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专利号: 202310260426X
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种分布式量子计算中基于依赖图的传输代价优化方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:定义分布式量子线路传输代价优化问题,证明合并传输模型优化分布式线路的传输代价的有效性;

S2:建立基于依赖图的传输匹配模型,寻找单个合并传输队列中所能容纳的最大全局门数量;

S3:基于禁忌搜索算法优化分布式量子线路的传输代价方法,减少分布式线路的传输代价,即减少合并传输的次数;

所述步骤S2具体包括:

在依赖图中,量子门被表示成节点,量子比特被表示成连接节点的边,在分布式量子门依赖图中寻找最长路径为传输路径;

依赖图的并传输队列匹配的递归DFS(G,V,Q)算法,寻找到最后一个满足三个约束条件的节点;算法流程如下:S21:将全局节点V作为起始节点,标记为已访问,将此节点V加入传输路径;

S22:对于当前节点,探索其所有未访问的邻居节点,当邻居节点满足三个约束条件,则表示满足合并传输,将此邻居节点加入传输路径,当没有未访问的邻居节点,就回溯到父节点;

S23:对每个未访问的邻居节点重复Step2,当一个邻居有未访问的邻居,则对新节点重复该过程,当所有的邻居都被访问过,则回溯到父节点;

S24:重复上述过程,直到图中的所有节点都被访问,返回的传输路径就是合并传输队列;

其中:约束条件为:

A:传输路径上的节点均为属性相同的全局节点;

B:传输路径上边的标签相同;

C:不存在路径使得不在传输路径全局节点通往传输路径上的任意节点;

约束条件C的判断采用DFS算法。

2.根据权利要求1所述的一种分布式量子计算中基于依赖图的传输代价优化方法,其特征在于,所述步骤S1具体包括:在分布式量子线路传输代价优化中,分布式线路中所有的全局门都会被加入各个的传输队列:Tqueue中,最终传输队列的数量乘上2表示分布式线路的传输代价C,此过程用公式(1)和(2)描述:C=2*n,1≤n≤NG    (2)

其中,NG表示全局门的个数,n表示合并传输队列的个数,Tqueuei表示第i个合并传输;

由公式(2)得,优化后的传输代价2n必定小于传统的传输代价2NG。

3.根据权利要求1所述的一种分布式量子计算中基于依赖图的传输代价优化方法,其特征在于,所述步骤3具体包括:S31:初始化,从第一个全局门开始逐个查找与下一个全局门是否具有相同量子位,当有相同量子位则把这个量子位加入量子位传输列表,当没有相同量子位,以此全局门的第一个量子位为传输量子位,生成初始量子位传输列表π0=[qi1,qi2,qi3,…,qik],其中:k为全局门的数量,qi1表示第一个全局门的传输量子位,以此类推,此时禁忌表为空;

S32:候选者生成,通过对初始量子位传输列表π0随机扰动,随机扰动后生成一组候选者,即j种量子位传输方式πΔ={π1,π2,...,πj},其中π表示扰动后的量子位传输列表;

S33:禁忌过滤,检查πΔ中是否存在已经被判断过或者添加到禁忌表中过的量子位传输方式 从πΔ中删除 得到过滤后的量子位传输方式集合πμ,S34:最优解选择,在过滤后的集合πμ中,分别运用DFS(G,V,Q)算法,将量子位传输列表中的量子位赋值给Q,计算公式(2)的代价函数,从πμ中找到最优量子位传输方式πbest;

S35:禁忌表更新,将πbest与禁忌表结果对比,πbest优于禁忌表中传输代价则替换禁忌表;

S36:迭代,重复S32至S35步骤,直到迭代结束或禁忌表不更新。