量子计算机操作系统以及量子计算机的制作方法

技术特征：
1.一种量子计算机操作系统，其特征在于，包括：量子计算任务接收模块，其被配置为接收量子计算任务队列，其中，所述量子计算任务队列包括多个量子计算任务；量子计算任务优先级处理模块，其被配置为基于量子计算任务的深度、所需量子比特数量以及已在所述量子计算任务队列中等待的时间，获取所述量子计算任务队列中各个量子计算任务各自的优先级，其中，优先级高的量子计算任务先执行；量子计算任务合并模块，其被配置为将所述量子计算任务队列中按照优先级从高到低的顺序将若干个量子计算任务合并为一个整体量子计算任务，并更新所述量子计算任务队列；量子芯片资源分配服务模块，其被配置为基于更新后的量子计算任务队列利用社区发现算法和贪婪算法在量子芯片的空闲量子比特中获取符合要求的量子比特拓扑结构，其中，所述空闲量子比特为所述量子芯片中未被分配量子计算任务的量子比特；量子计算任务调度与映射模块，其被配置为基于更新后的量子计算任务队列调度待执行的量子计算任务，并将待执行的量子计算任务按照优先级从高到低的顺序依次映射到所述量子比特拓扑结构中。2.如权利要求1所述的量子计算机操作系统，其特征在于，所述量子计算任务优先级处理模块包括：量子计算任务状态获取单元，其被配置为获取量子计算任务队列中每个量子计算任务的深度、所需的量子比特数量以及在所述量子计算任务队列中等待的时间；量子计算任务优先级获取单元，其被配置为获取每个量子计算任务的优先级，每个量子计算任务的优先级为r，r＝(w 1)/(n*d)，w为量子计算任务的在所述量子计算任务队列中等待的时间，n为量子计算任务需要的量子比特数量，d为量子计算任务的深度。3.如权利要求1所述的量子计算机操作系统，其特征在于，所述符合要求包括：所述量子比特拓扑结构中的量子比特数量等于当前待执行的量子计算任务所需的量子比特数量，所述量子比特拓扑结构的紧密程度、所述量子比特拓扑结构中所有量子比特的读取保真度、所述量子比特拓扑结构中执行两比特量子逻辑门的可靠性参数以及所述量子比特拓扑结构中馈线的数量均符合预先设置的阈值。4.如权利要求1所述的量子计算机操作系统，其特征在于，还包括：相干时间获取与判断模块，其被配置为获取所述量子芯片中所述空闲量子比特的相干时间，判断各所述空闲量子比特的相干时间是否大于第一阈值，其中，所述第一阈值根据当前待处理的量子计算任务的执行时间确定；量子芯片资源判别模块，其被配置为在判断结果为否时，将相应的量子比特设置为不可用量子比特，所述量子芯片资源分配服务模块不会将所述不可用量子比特划分到所述量子比特拓扑结构中。5.一种量子计算机中量子计算任务的处理方法，其特征在于，包括：接收量子计算任务队列，其中，所述量子计算任务队列包括多个量子计算任务；基于量子计算任务的深度、所需量子比特数量以及已在所述量子计算任务队列中等待的时间，获取所述量子计算任务队列中各个量子计算任务各自的优先级，其中，优先级高的量子计算任务先执行；
将所述量子计算任务队列中按照优先级从高到低的顺序将若干个量子计算任务合并为一个整体量子计算任务，并更新所述量子计算任务队列；基于更新后的量子计算任务队列利用社区发现算法和贪婪算法在量子芯片的空闲量子比特中获取符合要求的量子比特拓扑结构，其中，所述空闲量子比特为所述量子芯片中未被分配量子计算任务的量子比特；基于更新后的量子计算任务队列调度待执行的量子计算任务，并将待执行的量子计算任务按照优先级从高到低的顺序依次映射到所述量子比特拓扑结构中。6.如权利要求5所述的量子计算机中量子计算任务的处理方法，其特征在于，所述基于量子计算任务的深度、所需量子比特数量以及已在所述量子计算任务队列中等待的时间，获取所述量子计算任务队列中各个量子计算任务以各自的优先级，包括：获取量子计算任务队列中每个量子计算任务的深度、所需的量子比特数量以及在所述量子计算任务队列中等待的时间；获取每个量子计算任务的优先级，每个量子计算任务的优先级为r，r＝(w 1)/(n*d)，w为量子计算任务的在所述量子计算任务队列中等待的时间，n为量子计算任务需要的量子比特数量，d为量子计算任务的深度。7.如权利要求5所述的量子计算机中量子计算任务的处理方法，其特征在于，所述符合要求包括：所述量子比特拓扑结构中的量子比特数量等于当前待执行的量子计算任务所需的量子比特数量，所述量子比特拓扑结构的紧密程度、所述量子比特拓扑结构中所有量子比特的读取保真度、所述量子比特拓扑结构中执行两比特量子逻辑门的可靠性参数以及所述量子比特拓扑结构中馈线的数量均符合预先设置的阈值。8.如权利要求5所述的量子计算机中量子计算任务的处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括：获取所述量子芯片中所述空闲量子比特的相干时间，判断各所述空闲量子比特的相干时间是否大于第一阈值，其中，所述第一阈值根据当前待处理的量子计算任务的执行时间确定；在判断结果为否时，将相应的量子比特设置为不可用量子比特，所述量子芯片资源配置服务模块不会将所述不可用量子比特划分到所述量子比特拓扑结构中。9.一种量子计算机，其特征在于，包括如权利要求1-4中任一项所述的量子计算机操作系统。10.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被一处理器执行时能实现权利要求5至8任一项所述的处理方法。11.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，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权利要求5至8任一项所述的处理方法。

技术总结
本发明公开了一种量子计算机操作系统以及量子计算机，所述量子计算机操作系统包括量子计算任务接收模块、量子计算任务优先级处理模块、量子计算任务合并模块、量子芯片资源分配服务模块以及量子计算任务调度与映射模块，其中，量子计算任务优先级处理模块将量子计算任务队列中的量子计算任务按照量子计算任务的深度、所需量子比特数量以及已在所述量子计算任务队列中等待的时间划分各自的优先级，在量子芯片资源无法满足所有任务同时执行时，通过将优先级高的量子计算任务优先执行，提高了量子芯片中量子比特的利用率，有效减少了量子计算任务队列中量子计算任务的总体等待时间。计算任务队列中量子计算任务的总体等待时间。计算任务队列中量子计算任务的总体等待时间。


技术研发人员：窦猛汉 汪文涛 赵东一 方圆
受保护的技术使用者：合肥本源量子计算科技有限责任公司
技术研发日：2021.08.13
技术公布日：2023/2/17