HHL量子算法的普适量子线路设计

O431.2%TP301; HHL(Harrow-Hassidim-Lloyd)量子算法实现了近似求解线性方程组Ax = b,是许多复杂量子算法的重要组成部分.尽管HHL量子算法相比于经典算法能够实现指数级加速,但是目前HHL量子算法大多为抽象的算法描述或分析,所设计出的量子线路规模很小,且不具有普适性.在分析HHL量子算法原理的基础上,使用通用量子门自上而下地设计了算法的关键模块,包括酉矩阵的通用量子门分解模块、量子相位估计模块、量子全加器与乘法器模块、量子态条件旋转变换模块等,从而实现了求解线性方程组的普适量子线路.利用IBM qiskit量子计算开发平台进行的量子仿真实验表明,所设计的H...

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Published in量子电子学报 Vol. 40; no. 5; pp. 747 - 758
Main Authors 季雯, 叶宾
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 地下空间智能控制教育部工程研究中心, 江苏 徐州 221116 2023
中国矿业大学信息与控制工程学院, 江苏 徐州 221116%中国矿业大学信息与控制工程学院, 江苏 徐州 221116
Subjects
量子相位估计
IBM qiskit平台
HHL量子算法
quantum circuit
量子计算
HHL quantum algorithm
quantum phase estimation
quantum computation
量子线路
IBM qiskit platform
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ISSN1007-5461
DOI10.3969/j.issn.1007-5461.2023.05.014

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Summary:O431.2%TP301; HHL(Harrow-Hassidim-Lloyd)量子算法实现了近似求解线性方程组Ax = b,是许多复杂量子算法的重要组成部分.尽管HHL量子算法相比于经典算法能够实现指数级加速,但是目前HHL量子算法大多为抽象的算法描述或分析,所设计出的量子线路规模很小,且不具有普适性.在分析HHL量子算法原理的基础上,使用通用量子门自上而下地设计了算法的关键模块,包括酉矩阵的通用量子门分解模块、量子相位估计模块、量子全加器与乘法器模块、量子态条件旋转变换模块等,从而实现了求解线性方程组的普适量子线路.利用IBM qiskit量子计算开发平台进行的量子仿真实验表明,所设计的HHL量子线路能够求解一般形式的线性方程组,且易于扩展为中大规模的量子线路.
ISSN:1007-5461
DOI:10.3969/j.issn.1007-5461.2023.05.014