CN116167447B - 量子电路处理方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种量子电路处理方法、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：获取第一量子电路的第一指令列表；基于所述第一指令列表，对所述第一量子电路进行等效编译，得到与所述第一量子电路等效的量子测量模式的第二指令列表；基于所述量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，对所述第二指令列表中的测量指令按照预设优先原则进行重排序，得到所述量子测量模式的第三指令列表；基于所述第三指令列表，对所述量子测量模式进行等效编译，得到与所述量子测量模式等效的第二量子电路的第四指令列表。

Description

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，具体涉及一种量子电路处理方法、装置及电子设备。

背景技术

量子计算利用量子世界中特有的运行规律，提供了一条全新的并且非常有前景的信息处理方式。在诸多特定问题上，量子算法可以带来超越经典算法的优势。例如，利用秀尔(Shor)算法，可以对大整数进行高效的分解，利用格罗弗(Grover)算法，可以更快的进行数据搜索。随着量子理论的发展，不断有新的量子算法被提出，如何高效的对这些算法进行模拟或者在真正的量子硬件上运行始终是一个重要的问题。

目前，量子算法的经典模拟或者真机运行主要受限于量子比特的数量。在经典模拟上，由于描述量子态的列向量的长度随对应比特数呈指数增长(例如一个n比特的量子态的列向量长度为2ⁿ)，经典计算机很难模拟大规模的量子算法。受计算机内存和处理器能力的限制，现有的量子电路模拟方式最多能支持模拟几十个量子比特的算法。

发明内容

本公开提供了一种量子电路处理方法、装置及电子设备。

根据本公开的第一方面，提供了一种量子电路处理方法，包括：

获取第一量子电路的第一指令列表；

基于所述第一指令列表，对所述第一量子电路进行等效编译，得到与所述第一量子电路等效的量子测量模式的第二指令列表，所述第二指令列表包括测量指令；

基于所述量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，对所述第二指令列表中的测量指令按照预设优先原则进行重排序，得到所述量子测量模式的第三指令列表，所述预设优先原则包括列序优先原则和行序优先原则中的至少一项，所述列序优先原则指示所述量子测量模式的测量指令按照节点列标从小到大的顺序进行排序，所述行序优先原则指示所述量子测量模式的测量指令按照节点行标从小到大的顺序进行排序；

基于所述第三指令列表，对所述量子测量模式进行等效编译，得到与所述量子测量模式等效的第二量子电路的第四指令列表。

根据本公开的第二方面，提供了一种量子电路处理装置，包括：

获取模块，用于获取第一量子电路的第一指令列表；

第一等效编译模块，用于基于所述第一指令列表，对所述第一量子电路进行等效编译，得到与所述第一量子电路等效的量子测量模式的第二指令列表，所述第二指令列表包括测量指令；

重排序模块，用于基于所述量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，对所述第二指令列表中的测量指令按照预设优先原则进行重排序，得到所述量子测量模式的第三指令列表，所述预设优先原则包括列序优先原则和行序优先原则中的至少一项，所述列序优先原则指示所述量子测量模式的测量指令按照节点列标从小到大的顺序进行排序，所述行序优先原则指示所述量子测量模式的测量指令按照节点行标从小到大的顺序进行排序；

第二等效编译模块，用于基于所述第三指令列表，对所述量子测量模式进行等效编译，得到与所述量子测量模式等效的第二量子电路的第四指令列表。

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量子电路的经典模拟和真机运行比较难的问题，使得能够实现对大规模量子比特的量子电路进行经典模拟和真机运行。

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电路处理方法的流程示意图；

图2是一示例的量子电路图的结构示意图；

图3是一示例的1WQC模型的量子测量模式的结构示意图；

图4是根据本公开第二实施例的量子电路处理装置的结构示意图；

图5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电路处理方法，包括如下步骤：

步骤S101：获取第一量子电路的第一指令列表。

本实施例中，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电路的经典模拟和真机运行场景下。本公开实施例的量子电路处理方法，可以由本公开实施例的量子电路处理装置执行。本公开实施例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电路处理方法。

受计算机内存和处理器能力的限制，现有的量子电路模拟方式最多能支持模拟几十个量子比特的算法。比如，笔记本能模拟20-30个左右的量子比特，大型超级计算机和集群可以最多模拟30-40个左右的量子比特。在真机运行上，由于当前量子芯片的可扩展性问题尚未解决，导致量子计算机能提供的量子比特数非常有限。因此，量子电路优化是量子计算领域中的一个基本问题。

量子电路优化是通过一定的技术手段，可以将给定的量子电路进行简化，以降低其经典模拟和真机运行的要求，进而加速量子算法的研究和量子计算在实际场景下的落地。

而本实施例的量子电路处理可以为量子电路优化的处理，其目的在于通过对量子电路进行优化编译，可以使得编译得到的量子电路在量子比特数上对原量子电路进行大量简化。一方面，可以进一步提升量子算法经典模拟的规模，加强经典计算机对量子算法的验证能力，另一方面，也可以降低量子算法在真机运行上的比特数要求，弥补当前量子芯片可扩展性问题的不足。

以下详细介绍量子电路模型。

量子电路模型是一种常用的量子计算模型。通过对初始量子态进行量子门操作完成量子态的演化，并通过量子测量提取计算结果。而量子电路图则表示了量子电路模型计算的全部过程。

图2是一示例的量子电路图的结构示意图，如图2所示，可以用一根水平线表示一个量子比特系统，从上至下依次对量子比特位进行标号，其中，量子位的标号往往从零开始。

量子电路图中时间演化的方向从左到右，最左端为初始的量子态，其中，通常每个量子比特初始化为零态，之后对初始态依次作用不同的量子门操作以完成量子态的演化。同时可以对某些量子位进行量子测量，获得测量结果。

在一些应用场景中，量子电路中的操作可能会出现对一部分量子比特进行量子测量，并根据测量结果来调控其余的量子比特的演化，此类操作称为经典控制量子操作，如图2所示的经典控制量子门201。而经过测量后的量子比特则可以被重置，该类操作可以称之为重置操作，如图2所示的重置操作202，以供后续计算继续使用。可以将包含中间测量、经典控制量子操作以及重置操作的量子电路称为动态量子电路，如图2表示的量子电路即为动态量子电路。

量子电路图中除了初始态之外其余部分，通常可以按照量子门的作用顺序用一个有序的指令列表进行表示，列表中的每一个元素代表一个量子门、经典控制量子门、量子测量或重置操作指令。具体地，可以将：

每一个单量子比特门(如H,X,Y,Z,S,T,Rx,Ry,Rz等)表示为一个包含四个元素的指令[name,which_qubit,parameters,condition]。其中，name为量子门的名称，which_qubit为量子门作用的量子位，parameters为量子门的参数(如没有参数则默认为None)，condition表示该量子门操作受哪一个量子位的测量结果控制(如果没有参数则默认为None)。

例如，[Rx,2,pi,None]表示对量子位2上的量子比特作用一个Rx旋转门，旋转角度为pi。又例如，图2中经典控制量子门201为经典受控量子X门，可以表示为[X,2,None,‘a’]，即作用在量子位2上的泡利Pauli X门，受控条件为测量标识ID为‘a’的测量结果，测量结果为0则不作用量子门，测量结果为1则作用量子门。

每一个双量子比特门(如控制非门CNOT，CZ门)表示为一个包含四个元素的指令[name,which_qubit,parameters,condition]。其中，name为量子门的名称，which_qubit为该双量子比特门作用的量子位构成的列表(特别地，对于受控量子门，为控制位和受控位构成的列表)，parameters为量子门的参数(如没有参数则默认为None)，condition表示该量子门操作受哪一个量子位的测量结果控制(如果没有参数则默认为None)。

例如，[CNOT,[1,3],None,None]表示对量子位1和量子位3作用控制非门，其中，量子位1为控制位，量子位3为受控位。[CZ,[1,2],None,None]表示在量子位1和量子位2之间作用CZ门。

每一个单比特测量表示为一个包含四个元素的指令[measure,which_qubit,basis,mid]。其中，basis由四个参数决定，其包括测量角度angle，测量平面plane，域集s，域集t，而mid为标识当前测量的标识ID。

例如，[measure,2,[0,‘YZ’,[1],[2]],‘a’]表示对量子位2进行测量，测量角度为0，测量平面为‘YZ’平面，域集s为量子位1，域集t为量子位2，当前测量指令的标识ID为‘a’。

每一个重置操作指令可以表示为一个包含四个元素的指令[reset,which_qubit,matrix,None]。其中，which_qubit为需要重置的量子位，matrix为需要重置比特的量子态矩阵，经过重置操作后的量子比特可供后续计算继续使用。

在步骤S101中，第一量子电路可以为动态量子电路，也可以为标准量子电路，标准量子电路中仅包括量子门操作和量子测量操作，且量子测量操作均位于量子门操作之后。以下描述中，量子电路将以动态量子电路进行说明。

按照第一量子电路中量子门的作用顺序用一个有序的指令列表表示，该指令列表即为第一指令列表，其内可以包括第一量子电路的操作指令，第一指令列表中的每一个元素代表一个量子门、经典控制量子门、量子测量或重置操作指令。

步骤S102：基于所述第一指令列表，对所述第一量子电路进行等效编译，得到与所述第一量子电路等效的量子测量模式的第二指令列表，所述第二指令列表包括测量指令。

量子测量模式可以为单向量子计算机(one-way quantum computer，1WQC)模型的测量模式。

1WQC模型是一种不同于量子电路模型的另一种量子计算方式。该模型的核心思想在于对一个量子纠缠态的部分比特进行测量，未被测量的量子系统将会实现相应的演化，并且通过对测量方式的控制，可以实现任意需要的演化。

1WQC模型下的计算过程主要分为三个步骤：第一步，准备一个资源态，即一个高度纠缠的多体量子态，该量子态可以在计算开始之前准备好，且可以与具体计算任务无关；第二步，对准备好的资源态的每个比特依次做单比特测量，其中后续比特的测量方式可以根据已经被测量的比特的测量结果做出相应调整，即允许适应性测量；第三步，对所有比特的测量结果进行经典数据处理，即可得到需要的计算结果。

图3是一示例的1WQC模型的量子测量模式的结构示意图。如图3所示，图中网格代表了一种常用的量子资源态，网格上的每个节点都代表了一个量子比特，整个网格则代表了一个高度纠缠的量子态。

可以依次对每个比特进行测量，节点中的X，Y，Z，XY等表示对应的测量基。将所有节点按照预设规则进行测量后，可以对测量结果进行统计即可完成计算任务。

一个1WQC模型的算法也可以用测量模式来描述。每个测量模式由四个部分组成：计算空间、输入节点、输出节点和计算指令，即测量模式可以表示为：测量模式P＝(计算空间S，输入节点I，输出节点O，计算指令C)。

其中，“计算空间”为所有1WQC模型所涉及到的节点集合，“输入节点”为初始量子态的节点集合，“输出节点”为量子态或测量结果的输出节点集合，“计算指令”为下表1中的三种基本指令构成的有序列表(约定计算指令从左往右读取)，并且标准顺序中所有态制备指令排在最前面，之后是纠缠指令，之后是所有的测量指令。其中，态制备指令和纠缠指令共同决定上述1WQC模型中的多体纠缠态的制备过程。

表1测量模式中计算指令的存储规则和执行方式表

在该步骤中，可以针对第一指令列表中每个指令，对该指令进行等效编译，以得到与该指令等效的量子测量模式中指令，在第一指令列表中指令编译完成的情况下，相应可以得到与第一量子电路等效的量子测量模式的第二指令列表。

可以采用现有的或新的等效编译方式，基于第一指令列表，对第一量子电路进行等效编译，目的是将第一量子电路等效编译成量子测量模式，实现不同量子算法的等效编译，得到与第一量子电路等效的量子测量模式的第二指令列表。

比如，可以借助于砖块模具，对第一量子电路进行等效编译，以得到与第一量子电路等效的砖块测量模式。

其中，该量子测量模式为标准测量模式，即第二指令列表可以为标准的量子测量模式的指令列表，例如，第二指令列表为：[[N,0],[N,1],[N,2],[E,[0,1]],[E,[1,2]],[M,0],[M,1],[M,2]]。其中，标准的量子测量模式的指令列表中，所有态制备指令排在最前面，之后是纠缠指令，之后是所有的测量指令，为简化表述只写出指令的前两个参数。

步骤S103：基于所述量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，对所述第二指令列表中的测量指令按照预设优先原则进行重排序，得到所述量子测量模式的第三指令列表，所述预设优先原则包括列序优先原则和行序优先原则中的至少一项，所述列序优先原则指示所述量子测量模式的测量指令按照节点列标从小到大的顺序进行排序，所述行序优先原则指示所述量子测量模式的测量指令按照节点行标从小到大的顺序进行排序。

该步骤中，在获得与原量子电路即第一量子电路等效的量子测量模式之后，可以对量子测量模式中的测量指令进行顺序优化即重排序。

可以根据基于量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，对第二指令列表中的测量指令按照预设优先原则进行重排序，以实现测量指令的重排序。

该预设优先原则可以包括列序优先原则和行序优先原则中的至少一项，列序优先原则指示所述量子测量模式的测量指令按照节点列标从小到大的顺序进行排序，即在考虑到测量指令之间依赖关系的同时，让测量尽量按列的顺序进行执行。

行序优先原则指示所述量子测量模式的测量指令按照节点行标从小到大的顺序进行排序，即在考虑到测量指令之间依赖关系的同时，让测量尽量按行的顺序进行执行。

第三指令列表的数量可以为1个，也可以为两个，甚至是多个，根据预设优先原则的数量确定。比如，预设优先原则的数量仅为1个，为列序优先原则或行序优先原则，相应可以按照列序优先原则或行序优先原则，对测量指令进行重排序得到第三指令列表。

又比如，预设优先原则的数量仅为两个，分别为列序优先原则和行序优先原则，相应可以按照列序优先原则，对测量指令进行重排序得到一个第三指令列表，以及按照行序优先原则，对测量指令进行重排序得到另一个第三指令列表。

在一可选实施方式中，可以先对第二指令列表中的测量指令按照预设优先原则进行重排序，之后在重排序的基础上，再考虑测量指令之间的依赖关系，即基于测量指令之间的依赖关系，再对测量指令进行重排序，得到量子测量模式的第三指令列表。也即可以通过两次重排序，来实现量子测量模式中的测量指令按照相应顺序进行排序。

在另一可选实施方式中，可以在一次重排序过程中，在考虑量子测量模式的测量指令之间的依赖关系的同时，对第二指令列表中的测量指令按照预设优先原则进行重排序，得到量子测量模式的第三指令列表。

通过对测量指令的重排序，使得重排序得到的第三指令列表中测量指令，在考虑到测量指令之间依赖关系的同时，让测量尽量按预设优先原则指示的排序顺序如列的顺序进行执行。这样，一方面不会破坏与原有测量模式的等价性，另一方面也为后续的等效编译(即量子测量模式至第二量子电路的等效编译)进行预处理，保障编译出来的动态量子电路需要的比特数尽可能少。

步骤S104：基于所述第三指令列表，对所述量子测量模式进行等效编译，得到与所述量子测量模式等效的第二量子电路的第四指令列表。

该步骤中，在对第二指令列表进行预处理得到第三指令列表的基础上，可以针对第三指令列表中每一指令，对指令进行等效编译，以将指令编译成与该指令等效的第二量子电路中指令。其中，该第二量子电路可以为动态量子电路。

在进行等效编译时，可以获取第三指令列表中指令的节点，为该节点分配寄存单元，该寄存单元可以对应第二量子电路中的量子比特。也即可以将指令映射到一个动态量子电路上，具体可以将量子测量模式中每个节点(即第三指令列表中指令所指示的节点)上的运算动态加载至第二量子电路的寄存单元中。

对于一个量子测量模式，可以分别进行行序优先原则、列序优先原则(或者其他优化原则)指示的顺序优化测量指令的排序，得到多个第三指令列表，分别基于每个第三指令列表，对量子测量模式进行等效编译，以得到与量子测量模式等效的量子电路。之后，可以将第一量子电路进行电路优化得到的多个量子电路中宽度最小的量子电路确定为第二量子电路。这样，可以使得量子电路优化得到的第二量子电路所需要的量子比特尽可能少。

本实施例中，通过获取第一量子电路的第一指令列表；基于所述第一指令列表，对所述第一量子电路进行等效编译，得到与所述第一量子电路等效的量子测量模式的第二指令列表；基于量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，对所述第二指令列表中的测量指令按照预设优先原则进行重排序，得到所述量子测量模式的第三指令列表；基于所述第三指令列表，对所述量子测量模式进行等效编译，得到与所述量子测量模式等效的第二量子电路的第四指令列表。如此，可以实现将给定的量子电路编译成与其等价的另一个量子电路，并且，通过在考虑到测量指令之间依赖关系的同时，让测量尽量按预设优先原则指示的排序顺序如列的顺序进行执行，即通过对测量指令的重排序的预处理，可以使得编译后的量子电路的所需的比特数尽可能小，以使得能够实现对大规模量子比特的量子电路进行经典模拟和真机运行。

需要说明的是，以行序优先原则对量子测量模式的测量指令进行重排序的实施方式与以列序优先原则对量子测量模式的测量指令进行重排序的实施方式可以类似。以下基于量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，以列序优先原则对量子测量模式的测量指令进行重排序为例，对测量指令的重排序的一实施方式进行说明。

可选的，所述预设优先原则包括列序优先原则，所述步骤S103具体包括：

对所述第二指令列表中的测量指令按照所述列序优先原则进行第一重排序，得到所述量子测量模式的第五指令列表，所述第五指令列表中，针对测量指令指示的同一节点列标，排序在前的测量指令指示的节点行标小于排序在后的测量指令指示的节点行标，且针对测量指令指示的同一节点行标，排序在前的测量指令指示的节点列标小于排序在后的测量指令指示的节点列标；

基于所述量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，对所述第五指令列表进行第二重排序，得到所述第三指令列表。

本实施方式中，可以先对第二指令列表中的测量指令按照预设优先原则进行重排序，之后在重排序的基础上，再考虑测量指令之间的依赖关系，即基于测量指令之间的依赖关系，再对测量指令进行重排序，得到量子测量模式的第三指令列表。也即可以通过两次重排序，来实现量子测量模式中的测量指令按照相应顺序进行排序。

第一重排序过程中，可以比较测量指令指示的节点标号(其包括行标和列标)，即对每两个节点的标号进行比较，优先比较列标，数字小的节点对应的测量指令排在前面，如果两个节点标号的列标相同，则比较行标，数字小的节点对应的测量指令排在前面。第一重排序完成时，可以得到包括默认排序下测量指令的指令列表即第五指令列表，默认排序下，针对测量指令指示的同一节点列标，排序在前的测量指令指示的节点行标小于排序在后的测量指令指示的节点行标，且针对测量指令指示的同一节点行标，排序在前的测量指令指示的节点列标小于排序在后的测量指令指示的节点列标。

注意到默认排序并没有考虑到测量节点之间的依赖关系，只是一种理想的排序方式。可以在默认排序的基础上，按照测量指令之间的依赖关系进行第二重排序，得到第三指令列表。

在一可选实施方式中，可以通过不同指令之间的调换将第五指令列表中测量指令进行第二重排序，使得针对每个测量指令，其存在依赖关系的其他测量指令均排序在该测量指令之前，且第二重排序后的测量指令的排序为默认排序。

在另一可选实施方式中，可以针对测量指令，通过获取排序在该测量指令之后且与之存在依赖关系的测量指令的子列表，并通过不同子列表的排序方式，来实现第五指令列表中测量指令的第二重排序。

其中，不同子列表可以包括排序在该测量指令之前的测量指令的子列表、排序在该测量指令之后且与之存在依赖关系的测量指令的子列表、该测量指令构成的子列表、以及排序在该测量指令之后且与之不存在依赖关系的测量指令的子列表。

本实施方式中，通过先对第二指令列表中的测量指令按照预设优先原则进行重排序，之后在重排序的基础上，再考虑测量指令之间的依赖关系，即基于测量指令之间的依赖关系，再对测量指令进行重排序，得到量子测量模式的第三指令列表。如此，可以简化对量子测量模式中的测量指令进行重排序的过程。

可选的，所述基于所述量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，对所述第五指令列表进行第二重排序，得到所述第三指令列表，包括：

将所述第五指令列表进行拆分，得到第一列表，所述第一列表为所述第五指令列表中的测量指令构成的列表；

对所述第一列表进行针对测量指令的遍历，并针对当前遍历的测量指令将所述第一列表进行拆分，得到第一子列表、第二子列表和第三子列表，所述第一子列表为所述第一列表中排序在首位的测量指令到与所述当前遍历的测量指令相邻的前一个测量指令构成的列表，所述第二子列表为所述当前遍历的测量指令构成的列表，所述第三子列表为所述第一列表中排序在所述当前遍历的测量指令之后的测量指令构成的列表；

基于所述当前遍历的测量指令与所述第一列表中测量指令之间的目标依赖关系、所述第一子列表、所述第二子列表和所述第三子列表，对所述第一列表进行测量指令的重排，得到第二列表；

基于所述第二列表，确定所述第三指令列表。

本实施方式中，可以针对测量指令，通过获取排序在该测量指令之后且与之存在依赖关系的测量指令的子列表，并通过不同子列表的排序方式，来实现第五指令列表中测量指令的第二重排序。

具体的，可以将第五指令列表进行拆分，得到第五指令列表中的测量指令构成的列表即第一列表。拆分还可以得到态制备指令和纠缠指令构成的列表，比如，还可以得到态制备指令构成的列表和纠缠指令构成的列表。

之后，可以对第一列表进行针对测量指令的遍历，并针对当前遍历的测量指令将第一列表进行拆分，得到第一子列表、第二子列表和第三子列表。比如，当前遍历的测量指令为j，则第一子列表为第一列表中排序在第1到第j-1个测量指令构成的列表，第二子列表为当前遍历的测量指令构成的列表，第三子列表为第一列表中排序在第j+1到第m个测量指令构成的列表。其中，m为第一列表的长度，即测量指令的数量。

相应的，可以基于当前遍历的测量指令与第一列表中测量指令之间的目标依赖关系和第一子列表，从第三子列表中筛选出排序在该测量指令之后且与之存在依赖关系的测量指令的子列表。

可以基于该子列表(即排序在当前遍历的测量指令之后且与之存在依赖关系的测量指令的子列表)、第一子列表、第二子列表、以及基于第三子列表和该子列表所确定的排序在该测量指令之后且与之不存在依赖关系的测量指令的子列表，按照默认排序进行列表拼接，从而可以实现第五指令列表中测量指令的第二重排序，得到第二列表。

之后，按照从前至后为态制备指令构成的列表、纠缠指令构成的列表和第二列表的顺序进行列表拼接，得到第三指令列表。

如此，可以基于测量指令之间的依赖关系，实现对默认排序的测量指令的排序调整，并且，排序调整的过程比较简单。

可选的，所述基于所述当前遍历的测量指令与所述第一列表中测量指令之间的目标依赖关系、所述第一子列表、所述第二子列表和所述第三子列表，对所述第一列表进行测量指令的重排，得到第二列表，包括：

基于所述目标依赖关系，从所述第一列表中获取第四子列表，所述第四子列表包括所述目标依赖关系对应节点标号的测量指令；

基于所述第四子列表和所述第一子列表，确定第五子列表，所述第五子列表为从所述第四子列表删除所述第一子列表中的测量指令得到的列表，所述第五子列表中的测量指令是按照所述列序优先原则进行排序的；

在所述第五子列表包括测量指令的情况下，从所述第三子列表删除所述第五子列表中的测量指令，得到第六子列表；

将所述第一子列表、所述第二子列表、所述第五子列表和所述第六子列表按照预设顺序进行列表拼接，得到所述第二列表，所述预设顺序为：从前至后为所述第一子列表、所述第五子列表、所述第二子列表、所述第六子列表。

本实施方式中，可以基于当前遍历的测量指令与第一列表中测量指令之间的目标依赖关系，从第一列表中获取包括目标依赖关系对应节点标号的测量指令，这些测量指令可以构成第四子列表。

比如，可以从第一列表中分别获取当前遍历的测量指令中domain_s和domain_t的节点标号对应的测量指令，两者获取的测量指令的并集可以构成第四子列表。

可以从第四子列表中排除位于第一子列表中的测量指令，得到第五子列表，也即第五子列表为排序在当前遍历的测量指令之后且与之存在依赖关系的测量指令的子列表。第五子列表中的测量指令是按照列序优先原则即默认排序进行排序的。

若第五子列表为空，则说明第三子列表中，不存在与当前遍历的测量指令存在依赖关系的测量指令。

若第五子列表不为空，则说明第三子列表中，存在与当前遍历的测量指令存在依赖关系的测量指令。相应的，可以删除第三子列表中第五子列表中的测量指令，得到第六子列表，第六子列表为排序在当前遍历的测量指令之后且与之不存在依赖关系的测量指令的子列表。

按照从前至后为第一子列表、第二子列表、第五子列表和第六子列表的排列顺序进行列表拼接，可以得到第二列表。如此，可以实现第二列表的确定。

在默认排序(即列序优先原则指示的排序)的基础上，按照测量指令之间的依赖关系进行排序调整的过程如下：

输入：量子测量模式的指令列表commands(即第五指令列表)；

输出：排序优化后的量子测量模式的指令列表(即第三指令列表)。

步骤1：将第五指令列表中所有态制备指令构成的列表记为commands_N，所有纠缠指令构成的列表记为commands_E，所有测量指令构成的列表记为commands_M(即第一列表)；记commands_M的列表长度为m；

步骤2：对第一列表进行针对测量指令的遍历，即for j∈{1,2,…,m}，执行如下操作：

操作a)取列表commands_M中第1到第j-1个元素构成的列表为M1(即第一子列表)；

操作b)设置循环指示参数，flag＝0；

操作c)在flag＝0的情况下执行循环，即while flag＝0，循环步骤如下：

操作c1)取列表commands_M中第j个元素构成的列表为M2；

操作c2)取列表commands_M中记第j+1到第m个元素构成的列表为M3；

操作c3)记第j个测量指令的依赖关系集合分别为domain_s和domain_t；从commands_M中取domain_s和domain_t中指定的测量指令的并集，从中排除掉M1中的元素，记获得的列表为G，并将G进行默认排序；

操作c4)如果G不为空集，从列表M3中剔除G中的元素并更新列表commands_M的顺序为[M1,G,M2,M3]，并退出当前循环；如果G为空集，设置循环指示参数，flag＝1，即退出当前循环；

步骤3：将commnds_N，commands_E和更新后的commands_M按顺序进行拼接，记获得的列表为new_commands即第三指令列表；

步骤4：返回重新排序后的指令列表new_commands作为输出。

可选的，所述第三指令列表还包括态制备指令和纠缠指令，所述步骤S104具体包括：

基于所述第三指令列表，将所述量子测量模式中的态制备指令和纠缠指令进行推迟处理，得到所述量子测量模式的第六指令列表，所述第三指令列表和所述第六指令列表中，各所述测量指令的相对位置顺序保持不变，且所述量子测量模式的同一个节点上的不同指令的相对位置顺序不变，不同指令的相对位置顺序为：从前至后为态制备指令、纠缠指令、测量指令；

基于所述第六指令列表进行指令的等效编译，得到所述第四指令列表。

本实施方式中，量子测量模式中的态制备指令和纠缠指令即为第三指令列表中的态制备指令和纠缠指令。

由于标准的量子测量模式中，态制备指令在所有指令的最前面，之后是纠缠指令，再是测量指令。可以将量子测量模式的态制备指令和纠缠指令进行推迟处理。

在一可选实施方式中，可以通过指令之间的顺序交换将第三指令列表中这些指令向指令列表的右端移动，得到量子测量模式的第六指令列表。

在另一可选实施方式中，可以将第三指令列表中的指令进行重排，以达到将第三指令列表中的态制备指令和纠缠指令进行推迟处理的效果，得到第六指令列表。

在进行推迟处理时，其推迟处理受如下限制：

所有测量指令的相对位置顺序需保持不变；

同一个节点上的不同指令需要保持从前至后为态制备指令、纠缠指令、测量指令的相对位置顺序不变。

在通过指令之间的顺序交换将第三指令列表中这些指令向指令列表的右端移动时，还需要限制：不同类型指令交换的前提是这两个指令所作用的系统没有交集。

在这些限制的前提下，第三指令列表和第六指令列表中，各测量指令的相对位置顺序保持不变，且量子测量模式的同一个节点上的不同指令保持从前至后为态制备指令、纠缠指令、测量指令的相对位置顺序不变。

比如，第三指令列表为：[[N,0],[N,1],[N,2],[E,[0,1]],[E,[1,2]],[M,0],[M,1],[M,2]]，那么推迟处理之后，获得的第六指令列表为[[N,0],[N,1],[E,[0,1]],[M,0],[N,2],[E,[1,2]],[M,1],[M,2]]。

之后，可以针对第六指令列表中每一指令，对该指令进行等效编译，以将该指令编译成与该指令等效的量子电路中指令。其中，该量子电路可以为动态量子电路。

可以按照第六指令列表中指令的排序顺序，依次对第六指令列表中的指令进行等效编译，在编译完成的情况下，可以得到与量子测量模式等效的量子电路的第四指令列表。

在进行等效编译时，可以获取第六指令列表中指令的节点，为该节点分配寄存单元，该寄存单元可以对应量子电路中的量子比特。也即可以将指令映射到一个动态量子电路上，具体可以将量子测量模式中每个节点(即第六指令列表中指令所指示的节点)上的运算动态加载至量子电路的寄存单元中。

在一可选实施方式中，如果第六指令列表中指令所指示的当前节点已经被加载(即已经为该节点分配了寄存单元)，则该指令可以在相应寄存单元上执行，也即第六指令列表中不同指令若指示相同节点，则这些指令均可以在该节点所分配的寄存单元上执行。而如果当前节点没有被加载，则可以为其分配一个寄存单元。如此，可以大大降低执行模型时所需的量子比特数。

本实施方式中，通过基于第三指令列表，将量子测量模式中的态制备指令和纠缠指令进行推迟处理，得到量子测量模式的第六指令列表；基于第六指令列表进行指令的等效编译，得到所述第四指令列表。如此，可以实现量子测量模式至量子电路的编译，并且保证所编译得到的量子电路的量子比特达到近似最优，这样可以大大降低执行模型时所需的量子比特数，使其更方便地在超导、离子阱等量子硬件平台上执行。

可选的，所述基于所述第三指令列表，将所述量子测量模式中的态制备指令和纠缠指令进行推迟处理，得到所述量子测量模式的第六指令列表，包括：

将所述第三指令列表进行拆分，得到第三列表、第四列表和第五列表，所述第三列表为所述第三指令列表中的态制备指令构成的列表，所述第四列表为所述第三指令列表中的纠缠指令构成的列表，所述第五列表为所述第三指令列表中的测量指令构成的列表；

基于所述第四列表和所述第五列表，对所述量子测量模式中的纠缠指令进行推迟处理，得到第六列表，所述第六列表包括所述第四列表中的纠缠指令和所述第五列表中的测量指令，所述第六列表中，所述量子测量模式的同一个节点上的不同指令保持从前至后为纠缠指令、测量指令的相对位置顺序；

基于所述第三列表和所述第六列表，对所述量子测量模式中的态制备指令进行推迟处理，得到所述第六指令列表。

本实施方式中，可以基于第三指令列表，先将量子测量模式中的纠缠指令进行推迟处理，在纠缠指令推迟处理完成的情况下，再对量子测量模式中的态制备指令进行推迟处理，相应可以将量子测量模式中的态制备指令和纠缠指令进行推迟处理，得到第六指令列表。

具体的，在分别进行推迟处理的情况下，可以将第三指令列表进行拆分，其拆分的结果是得到三个列表，分别为所有态制备指令构成的列表(即第三列表)记为commands_N，所有纠缠指令构成的列表(即第四列表)记为commands_E，所有测量指令构成的列表(即第五列表)记为new_commands。

可以基于第四列表和第五列表，对量子测量模式中的纠缠指令进行推迟处理，得到第六列表，在进行推迟处理时，其推迟处理受如下限制：

所有测量指令的相对位置顺序需保持不变；

同一个节点上的不同指令需要保持从前至后为纠缠指令、测量指令的相对位置顺序不变；

不同类型指令交换的前提是这两个指令所作用的系统没有交集。

相应的，第六列表中，量子测量模式的同一个节点上的不同指令保持从前至后为纠缠指令、测量指令的相对位置顺序，且第六列表中测量指令的相对位置顺序与第五列表中测量指令的相对位置顺序相同。

之后，在纠缠指令推迟处理完成的情况下，可以基于第三列表和第六列表，对量子测量模式中的态制备指令进行推迟处理，得到第六指令列表。在进行推迟处理时，其推迟处理受如下限制：

所有测量指令的相对位置顺序需保持不变；

同一个节点上的不同指令需要保持从前至后为态制备指令、纠缠指令、测量指令的相对位置顺序不变；

不同类型指令交换的前提是这两个指令所作用的系统没有交集。

本实施方式中，通过先将量子测量模式中的纠缠指令进行推迟处理，在纠缠指令推迟处理完成的情况下，再对量子测量模式中的态制备指令进行推迟处理，相应可以将量子测量模式中的态制备指令和纠缠指令进行推迟处理，得到第六指令列表。如此，可以简化将量子测量模式中的态制备指令和纠缠指令进行推迟处理的过程。

可选的，所述基于所述第四列表和所述第五列表，对所述量子测量模式中的纠缠指令进行推迟处理，得到第六列表，包括：

对所述第四列表进行针对纠缠指令的遍历，并记录当前遍历的纠缠指令；

对所述第五列表进行针对测量指令的遍历，得到目标测量指令，所述当前遍历的纠缠指令所作用的节点包括所述目标测量指令所作用的节点；

将所述当前遍历的纠缠指令插入到所述第五列表中的第一位置，所述第一位置为所述目标测量指令在所述第五列表中的位置；

在所述第四列表遍历完成的情况下，将更新后的所述第五列表确定为所述第六列表。

本实施方式中，可以对第四列表进行针对纠缠指令的遍历，并记录当前遍历的纠缠指令，可以记为cmd_E。

在对第四列表进行针对纠缠指令的遍历过程中，可以对第五列表进行针对测量指令的遍历，以得到目标测量指令，目标测量指令所作用的节点包含在当前遍历的纠缠指令cmd_E所作用的节点之中。

在遍历得到目标测量指令的情况下，将当前遍历的纠缠指令cmd_E插入到第五列表中目标测量指令在第五列表中的位置(如第i位)，而第五列表中，量子测量指令以及位于第i位之后的指令依次向右端移动。否则继续对第五列表进行针对测量指令的遍历，直至遍历到目标测量指令。

相应的，在对第四列表遍历完成的情况下，将更新后的第五列表确定为第六列表。如此，可以实现对量子测量模式中的纠缠指令进行推迟处理的过程。

可选的，所述基于所述第三列表和所述第六列表，对所述量子测量模式中的态制备指令进行推迟处理，得到所述第六指令列表，包括：

对所述第三列表进行针对态制备指令的遍历，并记录当前遍历的态制备指令；

对所述第六列表进行针对纠缠指令的遍历，得到目标纠缠指令，所述目标纠缠指令所作用的节点包括所述当前遍历的态制备指令所作用的节点；

将所述当前遍历的态制备指令插入到所述第六列表中的第二位置，所述第二位置为所述目标纠缠指令在所述第六列表中的位置；

在所述第三列表遍历完成的情况下，将更新后的所述第六列表确定为所述第六指令列表。

本实施方式中，可以对第三列表进行针对态制备指令的遍历，并记录当前遍历的态制备指令，可以记为cmd_N。

在对第三列表进行针对态制备指令的遍历过程中，可以对第六列表进行针对纠缠指令的遍历，以得到目标纠缠指令，目标纠缠指令所作用的节点包含当前遍历的态制备指令cmd_N所作用的节点。

在遍历得到目标纠缠指令的情况下，将当前遍历的态制备指令cmd_N插入到第六列表中目标纠缠指令在第六列表中的位置(如第j位)，而第六列表中，目标纠缠指令以及位于第j位之后的指令依次向右端移动。否则继续对第六列表进行针对纠缠指令的遍历，直至遍历到目标纠缠指令。

相应的，在对第三列表遍历完成的情况下，将更新后的第六列表确定为第六指令列表。如此，可以实现对量子测量模式中的态制备指令进行推迟处理的过程。

将量子测量模式中的态制备指令和纠缠指令进行推迟处理的过程具体如下：

输入：量子测量模式的第三指令列表commands；

输出：重新排序后的指令列表，即第六指令列表。

步骤1：将第三指令列表中所有态制备指令构成的列表记为commands_N(即第三列表)，所有纠缠指令构成的列表记为commands_E(即第四列表)，所有测量指令构成的列表记为new_commands(即第五列表)；

步骤2：循环遍历列表commands_E，记录当前被循环的元素为cmd_E，并执行以下操作a)：

a)循环遍历列表new_commands，记录当前被循环的元素为cmd，并且cmd处于new_commands的第i位；如果cmd为测量指令，并且所作用的节点包含在cmd_E所作用的节点之中，则将cmd_E插入到new_commands列表的第i位，并跳出本层循环；否则，继续遍历列表new_commands；

步骤3：循环遍历列表commands_N，记录当前被循环的元素为cmd_N，并执行以下操作b)：

b)循环遍历列表new_commands，记录当前被循环的元素为cmd，并且cmd处于new_commands的第j位：如果cmd为纠缠指令，并且所作用的节点包含cmd_N所作用的节点，则将cmd_N插入到new_commands列表的第j位，跳出本层循环；否则，继续遍历列表new_commands；

步骤4：返回new_commands列表作为输出，即输出第六指令列表。

可选的，所述基于所述第六指令列表进行指令的等效编译，得到所述第四指令列表，包括：

针对所述第六指令列表中每一指令，执行如下操作：

获取所述指令所作用的目标节点；

基于所述目标节点和寄存单元字典，确定为所述目标节点分配的第二量子电路的寄存单元的目标标识，所述寄存单元字典包括寄存单元与所述量子测量模式中节点的对应关系；

基于所述目标标识，对所述指令进行等效编译，得到与所述指令等效的第二量子电路中指令，所述第四指令列表包括等效编译得到的所述第二量子电路中指令。

本实施方式中，可以针对第六指令列表中每个指令进行等效编译。

第六指令列表中指令可以包括指令类型和所作用的节点标号vertex，可以通过获取vertex，即可以获取指令所作用的目标节点。

可以基于目标节点和所构建的寄存单元字典，确定为目标节点分配的第二量子电路的寄存单元的目标标识。其中，寄存单元字典可以用于对寄存单元的状态进行记录，即寄存单元字典中数据的键可以是寄存单元的标识如标号，对应的值可以是寄存单元被分配给了量子测量模式中的哪个节点。

例如，寄存单元字典可以为：{0:a,1:None,2:b}，表示寄存单元0被分配给了节点a，寄存单元1为空闲(即寄存单元1未被分配)，寄存单元2被分配给了节点b。

在一可选实施方式中，进行第六指令列表的等效编译之前，可以构建一个为空的寄存单元字典，相应的，在进行第六指令列表中指令的等效编译时，可以基于寄存单元字典为指令所指示的节点分配寄存单元(如寄存单元字典为空的情况下，可以创建一个新的寄存单元，记录该寄存单元的标识)，并基于节点与寄存单元的对应关系更新寄存单元字典，以对寄存单元的状态进行记录。之后，可以基于第六指令列表中指令所指示的节点和更新的寄存单元字典，继续进行第六指令列表中指令的等效编译。

在得到目标标识的情况下，可以基于目标标识，对第六指令列表中的指令进行等效编译，其中，目标标识可以指示与该指令等效的第二量子电路中指令所作用的量子比特的量子位。其等效编译的过程将在以下实施方式再进行详细说明。

如此，可以实现量子测量模式的指令的等效编译，以得到与量子测量模式等效的第二量子电路中指令。

可选的，所述基于所述目标节点和寄存单元字典，确定为所述目标节点分配的第二量子电路的寄存单元的目标标识，包括如下至少一项：

在查询到所述寄存单元字典中包括所述目标节点的对应关系的情况下，将所述目标节点对应的寄存单元的标识确定为所述目标标识；

在查询到所述寄存单元字典中未包括所述目标节点的对应关系的情况下，基于所述寄存单元字典为所述目标节点分配寄存单元，将为所述目标节点分配的寄存单元的标识确定为所述目标标识，并基于为所述目标节点分配的寄存单元的标识更新所述寄存单元字典。

本实施方式中，如果第六指令列表中指令所指示的当前节点已经被加载(即已经为该节点分配了寄存单元)，也即寄存单元字典中可以包括目标节点的对应关系(如0:a，节点a为目标节点)，则可以将目标节点对应的寄存单元的标识确定为目标标识(如将标识0确定为目标标识)，也即该指令可以在目标标识对应的寄存单元上执行。

也就是说，若第六指令列表中位于该指令之前的指令也指示目标节点，且已经为该目标节点分配了寄存单元(即寄存单元字典记录了该对应关系)，则这些指令均可以在该目标节点所分配的寄存单元上执行。

而如果当前节点没有被加载(也即寄存单元字典中未包括目标节点的对应关系)，则可以为其分配一个寄存单元，将目标节点所分配的寄存单元的标识确定为目标标识，同时基于目标节点所分配的寄存单元的标识更新寄存单元字典，即添加目标节点的标号与目标标识的对应关系至寄存单元字典中。如此，可以大大降低执行模型时所需的量子比特数。

可选的，所述基于所述寄存单元字典为所述目标节点分配寄存单元，包括如下至少一项：

在查询到所述寄存单元字典中包括第一寄存单元的标识的情况下，将所述第一寄存单元分配给所述目标节点，所述第一寄存单元为未分配给节点的寄存单元；

在查询到所述寄存单元字典中不包括所述第一寄存单元的标识的情况下，获取所述寄存单元字典所表征的寄存单元的数量，基于所述数量确定所创建的第二寄存单元的标识，并将所述第二寄存单元分配给所述目标节点。

本实施方式中，寄存单元是按需动态增加的，如果有空闲单元(如1:None，指示寄存单元1为空闲寄存单元)，则优先分配空闲单元，否则创建一个新的寄存单元，并基于寄存单元字典所表征的寄存单元的数量(如寄存单元字典{0:a,1:b}，表征寄存单元数量为2)，确定所创建的第二寄存单元的标识，并将第二寄存单元分配给目标节点。这样可以保证编译出的动态量子电路的宽度尽可能小。

可选的，所述第一寄存单元为未分配给节点的寄存单元中标识最小的寄存单元。

本实施方式中，可以查找所有已创建的寄存单元中地址最小的空闲单元为节点进行寄存单元的分配，这样可以保证寄存单元分配准确且有秩序的进行。

为节点进行寄存单元的分配的具体过程如下：

输入：寄存单元字典qreg，量子测量模式中计算指令的节点标号vertex；

输出：被分配的寄存单元的标号idx，更新后的寄存单元字典qreg。

步骤1：在qreg中查找vertex，如果vertex已被分配寄存单元，则返回相应的寄存单元的标号idx，并返回寄存单元字典qreg；如果vertex未被分配寄存单元，则继续如下操作a)：

在qreg中查找空闲寄存单元，即对应值为None的寄存单元，将这些寄存单元的标号构成的列表记录为available_regs。如果available_regs不为空集，即当前存在空闲寄存单元，则找到available_regs中最小的寄存单元标号作为idx；如果available_regs为空集，表示当前不存在空闲寄存单元，计算qreg的长度为n，则创建一个寄存单元标号为n的新寄存单元，并记idx＝n；对寄存单元qreg进行更新，将与idx存在对应关系的值写为vertex；

步骤2：返回分配的量子寄存器单元即寄存单元标号idx和更新后的寄存单元字典qreg。

可选的，所述基于所述目标标识，对所述指令进行等效编译，得到与所述指令等效的第二量子电路中指令，包括如下至少一项：

在所述指令为态制备指令的情况下，基于所述目标标识，将所述指令等效编译成第二量子电路中的重置操作指令，所述重置操作指令用于将所述目标标识对应的寄存单元的量子态重置为所述态制备指令所指示的量子态；

在所述指令为纠缠指令的情况下，基于所述目标标识，将所述指令等效编译成第二量子电路中的量子门操作指令，所述量子门操作指令用于基于所述目标标识对应的寄存单元进行所述纠缠指令对应的量子门操作；

在所述指令为测量指令的情况下，基于所述目标标识，将所述指令等效编译成第二量子电路中的量子测量操作指令，所述量子测量操作指令用于基于所述目标标识对应的寄存单元进行所述测量指令指示的量子测量操作。

本实施方式中，第六指令列表中指令可以包括指令类型，该指令类型可以指示为态制备指令(如N)、纠缠指令(如E)或测量指令(如M)。

在基于该指令类型确定指令为态制备指令的情况下，可以基于目标标识，将该指令等效编译为第二量子电路中的重置操作指令，重置操作指令用于将目标标识对应的寄存单元的量子态重置为态制备指令所指示的量子态。比如，态制备指令为[N,vertex,matrix]，则可以基于目标标识idx，等效编译为[reset,idx,matrix,None]。其中，matrix为态制备指令所指示的量子态。

在基于该指令类型确定指令为纠缠指令的情况下，基于目标标识，将该指令等效编译成第二量子电路中的量子门操作指令，量子门操作指令可以为CZ门。比如，纠缠指令为[E,[vertex0,vertex1]]，则可以基于目标标识(vertex0对应目标标识idx0，vertex1对应目标标识idx1)，等效编译为[CZ,[idx0,idx1],None,None]。

在基于该指令类型确定指令为测量指令的情况下，基于目标标识，将该指令等效编译成第二量子电路中的量子测量操作指令。比如，测量指令为[M,vertex,angle,plane,domain_s,domain_t]，则可以基于目标标识idx，等效编译为[measure,idx,[angle,plane,domain_s,domain_t],vertex]。

如此，可以实现量子测量模式的指令至第二量子电路的指令的等效编译。

可选的，在所述指令为测量指令的情况下，所述量子测量操作指令包括测量标识，所述测量标识为所述测量指令所作用的节点标识。

本实施方式中，在指令的等效编译时，若指令为测量指令，由于同一寄存单元可能会出现多次量子测量，因此，可以在量子测量操作指令中携带测量标识，以标识当前测量的ID。

相应的，可以获取测量指令所作用的节点标识，并将测量指令所作用的节点标识确定为测量标识，如[measure,idx,[angle,plane,domain_s,domain_t],vertex]中的vertex即为测量指令在的节点标识，如此可以提高等效编译的准确性。

可选的，在所述指令为测量指令的情况下，所述基于所述目标标识，将所述指令等效编译成第二量子电路中的量子测量操作指令之后，所述方法还包括：

基于所述目标标识，更新所述寄存单元字典，更新后的所述寄存单元字典指示所述目标标识对应的寄存单元为未分配给节点的寄存单元。

本实施方式中，在指令的等效编译时，若指令为测量指令，可以在该测量指令的等效编译之后，将寄存单元字典qreg中标号为idx的寄存单元进行回收，即将标号为idx的寄存单元对应的值更新为None，指示该寄存单元为空闲单元，即为未分配给节点的寄存单元，以供后续指令使用。这样可以保证等效编译出来的动态量子电路的宽度尽可能小，从而更有助于量子电路的算法在硬件上的执行。

推迟处理后得到的量子测量模式至第二量子电路的等效编译的具体过程如下：

输入：量子测量模式的指令列表commands(即第六指令列表)；

输出：动态量子电路的指令列表(即第四指令列表)。

步骤1：初始化一个空的寄存单元字典qreg，用于记录当前寄存单元的分配情况；初始化一个空列表cir_list，用于记录转化后的第二量子电路的指令列表；

步骤2：循环遍历量子测量模式的指令列表commands，记录当前被循环的元素(指令)为cmd；并根据指令携带的指令类型执行如下操作：

操作a)如果cmd为态制备指令，设cmd＝[N,vertex,matrix]；以qreg和vertex为输入，获得输出idx和更新后的qreg；生成第二量子电路中指令gate＝[reset,idx,matrix,None]；

操作b)如果cmd为纠缠指令，设cmd＝[E,[vertex0,vertex1]]；以qreg和vertex0为输入，获得输出idx0和更新后的qreg；以qreg和vertex1为输入，获得输出idx1和更新后的qreg；生成第二量子电路中指令gate＝[CZ,[idx0,idx1],None,None]；

操作c)如果cmd为测量指令，设cmd＝[M,vertex,angle,plane,domain_s,domain_t]；以qreg和vertex为输入，获得输出idx和更新后的qreg；生成第二量子电路中指令gate＝[measure,idx,[angle,plane,domain_s,domain_t],vertex]；将寄存单元字典qreg中标号为idx的单元进行回收，即将对应的值写为None；

步骤3：将生成的第二量子电路中指令gate加入到cir_list之中；

步骤4：返回cir_list作为输出结果。

为了便于对本实施例中方案的理解，给出一个具体的示例。

设用户想要执行如下指令列表的第一量子电路，第一量子电路的指令列表为：[[CZ,[0,1],None,None]；[CZ,[1,2],None,None]；[CZ,[2,3],None,None]；[CZ,[3,4],None,None]；[H,0,None,None]；[H,1,None,None]；[H,2,None,None]；[H,3,None,None]；[H,4,None,None]；[measure,0,[0,'YZ',[],[]],(0,1)]；[measure,1,[0,'YZ',[],[]],(1,1)]；[measure,2,[0,'YZ',[],[]],(2,1)]；[measure,3,[0,'YZ',[],[]],(3,1)]；[measure,4,[0,'YZ',[],[]],(4,1)]]。

第一量子电路需要5个量子比特。

经过本实施例的量子电路处理方法对量子电路优化后，得到等效的第二量子电路的指令列表为：[[reset,0,[[1],[0]],None]；[reset,1,[[1],[0]],None]；[CZ,[0,1],None,None]；[reset,2,[[1/√2]],None]；[CZ,[0,2],None,None]；[measure,0,[-pi/2,'XY',[],[]],(0,0)]；[reset,0,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[2,0],None,None]；[measure,2,[-pi/2,'XY',[],[(0,0)]],(0,0.25)]；[reset,2,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[0,2],None,None]；[measure,0,[-pi/2,'XY',[(0,0.25)],[(0,0)]],(0,0.5)]；[reset,0,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[2,0],None,None]；[measure,2,[0,'XY',[],[(0,0.25)]],(0,0.75)]；[measure,0,[0,'YZ',[],[(0,0.75)]],(0,1)]；[reset,0,[[1],[0]],None]；[CZ,[1,0],None,None]；[reset,2,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[1,2],None,None]；[measure,1,[-pi/2,'XY',[],[]],(1,0)]；[reset,1,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[2,1],None,None]；[measure,2,[-pi/2,'XY',[],[(1,0)]],(1,0.25)]；[reset,2,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[1,2],None,None]；[measure,1,[-pi/2,'XY',[(1,0.25)],[(1,0)]],(1,0.5)]；[reset,1,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[2,1],None,None]；[measure,2,[0,'XY',[],[(1,0.25)]],(1,0.75)]；[measure,1,[0,'YZ',[],[(1,0.75)]],(1,1)]；[reset,1,[[1],[0]],None]；[CZ,[0,1],None,None]；[reset,2,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[0,2],None,None]；[measure,0,[-pi/2,'XY',[],[]],(2,0)]；[reset,0,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[2,0],None,None]；[measure,2,[-pi/2,'XY',[],[(2,0)]],(2,0.25)]；[reset,2,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[0,2],None,None]；[measure,0,[-pi/2,'XY',[(2,0.25)],[(2,0)]],(2,0.5)]；[reset,0,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[2,0],None,None]；[measure,2,[0,'XY',[],[(2,0.25)]],(2,0.75)]；[measure,0,[0,'YZ',[],[(2,0.75)]],(2,1)]；[reset,0,[[1],[0]],None]；[CZ,[1,0],None,None]；[reset,2,[[1/√2],[1/√2]],None][CZ,[1,2],None,None]；[measure,1,[-pi/2,'XY',[],[]],(3,0)]；[reset,1,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[2,1],None,None]；[measure,2,[-pi/2,'XY',[],[(3,0)]],(3,0.25)]；[reset,2,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[1,2],None,None]；[measure,1,[-pi/2,'XY',[(3,0.25)],[(3,0)]],(3,0.5)]；[reset,1,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[2,1],None,None]；[measure,2,[0,'XY',[],[(3,0.25)]],(3,0.75)]；[measure,1,[0,'YZ',[],[(3,0.75)]],(3,1)]；[reset,1,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[0,1],None,None]；[measure,0,[-pi/2,'XY',[],[]],(4,0)]；[reset,0,[[1/√2],[1/√2]],None][CZ,[1,0],None,None]；[measure,1,[-pi/2,'XY',[],[(4,0)]],(4,0.25)]；[reset,1,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[0,1],None,None]；[measure,0,[-pi/2,'XY',[(4,0.25)],[(4,0)]],(4,0.5)]；[reset,0,[[1/√2],[1/√2]],None]；[CZ,[1,0],None,None]；[measure,1,[0,'XY',[],[(4,0.25)]],(4,0.75)]；[measure,0,[0,'YZ',[],[(4,0.75)]],(4,1)]]。

第二量子电路只需要3个量子比特，可以大大降低量子电路所需的量子比特数。

上述示例同样适用于更多比特的情况，例如以下指令列表的第一量子电路。

[[CZ,[0,1],None,None]；[CZ,[1,2],None,None]；…；[CZ,[i,i+1],None,None]；…；[CZ,[n-1,n],None,None]；[H,0,None,None]；[H,1,None,None]；…；[H,i,None,None]；…；[H,n,None,None]；[measure,0,[0,'YZ',[],[]],(0,1)]；[measure,1,[0,'YZ',[],[]],(1,1)]；…；[measure,i,[0,'YZ',[],[]],(i,1)]；…；[measure,n,[0,'YZ',[],[]],(n,1)]]。

对于任意的正整数n≥4，编译出来的动态量子电路即第二量子电路都只需要3个量子比特。相比原量子电路即第一量子电路，在比特数上有显著提升。

第二实施例

如图4所示，本公开提供一种量子电路处理装置400，包括：

获取模块401，用于获取第一量子电路的第一指令列表；

第一等效编译模块402，用于基于所述第一指令列表，对所述第一量子电路进行等效编译，得到与所述第一量子电路等效的量子测量模式的第二指令列表，所述第二指令列表包括测量指令；

重排序模块403，用于基于所述量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，对所述第二指令列表中的测量指令按照预设优先原则进行重排序，得到所述量子测量模式的第三指令列表，所述预设优先原则包括列序优先原则和行序优先原则中的至少一项，所述列序优先原则指示所述量子测量模式的测量指令按照节点列标从小到大的顺序进行排序，所述行序优先原则指示所述量子测量模式的测量指令按照节点行标从小到大的顺序进行排序；

第二等效编译模块404，用于基于所述第三指令列表，对所述量子测量模式进行等效编译，得到与所述量子测量模式等效的第二量子电路的第四指令列表。

可选的，所述预设优先原则包括列序优先原则，所述重排序模块403包括：

第一重排序子模块，用于对所述第二指令列表中的测量指令按照所述列序优先原则进行第一重排序，得到所述量子测量模式的第五指令列表，所述第五指令列表中，针对测量指令指示的同一节点列标，排序在前的测量指令指示的节点行标小于排序在后的测量指令指示的节点行标，且针对测量指令指示的同一节点行标，排序在前的测量指令指示的节点列标小于排序在后的测量指令指示的节点列标；

第二重排序子模块，用于基于所述量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，对所述第五指令列表进行第二重排序，得到所述第三指令列表。

可选的，所述第二重排序子模块包括：

第一拆分单元，用于将所述第五指令列表进行拆分，得到第一列表，所述第一列表为所述第五指令列表中的测量指令构成的列表；

遍历单元，用于对所述第一列表进行针对测量指令的遍历，并针对当前遍历的测量指令将所述第一列表进行拆分，得到第一子列表、第二子列表和第三子列表，所述第一子列表为所述第一列表中排序在首位的测量指令到与所述当前遍历的测量指令相邻的前一个测量指令构成的列表，所述第二子列表为所述当前遍历的测量指令构成的列表，所述第三子列表为所述第一列表中排序在所述当前遍历的测量指令之后的测量指令构成的列表；

重排序单元，用于基于所述当前遍历的测量指令与所述第一列表中测量指令之间的目标依赖关系、所述第一子列表、所述第二子列表和所述第三子列表，对所述第一列表进行测量指令的重排，得到第二列表；

第一确定单元，用于基于所述第二列表，确定所述第三指令列表。

可选的，所述重排序单元，具体用于：

基于所述目标依赖关系，从所述第一列表中获取第四子列表，所述第四子列表包括所述目标依赖关系对应节点标号的测量指令；

基于所述第四子列表和所述第一子列表，确定第五子列表，所述第五子列表为从所述第四子列表删除所述第一子列表中的测量指令得到的列表，所述第五子列表中的测量指令是按照所述列序优先原则进行排序的；

在所述第五子列表包括测量指令的情况下，从所述第三子列表删除所述第五子列表中的测量指令，得到第六子列表；

将所述第一子列表、所述第二子列表、所述第五子列表和所述第六子列表按照预设顺序进行列表拼接，得到所述第二列表，所述预设顺序为：从前至后为所述第一子列表、所述第五子列表、所述第二子列表、所述第六子列表。

可选的，所述第三指令列表还包括态制备指令和纠缠指令，所述第二等效编译模块404包括：

推迟处理子模块，用于基于所述第三指令列表，将所述量子测量模式中的态制备指令和纠缠指令进行推迟处理，得到所述量子测量模式的第六指令列表，所述第三指令列表和所述第六指令列表中，各所述测量指令的相对位置顺序保持不变，且所述量子测量模式的同一个节点上的不同指令的相对位置顺序不变，不同指令的相对位置顺序为：从前至后为态制备指令、纠缠指令、测量指令；

等效编译子模块，用于基于所述第六指令列表进行指令的等效编译，得到所述第四指令列表。

可选的，所述推迟处理子模块包括：

第二拆分单元，用于将所述第三指令列表进行拆分，得到第三列表、第四列表和第五列表，所述第三列表为所述第三指令列表中的态制备指令构成的列表，所述第四列表为所述第三指令列表中的纠缠指令构成的列表，所述第五列表为所述第三指令列表中的测量指令构成的列表；

第一推迟处理单元，用于基于所述第四列表和所述第五列表，对所述量子测量模式中的纠缠指令进行推迟处理，得到第六列表，所述第六列表包括所述第四列表中的纠缠指令和所述第五列表中的测量指令，所述第六列表中，所述量子测量模式的同一个节点上的不同指令保持从前至后为纠缠指令、测量指令的相对位置顺序；

第二推迟处理单元，用于基于所述第三列表和所述第六列表，对所述量子测量模式中的态制备指令进行推迟处理，得到所述第六指令列表。

可选的，所述第一推迟处理单元，具体用于：

对所述第四列表进行针对纠缠指令的遍历，并记录当前遍历的纠缠指令；

对所述第五列表进行针对测量指令的遍历，得到目标测量指令，所述当前遍历的纠缠指令所作用的节点包括所述目标测量指令所作用的节点；

将所述当前遍历的纠缠指令插入到所述第五列表中的第一位置，所述第一位置为所述目标测量指令在所述第五列表中的位置；

在所述第四列表遍历完成的情况下，将更新后的所述第五列表确定为所述第六列表。

可选的，所述第二推迟处理单元，具体用于：

对所述第三列表进行针对态制备指令的遍历，并记录当前遍历的态制备指令；

对所述第六列表进行针对纠缠指令的遍历，得到目标纠缠指令，所述目标纠缠指令所作用的节点包括所述当前遍历的态制备指令所作用的节点；

将所述当前遍历的态制备指令插入到所述第六列表中的第二位置，所述第二位置为所述目标纠缠指令在所述第六列表中的位置；

在所述第三列表遍历完成的情况下，将更新后的所述第六列表确定为所述第六指令列表。

可选的，所述等效编译子模块包括：

获取单元，用于针对所述第六指令列表中每一指令，获取所述指令所作用的目标节点；

第二确定单元，用于基于所述目标节点和寄存单元字典，确定为所述目标节点分配的第二量子电路的寄存单元的目标标识，所述寄存单元字典包括寄存单元与所述量子测量模式中节点的对应关系；

等效编译单元，用于基于所述目标标识，对所述指令进行等效编译，得到与所述指令等效的第二量子电路中指令，所述第四指令列表包括等效编译得到的所述第二量子电路中指令。

可选的，所述第二确定单元包括：

第一确定子单元，用于在查询到所述寄存单元字典中包括所述目标节点的对应关系的情况下，将所述目标节点对应的寄存单元的标识确定为所述目标标识；

第二确定子单元，用于在查询到所述寄存单元字典中未包括所述目标节点的对应关系的情况下，基于所述寄存单元字典为所述目标节点分配寄存单元，将为所述目标节点分配的寄存单元的标识确定为所述目标标识，并基于为所述目标节点分配的寄存单元的标识更新所述寄存单元字典。

可选的，所述第二确定子单元，具体用于：

在查询到所述寄存单元字典中包括第一寄存单元的标识的情况下，将所述第一寄存单元分配给所述目标节点，所述第一寄存单元为未分配给节点的寄存单元；

在查询到所述寄存单元字典中不包括所述第一寄存单元的标识的情况下，获取所述寄存单元字典所表征的寄存单元的数量，基于所述数量确定所创建的第二寄存单元的标识，并将所述第二寄存单元分配给所述目标节点。

可选的，所述第一寄存单元为未分配给节点的寄存单元中标识最小的寄存单元。

可选的，所述等效编译单元，具体用于：

在所述指令为态制备指令的情况下，基于所述目标标识，将所述指令等效编译成第二量子电路中的重置操作指令，所述重置操作指令用于将所述目标标识对应的寄存单元的量子态重置为所述态制备指令所指示的量子态；

在所述指令为纠缠指令的情况下，基于所述目标标识，将所述指令等效编译成第二量子电路中的量子门操作指令，所述量子门操作指令用于基于所述目标标识对应的寄存单元进行所述纠缠指令对应的量子门操作；

在所述指令为测量指令的情况下，基于所述目标标识，将所述指令等效编译成第二量子电路中的量子测量操作指令，所述量子测量操作指令用于基于所述目标标识对应的寄存单元进行所述测量指令指示的量子测量操作。

可选的，在所述指令为测量指令的情况下，所述量子测量操作指令包括测量标识，所述测量标识为所述测量指令所作用的节点标识。

可选的，在所述指令为测量指令的情况下，所述装置还包括：

更新模块，用于基于所述目标标识，更新所述寄存单元字典，更新后的所述寄存单元字典指示所述目标标识对应的寄存单元为未分配给节点的寄存单元。

本公开提供的量子电路处理装置400能够实现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5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5所示，设备500包括计算单元501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的计算机程序或者从存储单元508加载到随机访问存储器(RAM)503中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 503中，还可存储设备500操作所需的各种程序和数据。计算单元501、ROM 502以及RAM 503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。

设备500中的多个部件连接至I/O接口505，包括：输入单元506，例如键盘、鼠标等；输出单元507，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元508，例如磁盘、光盘等；以及通信单元509，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元509允许设备500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501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501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501执行上文所描述的各个方法和处理，例如量子电路处理方法。例如，在一些实施例中，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508。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 502和/或通信单元509而被载入和/或安装到设备500上。当计算机程序加载到RAM 503并由计算单元501执行时，可以执行上文描述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501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 (32)

1.一种量子电路处理方法，包括：

获取第一量子电路的第一指令列表；

基于所述第一指令列表，对所述第一量子电路进行等效编译，得到与所述第一量子电路等效的量子测量模式的第二指令列表，所述第二指令列表包括测量指令；

基于所述量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，对所述第二指令列表中的测量指令按照预设优先原则进行重排序，得到所述量子测量模式的第三指令列表，所述预设优先原则包括列序优先原则和行序优先原则中的至少一项，所述列序优先原则指示所述量子测量模式的测量指令按照节点列标从小到大的顺序进行排序，所述行序优先原则指示所述量子测量模式的测量指令按照节点行标从小到大的顺序进行排序；

基于所述第三指令列表，对所述量子测量模式进行等效编译，得到与所述量子测量模式等效的第二量子电路的第四指令列表。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预设优先原则包括列序优先原则，所述基于所述量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，对所述第二指令列表中的测量指令按照预设优先原则进行重排序，得到所述量子测量模式的第三指令列表，包括：

对所述第二指令列表中的测量指令按照所述列序优先原则进行第一重排序，得到所述量子测量模式的第五指令列表，所述第五指令列表中，针对测量指令指示的同一节点列标，排序在前的测量指令指示的节点行标小于排序在后的测量指令指示的节点行标，且针对测量指令指示的同一节点行标，排序在前的测量指令指示的节点列标小于排序在后的测量指令指示的节点列标；

基于所述量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，对所述第五指令列表进行第二重排序，得到所述第三指令列表。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基于所述量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，对所述第五指令列表进行第二重排序，得到所述第三指令列表，包括：

将所述第五指令列表进行拆分，得到第一列表，所述第一列表为所述第五指令列表中的测量指令构成的列表；

对所述第一列表进行针对测量指令的遍历，并针对当前遍历的测量指令将所述第一列表进行拆分，得到第一子列表、第二子列表和第三子列表，所述第一子列表为所述第一列表中排序在首位的测量指令到与所述当前遍历的测量指令相邻的前一个测量指令构成的列表，所述第二子列表为所述当前遍历的测量指令构成的列表，所述第三子列表为所述第一列表中排序在所述当前遍历的测量指令之后的测量指令构成的列表；

基于所述当前遍历的测量指令与所述第一列表中测量指令之间的目标依赖关系、所述第一子列表、所述第二子列表和所述第三子列表，对所述第一列表进行测量指令的重排，得到第二列表；

基于所述第二列表，确定所述第三指令列表。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述基于所述当前遍历的测量指令与所述第一列表中测量指令之间的目标依赖关系、所述第一子列表、所述第二子列表和所述第三子列表，对所述第一列表进行测量指令的重排，得到第二列表，包括：

基于所述目标依赖关系，从所述第一列表中获取第四子列表，所述第四子列表包括所述目标依赖关系对应节点标号的测量指令；

基于所述第四子列表和所述第一子列表，确定第五子列表，所述第五子列表为从所述第四子列表删除所述第一子列表中的测量指令得到的列表，所述第五子列表中的测量指令是按照所述列序优先原则进行排序的；

在所述第五子列表包括测量指令的情况下，从所述第三子列表删除所述第五子列表中的测量指令，得到第六子列表；

将所述第一子列表、所述第二子列表、所述第五子列表和所述第六子列表按照预设顺序进行列表拼接，得到所述第二列表，所述预设顺序为：从前至后为所述第一子列表、所述第五子列表、所述第二子列表、所述第六子列表。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第三指令列表还包括态制备指令和纠缠指令，所述基于所述第三指令列表，对所述量子测量模式进行等效编译，得到与所述量子测量模式等效的第二量子电路的第四指令列表，包括：

基于所述第三指令列表，将所述量子测量模式中的态制备指令和纠缠指令进行推迟处理，得到所述量子测量模式的第六指令列表，所述第三指令列表和所述第六指令列表中，各所述测量指令的相对位置顺序保持不变，且所述量子测量模式的同一个节点上的不同指令的相对位置顺序不变，不同指令的相对位置顺序为：从前至后为态制备指令、纠缠指令、测量指令；

基于所述第六指令列表进行指令的等效编译，得到所述第四指令列表。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述基于所述第三指令列表，将所述量子测量模式中的态制备指令和纠缠指令进行推迟处理，得到所述量子测量模式的第六指令列表，包括：

将所述第三指令列表进行拆分，得到第三列表、第四列表和第五列表，所述第三列表为所述第三指令列表中的态制备指令构成的列表，所述第四列表为所述第三指令列表中的纠缠指令构成的列表，所述第五列表为所述第三指令列表中的测量指令构成的列表；

基于所述第四列表和所述第五列表，对所述量子测量模式中的纠缠指令进行推迟处理，得到第六列表，所述第六列表包括所述第四列表中的纠缠指令和所述第五列表中的测量指令，所述第六列表中，所述量子测量模式的同一个节点上的不同指令保持从前至后为纠缠指令、测量指令的相对位置顺序；

基于所述第三列表和所述第六列表，对所述量子测量模式中的态制备指令进行推迟处理，得到所述第六指令列表。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基于所述第四列表和所述第五列表，对所述量子测量模式中的纠缠指令进行推迟处理，得到第六列表，包括：

对所述第四列表进行针对纠缠指令的遍历，并记录当前遍历的纠缠指令；

对所述第五列表进行针对测量指令的遍历，得到目标测量指令，所述当前遍历的纠缠指令所作用的节点包括所述目标测量指令所作用的节点；

将所述当前遍历的纠缠指令插入到所述第五列表中的第一位置，所述第一位置为所述目标测量指令在所述第五列表中的位置；

在所述第四列表遍历完成的情况下，将更新后的所述第五列表确定为所述第六列表。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基于所述第三列表和所述第六列表，对所述量子测量模式中的态制备指令进行推迟处理，得到所述第六指令列表，包括：

对所述第三列表进行针对态制备指令的遍历，并记录当前遍历的态制备指令；

对所述第六列表进行针对纠缠指令的遍历，得到目标纠缠指令，所述目标纠缠指令所作用的节点包括所述当前遍历的态制备指令所作用的节点；

将所述当前遍历的态制备指令插入到所述第六列表中的第二位置，所述第二位置为所述目标纠缠指令在所述第六列表中的位置；

在所述第三列表遍历完成的情况下，将更新后的所述第六列表确定为所述第六指令列表。

9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述基于所述第六指令列表进行指令的等效编译，得到所述第四指令列表，包括：

针对所述第六指令列表中每一指令，执行如下操作：

获取所述指令所作用的目标节点；

基于所述目标节点和寄存单元字典，确定为所述目标节点分配的第二量子电路的寄存单元的目标标识，所述寄存单元字典包括寄存单元与所述量子测量模式中节点的对应关系；

基于所述目标标识，对所述指令进行等效编译，得到与所述指令等效的第二量子电路中指令，所述第四指令列表包括等效编译得到的所述第二量子电路中指令。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述基于所述目标节点和寄存单元字典，确定为所述目标节点分配的第二量子电路的寄存单元的目标标识，包括如下至少一项：

在查询到所述寄存单元字典中包括所述目标节点的对应关系的情况下，将所述目标节点对应的寄存单元的标识确定为所述目标标识；

在查询到所述寄存单元字典中未包括所述目标节点的对应关系的情况下，基于所述寄存单元字典为所述目标节点分配寄存单元，将为所述目标节点分配的寄存单元的标识确定为所述目标标识，并基于为所述目标节点分配的寄存单元的标识更新所述寄存单元字典。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述基于所述寄存单元字典为所述目标节点分配寄存单元，包括如下至少一项：

在查询到所述寄存单元字典中包括第一寄存单元的标识的情况下，将所述第一寄存单元分配给所述目标节点，所述第一寄存单元为未分配给节点的寄存单元；

在查询到所述寄存单元字典中不包括所述第一寄存单元的标识的情况下，获取所述寄存单元字典所表征的寄存单元的数量，基于所述数量确定所创建的第二寄存单元的标识，并将所述第二寄存单元分配给所述目标节点。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一寄存单元为未分配给节点的寄存单元中标识最小的寄存单元。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述基于所述目标标识，对所述指令进行等效编译，得到与所述指令等效的第二量子电路中指令，包括如下至少一项：

在所述指令为态制备指令的情况下，基于所述目标标识，将所述指令等效编译成第二量子电路中的重置操作指令，所述重置操作指令用于将所述目标标识对应的寄存单元的量子态重置为所述态制备指令所指示的量子态；

在所述指令为纠缠指令的情况下，基于所述目标标识，将所述指令等效编译成第二量子电路中的量子门操作指令，所述量子门操作指令用于基于所述目标标识对应的寄存单元进行所述纠缠指令对应的量子门操作；

在所述指令为测量指令的情况下，基于所述目标标识，将所述指令等效编译成第二量子电路中的量子测量操作指令，所述量子测量操作指令用于基于所述目标标识对应的寄存单元进行所述测量指令指示的量子测量操作。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述指令为测量指令的情况下，所述量子测量操作指令包括测量标识，所述测量标识为所述测量指令所作用的节点标识。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述指令为测量指令的情况下，所述基于所述目标标识，将所述指令等效编译成第二量子电路中的量子测量操作指令之后，所述方法还包括：

基于所述目标标识，更新所述寄存单元字典，更新后的所述寄存单元字典指示所述目标标识对应的寄存单元为未分配给节点的寄存单元。

16.一种量子电路处理装置，包括：

获取模块，用于获取第一量子电路的第一指令列表；

第一等效编译模块，用于基于所述第一指令列表，对所述第一量子电路进行等效编译，得到与所述第一量子电路等效的量子测量模式的第二指令列表，所述第二指令列表包括测量指令；

重排序模块，用于基于所述量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，对所述第二指令列表中的测量指令按照预设优先原则进行重排序，得到所述量子测量模式的第三指令列表，所述预设优先原则包括列序优先原则和行序优先原则中的至少一项，所述列序优先原则指示所述量子测量模式的测量指令按照节点列标从小到大的顺序进行排序，所述行序优先原则指示所述量子测量模式的测量指令按照节点行标从小到大的顺序进行排序；

第二等效编译模块，用于基于所述第三指令列表，对所述量子测量模式进行等效编译，得到与所述量子测量模式等效的第二量子电路的第四指令列表。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述预设优先原则包括列序优先原则，所述重排序模块包括：

第一重排序子模块，用于对所述第二指令列表中的测量指令按照所述列序优先原则进行第一重排序，得到所述量子测量模式的第五指令列表，所述第五指令列表中，针对测量指令指示的同一节点列标，排序在前的测量指令指示的节点行标小于排序在后的测量指令指示的节点行标，且针对测量指令指示的同一节点行标，排序在前的测量指令指示的节点列标小于排序在后的测量指令指示的节点列标；

第二重排序子模块，用于基于所述量子测量模式的测量指令之间的依赖关系，对所述第五指令列表进行第二重排序，得到所述第三指令列表。

18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述第二重排序子模块包括：

第一拆分单元，用于将所述第五指令列表进行拆分，得到第一列表，所述第一列表为所述第五指令列表中的测量指令构成的列表；

遍历单元，用于对所述第一列表进行针对测量指令的遍历，并针对当前遍历的测量指令将所述第一列表进行拆分，得到第一子列表、第二子列表和第三子列表，所述第一子列表为所述第一列表中排序在首位的测量指令到与所述当前遍历的测量指令相邻的前一个测量指令构成的列表，所述第二子列表为所述当前遍历的测量指令构成的列表，所述第三子列表为所述第一列表中排序在所述当前遍历的测量指令之后的测量指令构成的列表；

重排序单元，用于基于所述当前遍历的测量指令与所述第一列表中测量指令之间的目标依赖关系、所述第一子列表、所述第二子列表和所述第三子列表，对所述第一列表进行测量指令的重排，得到第二列表；

第一确定单元，用于基于所述第二列表，确定所述第三指令列表。

19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述重排序单元，具体用于：

基于所述目标依赖关系，从所述第一列表中获取第四子列表，所述第四子列表包括所述目标依赖关系对应节点标号的测量指令；

基于所述第四子列表和所述第一子列表，确定第五子列表，所述第五子列表为从所述第四子列表删除所述第一子列表中的测量指令得到的列表，所述第五子列表中的测量指令是按照所述列序优先原则进行排序的；

在所述第五子列表包括测量指令的情况下，从所述第三子列表删除所述第五子列表中的测量指令，得到第六子列表；

将所述第一子列表、所述第二子列表、所述第五子列表和所述第六子列表按照预设顺序进行列表拼接，得到所述第二列表，所述预设顺序为：从前至后为所述第一子列表、所述第五子列表、所述第二子列表、所述第六子列表。

20.根据权利要求16所述的装置，其中，所述第三指令列表还包括态制备指令和纠缠指令，所述第二等效编译模块包括：

推迟处理子模块，用于基于所述第三指令列表，将所述量子测量模式中的态制备指令和纠缠指令进行推迟处理，得到所述量子测量模式的第六指令列表，所述第三指令列表和所述第六指令列表中，各所述测量指令的相对位置顺序保持不变，且所述量子测量模式的同一个节点上的不同指令的相对位置顺序不变，不同指令的相对位置顺序为：从前至后为态制备指令、纠缠指令、测量指令；

等效编译子模块，用于基于所述第六指令列表进行指令的等效编译，得到所述第四指令列表。

21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述推迟处理子模块包括：

第二拆分单元，用于将所述第三指令列表进行拆分，得到第三列表、第四列表和第五列表，所述第三列表为所述第三指令列表中的态制备指令构成的列表，所述第四列表为所述第三指令列表中的纠缠指令构成的列表，所述第五列表为所述第三指令列表中的测量指令构成的列表；

第一推迟处理单元，用于基于所述第四列表和所述第五列表，对所述量子测量模式中的纠缠指令进行推迟处理，得到第六列表，所述第六列表包括所述第四列表中的纠缠指令和所述第五列表中的测量指令，所述第六列表中，所述量子测量模式的同一个节点上的不同指令保持从前至后为纠缠指令、测量指令的相对位置顺序；

第二推迟处理单元，用于基于所述第三列表和所述第六列表，对所述量子测量模式中的态制备指令进行推迟处理，得到所述第六指令列表。

22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述第一推迟处理单元，具体用于：

对所述第四列表进行针对纠缠指令的遍历，并记录当前遍历的纠缠指令；

对所述第五列表进行针对测量指令的遍历，得到目标测量指令，所述当前遍历的纠缠指令所作用的节点包括所述目标测量指令所作用的节点；

将所述当前遍历的纠缠指令插入到所述第五列表中的第一位置，所述第一位置为所述目标测量指令在所述第五列表中的位置；

在所述第四列表遍历完成的情况下，将更新后的所述第五列表确定为所述第六列表。

23.根据权利要求21所述的装置，其中，所述第二推迟处理单元，具体用于：

对所述第三列表进行针对态制备指令的遍历，并记录当前遍历的态制备指令；

对所述第六列表进行针对纠缠指令的遍历，得到目标纠缠指令，所述目标纠缠指令所作用的节点包括所述当前遍历的态制备指令所作用的节点；

将所述当前遍历的态制备指令插入到所述第六列表中的第二位置，所述第二位置为所述目标纠缠指令在所述第六列表中的位置；

在所述第三列表遍历完成的情况下，将更新后的所述第六列表确定为所述第六指令列表。

24.根据权利要求20所述的装置，其中，所述等效编译子模块包括：

获取单元，用于针对所述第六指令列表中每一指令，获取所述指令所作用的目标节点；

第二确定单元，用于基于所述目标节点和寄存单元字典，确定为所述目标节点分配的第二量子电路的寄存单元的目标标识，所述寄存单元字典包括寄存单元与所述量子测量模式中节点的对应关系；

等效编译单元，用于基于所述目标标识，对所述指令进行等效编译，得到与所述指令等效的第二量子电路中指令，所述第四指令列表包括等效编译得到的所述第二量子电路中指令。

25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述第二确定单元包括：

第一确定子单元，用于在查询到所述寄存单元字典中包括所述目标节点的对应关系的情况下，将所述目标节点对应的寄存单元的标识确定为所述目标标识；

第二确定子单元，用于在查询到所述寄存单元字典中未包括所述目标节点的对应关系的情况下，基于所述寄存单元字典为所述目标节点分配寄存单元，将为所述目标节点分配的寄存单元的标识确定为所述目标标识，并基于为所述目标节点分配的寄存单元的标识更新所述寄存单元字典。

26.根据权利要求25所述的装置，其中，所述第二确定子单元，具体用于：

在查询到所述寄存单元字典中包括第一寄存单元的标识的情况下，将所述第一寄存单元分配给所述目标节点，所述第一寄存单元为未分配给节点的寄存单元；

在查询到所述寄存单元字典中不包括所述第一寄存单元的标识的情况下，获取所述寄存单元字典所表征的寄存单元的数量，基于所述数量确定所创建的第二寄存单元的标识，并将所述第二寄存单元分配给所述目标节点。

27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述第一寄存单元为未分配给节点的寄存单元中标识最小的寄存单元。

28.根据权利要求24所述的装置，其中，所述等效编译单元，具体用于：

在所述指令为态制备指令的情况下，基于所述目标标识，将所述指令等效编译成第二量子电路中的重置操作指令，所述重置操作指令用于将所述目标标识对应的寄存单元的量子态重置为所述态制备指令所指示的量子态；

在所述指令为纠缠指令的情况下，基于所述目标标识，将所述指令等效编译成第二量子电路中的量子门操作指令，所述量子门操作指令用于基于所述目标标识对应的寄存单元进行所述纠缠指令对应的量子门操作；

在所述指令为测量指令的情况下，基于所述目标标识，将所述指令等效编译成第二量子电路中的量子测量操作指令，所述量子测量操作指令用于基于所述目标标识对应的寄存单元进行所述测量指令指示的量子测量操作。

29.根据权利要求28所述的装置，其中，在所述指令为测量指令的情况下，所述量子测量操作指令包括测量标识，所述测量标识为所述测量指令所作用的节点标识。

30.根据权利要求28所述的装置，其中，在所述指令为测量指令的情况下，所述装置还包括：

更新模块，用于基于所述目标标识，更新所述寄存单元字典，更新后的所述寄存单元字典指示所述目标标识对应的寄存单元为未分配给节点的寄存单元。

31.一种电子设备，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1-15中任一项所述的方法。

32.一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计算机执行根据权利要求1-15中任一项所述的方法。