收所述回执命令并获取所述回执命令对应的所述量子计算任务的编号。当同时执行多个量子计算任务时，需要知道回执命令对应的量子计算任务，以保证多个任务同时执行时，所述量子计算任务的处理装置不会运行出错。
进一步地，各个所述数据通道还分别用于存储不同编号的所述量子计算任务对应的所述回执命令，另外需要说明的是，同一量子计算任务对应的回执数据和回传数据包应当存储于同一数据通道中。将不同量子计算任务的回执命令存储于不同的数据通道中，所述数据处理模块可以按编号从所述数据通道中获取对应的回执命令，缓解了数据处理流程的压力，不容易出错，保证了量子计算任务正确高效地运行。
进一步地，所述数据处理模块还被配置为从所述数据通道获取数据后首先判断数据类型，若为回执命令，发送指令至所述量子控制系统开始执行所述回执命令对应编号的所述量子计算任务；若为回传数据包，则将所述回传数据包解析发送至客户机。由于所述数据通道中存储有同一编号量子计算任务的回传数据包和回执命令，因此所述数据处理模块从所述数据通道中获取数据后需要先判断数据类型。
所述量子处理器包括多个量子比特，不同编号的所述量子计算任务选取不同的所述量子比特进行执行，保证量子计算任务的正常执行。
所述数据处理模块还被配置为解包所述回传数据包，采用UDP协议进行组包后发送至客户机，采用UDP协议组包发送所述回传数据包能够提升量子计算任务的执行效率。
举例说明，假设在Time1时刻，用户在一个100比特的量子芯片上使用pyQcat做一次涉及到Q0、Q25(第一个和第二十六个量子比特)的Ramsey实验，且大循环为30次，进行简单记录，此时任务开始的时刻为Time1时刻，任务数据结构为Task1：{“Q0、Q25”，“30”}，假设在Time1时刻后两秒的Time2时刻，有一个用户提交了使用Q1(第二个量子比特)的Rabi实验任务Task2，大循环为35次，任务数据结构为Task1：{“Q1”，“35”}；假设某一时刻，数据处理模块接收到Task1的回传数据包以及Task2的回执命令，由于Task1的回传数据包与Task2的回执命令在路由服务模块已经提取了任务编号进行区分，因此数据处理流程的压力得以缓解，更多地，所述数据库模块的不同数据通道用于存储不同量子计算任务的数据，Task1的回传数据包与Task2的回执命令存储在不同的数据通道中，所述数据处理线程从对应的数据通道中获取对应编号量子计算任务的回执命令或回传数据，不同编号的量子计算任务同时执行也能保证稳定高效运行。
基于同一发明构思，本实施例还提供一种量子计算任务的处理方法，请参考图2，所述量子计算任务的处理方法包括以下步骤：
步骤S1：接收量子计算任务，对所述量子计算任务编号；
步骤S2：对所述量子计算任务进行编译，并输出任务数据包；
步骤S3：基于所述任务数据包输出调控信号至一量子处理器，获取所述量子处理器基于所述调控信号执行所述量子计算任务后的回传数据包并输出；
步骤S4：接收所述回传数据包，并解析所述回传数据包以获取所述量子计算任务的编号；
步骤S5：按照所述量子计算任务的编号获取所述回传数据包并进行解析处理。
基于同一发明构思，本实施例还提供一种量子计算机，所述量子计算机包括如上所述的量子计算任务的处理装置。
基于同一发明构思，本发明还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时，能实现本发明提供的所述量子计算任务的处理方法。
综上所述，本发明提供的一种量子计算任务的处理装置、方法及量子计算机，具有以下优点：其中，所述处理装置包括任务接收模块、编译模块、量子控制系统、路由服务模块以及数据处理模块。所述任务接收模块被配置为接收量子计算任务，并对所述量子计算任务进行编号，其中，不同的所述量子计算任务具有不同的编号；所述编译模块被配置为对所述量子计算任务进行编译，并输出任务数据包；所述量子控制系统被配置为基于所述任务数据包输出调控信号至一量子处理器，获取所述量子处理器基于所述调控信号执行所述量子计算任务后的回传数据包并输出；所述路由服务模块被配置为接收所述回传数据包，并解析所述回传数据包以获取所述量子计算任务的编号；所述数据处理模块被配置为按照所述量子计算任务的编号获取所述回传数据包并进行解析处理。本发明通过设置所述路由服务模块接收所述回传数据包并解析所述回传数据包以获取所述量子计算任务的编号，不需要在数据处理流程时对所述回传数据包做区分，缓解了数据处理流程的压力。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种量子计算任务的处理装置，其特征在于，包括：
任务接收模块，其被配置为接收量子计算任务，并对所述量子计算任务进行编号，其中，不同的所述量子计算任务具有不同的编号；
编译模块，其被配置为对所述量子计算任务进行编译，并输出任务数据包；
量子控制系统，其被配置为基于所述任务数据包输出调控信号至一量子处理器，获取所述量子处理器基于所述调控信号执行所述量子计算任务后的回传数据包并输出；
路由服务模块，其被配置为接收所述回传数据包，并解析所述回传数据包以获取所述量子计算任务的编号；
数据库模块，其包含多个数据通道，各个所述数据通道分别用于存储不同编号的所述量子计算任务对应的回传数据包；
数据处理模块，其包括多个数据处理线程，所述数据处理线程与所述数据通道一一对应，各所述多个数据处理线程用于获取对应编号的所述量子计算任务的所述回传数据包，并解析发送至客户机。
2.如权利要求1所述的量子计算任务的处理装置，其特征在于，所述量子控制系统还被配置为在接收完所述任务数据包后发送回执命令至所述路由服务模块。
3.如权利要求2所述的量子计算任务的处理装置，其特征在于，所述路由服务模块还被配置为接收所述回执命令并获取所述回执命令对应的所述量子计算任务的编号。
4.如权利要求3所述的量子计算任务的处理装置，其特征在于，各个所述数据通道还分别用于存储不同编号的所述量子计算任务对应的所述回执命令。
5.如权利要求4所述的量子计算任务的处理装置，其特征在于，所述数据处理模块还被配置为从所述数据通道获取数据后首先判断数据类型，若为回执命令，发送指令至所述量子控制系统开始执行所述回执命令对应编号的所述量子计算任务；若为回传数据包，则将所述回传数据包解析发送至客户机。
6.如权利要求1所述的量子计算任务的处理装置，其特征在于，所述量子处理器包括多个量子比特，不同编号的所述量子计算任务选取不同的所述量子比特进行执行。
7.如权利要求1所述的量子计算任务的处理装置，其特征在于，所述数据处理模块还被配置为解包所述回传数据包后，采用UDP协议进行组包后发送至客户机。
8.一种量子计算任务的处理方法，其特征在于，包括：
接收量子计算任务，对所述量子计算任务编号；
对所述量子计算任务进行编译，并输出任务数据包；
基于所述任务数据包输出调控信号至一量子处理器，获取所述量子处理器基于所述调控信号执行所述量子计算任务后的回传数据包并输出；接收所述回传数据包，并解析所述回传数据包以获取所述量子计算任务的编号；
各数据通道分别用于存储不同编号的所述量子计算任务对应的所述回传数据包；
各多个数据处理线程用于获取对应编号的所述量子计算任务的所述回传数据包，并解析发送至客户机，所述数据处理线程与所述数据通道一一对应。
9.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时能实现如权利要求8所述的量子计算任务的处理方法。
10.一种量子计算机，其特征在于，包括权利要求1~7中任一项所述的量子计算任务的处理装置。
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