基于狀態(tài)向量表示的通用量子線路仿真算法.pdf

1、量子信息處理技術(shù)在計算速度、通信安全、信息容量等方面，可遠遠突破傳統(tǒng)信息處理技術(shù)的極限。量子計算機具有很強的并行計算能力，能夠解決傳統(tǒng)計算機難以解決的許多重要問題。雖然當(dāng)前量子信息處理無論在理論上還是實驗上都不斷地獲得重要的突破，但是想要有效的制備和操作實用的量子信息系統(tǒng)還是十分困難。鑒于量子計算的理論和工程兩方面的實際需要，產(chǎn)生了一種在經(jīng)典計算機上仿真量子信息處理過程的重要工具，即量子線路仿真。就理論角度而言，在經(jīng)典計算機上有效的仿真

2、量子邏輯線路可使人們更好的理解量子計算；從工程方面來看，在實現(xiàn)量子線路之前進行有效的仿真，可以全面檢查和驗證量子線路的組成部分，從而節(jié)省硬件成木。
　　 量子線路仿真技術(shù)的核心任務(wù)是設(shè)計量子線路仿真算法。本文研究了通用的量子線路仿真算法，此類算法不針對特定的量子比特類型和量子門結(jié)構(gòu)，具有很高的實用價值。鑒于目前的通用量子線路仿真算法都是基于狀態(tài)向量表示的，本文分析了其中復(fù)雜度最優(yōu)的分治算法，進而提出了更高效的快速量子線路仿真算法

3、。
　　 本文給出了量子門的符號化表示形式，將n量子比特的門線路表示成多個控制位和一個受摔量子門的組合，將高維Hilbert空間下的幺正變換轉(zhuǎn)換為多個相同低維幺正變換的組合，使用低維酉矩陣和一個門線路符號向量替代高維酉矩陣，避免了使用高維矩陣的巨大存儲開銷。對無循環(huán)格雷二進制生成算法進行擴展，提出了n元k定位二進制數(shù)生成算法，并在此基礎(chǔ)上提出了快速量子線路仿真算法FQSA。該算法將2n維輸入狀態(tài)向量分組，用同一酉算子對各組進行矩