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申请/专利权人：南通大学

摘要：本发明涉及量子线路映射及优化技术领域，尤其涉及一种基于蒙特卡洛树的分布式量子线路映射方法。解决了目前分布式量子线路映射代价过高的问题。其技术方案为：包括以下步骤：S1：建立分布式超导量子计算架构模型，具体包括：S11:分布式架构模型构建和S12：分布式量子网络拓扑图构建；S2：分布式量子线路路由模式；具体包括S21：QPU间的路由模式，S22：QPU内的路由模式；S3：分布式量子线路路由优化；具体包括S31：确定优化指标，S32：构建分布式量子线路路由的三层搜索树模型，S33：利用蒙特卡洛树搜索路由代价最低的路径。本发明的有益效果为：本发明具有降低映射的复杂度、加快映射的求解速度的效果。

主权项：1.一种基于蒙特卡洛树的分布式量子线路映射方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立分布式超导量子计算架构模型，具体包括：S11:分布式架构模型构建和S12：分布式量子网络拓扑图构建；S2：分布式量子线路路由模式；具体包括S21：量子芯片：QPU间的路由模式，S22：QPU内的路由模式；S3：分布式量子线路路由优化策略；具体包括S31：确定优化指标，S32：构建分布式量子线路路由的三层搜索树模型，S33：利用蒙特卡洛树搜索路由代价最低的路径；步骤S31具体为：分布式量子线路路由的过程中需要插入额外的SWAP门；分布式量子线路映射中插入的SWAP门数由接收路由、执行路由、发送路由，这三种路由模式决定，线路QPU内路由所需的SWAP门数CSWAP用公式2表示，以及考虑QPU间的路由代价Croute由公式3表示：CSWAP＝Creceive+Cexecute+Csend2 其中，ω1和ω2表示QPU间路由和QPU内路由的权重，n表示分布式线路的分块数；Creceive表示接收路由的SWAP门代价，Cexecute表示执行路由的SWAP门代价，Csend表示发送路由的SWAP门代价，ST是ST操作的数量，即ST门的数量；步骤S32具体为：由于三种QPU内路由模式为递进关系，上一层的路由结果直接影响到下一次的路由结果，所以在每一层中使用贪心的策略求取每一层路由的最低代价无法保证公式2中的总体代价最低，基于三种QPU内路由模式的递进关系，构建的三种路由模型的搜索树模型；在此搜索树模型中，第一层为接收路由R；第二层为执行路由E，第三层为每种执行路由后仅对应的一种发送路由S；步骤S33具体为：此搜索树中必存在一条路径，使得QPU内路由代价最低；使用基于蒙特卡洛树搜索的分布式量子线路路由优化策略,此策略算法的流程如下：Step1:初始化一个根节点，表示当前状态；Step2:对于当前节点，利用启发式搜索选择一个未扩展的子节点，将它加入树中；Step3:利用随机模拟来评估该子节点的路由代价，得到该子节点的权重；Step4:更新树中所有经过的节点状态和对应的路由代价，避免重复搜索；Step5:重复步骤2-4，直到寻找到权重最低的路径，即路由代价最低的三个祖父孙节点。

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