一种量子门化简融合的前端回显方法及设备与流程

1.本说明书涉及web前端技术领域，尤其涉及一种量子门化简融合的前端回显方法及设备。


背景技术：

2.量子计算思想最早由费曼在20世纪80年代提出，其被认为是一种对未来具有颠覆性影响的新型计算模式。量子计算机是由量子芯片和外部测控系统构成的计算系统，对量子的操作需要前端和后端通过数据的交互，使每次实验的结果更加直观的展示给用户，并实现对数据的操作。
3.在使用电路编程时，需要对量子门进行一定化简融合从而使得计算结果更加的准确。现有技术中，由于电路的复杂度和量子门的深度，量子计算机无法很好对量子门进行计算，最终影响前端回显的回显效果。


技术实现要素：

4.本说明书一个或多个实施例提供了一种量子门化简融合的前端回显方法及设备，用于解决如下技术问题：无法很好对量子门进行计算，最终影响前端回显的回显效果。
5.本说明书一个或多个实施例采用下述技术方案：
6.本说明书一个或多个实施例提供一种量子门化简融合的前端回显方法，所述方法包括：在云平台的前端获取量子门的电路数据信息，并将所述电路数据信息发送给所述云平台的后端；所述云平台的后端根据所述电路数据信息，对所述量子门进行化简融合操作，并将化简融合的结果发送至量子计算机进行计算，确定计算结果；所述云平台的前端对所述计算结果进行回显。
7.进一步地，所述云平台的前端对所述计算结果进行回显之前，所述方法还包括：所述量子计算机将所述计算结果发送至后端，所述后端对所述计算结果进行格式转换，并通过对应接口将转换后的计算结果发送至所述前端。
8.进一步地，所述云平台的前端对所述计算结果进行回显，具体包括：所述云平台的前端根据预设规则对所述计算结果进行解析，确定电路运行结果，对所述电路运行结果进行回显，所述电路运行结果包括电路中所述量子门的名称信息与位置信息。
9.进一步地，所述电路数据信息包括电路编程信息和语言编程信息；所述确定计算结果，具体包括：将化简融合前的所述电路编程信息和化简融合后的所述电路编程信息进行对比，确定第一结果；将化简融合前的所述语言编程信息和化简融合后的所述语言编程信息进行对比，确定第二结果。
10.进一步地，所述云平台的前端对所述计算结果进行回显，具体包括：所述前端对所述第一结果和所述第二结果进行展示；或，所述前端分别对所述化简融合前的电路编程信息、化简融合前的语言编程信息、化简融合后的电路编程信息以及化简融合后的语言编程信息进行展示。
11.进一步地，所述在云平台的前端获取量子门的电路数据信息，具体包括：根据运算类型，确定待选择的量子门；在云平台的前端对所述待选择的量子门进行拖拽操作，创建电路；运行所述电路，并获取所述电路数据信息。
12.进一步地，所述在云平台的前端对所述待选择的量子门进行拖拽操作，创建电路，具体包括：在云平台的前端设置量子寄存器数量，将所述待选择的量子门拖拽至对应的所述量子寄存器处，完成创建电路操作。
13.进一步地，所述云平台的后端根据所述电路数据信息，对所述量子门进行化简融合操作，具体包括：所述云平台的后端根据所述电路数据信息，基于遗传算法对所述量子门进行化简融合操作，所述遗传算法具体包括：当所述量子门中相邻的两个复合受控非门的控制比特位和目标比特位完全一样时，则量子门可以抵消为单位酉矩阵；当所述量子门为相邻的多个复合受控非门，若目标比特位相同，控制比特位仅有一位不同时，则去掉不同的控制端，合并为单个受控非门：当所述量子门中两个连续作用的cnot门控制位和目标位重叠时，则对所述量子门进行等价分解。
14.进一步地，所述量子计算机的计算方式包括真机计算和模拟机计算。
15.本说明书一个或多个实施例提供一种量子门化简融合的前端回显设备，包括：至少一个处理器；以及，
16.与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
17.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：
18.在云平台的前端获取量子门的电路数据信息，并将所述电路数据信息发送给所述云平台的后端；所述云平台的后端根据所述电路数据信息，对所述量子门进行化简融合操作，并将化简融合的结果发送至量子计算机进行计算，确定计算结果；所述云平台的前端对所述计算结果进行回显。
19.本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
20.通过云平台前端获取量子门的电路数据信息，并发送至云平台后端进行化简融合，化简融合后发送至量子计算机进行计算，提高了量子计算机计算结果的准确性；并且，云平台的前端对计算结果进行回显，解决了现有技术中云平台前端无法对化简融合进行回显的技术问题。
附图说明
21.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
22.图1为本说明书实施例提供的一种量子门化简融合的前端回显方法流程示意图；
23.图2为本说明书实施例提供的另一种量子门化简融合的前端回显方法流程示意图；
24.图3为本说明书实施例提供的一种量子门化简融合的前端回显设备的结构示意图。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。
26.量子计算思想最早由费曼在20世纪80年代提出，其被认为是一种对未来具有颠覆性影响的新型计算模式。量子计算机是由量子芯片和外部测控系统构成的计算系统，对量子的操作就需要前端和后端通过数据的交互使每次实验的结果更加直观的展示给用户，并可以实现对数据的操作。
27.量子门是量子电路的基本组成部分，通过对多个量子门进行组合，便可以构建复杂的量子电路，从而实现量子计算和量子模拟，高精度量子门的实现对于量子计算和量子模拟有着至关重要的作用。在使用电路编程时，电路的复杂度和量子门的深度也是影响量子计算机计算结果的重要因素，需要对量子门进行一定化简融合从而使得计算结果更加的准确，误差更加微小。
28.现有技术中，云平台的后端对量子门进行化简融合，但是当用户有特定需求时，无法对化简融合进行查看，缺乏一种量子门化简融合的前端回显的方法。本说明书实施例提供一种量子门化简融合的前端回显方法，需要说明的是，本说明书实施例中的云平台指量子计算云平台，图1为方法的流程示意图，如图1所示，方法主要包括如下步骤：
29.步骤s101，在云平台的前端获取量子门的电路数据信息，并将电路数据信息发送给云平台的后端。
30.具体地，步骤s101包括：根据运算类型，确定待选择的量子门，在云平台的前端对待选择的量子门进行拖拽操作，创建电路；运行电路，并获取所述电路数据信息。其中，在云平台的前端对待选择的量子门进行拖拽操作，创建电路，具体包括：在云平台的前端设置量子寄存器数量，将待选择的量子门拖拽至对应的量子寄存器处，完成创建电路操作。
31.在本说明书的一个实施例中，进入电路编程页面，新建电路编程。在云平台的前端设置实验名称，需要说明的是，实验名称可以根据用户需求进行设置。在云平台的前端设置量子寄存器数量，用户通过量子寄存器点的“增减”按钮，完成量子比特q的配置，数值最小为1，最大为8，量子比特的数值每增加1，此时面板中增加一条横线，横线从q[0]开始，依次加1。根据用户需要进行的运算类型，选择对应的量子门，将待选择的量子门拖拽至对应的量子寄存器处，完成创建电路操作，通过上述步骤完成电路创建，方便了用户进行操作。
[0032]
云平台的前端在获取量子门的电路数据信息，也就是说，在电路编程的过程中对量子门进行拖拽操作，形成需求的电路图；然后运行该电路图，获取量子门的电路数据信息，并将对应的量子门的电路数据信息发送给云平台的后端。需要说明的是，在量子计算云平台的前端进行量子门的相关操作，例如编辑操作、删除操作等。此处的电路数据信息用于表示拖拽的量子门的名称信息、位置信息等，便于用户对拖拽的量子门进行查看。
[0033]
步骤s102，云平台的后端根据电路数据信息，对量子门进行化简融合操作，并将化简融合的结果发送至量子计算机进行计算，确定计算结果。
[0034]
具体地，步骤s102包括：电路数据信息包括电路编程信息和语言编程信息；确定计
算结果，具体包括：将化简融合前的电路编程信息和化简融合后的电路编程信息进行对比，确定第一结果；将化简融合前的语言编程信息和化简融合后的语言编程信息进行对比，确定第二结果。云平台的后端根据电路数据信息，对量子门进行化简融合操作，具体包括：云平台的后端根据电路数据信息，基于遗传算法对量子门进行化简融合操作，遗传算法具体包括：当量子门中相邻的两个复合受控非门的控制比特位和目标比特位完全一样时，则量子门可以抵消为单位酉矩阵；当量子门为相邻的多个复合受控非门，若目标比特位相同，控制比特位仅有一位不同时，则去掉不同的控制端，合并为单个受控非门：当量子门中两个连续作用的cnot门控制位和目标位重叠时，则对量子门进行等价分解。量子计算机的计算方式包括真机计算和模拟机计算。
[0035]
在本说明书的一个实施例中，量子计算云平台的后端接收到前端的电路数据信息之后，根据电路数据信息对电路的量子门进行整理解析，并运用算法对量子门进行化简融合，其中，算法可以是遗传算法，也可以是其他可以实现量子门化简融合的算法，本说明书对此不做具体限定。得到的化简融合后的五个量子门的结果示例如下：decomposition＝[rz(op[2]
‑
math.pi/2),y_half,rz(math.pi
‑
op[0]),y_half,rz(op[1]
‑
math.pi/2)]。
[0036]
以遗传算法为例，对量子门的化简融合进行解释。当量子门中相邻的两个复合受控非门的控制比特位和目标比特位完全一样时，则量子门可以抵消为单位酉矩阵；当量子门为相邻的多个复合受控非门，若目标比特位相同，控制比特位仅有一位不同时，则去掉不同的控制端，合并为单个受控非门：当量子门中两个连续作用的cnot门控制位和目标位重叠时，则对量子门进行等价分解。在使用电路编程时，电路的复杂度和量子门的深度也是影响量子计算机计算结果的重要因素，需要对量子门进行一定化简融合从而使得计算结果更加的准确，误差更加微小。
[0037]
在得到化简融合的结果之后，将化简融合的结果发送给量子计算机进行计算。需要说明的是，量子计算机的计算方式包括真机计算和模拟机计算。在本说明书的一个实施例中，云平台的后端将化简融合后的结果发送给量子计算机进行真机计算，确定计算结果。
[0038]
在本说明书的一个实施例中，计算结果可以是化简融合前后的电路数据信息的对比结果，其中电路数据信息包括电路编程信息和语言编程信息。电路编程信息和语言编程信息是电路数据信息的两种表现方式，一种是代码的形式，一种是电路的形式。将化简融合前的电路编程信息和化简融合后的电路编程信息进行对比，确定第一结果，以电路的形式对化简融合前后的数据进行对比，更加直观；将化简融合前的语言编程信息和化简融合后的语言编程信息进行对比，确定第二结果，以代码的形式对化简融合前后的数据进行对比，便于用户对比代码变化。
[0039]
在步骤s103之前，还包括：量子计算机将计算结果发送至后端，后端对计算结果进行格式转换，并通过对应接口将转换后的计算结果发送至前端。
[0040]
在确定计算结果之后，量子计算机将计算结果传给后端，由于云平台的前端和后端具备不同的规则，当后端接收到计算结果后按照后端的规则，对计算结果进行转化，使计算结果的格式转变为前端传给后端时的数据格式。然后，通过结果接口传给云平台的前端。
[0041]
步骤s103，云平台的前端对计算结果进行回显。
[0042]
具体地，步骤s103包括：云平台的前端对计算结果进行回显，具体包括：云平台的前端根据预设规则对计算结果进行解析，确定电路运行结果，对电路运行结果进行回显，所
述电路运行结果包括电路中量子门的名称信息与位置信息。云平台的前端计算结果进行回显，具体包括：前端对第一结果和第二结果进行展示；或，前端分别对化简融合前的电路编程信息、化简融合前的语言编程信息、化简融合后的电路编程信息以及化简融合后的语言编程信息进行展示。
[0043]
在本说明书的一个实施例中，云平台的前端接收到计算结果后，根据预设的规则对计算结果进行解析，对计算结果进行回显。
[0044]
在本说明书的一个实施例中，计算结果可以是电路运行结果。云平台前端根据预设规则对计算结果进行解析后，确定电路运行结果，对电路运行结果进行回显。其中，电路运行结果包括电路中量子门的名称信息与位置信息，用于表示量子门的位置。计算结果还可以是化简融合前后的对比结果，在前端进行回显时，可以分别展示化简融合前后的电路编程信息和语言编程信息，以电路和代码的方式对化简融合的内容进行展示，此种方法可以对化简融合的内容进行更直观的展示。也可以是分别展示四种信息，例如：化简融合前的电路编程信息、化简融合前的语言编程信息、化简融合后的电路编程信息以及化简融合后的语言编程信息。
[0045]
本说明书实施例还提供另一种量子门化简融合的前端回显方法流程示意图，如图2所示，方法包括：
[0046]
在前端进行电路编程中对量子门进行拖拽，形成用户需求的电路图，然后进行运行步骤，此时调后端的运行接口，把电路数据信息通过接口的传参传递给后端。
[0047]
后端对传过来的参数进行解析，对传过来的线路图的量子门的信息利用公式进行化简融合，并产出新的线路结果。此时的线路数据复杂度、深度更低，然后此时再把数据传给量子计算机进行计算。也就是说，后端接收到电路数据信息后把电路的量子门进行整理解析，然后运用算法对量子门进行化简融合，最后得到此结果decomposition＝[rz(op[2]
‑
math.pi/2),y_half,rz(math.pi
‑
op[0]),y_half,rz(op[1]
‑
math.pi/2)]的五个量子门的值传给量子计算机进行真机计算。
[0048]
量子计算机将计算后的结果数据传给后端，后端对结果的格式进行转化，使其变成前端传给后端时的格式数据，在通过结果接口传给前端，使前端拿到数据可以对返回的结果在前端进行回显。前端拿到后端返回的运行结果数据后，进行解析，把化简融合前后电路编程和语言编程的对比进行展示，以及运行的结果进行回显。
[0049]
本说明书实施例还提供一种量子门化简融合的前端回显设备，包括：
[0050]
至少一个处理器；以及，
[0051]
与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0052]
存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：在云平台的前端获取量子门的电路数据信息，并将电路数据信息发送给云平台的后端；云平台的后端根据电路数据信息，对量子门进行化简融合操作，并将化简融合的结果发送至量子计算机进行计算，确定计算结果；云平台的前端对计算结果进行回显。
[0053]
本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：通过云平台前端获取量子门的电路数据信息，并发送至云平台后端进行化简融合，化简融合后发送至量子计算机进行计算，提高了量子计算机计算结果的准确性；并且，云平台的前端对计算
结果进行回显，解决了现有技术中云平台前端无法对化简融合进行回显的技术问题。
[0054]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备、非易失性计算机存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0055]
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0056]
以上所述仅为本说明书的一个或多个实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书的一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书的一个或多个实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。