本公开涉及量子电路设计。
背景技术：
：：随着量子器件的快速成熟，高级量子算法到低级容错电路的有效编译是关键的。多个有用的容错量子基集合从通过一个或多个幺正门补充克利福德(clifford)门集合而出现，以使门集合通用。示例包括：clifford+t基，由作为用于clifford门的生成器的双量子比特受控非门(cnot)和单量子比特阿达马门(h)与实现eiπ/4的相对相位的t门一起组成；clifford+π/12基，由所述cnot和h门与实现eiπ/12的相对相位的单量子比特幺正操作一起组成；以及clifford+v基，由所述cnot和h门与被限定在分圆整数z[i]上的6个门一起组成。用于将单量子比特门近似到通用门集合clifford+t和clifford+v中的有效算法是可用的，并且所获得的在clifford组之外的基本门的数目具有接近但略微大于信息理论下限的规模。这些算法在因特网http://arxiv.org/abs/1403.2975(2014)上公开的、n.ross和p.selinger的“optimalancilla-freeclifford+tapproximationofz-rotations”中，以及在因特网http://arxiv.org/abs/1212.6964(2012)上公开的kliuchnikov等人的“practicalapproximationofsingle-qubitunitariesbysingle-qubitquantumcliffordandtcircuits”中被描述，这两篇文献通过引用并入本文。clifford和v电路分解在bocharov等人的“efficientdecompositionofsingle-qubitgatesintovbasiscircuits”(其可在因特网arxiv:1303.1411上获得)中被描述，其通过引用并入本文。对于clifford+t门集合，已经提出了所谓的重复直到成功(rus)电路，其可以进一步减少用于轴向和非轴向旋转两者的所需基本门的预期数目，以使预期数目变得甚至更接近信息理论下限。rus电路允许具有有限预期成本(低于通过纯粹的幺正电路设计实现的下限)的潜在无限的试验和校正循环序列。然而，需要可以减少门的数目以及在预定数目的循环之后保证成功的备选方法。同时，需要可以应用于clifford+t之外的更一般的门集合的备选方法，使得用于更一般的门集合的综合易于以提高的效率处理。技术实现要素：具有回退(pqf)的概率性量子电路包括一系列多量子比特级，多量子比特级被配置为具有基于与该系列中不成功的先前级的输出相关联的输入，来产生目标旋转的概率。每个级可以成功，也可以不成功。确定性回退量子电路被耦合到最终级，并且基于最终级的输出产生目标旋转。级在clifford+t、clifford+π/12或clifford+v基中实现。在一个示例中，一种定义量子电路的计算机实现的方法包括：建立目标单量子比特幺正操作到所请求的精度的第一近似。第一近似被扩展为第一多量子比特幺正操作，第一多量子比特幺正操作在成功测量时在所选择的基中实现目标单量子比特幺正操作。回退电路以所有先前级中不成功的测量为条件，确定性地实现目标幺正操作。电路定义被输出，电路定义包括用于所有中间级的多量子比特幺正操作序列的定义和回退电路的定义。每个中间级之后是至少一个辅助量子比特的测量，并且如果测量指示该级不成功，则执行下一级等。如果特定级的测量指示成功，则不需要附加级和回退电路。如果所有中间级的测量指示所有中间级都不成功，则应用回退电路。附图说明图1图示了代表性的pqf电路。图2图示了定义pqf电路的代表性方法。图3图示了在clifford+t、clifford+π/12和clifford+v基中定义pqf电路的方法。图4图示了从pqf导出的有限长度的马尔科夫链。图5是可以实现所公开的方法的代表性计算环境的框图。图6是包括经典和量子处理的代表性计算环境的框图。具体实施方式如本申请中和权利要求书中所使用的，除非上下文另有明确规定，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数形式。此外，术语“包括”意思是“非封闭性包括”。此外，术语“耦合”不排除在耦合的项目之间存在中间元件。本文描述的系统、装置和方法不应被解释为以任何方式限制。相反，本公开针对各种公开的实施例的所有新颖的和非显而易见的特征和方面，无论是单独的，还是以彼此的各种组合和子组合的方式。所公开的系统、方法和装置不限于任何特定方面或特征或其组合，所公开的系统、方法和装置也不要求存在任何一个或多个特定优点或解决的问题。任何操作理论都是为了便于解释，但是所公开的系统、方法和装置不限于这种操作理论。尽管为了方便呈现，以特定的顺序次序描述了所公开的方法中的一些方法的操作，但是应当理解，除非下面阐述的特定语言需要特定排序，这种描述方式包括重新布置。例如，顺次描述的操作在一些情况下可以被重新布置或同时执行。此外，为了简单，附图可能未示出所公开的系统、方法和装置可以与其他系统、方法和装置结合使用的各种方式。另外，描述有时使用诸如“产生”和“提供”的术语来描述所公开的方法。这些术语是对所执行的实际操作的高级抽象。对应于这些术语的实际操作将根据具体实现而变化，并且可以由本领域的普通技术人员容易地辨别。在一些示例中，值、过程或装置被称为“最低”、“最佳”、“最小”等。应当理解，这样的描述旨在表示可以在许多使用的功能备选方案中进行选择，并且这样的选择不需要更好、更小或者以其他方式优选于其他选择。在一些示例中，术语“幺正操作”或“幺正矩阵”用于指代由可以以各种方式实现的量子电路执行的功能。在以下描述中，为了方便描述，这种矩阵也被称为电路。对应于单量子比特算子s、x、y和z的一些常用的幺正量子门可以表示为：将高级量子算法编译成低级容错电路是量子计算的关键部分。一种容错通用量子基，称为clifford+t基，由双量子比特控制的非门(cnot)和两个单量子比特门、阿达马门(h)以及t门组成。这些门的操作可以写成：和也可以使用其他基，包括clifford+π/12和clifford+v基。对于clifford+π/12基，我们通过门来扩充clifford门的集合。对于clifford+v基，我们通过6个门v1，v2，v3，来扩充clifford门的集合，这6个门定义如下：可以组合基电路以实现任意的幺正操作。单量子比特幺正算子可以被表示为具有复数元素的幺正2×2的矩阵：其中a和b是复数，并且符号“x*”表示x的共轭复数。这样的幺正2×2矩阵u具有以下性质：其中，幺正矩阵u的伴随矩阵是幺正操作u的共轭复数转置并且是u的逆矩阵，表示为u-1。在下文中，公开了具有一个或多个量子比特的多量子比特电路，一个或多个量子比特用于获得与一个或多个幺正操作关联的计算值以及用于确定电路或子电路的成功或失败。这些量子比特分别称为主量子比特和辅助量子比特(或者附属量子比特)。在大多数示例中，为了方便，辅助量子比特被初始化为零状态，但是可以使用其他初始状态。pqf电路通常包括一系列级，并且这些级的电路在一些示例中被称为子电路。pqf电路通常包括多个子电路和与最终子电路相关联的回退电路。如上所述，系列中的每个中间级之后是至少一个辅助量子比特的测量，并且如果测量指示该级不成功，则执行下一级等。如果特定级的测量指示成功，则不需要附加级和回退电路。如果所有中间级的测量指示所有中间级都不成功，则应用回退电路。为了方便说明，以下示例针对单量子比特门的pqf实现。多量子比特门可以以相同的方式被实现为pqf电路。另外，虽然以特定基示出了实现示例，但是可以使用其他基。通常，可以定义确定性回退电路的任何基适合于pqf电路实现。除了pqf电路和方法之外，下面描述在clifford+π/12基中生成确定性回退电路。当且仅当幺正操作由形式的幺正矩阵表示时，幺正操作可由clifford+t电路表示，其中u是具有来自的元素的矩阵，并且k是非负整数。是8阶的分圆整数的环，并且由aω3+bω2+cω+d形式的所有数字组成，其中a、b、c、d是任意整数并且ω＝eiπ/4。对于的基的一个选择是{ω3,ω2,ω,1}。为了成为幺正的，其中id是单位矩阵。这种形式的矩阵可以表示为使用至多两个辅助量子比特的渐近最佳clifford+t电路。在其他表示中，对于单量子比特对象幺正操作或时，不需要任何辅助量子比特。{h,t}基中的任何单量子比特电路可以表示为t-khtk，形式的音节序列和最多一个附加的单量子比特clifford门。根据u的欧拉角分解，任何单量子比特幺正操作u可以被分解为轴向旋转序列u＝rz(α)rx(β)rz(γ)。因此，使用本文所呈现的技术，任何单量子比特幺正操作可以被分解为clifford+t电路。类似的单量子比特电路分解可以是clifford+v电路或clifford+π/12电路。本文公开了基于具有回退的概率性电路(pqf)的量子电路和方法，其允许有限(通常，小的)数目的试验和仅一个最终校正步骤，最终校正步骤是纯粹幺正的并且可能具有相当大的成本。pqf电路的预期成本低于其他分解技术，因为概率提升将必须执行昂贵的回退子电路的概率降低到极低。近似给定目标的pqf电路的综合可以比rus情况更简单，因为在rus电路的综合中，相当大的工作针对保持基本上无成本的校正，例如由泡利(pauli)门或clifford门组成的校正。在下文中，假设所谓的“回退”电路综合方法是可用的，该方法对于给定的幺正目标门g和期望的精度ε，生成具有已知执行成本cf(g,ε)的确定性ε-近似电路。此外，假设存在“主”电路综合方法，给定g和ε，该方法以概率p＞0产生概率性电路p(g,ε)并且以概率1-p执行一些其他幺正门g1。一个或多个附属量子比特的测量用于确定主电路是成功(即提供对应于目标门(例如，g)的输出))，还是不成功(即提供对应于另一幺正门的输出(例如，g1))。考虑到与来自基集合的一个或多个门的实现相关联的成本，可以基于成本估计来选择级的数目。此外，可以基于成本来选择级的数目，以避免包括提供很少成本效益的级，并且以便最小化完整的pqf电路的预期成本。除了clifford+t基之外，一些示例基于clifford+v基和clifford+π/12基。clifford+v基提供由经典有效的近似综合产生的已知的最短幺正电路。对于基于亚辛任意子的架构而言，clifford+π/12基是有用的。针对这些基，使用以下事实公开了pqf综合：在相应基上的所有可精确表示的幺正操作可表示为矩阵在4m(m∈1，2，3)阶的分圆整数的环上的幺正化，其中对于clifford+v基，m＝1；对于clifford+t基，m＝2；并且对于clifford+π/12基，m＝3。如上所述，clifford+t电路基于8阶的分圆整数，即4m，其中m＝2。对于具有k轮次的多轮次pqf设计，对于每个轮次顺次地生成子电路。每个后续轮次的设计都以所有先前轮次的失败为条件，并且对先前轮次的累积的不期望结果进行计数。在下文中，针对目标z旋转设计pqf电路，使得不期望的结果也是z旋转。这样，每一轮次的pqf设计将具有相同的逻辑，并且只有轮次之间的目标旋转角可以不同。在图1中示出了代表性的pqf电路100。一个或多个辅助量子比特102和一个或多个输入(或主)量子比特104被耦合到实现幺正操作u(gk,ε)的第一级电路106。如图1所示，提供了m个辅助量子比特和n个输入量子比特。测量电路108评估与辅助量子比特相关联的输出状态。第一状态经典开关电路s110被耦合到第一级电路106，以输出对应于输入量子比特104的处理的量子比特值。如果测量结果不利，则第一级经典受控开关110将经处理的输入量子比特选择性地耦合到第二级电路116。如果第一级电路106成功，则提供期望的输出v|ψ＞，并且不需要诸如第二级电路116的任何附加级。第二级电路116实现幺正操作u(gk-1,ε)并且被耦合到测量电路118和第二级经典受控开关120。与第一级电路106相同，当且仅当由测量电路118获得的测量结果不利时，第二级经典受控开关120允许pqf电路100在附加级中继续。如果结果是有利的，则第二级经典受控开关120耦合经处理的输入量子比特以提供期望的输出v|ψ＞。可以提供附加的级，但是在图1中未将其示出。回退电路136被耦合到由电路级106、116(和其他级)处理的输入量子比特并耦合到附属量子比特134。回退电路136实现幺正操作u(g0,ε)并产生输出v|ψ＞。令fj|input＞为第j轮处理的不期望的结果，其在执行期间由不利的测量结果以信号通知。那么在编译时间计算和所有gj,j＝0,…,k-1。虽然可以提供诸如电路106、116的附加电路，但在大多数情况下，需要施加直到实现目标门g的轮次的数目k非常小，即，仅需要几个这样的电路(通常在2个和5个电路之间)来实现几乎最佳的性能。在pqf和rus电路设计中，一个或多个幺正操作u被综合以作用于n+m个量子比特，其中n是目标量子比特，m是辅助量子比特。一个关键的区别是，在pqf设计中，幺正操作可以逐轮次变化，而在rus设计中保持相同。pqf设计方法概述参考图2，代表性电路设计方法200包括在201处获得输入旋转、电路精度和级的数目k。在202处，获得目标幺正操作的实现，使得实现具有成功和失败的概率。在204处，确定是否需要附加级。如果不需要，则在206处，基于第k级失败定义回退电路。如果选择了附加级，则在208处，递减计数器，并且在210处，基于第k级的失败获得到下一(k-1)级的输入。然后以相同的方式确定附加级。下面详细描述第k级的确定。通常，相位因子eiθ被表示为单峰分圆有理数(z/z*)，其中通过找到整数关系问题的近似解在下一步中，进行若干轮次的修改其中使得可以基于待实现的pqf电路的基，使用分圆整数的集合来表达幺正操作。通常，执行该修改使得(a)对于范数等式|y|2＝2l-|rz|2可解，并且(b)一轮次成功概率|rz|2/2l足够接近1。在下一步中，组装对应于pqf子电路的幺正部分的双量子比特矩阵，并且在最后的步骤期间，综合双量子比特pqf子电路。通过分圆有理数的相位因子近似对于任何基，待综合的幺正操作u的元素选自适当的分圆整数集合。令ζ＝e2πi/m为单位1的第m个原根，并考虑分圆整数的对应的环。任意相位因子可以由单峰分圆有理数z*/z表示，其中如下所述。令θ为实角，使得|z*/z-eiθ|＝2|im(zeiθ/2)|/|z|。当且仅当im(zeiθ/2)＝0时，相位因子eiθ可以精确地表示为z*/z。当且仅当|2im(zeiθ/2)|<ε|z|时，该因子近似可以以绝对精度ε近似表示。考虑中的标准整数基{1,ζ,…,ζd-1}。在该基中，将z表示为z＝a0+a1ζ+…+ad-1ζd-1，其中{a0,a1,…,ad-1}是普通整数。通过直接复扩展，im(zeiθ/2)是具有{a0,a1,…,ad-1}中的实系数的线性形式。该形式可以扩展为f(a,x(θ))＝a0x0(θ)+a1x1(θ)+…+ad-1xd-1(θ)，其中xj(θ)＝sin(θ/2+2πj/m),j＝0,…,d-1是对应的实向量。通常，对于θ，该向量不具有零分量。观察到对于|θ|<π/2，xj的至少一个与零良好分离(例如，至少一个xj(θ)大于sin(2π/m))也是有帮助的。将相位因子eiθ精确地表示为分圆有理数相当于求解具有实系数的整数关系f(a,x(θ))＝0以求解出a。此外，当这一关系不可解时，求解近似整数关系，即，找到{a0,a1,…,ad-1}使得|f(a,x(θ))|<δ。对于任意小的正δ，可以找到这种近似关系。为了找到这些解，可以使用pslq整数关系算法。获得eiθ的初始近似，使得z*/z～eiθ，其中z是分圆整数。对于所选择的实数θ和分圆整数当且仅当时，|z*/z-eiθ|＜ε。因此，只有ε|z|＝0时，eiθ可以被精确表示。如果ε|z|小，那么|z*/z-eiθ|也小。整数关系算法可以用于找到实数集合x1,…,xn与由非全零的整数集合a1,…,an定义的候选向量之间的关系，使得：a1x1+…+anxn＝0。最常见的是，整数关系算法进行迭代尝试以找到整数关系，直到候选向量a1,…,an的大小超过某一预设界限或a1x1+…+anxn落在所选择的分辨率水平之下。这种算法可以用于将a1x1+…+anxn的大小减小到任意小的值。在例如helamanr.p.ferguson和davidh.bailey的“apolynomialtime,numericallystableintegerrelationalgorithm”，rnrtechnicalreportrnr-91-032(july14,1992)中描述了pslq算法，其通过引用并入本文。如上所述，在终止时，该算法提供用于整数关系a.x＝a1x1+…+adxd的整数关系候选向量a1,…,an，使得在足够大的迭代次数之后，|a.x|可以任意小。在本文公开的示例中，当满足不等式|z*/z-eiθ|<ε的等价形式时，迭代终止。在所公开的示例中，考虑了m＝4,8,12的情况，分别对应于clifford+v、clifford+t和clifford+π/12基。概率修改符令ζ＝e2πi/m，并将分析限制到4的倍数的m(使得环包含)。定义幺正化基ν：对于m>4，以及对于m＝4，(后者用于clifford+v基)。令θ为目标旋转角并且是相位因子eiθ的ε-近似。围绕z*/z的纯幺正操作和测量辅助电路的综合取决于以下形式的幺正矩阵的存在：其中可以通过对范数等式求解出来确定对应矩阵该等式被称为分圆整数上的范数等式，其解是众所周知的。在一些情况下，当整数容易因数分解并且范数等式具有解时，该范数等式可以被称为容易求解。范数等式的确切形式取决于所选择的基。对于ζ＝i(对应于m＝4)的情况，任何相位因子eiθ可以使用高斯有理数近似，其中|z|在o(ε-1/2)阶。pqf电路设计作为先前级的结果，诸如的幺正矩阵可用，其中lr＝jlog5(r2|z|2)k≤log5(|z|2)+o(log(log5(|z|2)))并且v由具有最多lr的v计数的幺正clifford+v电路精确表示。双量子比特pqf矩阵由具有相同v计数的电路精确表示。通过直接计算，当将u应用到|ψ＞|0＞并且测量第二量子比特时，则：(0)对于测量结果0，λ(z*/z)～λ(eiθ)旋转门被有效地应用于主量子比特，其中λ(*)是围绕z轴旋转角度*的旋转；以及(1)对测量结果1，λ(-y/y*)旋转门被应用到主量子比特，其中λ(*)是围绕z轴旋转角度*的旋转。因此，一级回退电路必须是旋转门λ(-y*/yeiθ)的幺正ε-近似。后续级别的回退电路具有类似的结构。给定如上所述确定的幺正矩阵v，构造双量子比特幺正操作将轮次的主输入状态记为|ψ＞。该轮次的子电路使用第一量子比特作为主量子比特，并且第二量子比特作为辅助量子比特，其被初始化为|0＞。然后，将幺正操作u应用于初始状态并且在计算的基中测量(辅助)第二量子比特。当测量结果为0时，则主输出约化为其是rz(θ)的所期望的ε-近似。当测量结果为1时，则主输出被约化为除非-y/y*是ε-接近于eiθ，pqf协议的尾端现在必须实现旋转rz(θ′)，使得θ′＝θ-arg(-y/y*)是下一轮次pqf协议的目标旋转。如果需要多于一个的轮次，则对于角θ′重复该过程。在图3中提供了示出上述过程的代表性编译方法300。在302处，提供旋转角、精度和轮次的数目。在304处，如果k＝0(最终级)，则建立回退电路。否则，在306处，获得eiθ的初始近似。在308处，获得z的值，使得z*/z～eiθ，其中在310处，找到具有可解范数等式和高成功概率的修改符r。如果门集合为clifford+t或clifford+π/12，则r∈z[√2]。如果门集合是clifford+v，则r∈z。在clifford+v的情况下，在306处的eiθ的初始近似可以基于在该基中确定高斯有理数。在310处，高斯有理数可以被修改以提供可解的双方(twosquares)等式。在312处，使用修改符使得(rz)*/(rz)～eiθ。在312处，基于r、z获得用于当前轮次的pqf电路，并且在316处，针对当前轮次找到双量子比特的pqf矩阵。在318处，针对当前轮次综合pqf。在320处，基于级失败确定不期望的角，并且在322处，针对附加轮次重复步骤306-320(即，直到k＝0)。在步骤324处，计算用以补偿先前步骤中的失败的幺正操作，使得在步骤326中，可以进行实现整个目标门的另一尝试。在运行时间，在步骤326中的二进制经典控制bc指示成功的情况下，由于已经正确地实现了目标幺正操作g，所以在该点终止协议。在二进制经典控制指示失败的情况下，该协议继续应用补偿幺正操作fk-1，其在编译时间已被递归地预计算。在pqf电路编译中，选择级的数目k，使得获得概率性子电路的序列以及确定性回退电路。在pqf编译时间，级的数量k可以根据实现级和回退电路的难度或成本来确定。用于确定k的方法或函数可以是例如最小化预期的非clifford门的计数。备选地，可以将轮次的数目设置为qkcf＜1的最小k值，其中cf是回退电路的成本并且q是失败的概率。当以特定输入值执行pqf电路时，所需的级的数目通常取决于输入值。因此，pqf电路运行时间是输入值和测量结果的函数。如果给定轮次成功，则不执行剩余轮次和回退电路。参考图4，从通过pqf设计方法综合的pqf导出马尔科夫链400。图表的节点指定在测量的结果不成功的情况下应用于每个相应轮次处的输入状态的幺正变换410-430fk，fk-1，...，f1。在使用pqf设计方法编译电路之前，用以实现目标幺正变换g440的尝试的总体最大数目k是固定的。在执行pqf电路时，每个转换是概率性的，并且通过将多量子比特幺正操作应用于主量子比特和至少一个附属量子比特而被诱导。第j个轮次的成功概率由pj表示，这意味着第j个轮次中未成功的概率为1-pj。递归地计算幺正操作gj＝gj-1fj+，其用于补偿在第j个步骤中生成的误差。图5和以下的讨论旨在提供可以实现所公开的技术的示例性计算环境的简要的、总体的描述。尽管不是必需的，但是在由个人计算机(pc)执行的诸如程序模块的计算机可执行指令的一般背景中描述所公开的技术。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。此外，所公开的技术可以利用其他计算机系统配置来实现，包括手持设备、多处理器系统、基于微处理器的消费电子产品或可编程消费电子产品、网络pc、小型计算机、大型计算机等。所公开的技术还可以在分布式计算环境中实现，其中任务由通过通信网络链接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储设备两者中。参考图5，用于实现所公开的技术的示例性系统包括以示例性常规pc500形式的通用计算设备，其包括一个或多个处理单元502、系统存储器504和将包括系统存储器504的各种系统组件耦合到一个或多个处理单元502的系统总线506。系统总线506可以是几种类型的总线结构中的任一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线以及使用各种总线架构中的任何一种的局部总线。示例性系统存储器504包括只读存储器(rom)508和随机存取存储器(ram)510。基本输入/输出系统(bios)512(包含帮助在pc500内的元件之间传送信息的基本例程)存储在rom508中。如图5所示，用于pqf电路综合的计算机可执行指令存储在存储器部分516中，并且包括用于例如求解整数等式、评估和求解范数等式以及用于确定r值的确定性搜索的指令。另外，存储器部分518存储电路的电路定义，电路在成功时实现对与所公开的方法相关联的期望的幺正操作或过程的近似。回退电路定义和过程被存储在存储器部分519中。还存储用于接收旋转角和精度以及通信电路定义的计算机可执行指令。示例性pc500还包括一个或多个存储设备530，例如用于从硬盘读取和向硬盘写入的硬盘驱动器、用于从可移动磁盘读取或向可移动磁盘写入的磁盘驱动器以及用于从可移动光盘(例如，cd-rom或其他光学介质)读取或向可移动光盘写入的光盘驱动器。这样的存储设备可以分别通过硬盘驱动接口、磁盘驱动接口和光学驱动接口连接到系统总线506。驱动器及其相关联的计算机可读介质为pc500提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和其他数据的非易失性存储。可以存储由pc可访问的数据的其他类型的计算机可读介质(例如，磁带盒、闪存卡、数字视频盘、cd、dvd、ram、rom等)也可以用于示例性操作环境中。多个程序模块(包括操作系统、一个或多个应用程序、其他程序模块和程序数据)可以存储在存储设备530中。量子综合的存储和用于获得这样的综合的指令可以存储在存储设备530中以及或者另外存储到存储器504。用户可以通过一个或多个输入设备540(例如，键盘和诸如鼠标的指示设备)将命令和信息输入pc500。其他输入设备可以包括数字相机、麦克风、操纵杆、游戏垫、卫星天线、扫描仪等。这些和其他输入设备通常通过耦合到系统总线506的串行端口接口连接到一个或多个处理单元502，但是可以通过其他接口(例如，并行端口、游戏端口或通用串行总线(usb))连接。监视器546或其他类型的显示设备也经由诸如视频适配器的接口连接到系统总线506。可以包括其他外围输出设备，例如扬声器和打印机(未示出)。在一些情况下，显示用户界面，使得用户可以输入用于综合的电路，并验证成功的综合。pc500可以使用到一个或多个远程计算机(例如，远程计算机560)的逻辑连接在网络环境中操作。在一些示例中，包括一个或多个网络或通信连接550。远程计算机560可以是另一pc、服务器、路由器、网络pc或对等设备或其他公共网络节点，并且通常包括上面相对于pc500描述的许多或所有元件，尽管只有存储器存储设备562在图5中示出。个人计算机500和/或远程计算机560可以连接到逻辑局域网(lan)和广域网(wan)。这样的网络环境在办公室、企业级计算机网络、内联网和因特网中是常见的。当在lan网络环境中使用时，pc500通过网络接口连接到lan。当在wan网络环境中使用时，pc500通常包括调制解调器或用于通过wan(例如，因特网)建立通信的其他装置。在网络环境中，相对于个人计算机500描述的程序模块或其部分可以存储在远程存储器存储设备中或lan或wan上的其他位置中。所示的网络连接是示例性的，并且可以使用在计算机之间建立通信链路的其他方式。参考图6，用于实现所公开的技术的示例性系统包括计算环境600，其中到编织图案电路的编译与消耗编译的电路的量子处理分离。该环境包括量子处理单元602和一个或多个监视/测量设备646。量子处理器执行由经典编译器单元620利用一个或多个经典处理器610预编译的量子电路。预编译量子电路(例如，pqf电路603)被下载，并且指令集经由总线606被传送到量子比特。参考图6，编译是将量子算法的高级描述翻译成量子电路的序列的过程。根据具体情况，这样的高级描述可以使用一个或多个存储器和/或存储设备662存储在计算环境600外部的一个或多个外部计算机660上，然后根据需要经由一个或多个通信连接650下载到计算环境600中。备选地，经典编译器单元620被耦合到经典处理器610和pqf编译器过程库621，pqf编译器过程库621包含实现上述方法所需的一些或所有过程以及存储经编译的电路的pqf电路库623。已经参考所图示的实施例描述和图示了本发明的原理，将认识到，可以在不脱离这些原理的情况下，在布置和细节上修改所图示的实施例。例如，以软件示出的所图示的实施例的元件可以在硬件中实现，反之亦然。此外，来自任何示例的技术可以与任何一个或多个其他示例中描述的技术组合。在这些部分中具体涉及的备选方案仅仅是示例性的，并且不构成所有可能的实施例。当前第1页12当前第1页12