CN116227607B - 量子电路的分类方法、装置、电子设备、介质和产品 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种量子电路的分类方法、装置、电子设备、介质和产品，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可达性信息，所述第一量子电路包括N个量子比特，所述可达性信息用于表征所述N个量子比特中不同量子比特之间的可达性，所述可达性指示在所述第一量子电路中两个量子比特之间是否存在目标连接路径，所述N为大于1的整数；基于所述可达性信息对所述第一量子电路进行分类，得到目标类别，所述目标类别指示所述第一量子电路的可编译性，所述可编译性用于表征所述第一量子电路是否可以等效编译为第二量子电路，所述第二量子电路的量子比特数量少于所述第一量子电路的量子比特数量。

Description

量子电路的分类方法、装置、电子设备、介质和产品

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的分类方法、装置、电子设备、介质和产品。

背景技术

目前较为主流的量子计算实现方式基于量子电路模型，即通过在量子比特上作用一系列的量子门完成量子态的演化，并在量子电路末端进行量子测量以获取计算结果。当前业界常用的量子电路是静态电路，即仅在量子电路末端设置测量操作的量子电路。随着硬件的快速发展(主要是量子比特相干时间的显著提升，以及高保真度中间态测量与重置操作的实现)，包含电路中间测量以及重置操作的动态量子电路越来越受到业界的重视。

发明内容

本公开提供了一种量子电路的分类方法、装置、电子设备、介质和产品。

根据本公开的第一方面，提供了一种量子电路的分类方法，包括：

获取第一量子电路的可达性信息，所述第一量子电路包括N个量子比特，所述可达性信息用于表征所述N个量子比特中不同量子比特之间的可达性，所述可达性指示在所述第一量子电路中两个量子比特之间是否存在目标连接路径，所述目标连接路径包括以下至少一项：沿着一量子比特的量子态时间演化方向的连接路径，和，两个量子比特的量子态平行时间演化方向上的连接路径，所述N为大于1的整数；

基于所述可达性信息对所述第一量子电路进行分类，得到目标类别，所述目标类别指示所述第一量子电路的可编译性，所述可编译性用于表征所述第一量子电路是否可以等效编译为第二量子电路，所述第二量子电路的量子比特数量少于所述第一量子电路的量子比特数量。

根据本公开的第二方面，提供了一种量子电路的分类装置，包括：

获取模块，用于获取第一量子电路的可达性信息，所述第一量子电路包括N个量子比特，所述可达性信息用于表征所述N个量子比特中不同量子比特之间的可达性，所述可达性指示在所述第一量子电路中两个量子比特之间是否存在目标连接路径，所述目标连接路径包括以下至少一项：沿着一量子比特的量子态时间演化方向的连接路径，和，两个量子比特的量子态平行时间演化方向上的连接路径，所述N为大于1的整数；

分类模块，用于基于所述可达性信息对所述第一量子电路进行分类，得到目标类别，所述目标类别指示所述第一量子电路的可编译性，所述可编译性用于表征所述第一量子电路是否可以等效编译为第二量子电路，所述第二量子电路的量子比特数量少于所述第一量子电路的量子比特数量。

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。

本公开实施例中，可以确定所述第一量子电路是否可以等效编译为第二量子电路，进而有利于后续基于分类结果对第一量子电路进行优化编译，以显著减少大规模量子算法所需的量子比特数。

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的分类方法的流程示意图；

图2是一示例的量子电路的结构示意图之一；

图3是一示例提供的一个包含经典控制量子操作的量子电路的结构示意图；

图4是一示例中对图3中的量子电路进行推迟测量处理后的量子电路的结构示意图；

图5是一示例中对图4中的量子电路进行转化之后得到的动态量子电路的结构示意图；

图6是一示例的量子电路的结构示意图之二；

图7是一示例的量子电路的结构示意图之三；

图8是一示例的量子电路的结构示意图之四；

图9是一示例的量子电路的结构示意图之五；

图10是一示例的量子电路的结构示意图之六；

图11是一示例的线性纠缠层电路的结构示意图；

图12是一示例的强纠缠层电路的结构示意图；

图13是一示例的完全纠缠层电路的结构示意图；

图14是根据本公开第二实施例的量子电路的分类装置的结构示意图；

图15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。

相关技术中的动态量子电路，由于引入了量子电路的中间测量，因此，可以在量子比特的相干时间内，将量子计算和实时的经典计算与通信有效的结合起来。这一特性使得通过量子电路模型可以实现的计算任务的多样性大大增加。例如，利用动态量子电路的中间测量，可以在量子电路运行中实现前反馈操作，即根据中间测量获得的结果决定接下来要作用什么量子门，亦或抛弃当前的计算结果，重新开始计算任务。这样的功能在量子纠错与容错量子计算中是非常重要的。

此外，由于动态量子电路中的量子比特可以被重置并在后续计算过程中继续被使用，因此与静态量子电路相比，在运行相同的量子算法的情况下，动态量子电路可以有效地减少计算任务所需的量子比特数，且理论上计算能力不受任何影响。例如，在静态量子电路中需要n量子比特的Berstein-Vazirani算法，在动态量子电路仅需2个量子比特即可实现。

当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。在经典模拟中，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)。因此，受计算机内存和处理器能力的限制，通过静态量子电路的方式最多能支持模拟几十个量子比特的算法(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)。而在经典计算机上模拟的量子比特几乎不受相干时间的限制，因此，本公开通过提供一种量子电路的分类方法，以判断量子电路的可变编译性，后续可以基于判断结果对具有可编译性的量子电路进行优化编译，从而可以显著减少某些大规模量子算法所需的量子比特数，从而在经典计算机上对这些算法进行模拟。

第一实施例

如图1所示，本公开提供一种量子电路的分类方法，包括如下步骤：

步骤S101、获取第一量子电路的可达性信息，所述第一量子电路包括N个量子比特，所述可达性信息用于表征所述N个量子比特中不同量子比特之间的可达性，所述可达性指示在所述第一量子电路中两个量子比特之间是否存在目标连接路径，所述目标连接路径包括以下至少一项：沿着一量子比特的量子态时间演化方向的连接路径，和，两个量子比特的量子态平行时间演化方向上的连接路径，所述N为大于1的整数。

上述第一量子电路可以是各种量子电路模型的量子电路，其中，量子电路模型作为常用的一种量子计算方式。量子电路模型通过对初始量子态进行各种量子门操作来完成量子态的演化，并通过量子测量获取计算结果。量子电路图则表示了量子电路模型计算的全部过程。如图2所示，图2为本公开实施例提供的一种量子电路的电路图，图2中每一根水平横线代表一个量子比特系统，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，例如，当所述第一量子电路为图2所示的量子电路时，所述第一量子电路包括3个量子比特，此时，所述N的取值为3。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。

上述第一量子电路可以是静态量子电路，静态量子电路中量子测量操作均位于量子门操作之后。其中，如果一个量子电路中不包含重置、中间量子测量等操作则此类电路称为静态量子电路，例如，如图2所述的电路图即为静态量子电路的电路图。

在量子电路图中除了初始态之外其余部分，通常按照量子门的作用顺序用一个有序的指令列表表示，指令列表中的每一个元素代表一个量子门或一个量子测量指令。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比特的量子位，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测量结果的控制(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。

每一个双量子比特门(如控制非门CNOT门，SWAP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测量结果的控制(如果没有参数则默认为None)。例如，[SWAP,[1,2],None,None]表示在量子位1和2之间作用SWAP门；而[CNOT,[1,3],None,None]表示对量子位1和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。

每一个计算基下的测量表示为一个包含四个元素的指令[measure,which_qubit,None,None]。例如，[measure,2,None,None]表示对量子位2进行计算基下的测量。

除上述操作外，量子电路的操作中还可能出现对一部分量子比特进行量子测量，并根据测量的结果来调控其余的量子比特的演化，这类操作称为经典控制量子操作。如图3所示，为本公开提供的一个包含经典控制量子操作的量子电路的示例。对于量子电路中的经典控制量子操作，一般较难在真实量子计算机上运行，因此需要通过推迟测量原理将其进行转化。例如，图3所示的量子电路，经过推迟测量处理后的量子电路如图4所示，也即，对于量子电路中的经典控制量子操作，可以通过推迟测量处理，将其转化为静态量子电路。

在动态量子电路中，通常允许在量子电路的中间对某些量子比特进行测量，并在测量获得结果后将这些量子比特重置为|0>态，以供后续计算继续使用。其中，包含中间测量以及重置操作的量子电路称为动态量子电路，例如，将图4所示的静态量子电路转化为动态量子电路后如图5所示，可以看到，该动态电路使得量子比特数减少了一个。其中，本公开实施例中的第二量子电路即可以是对第一量子电路进行转换之后得到的动态量子电路。

下文结合图6和图7对上述可达性信息作进一步的解释说明：

在量子电路图中，如果从某个量子位q₀出发，按照顺着时间演化(从左到右)或平行时间演化的方向，存在沿量子电路图中的连线可以到达另一个量子位q₁的路径，则可以称量子位q₀的量子比特到量子位q₁的量子比特是可达的；而如果量子电路图中不存在这样的路径，则称q₀到q₁是不可达的。例如，如图6所示，量子位0的量子比特可以沿目标连接路径1到达量子位2的量子比特，因此，量子位0的量子比特至量子位2的量子比特是可达的。而量子位2的量子比特到量子位0的量子比特之间的路径由于存在逆着时间演化的方向的部分，因此，量子位2的量子比特到量子位0的量子比特是不可达的。

可以理解的是，上述可达性信息可以是预先对第一量子电路进行解析获得的可达性信息。

步骤S102、基于所述可达性信息对所述第一量子电路进行分类，得到目标类别，所述目标类别指示所述第一量子电路的可编译性，所述可编译性用于表征所述第一量子电路是否可以等效编译为第二量子电路，所述第二量子电路的量子比特数量少于所述第一量子电路的量子比特数量。

具体地，如果一个量子电路中，至少存在两个量子比特，如分别为量子位q0的量子比特和量子位q1的量子比特，其中量子位q₀的量子比特到量子位q1的量子比特是不可达的，则可以首先将量子位q1的量子比特上的所有量子操作执行完，并将量子位q1的量子比特测量后进行重置，随后将量子位q0的量子比特上的所有操作转移至该重置操作后的量子比特位(即原来的量子位q1的量子比特)上进行，且整个电路中各操作执行的逻辑顺序不会受到影响，同时，可以使量子电路中的量子比特数减少一个，因此，这样的量子电路是可以等效编译为第二量子电路的。反之，如果一个量子电路中的任意两个量子比特之间均是可互达的，则不能在任意两个量子比特间进行上述操作，而不影响整个电路执行的逻辑顺序，因此，这样的量子电路是不可以等效编译为第二量子电路的。

其中，而如果对于两个量子比特，如分别为量子位q0的量子比特和量子位q1的量子比特，量子位q0的量子比特到量子位q1的量子比特是可达的，量子位q1的量子比特到量子位q0的量子比特也是可达的，则称量子位q0的量子比特和量子位q1的量子比特之间是可互达的。例如，如图7所示，量子位0的量子比特到量子位1的量子比特是可达的，量子位1的量子比特到量子位0的量子比特是可达的，从而量子位0的量子比特和量子位1的量子比特是可互达的。

基于此，本公开实施例中，在获取到所述可达性信息之后，可以确定第一量子电路中任意两个量子比特之间是否可互达，从而确定第一量子电路是否可以被等效编译为第二量子电路。

例如，在本公开一个实施例中，图8为所述第一量子电路的电路图，图9为对所述第一量子电路进行等效编译之后的得到的第二量子电路的电路图。请参见图8，量子位2的量子比特到量子位0的量子比特是不可达的，从而可以将在量子位0的量子比特的测量操作后加入一个重置操作，并将量子位2的量子比特上的操作转移到重置后的量子比特上进行。优化编译后的第二量子电路与第一量子电路是完全等效的，但使用的量子比特数减少了一个。

可以理解的是，上述第二量子电路并非特定的量子电路，本公开通过采用第二量子电路的表述是为了说明在对第一量子电路进行等效编译之后，得到的量子电路的量子比特数量少于第一量子比特的数量。即不同的第一量子电路进行等效编译之后可以得到不同的第二量子电路。

本实施例中，通过获取第一量子电路的可达性信息，并基于可达性信息对所述第一量子电路进行分类，得到目标类别。如此，可以确定所述第一量子电路是否可以等效编译为第二量子电路，进而有利于后续基于分类结果对第一量子电路进行优化编译，以显著减少大规模量子算法所需的量子比特数，从而在经典计算机上对这些大规模量子算法进行模拟。

同时，由于基于不同架构设计的量子计算机所能提供的量子比特数与各类操作的实现能力也不同。例如，对于相干时间较短，但易于扩展量子比特数的超导量子计算机，更适合运行宽度较大、深度较小的静态量子电路；而对于相干时间较长，但扩展性相对较差的离子阱架构的量子计算机，则更适合运行宽度较小、深度较大的动态量子电路。因此，通过采用公开提供的方法判断第一量子电路是否可以等效编译为第二量子电路，并基于判断结果对第一量子电路进行优化编译之后，可以根据实际硬件条件灵活地选取优化编译后的量子电路所需的电路方案。

可选地，所述获取第一量子电路的可达性信息，包括：

基于所述第一量子电路的指令列表，确定所述第一量子电路的可达列表，所述可达性信息包括所述可达列表，所述可达列表指示所述N个量子比特中每个量子比特与其他N-1个量子比特之间的可达性，所述指令列表包括：指示所述第一量子电路的量子操作的指令。

其中，所述指令列表可以是按照量子门的作用顺序生成的有序的指令列表。例如，当所述第一量子电路为图2所示的量子电路时，所述指令表可以表示为：static_circuit＝[[H,0,None,None],[H,1,None,None],[H,2,None,None],[CNOT,[0,1],None,None],[SWAP,[1,2],None,None],[Rx,0,α,None],[Ry,1,β,None],[Rz,2,γ,None],[measure,0,None,None],[measure,1,None,None],[measure,2,None,None]]。

具体地，量子比特间的可达性可以通过双量子比特门建立。即如果两个量子比特(如分别为量子位q0的量子比特和量子位q1的量子比特)通过一个双量子比特门相连接，则量子位q0的量子比特和量子位q1的量子比特之间具有可互达性。例如，如图7所示，量子位0的量子比特和量子位1的量子比特之间的CNOT门在二者之间建立了可达性，且量子位0的量子比特和量子位1的量子比特可互达。而单量子比特操作(单量子比特门、测量及重置操作)则不会影响整个电路中各量子比特间的可达性关系。因此，可以通过对第一量子电路的指令列表进行解析，以确定每个量子比特与其他N-1个量子比特之间的可达性，进而得到所述可达性信息。

本实施例中，通过基于所述第一量子电路的指令列表，确定所述第一量子电路的可达列表，由于所述可达列表可以指示所述N个量子比特中每个量子比特与其他N-1个量子比特之间的可达性，从而实现所述可达性信息的获取过程。

可选地，所述基于所述第一量子电路的指令列表，确定所述第一量子电路的可达列表，包括：

对所述指令列表进行针对双量子比特门操作的指令的遍历；

在遍历到双量子比特门操作的指令的情况下，基于遍历到的双量子比特门操作的指令所作用的量子位，生成所述可达列表。

具体地，所述可达列表可以包括与所述N个量子比特一一对应的N个可达集合，所述可达集合包括所对应的量子比特与其他N个量子比特之间的可达性信息。在对所述指令列表中的操作指令进行遍历之前，可以将所述N个可达集合初始化为空集合。然后，可以按照指令列表中指令执行的时间顺序遍历量子电路中的所有操作指令，如果是单量子比特门操作则跳过，如果是双量子比特门操作，则根据所述双量子比特门操作所作用的量子位，对对应的可达集合进行更新。如此，逐步对所述N个可达集合进行更新，从而实现所述可达列表的生成过程。

本实施例中，由于双量子比特门操作可以使所作用的量子比特的量子位之间具有可互达性，因此，通过对所述指令列表进行针对双量子比特门操作的指令的遍历，并在遍历到双量子比特门操作的指令的情况下，基于遍历到的双量子比特门操作的指令所作用的量子位，生成所述可达列表，从而实现所述可达列表的生成过程。

可选地，所述在遍历到双量子比特门操作的指令的情况下，基于遍历到的双量子比特门操作的指令所作用的量子位，生成所述可达列表，包括：

在遍历到双量子比特门操作的指令的情况下，基于遍历到的所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位，将第二量子位添加至第一量子位对应量子比特的可达集合，以及将所述第一量子位添加至第二量子位对应量子比特的可达集合，所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位包括所述第一量子位和所述第二量子位，所述可达列表包括所述N个量子比特一一对应的N个可达集合，目标量子比特的可达集合用于表征与所述目标量子比特之间存在可达路径的量子比特，所述可达路径为：从所述目标量子比特出发的所述目标连接路径，所述目标量子比特为所述N个量子比特中任一量子比特。

具体地，由于双量子比特门操作可以建立所作用的两个量子位之间的互达关系，而当所遍历到的双量子比特门的指令所作用的量子位为第一量子位和第二量子位时，可以将第二量子位添加至第一量子位对应量子比特的可达集合，以及将所述第一量子位添加至第二量子位对应量子比特的可达集合。如此，在完成对所述指令列表中所有双量子比特门的指令的遍历之后，即可将所有双量子比特门的指令所建立的互达性关系存储于所述可达列表中。

例如，在对所述指令列表中的指令进行遍历，且遍历到指令gate时，若gate为单量子比特门操作(单量子比特门，测量操作或重置操作)，继续遍历下一指令。若gate为双量子比特门操作，则分别记录其作用的量子比特which_qubit为ctrl和targ：在可达列表reachable_lists中index为ctrl的可达集合中添加targ的值；同时，在reachable_lists中index为targ的可达集合中添加ctrl的值。

本实施例中，在遍历到双量子比特门操作的指令的情况下，通过基于遍历到的所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位，将第二量子位添加至第一量子位对应量子比特的可达集合，以及将所述第一量子位添加至第二量子位对应量子比特的可达集合。如此，可以将所有双量子比特门的指令所建立的互达性关系存储于所述可达列表中，从而实现所述可达列表的生成过程。

在一些实施例中，比如，第一量子电路中仅存在一个双量子比特门的情况下，或者不同量子比特门并不作用相同量子比特的情况下，可以通过双量子比特门所作用的量子位直接建立不同量子比特的可达性，而当第一量子电路中存在至少两个双量子比特门的情况下，可能需要利用量子比特间可达性的传递关系进一步更新其他量子比特的可达集合。

可选地，所述在遍历到双量子比特门操作的指令的情况下，所述基于遍历到的所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位，将第二量子位添加至第一量子位对应量子比特的可达集合，以及将所述第一量子位添加至第二量子位对应量子比特的可达集合之后，所述方法还包括：

对所述可达列表进行针对可达集合的遍历；

在遍历到目标可达集合，且所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位不包括所述目标可达集合对应的量子比特的量子位的情况下，将遍历到的所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位中其中之一的量子位添加至所述目标可达集合中，所述目标可达集合包括：所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位中其中另一的量子位。

在量子电路中，存在一些量子比特对，虽然二者并非直接通过一个双量子比特门连接，但二者之间同样存在可达性，例如，请参见图2，量子位0的量子比特与量子位2的量子比特之间不存在建立二者可达性的双量子比特门，但是，量子位0的量子比特到量子位2为可达的。

具体地，量子比特间的可达性也可以通过双量子比特门传递。假设在电路执行中的某个时间点，集合{q_i}中的所有量子比特到量子位q₀的量子比特均是可达的，而集合{q_j}中的所有量子比特到量子位q₁的量子比特均是可达的，同时在该时间点上，量子位q₀的量子比特和量子位q₁的量子比特之间通过双量子比特门建立了可达性，且量子位q₀的量子比特和量子位q₁的量子比特之间可互达，则此时间点后，集合{q_i}中的所有量子比特到量子位q₁的量子比特均是可达的，而集合{q_j}中的所有量子比特到量子位q₀的量子比特也均是可达的。

例如，如图10所示，在量子位1的量子比特和量子位2的量子比特的CNOT门执行前，到量子位1的量子比特可达的集合为{0}，而到量子位2的量子比特可达的集合为{3}，而该CNOT门在量子位1的量子比特和量子位2的量子比特之间建立了可达性，且量子位1的量子比特和量子位2的量子比特之间可互达，此后量子位0的量子比特可沿目标连接路径2到达量子位2的量子比特，因此，量子位0的量子比特至量子位2的量子比特是可达的。而量子位3的量子比特可通过目标连接路径3到达量子位1的量子比特，因此，量子位3的量子比特至量子位1的量子比特是可达的。

基于此，在本公开一个实施例中，在将第二量子位添加至第一量子位对应量子比特的可达集合，以及将所述第一量子位添加至第二量子位对应量子比特的可达集合之后。还可以通过对所述可达列表进行针对可达集合的遍历，以进一步挖掘量子比特之间的可达性关系。

其中，在遍历到目标可达集合，且所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位不包括所述目标可达集合对应的量子比特的量子位的情况下，将遍历到的所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位中其中之一的量子位添加至所述目标可达集合中，所述目标可达集合包括：所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位中其中另一的量子位。

例如，当遍历到目标可达集合reachable_set时，如果ctrl的值包含在reachable_set集合中，且targ的值与reachable_set所对应的量子位i不相等，则可以在reachable_set中添加targ的值。相应地，如果targ的值包含在reachable_set集合中，且ctrl的值与i不相等，则在reachable_set中添加ctrl的值。如此，可以进一步丰富所述可达列表中的可达性关系。

本实施例中，在将第二量子位添加至第一量子位对应量子比特的可达集合，以及将所述第一量子位添加至第二量子位对应量子比特的可达集合之后，通过进一步对所述可达列表进行针对可达集合的遍历，以进一步挖掘量子比特之间的可达性关系，从而可以进一步丰富所述可达列表中的可达性关系。

下文以一具体实施例，对上述量子电路的分类方法作进一步的解释说明，具体地，在本实施例中，可以通过如下表中的可编译性判断算法对量子电路进行分类，所述可编译性判断算法的具体实现逻辑如下表1所示：

表1

可选地，所述获取第一量子电路的可达性信息，包括：

基于所述第一量子电路的结构信息，确定所述第一量子电路的可达性信息。

本实施例中，所述结构信息可以是指所述第一量子电路中特定的量子结构。由于不同的纠缠电路模板通常具有不同的结构，因此，在生成所述可达性信息的过程中，可以对常用的纠缠电路模板进行分析，以确定各类常用的纠缠电路模板是否可以编译成第二量子电路。这样，后续在对量子电路进行分类时，可以基于量子电路的结构信息确定量子电路的类型，若待分类量子电路为已知的常用的纠缠电路模板，则可以直接判断该待分类量子电路的类别，而无需进行上述遍历步骤，从而有利于进一步提高对量子电路的分类效率。

可选地，所述基于所述第一量子电路的结构信息，确定所述第一量子电路的可达性信息，包括：

在所述结构信息指示所述第一量子电路为线性纠缠层电路，且所述线性纠缠层电路中的线性纠缠层层数小于N-1的情况下，确定第一信息，所述可达性信息包括所述第一信息，所述第一信息指示：量子位N-1的量子比特到量子位0的量子比特不可达；

在所述第一量子电路为线性纠缠层电路，且所述线性纠缠层电路中的线性纠缠层层数大于或等于N-1时，确定第二信息，所述可达性信息包括第二信息，所述第二信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达；

其中，所述N个量子比特依次包括量子位0的量子比特至量子位N-1的量子比特，在所述线性纠缠层中：量子位i的量子比特与量子位i+1的量子比特之间通过双量子比特门进行纠缠，所述量子位i的量子比特与所述量子位i+1的量子比特为所述第一量子电路中相邻的两个量子比特，所述i的取值范围为[0，N-2]。

上述线性纠缠层电路为包括线性纠缠层的量子电路。请参见图11，线性纠缠层电路包括n个量子比特，在所述线性纠缠层中：任意量子位i与量子位i+1(i∈{0,1,2,…,n-2})均通过双量子比特门(一般是CNOT门)进行纠缠。

通过利用上述遍历指令列表的方式，对不同结构的线性纠缠层电路进行分析之后可以得出如下结论：

在所述结构信息指示所述第一量子电路为线性纠缠层电路，且所述线性纠缠层电路中的线性纠缠层层数小于N-1的情况下，确定第一信息，所述可达性信息包括所述第一信息，所述第一信息指示：量子位N-1的量子比特到量子位0的量子比特不可达，即在此情况下，可以确定所述线性纠缠层电路可以等效编译为第二量子电路。

在所述第一量子电路为线性纠缠层电路，且所述线性纠缠层电路中的线性纠缠层层数大于或等于N-1时，确定第二信息，所述可达性信息包括第二信息，所述第二信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达，即在此情况下，可以确定所述线性纠缠层电路不可以等效编译为第二量子电路。

上述N个量子比特中每两个量子比特均可互达表示的是：在所述N个量子比特中，任意两个量子比特之间均可互达。

本实施例中，通过对常用的纠缠电路模板线性纠缠层电路的结构进行分析，以确定不同结构的线性纠缠层电路的可达性信息，这样，后续在对线性纠缠层电路进行分类时，仅需确定其线性纠缠层的数量，即可判断其类别，有利于提高对量子电路分类的效率。

可选地，所述基于所述第一量子电路的结构信息，确定所述第一量子电路的可达性信息，包括：

在所述结构信息指示所述第一量子电路为强纠缠层电路、所述N大于或等于4、且所述强纠缠层电路中的强纠缠层的数量等于1的情况下，确定第三信息，所述可达性信息包括所述第三信息，所述第三信息指示：量子位N-1的量子比特到量子位N-3的量子比特不可达；

在所述第一量子电路为强纠缠层电路，且所述N小于4的情况下，确定第四信息，所述可达性信息包括所述第四信息，所述第四信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达；

在所述第一量子电路为强纠缠层电路，且所述强纠缠层电路中的强纠缠层的数量大于1的情况下，确定第四信息，所述可达性信息包括所述第四信息，所述第四信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达；

其中，所述N个量子比特依次包括量子位0的量子比特至量子位N-1的量子比特，所述强纠缠层中，量子位i的量子比特与量子位i+1的量子比特之间通过双量子比特门进行纠缠，且所述量子位0的量子比特与所述量子位N-1的量子比特之间通过双量子比特门进行纠缠，所述量子位i的量子比特与所述量子位i+1的量子比特为所述第一量子电路中相邻的两个量子比特，所述i的取值范围为[0，N-2]。

上述强纠缠层电路为包括强纠缠层的量子电路。请参见图12，强纠缠层电路包括n个量子比特，在所述强纠缠层中，任意量子位i与量子位i+1(i∈{0,1,2,…,n-2})均通过双量子比特门(一般是CNOT门)进行纠缠，且第0个量子位与第n-1个量子位之间通过双量子比特门进行纠缠。即所述强纠缠层为在纠缠层的基础上，额外增加一个量子位0与量子位n之间的CNOT纠缠门。

通过利用上述遍历指令列表的方式，对不同结构的强纠缠层电路进行分析之后可以得出如下结论：

在所述结构信息指示所述第一量子电路为强纠缠层电路，、所述N大于或等于4、且所述强纠缠层电路中的强纠缠层的数量等于1的情况下，确定第三信息，所述可达性信息包括所述第三信息，所述第三信息指示：量子位N-1的量子比特到量子位N-3的量子比特不可达，即在此情况下，可以确定所述强纠缠层电路可以等效编译为第二量子电路

在所述第一量子电路为强纠缠层电路，且所述N小于4的情况下，确定第四信息，所述可达性信息包括所述第四信息，所述第四信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达。

在所述第一量子电路为强纠缠层电路，且所述强纠缠层电路中的强纠缠层的数量大于1的情况下，确定所述第四信息。

本实施例中，通过对常用的纠缠电路模板强纠缠层电路的结构进行分析，以确定不同结构的强纠缠层电路的可达性信息，这样，后续在对强纠缠层电路进行分类时，仅需确定其强纠缠层的数量，即可判断其类别，有利于提高对量子电路分类的效率。

可选地，所述基于所述第一量子电路的结构信息，确定所述第一量子电路的可达性信息，包括：

在所述结构信息指示所述第一量子电路为完全纠缠层电路的情况下，确定第五信息，所述可达性信息包括所述第五信息，所述第五信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达，其中，在所述完全纠缠层电路中，量子位i的量子比特与量子位j的量子比特之间通过双量子比特门进行纠缠，所述i的取值范围为[0，N-2]，所述j的取值范围为[i+1，N-1]。

上述完全纠缠层电路为包括完全纠缠层的电路，请参见图13，在所述完全纠缠层中：任意两个量子比特直接通过一个双量子比特门(一般是CNOT门)进行纠缠。

通过利用上述遍历指令列表的方式，对不同结构的完全纠缠层电路进行分析之后可以得出如下结论：

在所述结构信息指示所述第一量子电路为完全纠缠层电路的情况下，确定第五信息，所述可达性信息包括所述第五信息，所述第五信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达，即在此情况下，可以确定所述完全纠缠层电路不可以等效编译为第二量子电路。

本实施例中，通过对常用的纠缠电路模板完全纠缠层电路的结构进行分析，得到所有完全纠缠层电路均不可以等效编译为第二量子电路的结论，这样，后续在对待分类量子电路进行分类时，若确定待分类量子电路为完全纠缠层电路，则直接可以确定其类别为不可等效编译为第二量子电路的电路。

可选地，所述基于所述可达性信息对所述第一量子电路进行分类，得到目标类别，包括：

在所述可达性信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达的情况下，确定所述目标类别为第一类别，所述第一类别指示所述第一量子电路不可编译；

在所述可达性信息指示所述N个量子比特中存在量子比特之间不可达的情况下，确定所述目标类别为第二类别，所述第二类别指示所述第二量子电路可编译。

本实施例中，在得到所述可达性信息之后，可以通过判断所述N个量子比特中每两个量子比特是否均可互达，若是，则确定所述第一量子电路为第一类别，若否，则确定所述第一量子电路为第二类别，从而实现所述第一量子电路的分类过程。

第二实施例

请参见图14，图14为本公开实施例提供的一种量子电路的分类装置1400的结构示意图，所述量子电路的分类装置1400，包括：

获取模块1401，用于获取第一量子电路的可达性信息，所述第一量子电路包括N个量子比特，所述可达性信息用于表征所述N个量子比特中不同量子比特之间的可达性，所述可达性指示在所述第一量子电路中两个量子比特之间是否存在目标连接路径，所述目标连接路径包括以下至少一项：沿着一量子比特的量子态时间演化方向的连接路径，和，两个量子比特的量子态平行时间演化方向上的连接路径，所述N为大于1的整数；

分类模块1402，用于基于所述可达性信息对所述第一量子电路进行分类，得到目标类别，所述目标类别指示所述第一量子电路的可编译性，所述可编译性用于表征所述第一量子电路是否可以等效编译为第二量子电路，所述第二量子电路的量子比特数量少于所述第一量子电路的量子比特数量。

可选地，所述获取模块1401，具体用于基于所述第一量子电路的指令列表，确定所述第一量子电路的可达列表，所述可达性信息包括所述可达列表，所述可达列表指示所述N个量子比特中每个量子比特与其他N-1个量子比特之间的可达性，所述指令列表包括：指示所述第一量子电路的量子操作的指令。

可选地，所述获取模块1401，包括：

遍历子模块，用于对所述指令列表进行针对双量子比特门操作的指令的遍历；

生成子模块，用于在遍历到双量子比特门操作的指令的情况下，基于遍历到的双量子比特门操作的指令所作用的量子位，生成所述可达列表。

可选地，所述生成子模块，具体用于在遍历到双量子比特门操作的指令的情况下，基于遍历到的所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位，将第二量子位添加至第一量子位对应量子比特的可达集合，以及将所述第一量子位添加至第二量子位对应量子比特的可达集合，所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位包括所述第一量子位和所述第二量子位，所述可达列表包括所述N个量子比特一一对应的N个可达集合，目标量子比特的可达集合用于表征与所述目标量子比特之间存在可达路径的量子比特，所述可达路径为：从所述目标量子比特出发的所述目标连接路径，所述目标量子比特为所述N个量子比特中任一量子比特。

可选地，所述遍历子模块，还用于对所述可达列表进行针对可达集合的遍历；

所述生成子模块，还用于在遍历到目标可达集合，且所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位不包括所述目标可达集合对应的量子比特的量子位的情况下，将遍历到的所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位中其中之一的量子位添加至所述目标可达集合中，所述目标可达集合包括：所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位中其中另一的量子位。

可选地，所述获取模块1401还包括：

确定子模块，用于基于所述第一量子电路的结构信息，确定所述第一量子电路的可达性信息。

可选地，所述确定子模块，具体用于在所述结构信息指示所述第一量子电路为线性纠缠层电路，且所述线性纠缠层电路中的线性纠缠层层数小于N-1的情况下，确定第一信息，所述可达性信息包括所述第一信息，所述第一信息指示：量子位N-1的量子比特到量子位0的量子比特不可达；

所述确定子模块，具体还用于在所述第一量子电路为线性纠缠层电路，且所述线性纠缠层电路中的线性纠缠层层数大于或等于N-1时，确定第二信息，所述可达性信息包括第二信息，所述第二信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达；

其中，所述N个量子比特依次包括量子位0的量子比特至量子位N-1的量子比特，在所述线性纠缠层中：量子位i的量子比特与量子位i+1的量子比特之间通过双量子比特门进行纠缠，所述量子位i的量子比特与所述量子位i+1的量子比特为所述第一量子电路中相邻的两个量子比特，所述i的取值范围为[0，N-2]。

可选地，所述确定子模块，具体用于在所述结构信息指示所述第一量子电路为强纠缠层电路，、所述N大于或等于4、且所述强纠缠层电路中的强纠缠层的数量等于1的情况下，确定第三信息，所述可达性信息包括所述第三信息，所述第三信息指示：量子位N-1的量子比特到量子位N-3的量子比特不可达；

所述确定子模块，具体还用于在所述第一量子电路为强纠缠层电路，且所述N小于4的情况下，确定第四信息，所述可达性信息包括所述第四信息，所述第四信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达；

所述确定子模块，具体还用于在所述第一量子电路为强纠缠层电路，且所述强纠缠层电路中的强纠缠层的数量大于1的情况下，确定所述第四信息；

其中，所述N个量子比特依次包括量子位0的量子比特至量子位N-1的量子比特，所述强纠缠层中，量子位i的量子比特与量子位i+1的量子比特之间通过双量子比特门进行纠缠，且所述量子位0的量子比特与所述量子位N-1的量子比特之间通过双量子比特门进行纠缠，所述量子位i的量子比特与所述量子位i+1的量子比特为所述第一量子电路中相邻的两个量子比特，所述i的取值范围为[0，N-2]。

可选地，所述确定子模块，具体用于在所述结构信息指示所述第一量子电路为完全纠缠层电路的情况下，确定第五信息，所述可达性信息包括所述第五信息，所述第五信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达，其中，在所述完全纠缠层电路中，量子位i的量子比特与量子位j的量子比特之间通过双量子比特门进行纠缠，所述i的取值范围为[0，N-2]，所述j的取值范围为[i+1，N-1]。

可选地，所述分类模块1402，具体用于在所述可达性信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达的情况下，确定所述目标类别为第一类别，所述第一类别指示所述第一量子电路不可编译；

所述分类模块1402，具体还用于在所述可达性信息指示所述N个量子比特中存在量子比特之间不可达的情况下，确定所述目标类别为第二类别，所述第二类别指示所述第二量子电路可编译。

本公开提供的量子电路的分类装置1400能够实现量子电路的分类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15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15所示，设备1500包括计算单元1501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1502中的计算机程序或者从存储单元1508加载到随机访问存储器(RAM)1503中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 1503中，还可存储设备1500操作所需的各种程序和数据。计算单元1501、ROM 1502以及RAM 1503通过总线1504彼此相连。输入/输出(I/O)接口1505也连接至总线1504。

设备1500中的多个部件连接至I/O接口1505，包括：输入单元1506，例如键盘、鼠标等；输出单元1507，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元1508，例如磁盘、光盘等；以及通信单元1509，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元1509允许设备1500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1501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1501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1501执行上文所描述的各个方法和处理，例如量子电路的分类方法。例如，在一些实施例中，量子电路的分类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1508。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 1502和/或通信单元1509而被载入和/或安装到设备1500上。当计算机程序加载到RAM 1503并由计算单元1501执行时，可以执行上文描述的量子电路的分类方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元1501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的分类方法。

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 (23)

1.一种量子电路的分类方法，包括：

获取第一量子电路的可达性信息，所述第一量子电路包括N个量子比特，所述可达性信息用于表征所述N个量子比特中不同量子比特之间的可达性，所述可达性指示在所述第一量子电路中两个量子比特之间是否存在目标连接路径，所述目标连接路径包括以下至少一项：沿着一量子比特的量子态时间演化方向的连接路径，和，两个量子比特的量子态平行时间演化方向上的连接路径，所述N为大于1的整数；

基于所述可达性信息对所述第一量子电路进行分类，得到目标类别，所述目标类别指示所述第一量子电路的可编译性，所述可编译性用于表征所述第一量子电路是否可以等效编译为第二量子电路，所述第二量子电路的量子比特数量少于所述第一量子电路的量子比特数量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取第一量子电路的可达性信息，包括：

基于所述第一量子电路的指令列表，确定所述第一量子电路的可达列表，所述可达性信息包括所述可达列表，所述可达列表指示所述N个量子比特中每个量子比特与其他N-1个量子比特之间的可达性，所述指令列表包括：指示所述第一量子电路的量子操作的指令。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基于所述第一量子电路的指令列表，确定所述第一量子电路的可达列表，包括：

对所述指令列表进行针对双量子比特门操作的指令的遍历；

在遍历到双量子比特门操作的指令的情况下，基于遍历到的双量子比特门操作的指令所作用的量子位，生成所述可达列表。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述在遍历到双量子比特门操作的指令的情况下，基于遍历到的双量子比特门操作的指令所作用的量子位，生成所述可达列表，包括：

在遍历到双量子比特门操作的指令的情况下，基于遍历到的所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位，将第二量子位添加至第一量子位对应量子比特的可达集合，以及将所述第一量子位添加至第二量子位对应量子比特的可达集合，所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位包括所述第一量子位和所述第二量子位，所述可达列表包括所述N个量子比特一一对应的N个可达集合，目标量子比特的可达集合用于表征与所述目标量子比特之间存在可达路径的量子比特，所述可达路径为：从所述目标量子比特出发的所述目标连接路径，所述目标量子比特为所述N个量子比特中任一量子比特。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述在遍历到双量子比特门操作的指令的情况下，所述基于遍历到的所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位，将第二量子位添加至第一量子位对应量子比特的可达集合，以及将所述第一量子位添加至第二量子位对应量子比特的可达集合之后，所述方法还包括：

对所述可达列表进行针对可达集合的遍历；

在遍历到目标可达集合，且所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位不包括所述目标可达集合对应的量子比特的量子位的情况下，将遍历到的所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位中其中之一的量子位添加至所述目标可达集合中，所述目标可达集合包括：所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位中其中另一的量子位。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取第一量子电路的可达性信息，包括：

基于所述第一量子电路的结构信息，确定所述第一量子电路的可达性信息。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基于所述第一量子电路的结构信息，确定所述第一量子电路的可达性信息，包括：

在所述结构信息指示所述第一量子电路为线性纠缠层电路，且所述线性纠缠层电路中的线性纠缠层层数小于N-1的情况下，确定第一信息，所述可达性信息包括所述第一信息，所述第一信息指示：量子位N-1的量子比特到量子位0的量子比特不可达；

在所述第一量子电路为线性纠缠层电路，且所述线性纠缠层电路中的线性纠缠层层数大于或等于N-1时，确定第二信息，所述可达性信息包括第二信息，所述第二信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达；

其中，所述N个量子比特依次包括量子位0的量子比特至量子位N-1的量子比特，在所述线性纠缠层中：量子位i的量子比特与量子位i+1的量子比特之间通过双量子比特门进行纠缠，所述量子位i的量子比特与所述量子位i+1的量子比特为所述第一量子电路中相邻的两个量子比特，所述i的取值范围为[0，N-2]。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基于所述第一量子电路的结构信息，确定所述第一量子电路的可达性信息，包括：

在所述结构信息指示所述第一量子电路为强纠缠层电路、所述N大于或等于4、且所述强纠缠层电路中的强纠缠层的数量等于1的情况下，确定第三信息，所述可达性信息包括所述第三信息，所述第三信息指示：量子位N-1的量子比特到量子位N-3的量子比特不可达；

在所述第一量子电路为强纠缠层电路，且所述N小于4的情况下，确定第四信息，所述可达性信息包括所述第四信息，所述第四信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达；

在所述第一量子电路为强纠缠层电路，且所述强纠缠层电路中的强纠缠层的数量大于1的情况下，确定所述第四信息；

其中，所述N个量子比特依次包括量子位0的量子比特至量子位N-1的量子比特，所述强纠缠层中，量子位i的量子比特与量子位i+1的量子比特之间通过双量子比特门进行纠缠，且所述量子位0的量子比特与所述量子位N-1的量子比特之间通过双量子比特门进行纠缠，所述量子位i的量子比特与所述量子位i+1的量子比特为所述第一量子电路中相邻的两个量子比特，所述i的取值范围为[0，N-2]。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基于所述第一量子电路的结构信息，确定所述第一量子电路的可达性信息，包括：

在所述结构信息指示所述第一量子电路为完全纠缠层电路的情况下，确定第五信息，所述可达性信息包括所述第五信息，所述第五信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达，其中，在所述完全纠缠层电路中，量子位i的量子比特与量子位j的量子比特之间通过双量子比特门进行纠缠，所述i的取值范围为[0，N-2]，所述j的取值范围为[i+1，N-1]。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，所述基于所述可达性信息对所述第一量子电路进行分类，得到目标类别，包括：

在所述可达性信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达的情况下，确定所述目标类别为第一类别，所述第一类别指示所述第一量子电路不可编译；

在所述可达性信息指示所述N个量子比特中存在量子比特之间不可达的情况下，确定所述目标类别为第二类别，所述第二类别指示所述第二量子电路可编译。

11.一种量子电路的分类装置，包括：

获取模块，用于获取第一量子电路的可达性信息，所述第一量子电路包括N个量子比特，所述可达性信息用于表征所述N个量子比特中不同量子比特之间的可达性，所述可达性指示在所述第一量子电路中两个量子比特之间是否存在目标连接路径，所述目标连接路径包括以下至少一项：沿着一量子比特的量子态时间演化方向的连接路径，和，两个量子比特的量子态平行时间演化方向上的连接路径，所述N为大于1的整数；

分类模块，用于基于所述可达性信息对所述第一量子电路进行分类，得到目标类别，所述目标类别指示所述第一量子电路的可编译性，所述可编译性用于表征所述第一量子电路是否可以等效编译为第二量子电路，所述第二量子电路的量子比特数量少于所述第一量子电路的量子比特数量。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述获取模块，具体用于基于所述第一量子电路的指令列表，确定所述第一量子电路的可达列表，所述可达性信息包括所述可达列表，所述可达列表指示所述N个量子比特中每个量子比特与其他N-1个量子比特之间的可达性，所述指令列表包括：指示所述第一量子电路的量子操作的指令。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述获取模块，包括：

遍历子模块，用于对所述指令列表进行针对双量子比特门操作的指令的遍历；

生成子模块，用于在遍历到双量子比特门操作的指令的情况下，基于遍历到的双量子比特门操作的指令所作用的量子位，生成所述可达列表。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述生成子模块，具体用于在遍历到双量子比特门操作的指令的情况下，基于遍历到的所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位，将第二量子位添加至第一量子位对应量子比特的可达集合，以及将所述第一量子位添加至第二量子位对应量子比特的可达集合，所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位包括所述第一量子位和所述第二量子位，所述可达列表包括所述N个量子比特一一对应的N个可达集合，目标量子比特的可达集合用于表征与所述目标量子比特之间存在可达路径的量子比特，所述可达路径为：从所述目标量子比特出发的所述目标连接路径，所述目标量子比特为所述N个量子比特中任一量子比特。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述遍历子模块，还用于对所述可达列表进行针对可达集合的遍历；

所述生成子模块，还用于在遍历到目标可达集合，且所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位不包括所述目标可达集合对应的量子比特的量子位的情况下，将遍历到的所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位中其中之一的量子位添加至所述目标可达集合中，所述目标可达集合包括：所述双量子比特门操作的指令所作用的量子位中其中另一的量子位。

16.根据权利要求11所述的装置，其中，所述获取模块还包括：

确定子模块，用于基于所述第一量子电路的结构信息，确定所述第一量子电路的可达性信息。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述确定子模块，具体用于在所述结构信息指示所述第一量子电路为线性纠缠层电路，且所述线性纠缠层电路中的纠缠层层数小于所述N-1的情况下，确定第一信息，所述可达性信息包括所述第一信息，所述第一信息指示：量子位N-1的量子比特到量子位0的量子比特不可达；

所述确定子模块，具体还用于在所述第一量子电路为线性纠缠层电路，且所述线性纠缠层电路中的纠缠层层数大于或等于所述N-1时，确定第二信息，所述可达性信息包括第二信息，所述第二信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达；

其中，所述N个量子比特依次包括量子位0的量子比特至量子位N-1的量子比特，在所述纠缠层中：量子位i的量子比特与量子位i+1的量子比特之间通过双量子比特门进行纠缠，所述量子位i的量子比特与所述量子位i+1的量子比特为所述第一量子电路中相邻的两个量子比特，所述i的取值范围为[0，N-2]。

18.根据权利要求16所述的装置，其中，所述确定子模块，具体用于在所述结构信息指示所述第一量子电路为强纠缠层电路、所述N大于或等于4、且所述强纠缠层电路中的强纠缠层的数量等于1的情况下，确定第三信息，所述可达性信息包括所述第三信息，所述第三信息指示：量子位N-1的量子比特到量子位N-3的量子比特不可达；

所述确定子模块，具体还用于在所述第一量子电路为强纠缠层电路，且所述N小于4的情况下，确定第四信息，所述可达性信息包括所述第四信息，所述第四信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达；

所述确定子模块，具体还用于在所述第一量子电路为强纠缠层电路，且所述强纠缠层电路中的强纠缠层的数量大于1的情况下，所述确定第四信息；

其中，所述N个量子比特依次包括量子位0的量子比特至量子位N-1的量子比特，所述强纠缠层中，量子位i的量子比特与量子位i+1的量子比特之间通过双量子比特门进行纠缠，且所述量子位0的量子比特与所述量子位N-1的量子比特之间通过双量子比特门进行纠缠，所述量子位i的量子比特与所述量子位i+1的量子比特为所述第一量子电路中相邻的两个量子比特，所述i的取值范围为[0，N-2]。

19.根据权利要求16所述的装置，其中，所述确定子模块，具体用于在所述结构信息指示所述第一量子电路为完全纠缠层电路的情况下，确定第五信息，所述可达性信息包括所述第五信息，所述第五信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达，其中，在所述完全纠缠层电路中，量子位i的量子比特与量子位j的量子比特之间通过双量子比特门进行纠缠，所述i的取值范围为[0，N-2]，所述j的取值范围为[i+1，N-1]。

20.根据权利要求11-19中任一项所述的装置，其中，所述分类模块，具体用于在所述可达性信息指示所述N个量子比特中每两个量子比特均可互达的情况下，确定所述目标类别为第一类别，所述第一类别指示所述第一量子电路不可编译；

所述分类模块，具体还用于在所述可达性信息指示所述N个量子比特中存在量子比特之间不可达的情况下，确定所述目标类别为第二类别，所述第二类别指示所述第二量子电路可编译。

21.一种电子设备，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1-10中任一项所述的方法。

22.一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1-10中任一项所述的方法。

23.一种计算机程序产品，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1-10中任一项所述的方法。