一种数据模数运算任务的处理方法、装置、存储介质及电子装置与流程

本技术属于量子计算，特别是涉及一种数据模数运算任务的处理方法、装置、存储介质及电子装置。

背景技术：

1、量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机因其具有相对普通计算机更高效的处理数学问题的能力，例如，能将破解rsa密钥的时间从数百年加速到数小时，故成为一种正在研究中的关键技术。

2、在量子计算机中实现整数求模运算不仅需要用于编码数据的量子比特，还需要多个用于存储进位信息的辅助量子比特，而量子计算机可以提供的量子比特数量有限，现有的整数求模运算需要使用较多的辅助量子比特，对于量子计算机的计算资源占用较多。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种数据模数运算任务的处理方法、装置、存储介质及电子装置，旨在节省对量子计算机的资源占用。

2、为了实现上述目的，本技术实施例的第一方面，提供一种数据模数运算任务的处理方法，应用于量子处理单元，所述数据模数运算任务为对目标数据进行模运算的任务；所述方法包括：

3、接收经典处理单元发送的所述目标数据和量子模数运算电路，所述量子模数运算电路基于相位旋转逻辑门确定，所述相位旋转逻辑门的参数基于输入的模数确定；

4、将数据量子比特激发至所述目标数据对应的量子态；

5、基于所述量子模数运算电路对所述目标数据对应的量子态和辅助量子比特的量子态进行演化；

6、将所述数据量子比特演化后的量子态反馈至所述经典处理单元，以使得所述经典处理单元根据所述数据量子比特演化后的量子态确定模运算结果。

7、可选的，所述相位旋转逻辑门包括非受控相位旋转逻辑门；所述量子模数运算电路包括依次作用于辅助量子比特和数据量子比特的量子傅里叶变换单元、作用于所述数据量子比特和所述辅助量子比特的所述非受控相位旋转逻辑门和量子傅里叶逆变换单元。

8、可选的，所述相位旋转逻辑门还包括受控相位旋转逻辑门；所述量子模数运算电路还包括依次作用于所述数据量子比特的量子傅里叶变换单元、作用于所述数据量子比特和所述辅助量子比特的所述受控相位旋转逻辑门、作用于所述数据量子比特的量子傅里叶逆变换单元；所述受控相位旋转逻辑门的控制比特为所述辅助量子比特，目标比特为所述数据量子比特。

9、可选的，所述量子模数运算电路为量子求模运算电路，所述目标数据为一个，所述非受控相位旋转逻辑门的参数根据输入的模数的相反数确定，所述受控相位旋转逻辑门的参数根据所述模数确定。

10、可选的，所述量子模数运算电路为量子模加运算电路，所述目标数据为两个，所述非受控相位旋转逻辑门的参数为其中一个所述目标数据与输入的模数之差，所述受控相位旋转逻辑门的参数为所述模数。

11、可选的，所述傅里叶变换单元作用于所述数据量子比特和所述辅助量子比特，得到傅里叶乘积形式量子态，每一数据量子比特对应的乘积项为辅助量子比特对应的乘积项为

12、其中，0.0x以及0.x表示将目标数据x的量子态振幅存储在e的相位指数上，n表数据量子比特的数量，m取值范围为：[1，n]。

13、可选的，所述量子模加运算电路还包括依次作用于所述数据量子比特和所述辅助量子比特的傅里叶变换单元、非受控相位旋转逻辑门和量子傅里叶逆变换单元，依次作用于所述数据量子比特的傅里叶变换单元、非受控相位旋转逻辑门和量子傅里叶逆变换单元，以及作用于所述辅助量子比特的x门。

14、本技术实施例的第二方面，还提供了一种数据模数运算任务的处理方法，所述方法应用于经典处理单元，所述方法包括：

15、获取数据模数运算任务，所述数据模数运算任务为对目标数据进行模运算的任务；

16、基于相位旋转逻辑门确定量子模数运算电路，所述相位旋转逻辑门的参数基于输入的模数确定；

17、向所述量子处理单元发送所述量子模数运算电路和所述目标数据，以使得所述量子处理单元将数据量子比特激发至所述目标数据对应的量子态；基于所述量子模数运算电路对所述目标数据对应的量子态和辅助量子比特的量子态进行演化；

18、接收所述量子处理单元反馈所述数据量子比特演化后的量子态，并根据所述数据量子比特演化后的量子态确定模运算结果。

19、本技术实施例的第三方面，提供了一种数据模数运算任务处理装置，应用于量子处理单元，所述数据模数运算任务为对目标数据进行模运算的任务，所述装置包括：

20、接收模块，用于接收经典处理单元发送的所述目标数据和量子模数运算电路，所述量子模数运算电路基于相位旋转逻辑门确定，所述相位旋转逻辑门的参数基于输入的模数确定；

21、激发模块，用于将数据量子比特激发至所述目标数据对应的量子态；

22、演化模块，用于基于所述量子模数运算电路对所述目标数据对应的量子态和辅助量子比特的量子态进行演化；

23、反馈模块，用于将所述数据量子比特演化后的量子态反馈至所述经典处理单元，以使得所述经典处理单元根据所述数据量子比特演化后的量子态确定模运算结果。

24、本技术实施例的第四方面，提供了一种数据模数运算任务的处理装置，所述装置应用于经典处理单元，所述装置包括：

25、获取模块，用于获取数据模数运算任务，所述数据模数运算任务为对目标数据进行模运算的任务；

26、确定模块，用于基于相位旋转逻辑门确定量子模数运算电路，所述相位旋转逻辑门的参数基于输入的模数确定；

27、发送模块，用于向所述量子处理单元发送所述量子模数运算电路和所述目标数据，以使得所述量子处理单元将数据量子比特激发至所述目标数据对应的量子态；基于所述量子模数运算电路对所述目标数据对应的量子态和辅助量子比特的量子态进行演化；

28、所述确定模块，还用于接收所述量子处理单元反馈所述数据量子比特演化后的量子态，并根据所述数据量子比特演化后的量子态确定模运算结果。

29、本技术实施例的第五方面，提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述第一方面中任一项所述方法的步骤。

30、本技术实施例的第六方面，提供一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述第一方面中任一项所述方法的步骤。

31、基于上述技术方案，通过接收经典处理单元发送的目标数据和量子模数运算电路，量子模数运算电路基于相位旋转逻辑门确定，相位旋转逻辑门的参数基于输入的模数确定；将数据量子比特激发至目标数据对应的量子态；基于量子模数运算电路对目标数据对应的量子态和辅助量子比特的量子态进行演化；将数据量子比特演化后的量子态反馈至经典处理单元，以使得经典处理单元根据数据量子比特演化后的量子态确定模运算结果，相比于现有技术中使用多个辅助量子比特存储进位信息，本技术提供的数据模数运算任务的处理方法，通过相位旋转逻辑门，在量子态的相位上实现求模计算，不需要多个辅助量子比特存储进位信息，仅使用了一个辅助量子比特，节省了量子计算机的计算资源。