本发明涉及一种先进电路设计的方法及装置,尤其是涉及一种量子电路设计方法及装置。
背景技术:
1、量子计算机(quantum computer)是一种使用量子逻辑进行通用计算的装置。量子计算用来存储数据的对象是量子比特,它使用量子算法来进行数据操作。比起传统计算机,量子计算机的运算是指数性加速。例如,10个量子比特(qubits)可以加速1024(210)倍,20个量子比特可以加速百万(220)倍。目前ibm有提供免费的软件设计环境(例如qiskit),可以让先期研究者进行模拟验证。
2、量子门是量子电路的基础,就像传统逻辑门跟一般数字线路之间的关系。量子门常使用矩阵表示,操作k个量子比特的门可以用2k×2k的矩阵表示。一个量子门的输入量子比特跟输出量子比特两者的数量必须要相等。量子门的操作可以用代表量子门的矩阵与代表量子比特状态的向量作相乘来表示。传统量子设计是一门很复杂的学问,其是利用向量与矩阵的运算来推导,当量子比特的数量变多时,会变成难以思考与理解。n个量子比特,会有2n轴的向量与(2n)2的矩阵元素的运算。现有量子电路的实现与设计,缺乏固定有效的方法。例如,大都是依照各自应用状况来做特殊设计,改变应用后不一定可设计出来,且方法差异也很大。据此,如何让复杂的问题简单化为目前待解决的课题之一。
技术实现思路
1、本发明提供一种先进电路设计方法及装置,适用于量子电路,可实现任意逻辑运算,大幅缩短设计时间。采用多项式的好处是,充分表现了巨量平行的运算。以三个量子比特a、b、c的设计而言,由于每个量子比特可以是0或1(以下标来表示),因此会有a0b0c0、a0b0c1、a0b1c0、…、a1b1c1的这8项多项式所组成的多项式运算,等于有8台计算机同时做相同的运算。同理,若有n个量子比特,就会有2n项同时做运算。经过本方法所实现出来的量子组合电路,虽然只有一个,但却能同时处理2n种不同输入状况的运算。这样的思考方式,才能让原本矩阵与向量的运算被简化,也能保持巨量平行运算的优势。目前所使用的信号表示式之类的,虽然简单,但会让人丧失巨量平行的思维,而无法将任意的大型逻辑运算实现出来。
2、本发明的先进电路设计方法,利用处理器执行下述步骤,包括:提供多个逻辑门与多个量子电路的对应关系,每一逻辑门对应其中一个量子电路,各量子电路具有输入多项式与输出多项式;取得逻辑门架构;从对应关系中,获得逻辑门架构所包括的每一逻辑门所对应的每一量子电路及其对应的输入多项式与输出多项式;以及基于所获得的每一量子电路及其对应的输入多项式与输出多项式,获得量子组合运算电路。
3、本发明的一种先进电路设计装置,包括:存储设备,包括对应关系数据库、查询模块以及转换模块,其中对应关系数据库包括多个逻辑门与多个量子电路的对应关系,每一逻辑门对应其中一个量子电路,各量子电路具有输入多项式与输出多项式;以及处理器,耦接至存储设备,且经配置以取得逻辑门架构;通过查询模块,从对应关系中,获得逻辑门架构所包括的每一逻辑门所对应的每一量子电路及其对应的输入多项式与输出多项式;以及通过转换模块,基于所获得的每一量子电路及其对应的输入多项式与输出多项式,获得量子组合运算电路。
4、基于上述,本发明支持量子电路的设计,可实现任意逻辑,应用于高维度优化,进而解决高维度运算与优化的问题。
1.一种先进电路设计方法,适用于量子电路,利用处理器执行下述步骤,包括:
2.根据权利要求1所述的先进电路设计方法,其中,在获得所述量子组合运算电路之后,还包括:
3.根据权利要求1所述的先进电路设计方法,还包括:
4.根据权利要求1所述的先进电路设计方法,其中,所述输入多项式与所述输出多项式描述了每一所述量子电路对应的真值表中所有的逻辑组合,
5.根据权利要求1所述的先进电路设计方法,其中,所述量子组合运算电路的每一量子电路搭配使用寄存器,所述寄存器用于存储对应的量子电路的所述输入多项式与所述输出多项式。
6.根据权利要求1所述的先进电路设计方法,其中,在获得所述量子组合运算电路之后,还包括:
7.一种先进电路设计装置,适用于量子电路,包括:
8.根据权利要求7所述的先进电路设计装置,其中,所述处理器经配置以:
9.根据权利要求7所述的先进电路设计装置,其中,所述处理器经配置以:
10.根据权利要求7所述的先进电路设计装置,其中,所述输入多项式与所述输出多项式描述了每一所述量子电路对应的真值表中所有的逻辑组合,
11.根据权利要求7所述的先进电路设计装置,其中,所述处理器经配置以:
12.根据权利要求7所述的先进电路设计装置,其中,所述量子组合运算电路的每一量子电路搭配使用一寄存器,所述寄存器用于存储对应的量子电路的所述输入多项式与所述输出多项式。