CN115994970A - 量子电路图渲染方法、装置、设备、存储介质及程序产品 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种量子电路图渲染方法、装置、设备、存储介质及程序产品，涉及量子门电路、量子电路，量子电路图、可视化、图像渲染技术领域。该方法包括：响应于接收到目标量子电路图的显示请求，确定用于呈现目标量子电路图的部分图像内容的可视区域；基于构成每个量子门电路图的最小功能单元，确定目标量子电路图中落入可视区域中的目标量子门电路的待渲染对象，多比特量子门电路按照拥有的关键位点数和连线数被预先裁切为相应数量的最小单元功能单元，每个最小功能单元被作为一个待渲染对象；对待渲染对象进行渲染，并呈现渲染结果。通过应用该方法可使得局部渲染时渲染对象数量最少，提升局部渲染效率、减少了局部渲染耗时。

Description

量子电路图渲染方法、装置、设备、存储介质及程序产品

技术领域

本公开涉及图像处理技术领域，具体涉及量子门电路、量子电路，量子电路图、可视化、图像渲染技术领域，尤其涉及一种量子电路图渲染方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质及计算机程序产品。

背景技术

随着量子设备和量子电路规模持续增长，量子算法开发的热度不断提高，量子计算平台需要满足来自不同领域研究人员的多元的实验需求。可视化的量子计算平台提供构成量子电路的门图标组件和自由编辑的电路画布，使用户通过简单的拖拽即可完成量子电路的构建和运行。以其直观便捷的优势，可视化的量子计算平台成为越来越多研究人员的选择。

随着量子硬件研发工作不断推进，近两年业内领军的企业先后提出了量子计算路线图，各家指标均雄心勃勃地提出，将在五到十年内达到千级、乃至万级的量子比特规模，届时量子硬件所要处理的量子电路规模也将随之增长。作为研究人员得心应手的实验工具，可视化量子计算平台也应早做布局，达到支持编辑巨大规模电路的水平。

发明内容

本公开实施例提出了一种量子电路图渲染方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质及计算机程序产品。

第一方面，本公开实施例提出了一种量子电路图渲染方法，包括：响应于接收到目标量子电路图的显示请求，确定用于呈现目标量子电路图的部分图像内容的可视区域；基于构成每个量子门电路图的最小功能单元，确定目标量子电路图中落入可视区域中的目标量子门电路的待渲染对象；其中，多比特量子门电路按照拥有的关键位点数和连线数被预先裁切为相应数量的最小单元功能单元，每个最小功能单元被作为一个待渲染对象；对待渲染对象进行渲染，并呈现渲染结果。

第二方面，本公开实施例提出了一种量子电路图渲染装置，包括：可视区域确定单元，被配置成响应于接收到目标量子电路图的显示请求，确定用于呈现目标量子电路图的部分图像内容的可视区域；待渲染对象确定单元，被配置成基于构成每个量子门电路图的最小功能单元，确定目标量子电路图中落入可视区域中的目标量子门电路的待渲染对象；其中，多比特量子门电路按照拥有的关键位点数和连线数被预先裁切为相应数量的最小单元功能单元，每个最小功能单元被作为一个待渲染对象；渲染单元，被配置成对待渲染对象进行渲染，并呈现渲染结果。

第三方面，本公开实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：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执行时能够实现如第一方面描述的量子电路图渲染方法。

第四方面，本公开实施例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时能够实现如第一方面描述的量子电路图渲染方法。

第五方面，本公开实施例提供了一种包括计算机程序的计算机程序产品，该计算机程序在被处理器执行时能够实现如第一方面描述的量子电路图渲染方法的步骤。

本公开实施例所提供的量子电路图渲染方案，通过将构成量子电路的每个量子门电路预先按照关键位点和连线裁切为更小的功能单元，进而在对包含更多量子门电路、规模更大的量子电路图进行局部显示和局部渲染时，可以按照最小功能单元进行最少的渲染对象，而不必因量子门电路之间的连线导致还需要对处在局部渲染范围外的其它量子门电路，使得局部渲染时渲染对象数量最少，提升了完成对局部渲染范围内待渲染对象的渲染效率、减少了局部渲染耗时。

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

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本公开可以应用于其中的示例性系统架构；

图2为本公开实施例提供的一种量子电路图渲染方法的流程图；

图3a、图3b和图3c分别为单比特量子门电路、双比特量子门电路、三比特量子门电路的示例图；

图4为本公开实施例提供的对双比特量子门电路和三比特量子门电路的裁切方式的分支示意图；

图5为本公开实施例提供的一种基于纵向延伸的额外渲染方法的流程图；

图6a、图6b、图6c分别为可视区域处于不同范围时的渲染对象示意图；

图7为本公开实施例提供的一种量子电路图渲染装置的结构框图；

图8为本公开实施例提供的一种适用于执行量子电路图渲染方法的电子设备的结构示意图。

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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

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。

图1示出了可以应用本公开的量子电路图渲染方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质的实施例的示例性系统架构100。

如图1所示，系统架构100可以包括终端设备101、102、103，网络104和服务器105。网络104用以在终端设备101、102、103和服务器105之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

用户可以使用终端设备101、102、103通过网络104与服务器105交互，以接收或发送消息等。终端设备101、102、103和服务器105上可以安装有各种用于实现两者之间进行信息通讯的应用，例如量子电路图绘制类应用、量子电路图渲染类应用、即时通讯类应用等。

终端设备101、102、103和服务器105可以是硬件，也可以是软件。当终端设备101、102、103为硬件时，可以是具有显示屏的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等；当终端设备101、102、103为软件时，可以安装在上述所列举的电子设备中，其可以实现成多个软件或软件模块，也可以实现成单个软件或软件模块，在此不做具体限定。当服务器105为硬件时，可以实现成多个服务器组成的分布式服务器集群，也可以实现成单个服务器；服务器为软件时，可以实现成多个软件或软件模块，也可以实现成单个软件或软件模块，在此不做具体限定。

服务器105通过内置的各种应用可以提供各种服务，以可以为指示显示的量子电路图提供渲染服务的量子电路图渲染类应用为例，服务器105在运行该量子电路图渲染类时可实现如下效果：首先，通过网络104接收到终端设备101、102、103传入的对目标量子电路图的显示请求；然后，确定用于呈现目标量子电路图的部分图像内容的可视区域；接下来，基于构成每个量子门电路图的最小功能单元，确定该目标量子电路图中落入该可视区域中的目标量子门电路的待渲染对象，多比特量子门电路按照拥有的关键位点数和连线数被预先裁切为相应数量的最小单元功能单元，每个该最小功能单元被作为一个该待渲染对象；最后，对待渲染对象进行渲染，并呈现渲染结果。

需要指出的是，指示对目标量子电路图进行显示的显示指令除可以从终端设备101、102、103通过网络104临时获取到之外，也可以通过各种方式预先存储在服务器105本地。因此，当服务器105检测到本地已经存储有这些数据时(例如开始处理之前留存的待显示任务)，可选择直接从本地获取这些数据，在此种情况下，示例性系统架构100也可以不包括终端设备101、102、103和网络104。

由于呈现规模较大的目标量子电路需要占用较多的运算资源和较强的运算能力，因此本公开后续各实施例所提供的量子电路图渲染方法一般由拥有较强运算能力、较多运算资源的服务器105来执行，相应地，量子电路图渲染装置一般也设置于服务器105中。但同时也需要指出的是，在终端设备101、102、103也具有满足要求的运算能力和运算资源时，终端设备101、102、103也可以通过其上安装的量子电路图渲染类应用完成上述本交由服务器105做的各项运算，进而输出与服务器105同样的结果。尤其是在同时存在多种具有不同运算能力的终端设备的情况下，但量子电路图渲染类应用判断所在的终端设备拥有较强的运算能力和剩余较多的运算资源时，可以让终端设备来执行上述运算，从而适当减轻服务器105的运算压力，相应的，量子电路图渲染装置也可以设置于终端设备101、102、103中。在此种情况下，示例性系统架构100也可以不包括服务器105和网络104。

应该理解，图1中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。

请参考图2，图2为本公开实施例提供的一种量子电路图渲染方法的流程图，其中流程200包括以下步骤：

步骤201：响应于接收到目标量子电路图的显示请求，确定用于呈现目标量子电路图的部分图像内容的可视区域；

本步骤旨在由量子电路图渲染方法的执行主体(例如图1所示的服务器105)在接收到用户端(通常为用户通过其终端设备，该终端设备可以如图1所示的终端设备101、102、103)发起的对目标量子电路图的显示请求时，根据该显示请求确定当前显示屏中用于呈现目标量子电路图的部分图像内容的可视区域。

即本申请针对的目标量子电路图通常包含成百上千个量子门电路和其它量子组件，因此规模较大、尺寸较大，通常难以一次性在可视区域内显示完全，即可视区域每次只能呈现该量子电路图的部分图像内容。

在采用全屏显示时，该可视区域的最大尺寸可为该屏幕尺寸；在采用非全屏显示时，该可视区域的最大尺寸则可以为预设显示区域的尺寸。

步骤202：基于构成每个量子门电路图的最小功能单元，确定目标量子电路图中落入可视区域中的目标量子门电路的待渲染对象；

在步骤201的基础上，本步骤旨在由上述执行主体基于构成每个量子门电路图的最小功能单元，确定目标量子电路图中落入可视区域中的目标量子门电路的待渲染对象。其中，多比特量子门电路按照拥有的关键位点数和连线数被预先裁切为相应数量的最小单元功能单元，每个最小功能单元将被作为一个待渲染对象。

其中，多比特量子门电路是指比特数大于1的量子门电路，常见的双比特量子门电路和三比特量子门电路，以及可能存在更多比特数的量子门电路。

从可视化平台的角度来说，每个量子门电路可以分为关键位点和连线两部分，即单比特量子门电路仅包含一个关键位点、无连线(请参见图3a所示的单比特量子门电路示例)；双比特量子门电路则包含两个关键位点、一条连线(请参见图3b所示的双比特量子门电路示例)；三比特量子门电路则包含三个关键位点和两条连线(请参见图3c所示的三比特量子门电路示例)。其中，关键位点作用于各量子寄存器上，且一个量子门电路的多个关键位点一定作用于不同的量子寄存器。连线连接各个关键位点，标识各关键位点间的关联关系。

对于所有局部渲染的优化策略来说，总是可能存在一个量子门电路纵向跨过了被渲染区域和不被渲染的区域，也即其关键位点部分包含于被渲染区域，部分处于被渲染区域之外。当然，仅多比特量子门电路存在该问题。

因此，为了实现量子门电路的交互，用于以可视化的方式呈现量子电路的平台(例如提供可视化局部渲染服务的上述执行主体)可以将多比特量子门电路按照关键位点和连线进行裁切。例如，将双比特量子门电路拥有的两个关键位点和一条连线，裁切为两个不同的关键位点单元和连线单元；将三比特量子电路拥有的三个关键位点和两条连线，裁切为三个不同的关键位点单元和两个不同的连线单元(请参见图4所示的分支示意图)。

步骤203：对待渲染对象进行渲染，并呈现渲染结果。

在步骤202的基础上，本步骤旨在由上述执行主体对待渲染对象进行渲染，并呈现渲染结果。

本公开实施例提供的量子电路图渲染方法，通过将构成量子电路的每个量子门电路预先按照关键位点和连线裁切为更小的功能单元，进而在对包含更多量子门电路、规模更大的量子电路图进行局部显示和局部渲染时，可以按照最小功能单元进行最少的渲染对象，而不必因量子门电路之间的连线导致还需要对处在局部渲染范围外的其它量子门电路，使得局部渲染时渲染对象数量最少，提升了完成对局部渲染范围内待渲染对象的渲染效率、减少了局部渲染耗时。

在上述实施例的基础上，考虑到量子电路图在纵向上不断呈现更多的量子寄存器，且对于可视区域的移动也主要包含纵向上的上移和下移操作，因此为了进一步提升局部渲染效果、减少移动可视区域查看其它图像内容时可能出现的卡顿现象，还可以将未落入可视区域内的预设数量的量子寄存器中的量子门电路，确定为额外渲染对象，并对额外渲染对象进行预渲染，且将得到的预渲染结果存储在缓存中，以备可视区域移动时可快速呈现预渲染结果。其中，该预设数量基于可视区域内可显示的最大量子寄存器数计算得到。

一种包括且不限于的实现方式请参见图5，其流程500包括如下步骤：

步骤501：根据接收到的针对可视区域的区域移动指令，确定移动方向；

本步骤旨在由上述执行主体根据接收到的针对可视区域的区域移动指令，确定可视区域的移动方向。例如向下移、向上移、向右移等。

步骤502：将未落入当前的可视区域内但方向为移动方向的预设数量的量子寄存器中的量子门电路的待渲染对象，确定为额外渲染对象；

在步骤501的基础上，本步骤旨在由上述执行主体将未落入当前的可视区域内但方向为移动方向的预设数量的量子寄存器中的量子门电路的待渲染对象，确定为额外渲染对象。

步骤503：对额外渲染对象进行预渲染，并将得到的预渲染结果存储在缓存中。

即本实施例通过获取可视区域的移动方向，来提前将处在移动方向上的预设数量的量子寄存器中的量子门电路的待渲染对象，确定为额外渲染对象，以匹配可视区域的移动，做到针对性的预渲染，提升用户的查看体验。

当然，除根据移动方向进行方向匹配的预渲染之外，还可以结合其它因素进行相应的预渲染，例如查看习惯、是否有二级界面等。

进一步的，在连续接收到多个相同方向的区域移动指令时，还可以适当增大预设数量的数值，以进一步避免卡顿的情况的出现，以及在上移到“顶”或下移到“底”之前，还可以对反方向的多个量子寄存器中的量子门电路进行预渲染，以匹配后续大概率发生的反方向移动操作。

在上述任意实施例的基础上，还可以将不再落入移动后的可视区域内的量子门电路的已渲染结果，从缓存中清除，以尽可能的避免已渲染结果的无限制累积、影响剩余内存。

为加深理解，本公开还结合一个具体应用场景，给出了一种具体的实现方案，将分为下述几个部分展开说明：

1.电路位格划分

通常，量子电路图由量子寄存器和作用在量子寄存器上，按列排列的量子门电路组成。若将电路图视为一张原点在左上角的坐标图，就可以使用(x，y)标识一个单比特量子门电路的坐标，例如Q[0]上的第一个量子门电路H的坐标为(0,0)。由于量子门电路是纵向排列的，其相应组件的横坐标相同，因此仅需单独保存各个关键位点的纵坐标，即使用(x，y1，y2，…)标识一个多比特量子门电路的坐标。

2.门电路裁切组装

量子电路由作用于量子寄存器上的量子门电路组成，以单比特、双比特、三比特为例，说明门电路裁切组装的具体过程。从可视化平台的角度来说，量子门电路可以分为关键位点和连线两部分，即单比特量子门电路包含一个关键位点，且无连线；双比特量子门电路包含两个关键位点，一条连线；三比特量子门电路包含三个关键位点，两条连线。关键位点作用于各量子寄存器上，且一个量子门电路的多个关键位点一定作用于不同的量子寄存器。连线连接各个关键位点，标识各关键位点间的关联关系。

对于所有局部渲染的优化策略来说，总是可能存在一个量子门电路纵向跨过了被渲染区域和不被渲染的区域，也即其关键位点部分包含于被渲染区域，部分处于被渲染区域之外。当然，仅多比特量子门电路存在该问题。

1)裁切

为了实现量子门电路的交互，可视化量子计算平台可以将门电路按照关键位点进行裁切。例如，双比特量子门电路被裁切为三个组件，即两个关键位点和一条连线；三比特量子门电路被裁切为五个组件，即三个关键位点和两条连线。

2)组装

通过关键位点坐标确定关键位点位置，并通过连接关键位点，完成连接线的渲染。当多比特量子门电路的部分关键位点位于渲染区域之外，则通过坐标判断连线的渲染，但交互组件的初始化不需要依赖于渲染区域外的量子寄存器的渲染。

3.列表纵向优化

量子电路在纵向上由量子寄存器按序排列组成，利用裁切组装的策略可以将量子电路在纵向上按照量子寄存器划分为若干个组合从而形成一个纵向列表，如图6a、6b和6c所示。

可使用一个循环的队列实现纵向渲染策略的优化，即假定一个可视化量子计算平台需要渲染一个n量子寄存器的电路，且可视区域内最多可以展示m个量子寄存器，n远大于m，此时可以使用m+1长度的循环队列完成电路的渲染和展示。

具体地，可视区域内的m个量子寄存器(Q[0],Q[1],…,Q[m-1])及其门图标，以及紧接于后的不在可视区域内的1个量子寄存器(Q[m])率先完成量子寄存器及其门图标的渲染。假设初始化Q[0]在可视区域的顶端，则Q[m-1]在可视区域的底端，当用户纵向向上拖动电路图时，Q[m]进入可视区域，Q[0]向上滑出可视区域并循环到最底端，准备好完成Q[m+1]的渲染工作。同样的，此时用户向反方向拖动电路，则Q[m+1]滑出可视区域，循环到最顶端准备好完成Q[0]的渲染工作。

在可视区域内，单个量子寄存器上展示的门图标数量是有限的(电脑端<100，移动端<20)，因此这种纵向的重新渲染不会造成太大的系统功耗负担。为适应用户滑动电路图的手势速度，使纵向拉动电路图时电路图渲染足够流畅，还可以进一步将1扩展为k(n>>k)，使系统需要完成渲染并存储在缓存中的电路图范围，在纵向上从n个量子寄存器降低到m+k个量子寄存器，并保证操作的流畅度。

进一步参考图7，作为对上述各图所示方法的实现，本公开提供了一种量子电路图渲染装置的一个实施例，该装置实施例与图2所示的方法实施例相对应，该装置具体可以应用于各种电子设备中。

如图7所示，本实施例的量子电路图渲染装置700可以包括：可视区域确定单元701、待渲染对象确定单元702、渲染单元703。其中，可视区域确定单元701，被配置成响应于接收到目标量子电路图的显示请求，确定用于呈现目标量子电路图的部分图像内容的可视区域；待渲染对象确定单元702，被配置成基于构成每个量子门电路图的最小功能单元，确定目标量子电路图中落入可视区域中的目标量子门电路的待渲染对象；其中，多比特量子门电路按照拥有的关键位点数和连线数被预先裁切为相应数量的最小单元功能单元，每个最小功能单元被作为一个待渲染对象；渲染单元703，被配置成对待渲染对象进行渲染，并呈现渲染结果。

在本实施例中，量子电路图渲染装置700中：可视区域确定单元701、待渲染对象确定单元702、渲染单元703的具体处理及其所带来的技术效果可分别参考图2对应实施例中的步骤201-203的相关说明，在此不再赘述。

在本实施例的一些可选的实现方式中，量子电路图渲染装置700中还可以包括：被配置成按照拥有的关键位点数和连线数将多比特量子门电路裁切为相应数量的最小单元功能单元的裁剪单元，裁切单元可以被进一步配置成：

将双比特量子门电路拥有的两个关键位点和一条连线，裁切为两个不同的关键位点单元和连线单元；

将三比特量子电路拥有的三个关键位点和两条连线，裁切为三个不同的关键位点单元和两个不同的连线单元。

在本实施例的一些可选的实现方式中，量子电路图渲染装置700中还可以包括：

额外渲染对象确定单元，被配置成将未落入可视区域内的预设数量的量子寄存器中的量子门电路，确定为额外渲染对象；

预渲染及结果存储单元，被配置成对额外渲染对象进行预渲染，并将得到的预渲染结果存储在缓存中。

在本实施例的一些可选的实现方式中，将额外渲染对象确定单元可以被进一步配置成：

根据接收到的针对可视区域的区域移动指令，确定移动方向；

将未落入当前的可视区域内但方向为移动方向的预设数量的量子寄存器中的量子门电路的待渲染对象，确定为额外渲染对象。

在本实施例的一些可选的实现方式中，量子电路图渲染装置700中还可以包括：

数值调整单元，被配置成响应于连续接收到多个相同方向的区域移动指令，增大预设数量的数值。

在本实施例的一些可选的实现方式中，量子电路图渲染装置700中还可以包括：

已渲染结果清除单元，被配置成将不再落入移动后的可视区域内的量子门电路的已渲染结果，从缓存中清除。

在本实施例的一些可选的实现方式中，预设数量基于可视区域内可显示的最大量子寄存器数计算得到。

本实施例作为对应于上述方法实施例的装置实施例存在，本实施例提供的量子电路图渲染装置，通过将构成量子电路的每个量子门电路预先按照关键位点和连线裁切为更小的功能单元，进而在对包含更多量子门电路、规模更大的量子电路图进行局部显示和局部渲染时，可以按照最小功能单元进行最少的渲染对象，而不必因量子门电路之间的连线导致还需要对处在局部渲染范围外的其它量子门电路，使得局部渲染时渲染对象数量最少，提升了完成对局部渲染范围内待渲染对象的渲染效率、减少了局部渲染耗时。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备，该电子设备包括：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执行时能够实现上述任意实施例所描述的量子电路图渲染方法。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种可读存储介质，该可读存储介质存储有计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行时能够实现上述任意实施例所描述的量子电路图渲染方法。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序在被处理器执行时能够实现上述任意实施例所描述的量子电路图渲染方法的步骤。

图8示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备800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8所示，设备800包括计算单元801，其可以根据存储在只读存储器(ROM)802中的计算机程序或者从存储单元808加载到随机访问存储器(RAM)803中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 803中，还可存储设备800操作所需的各种程序和数据。计算单元801、ROM 802以及RAM 803通过总线804彼此相连。输入/输出(I/O)接口805也连接至总线804。

设备800中的多个部件连接至I/O接口805，包括：输入单元806，例如键盘、鼠标等；输出单元807，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元808，例如磁盘、光盘等；以及通信单元809，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元809允许设备800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801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801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801执行上文所描述的各个方法和处理，例如量子电路图渲染方法。例如，在一些实施例中，量子电路图渲染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808。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 802和/或通信单元809而被载入和/或安装到设备800上。当计算机程序加载到RAM 803并由计算单元801执行时，可以执行上文描述的量子电路图渲染方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元801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电路图渲染方法。

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，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决传统物理主机与虚拟专用服务器(VPS，Virtual Private Server)服务中存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

根据本公开实施例的技术方案，通过将构成量子电路的每个量子门电路预先按照关键位点和连线裁切为更小的功能单元，进而在对包含更多量子门电路、规模更大的量子电路图进行局部显示和局部渲染时，可以按照最小功能单元进行最少的渲染对象，而不必因量子门电路之间的连线导致还需要对处在局部渲染范围外的其它量子门电路，使得局部渲染时渲染对象数量最少，提升了完成对局部渲染范围内待渲染对象的渲染效率、减少了局部渲染耗时。

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，本发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 (17)

1.一种量子电路图渲染方法，包括：

响应于接收到目标量子电路图的显示请求，确定用于呈现所述目标量子电路图的部分图像内容的可视区域；

基于构成每个量子门电路图的最小功能单元，确定所述目标量子电路图中落入所述可视区域中的目标量子门电路的待渲染对象；其中，多比特量子门电路按照拥有的关键位点数和连线数被预先裁切为相应数量的最小单元功能单元，每个所述最小功能单元被作为一个所述待渲染对象；

对所述待渲染对象进行渲染，并呈现渲染结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，按照拥有的关键位点数和连线数将多比特量子门电路裁切为相应数量的最小单元功能单元，包括：

将双比特量子门电路拥有的两个关键位点和一条连线，裁切为两个不同的关键位点单元和连线单元；

将三比特量子电路拥有的三个关键位点和两条连线，裁切为三个不同的关键位点单元和两个不同的连线单元。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

将未落入所述可视区域内的预设数量的量子寄存器中的量子门电路，确定为额外渲染对象；

对所述额外渲染对象进行预渲染，并将得到的预渲染结果存储在缓存中。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述将未落入所述可视区域内的预设数量的量子寄存器中的量子门电路，确定为额外渲染对象，包括：

根据接收到的针对所述可视区域的区域移动指令，确定移动方向；

将未落入当前的可视区域内但方向为所述移动方向的预设数量的量子寄存器中的量子门电路的待渲染对象，确定为所述额外渲染对象。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

响应于连续接收到多个相同方向的区域移动指令，增大所述预设数量的数值。

6.根据权利要求4所述的方法，还包括：

将不再落入移动后的可视区域内的量子门电路的已渲染结果，从缓存中清除。

7.根据权利要求3-6任一项所述的方法，其中，所述预设数量基于所述可视区域内可显示的最大量子寄存器数计算得到。

8.一种量子电路图渲染装置，包括：

可视区域确定单元，被配置成响应于接收到目标量子电路图的显示请求，确定用于呈现所述目标量子电路图的部分图像内容的可视区域；

待渲染对象确定单元，被配置成基于构成每个量子门电路图的最小功能单元，确定所述目标量子电路图中落入所述可视区域中的目标量子门电路的待渲染对象；其中，多比特量子门电路按照拥有的关键位点数和连线数被预先裁切为相应数量的最小单元功能单元，每个所述最小功能单元被作为一个所述待渲染对象；

渲染单元，被配置成对所述待渲染对象进行渲染，并呈现渲染结果。

9.根据权利要求8所述的装置，还包括：被配置成按照拥有的关键位点数和连线数将多比特量子门电路裁切为相应数量的最小单元功能单元的裁剪单元，所述裁切单元被进一步配置成：

将双比特量子门电路拥有的两个关键位点和一条连线，裁切为两个不同的关键位点单元和连线单元；

将三比特量子电路拥有的三个关键位点和两条连线，裁切为三个不同的关键位点单元和两个不同的连线单元。

10.根据权利要求8所述的装置，还包括：

额外渲染对象确定单元，被配置成将未落入所述可视区域内的预设数量的量子寄存器中的量子门电路，确定为额外渲染对象；

预渲染及结果存储单元，被配置成对所述额外渲染对象进行预渲染，并将得到的预渲染结果存储在缓存中。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述将额外渲染对象确定单元被进一步配置成：

根据接收到的针对所述可视区域的区域移动指令，确定移动方向；

将未落入当前的可视区域内但方向为所述移动方向的预设数量的量子寄存器中的量子门电路的待渲染对象，确定为所述额外渲染对象。

12.根据权利要求11所述的装置，还包括：

数值调整单元，被配置成响应于连续接收到多个相同方向的区域移动指令，增大所述预设数量的数值。

13.根据权利要求11所述的装置，还包括：

已渲染结果清除单元，被配置成将不再落入移动后的可视区域内的量子门电路的已渲染结果，从缓存中清除。

14.根据权利要求10-13任一项所述的装置，其中，所述预设数量基于所述可视区域内可显示的最大量子寄存器数计算得到。

15.一种电子设备，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1-7中任一项所述的量子电路图渲染方法。

16.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-7中任一项所述的量子电路图渲染方法。

17.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-7中任一项所述量子电路图渲染方法的步骤。

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