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申请/专利权人：华东师范大学

摘要：本发明公开了一种基于禁忌搜索的量子电路映射方法，该方法包括：a）对电路进行预处理，将电路分层，使之并行执行，计算电路的交互图，并且计算物理量子比特qubits之间的距离；b）使用组合子图同构算法IMSM计算部分初始映射，然后根据节点之间的连接性补全映射；c）分层执行预处理后的电路，使用基于禁忌搜索的调整算法来生成能够在物理电路上执行的逻辑电路。本发明可以高效的将量子算法在硬件电路上执行，所提出的初始映射插入的SWAP门更少，并且可以在可接受的时间内完成电路调整。大多数中小型电路可以在几秒钟内完成改造。对于大规模电路，可以在几分钟内获得结果。

主权项：1.一种基于禁忌搜索的量子电路映射方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：对电路进行预处理，将电路分层，使之并行执行，计算电路的交互图，并且计算物理量子比特qubits之间的距离；步骤2：使用组合子图同构算法IMSM计算部分初始映射，然后根据节点之间的连接性补全映射；步骤3：分层执行预处理后的电路，使用基于禁忌搜索的调整算法来生成能够在物理电路上执行的逻辑电路；其中：步骤3所述禁忌搜索：以分层电路和初始映射为输入，输出指定耦合图中执行的电路，具体步骤如下：步骤3.1.将输入映射τ视为最佳映射τbest，循环检查当前层中的所有门是否能够在映射τbest下执行；如果所有门都能够执行或达到迭代限制，则搜索完成；否则，搜索继续；步骤3.2.计算当前映射的候选集；步骤3.3.利用评估函数在候选集中找到最佳映射；如果一个交换门SWAP出现在禁忌列表中，则其对应的映射将从候选集中删除；然后从剩余的候选中，选择一个最优的映射；步骤3.4.采用特赦规则；如果没有找到最佳候选，特赦规则将选择候选集中最优的映射作为最佳映射；步骤3.5.更新最佳映射τbest，并将最佳映射执行的交换门SWAP插入到禁忌列表；步骤3.6.然后检查是否达到迭代限制；其中：步骤3.2所述计算当前映射的候选集，步骤如下：步骤3.21.首先删除当前映射下当前层中能够直接执行的门；步骤3.22.遍历当前层中剩下的量子门g，计算量子门g的节点之间的最短路径，最短路径所涉及的边都是候选集的元素；步骤3.23.交换逻辑量子比特qubits状态后更新映射；步骤3.24.生成一个新的候选对象；步骤3.25.存储将在输出电路中使用的交换边；步骤3.26.根据评估函数计算交换分数；步骤3.3所述评估函数，以插入辅助门最少为目标的评估函数如下所示： 该公式计算将量子比特qubitsp和q交换后，Li层所有量子门g的距离，g.control表示量子门g的控制比特，g.target表示量子门g的目标比特，τ.g.control表示在映射τ下，g.control映射到耦合图的节点位置，dist[i][j]表示耦合图节点i到节点j的最短距离，la表示前瞻的层数，衰减因子δ控制前瞻层在本次交换中的影响力。

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