本公開涉及量子電路設計。
背景技術：
：：隨著量子器件的快速成熟，高級量子算法到低級容錯電路的有效編譯是關鍵的。多個有用的容錯量子基集合從通過一個或多個幺正門補充克利福德(clifford)門集合而出現，以使門集合通用。示例包括：clifford+t基，由作為用于clifford門的生成器的雙量子比特受控非門(cnot)和單量子比特阿達馬門(h)與實現eiπ/4的相對相位的t門一起組成；clifford+π/12基，由所述cnot和h門與實現eiπ/12的相對相位的單量子比特幺正操作一起組成；以及clifford+v基，由所述cnot和h門與被限定在分圓整數z[i]上的6個門一起組成。用于將單量子比特門近似到通用門集合clifford+t和clifford+v中的有效算法是可用的，并且所獲得的在clifford組之外的基本門的數目具有接近但略微大于信息理論下限的規模。這些算法在因特網http://arxiv.org/abs/1403.2975(2014)上公開的、n.ross和p.selinger的“optimalancilla-freeclifford+tapproximationofz-rotations”中，以及在因特網http://arxiv.org/abs/1212.6964(2012)上公開的kliuchnikov等人的“practicalapproximationofsingle-qubitunitariesbysingle-qubitquantumcliffordandtcircuits”中被描述，這兩篇文獻通過引用并入本文。clifford和v電路分解在bocharov等人的“efficientdecompositionofsingle-qubitgatesintovbasiscircuits”(其可在因特網arxiv:1303.1411上獲得)中被描述，其通過引用并入本文。對于clifford+t門集合，已經提出了所謂的重復直到成功(rus)電路，其可以進一步減少用于軸向和非軸向旋轉兩者的所需基本門的預期數目，以使預期數目變得甚至更接近信息理論下限。rus電路允許具有有限預期成本(低于通過純粹的幺正電路設計實現的下限)的潛在無限的試驗和校正循環序列。然而，需要可以減少門的數目以及在預定數目的循環之后保證成功的備選方法。同時，需要可以應用于clifford+t之外的更一般的門集合的備選方法，使得用于更一般的門集合的綜合易于以提高的效率處理。技術實現要素：具有回退(pqf)的概率性量子電路包括一系列多量子比特級，多量子比特級被配置為具有基于與該系列中不成功的先前級的輸出相關聯的輸入，來產生目標旋轉的概率。每個級可以成功，也可以不成功。確定性回退量子電路被耦合到最終級，并且基于最終級的輸出產生目標旋轉。級在clifford+t、clifford+π/12或clifford+v基中實現。在一個示例中，一種定義量子電路的計算機實現的方法包括：建立目標單量子比特幺正操作到所請求的精度的第一近似。第一近似被擴展為第一多量子比特幺正操作，第一多量子比特幺正操作在成功測量時在所選擇的基中實現目標單量子比特幺正操作。回退電路以所有先前級中不成功的測量為條件，確定性地實現目標幺正操作。電路定義被輸出，電路定義包括用于所有中間級的多量子比特幺正操作序列的定義和回退電路的定義。每個中間級之后是至少一個輔助量子比特的測量，并且如果測量指示該級不成功，則執行下一級等。如果特定級的測量指示成功，則不需要附加級和回退電路。如果所有中間級的測量指示所有中間級都不成功，則應用回退電路。附圖說明圖1圖示了代表性的pqf電路。圖2圖示了定義pqf電路的代表性方法。圖3圖示了在clifford+t、clifford+π/12和clifford+v基中定義pqf電路的方法。圖4圖示了從pqf導出的有限長度的馬爾科夫鏈。圖5是可以實現所公開的方法的代表性計算環境的框圖。圖6是包括經典和量子處理的代表性計算環境的框圖。具體實施方式如本申請中和權利要求書中所使用的，除非上下文另有明確規定，單數形式“一”、“一個”和“該”包括復數形式。此外，術語“包括”意思是“非封閉性包括”。此外，術語“耦合”不排除在耦合的項目之間存在中間元件。本文描述的系統、裝置和方法不應被解釋為以任何方式限制。相反，本公開針對各種公開的實施例的所有新穎的和非顯而易見的特征和方面，無論是單獨的，還是以彼此的各種組合和子組合的方式。所公開的系統、方法和裝置不限于任何特定方面或特征或其組合，所公開的系統、方法和裝置也不要求存在任何一個或多個特定優點或解決的問題。任何操作理論都是為了便于解釋，但是所公開的系統、方法和裝置不限于這種操作理論。盡管為了方便呈現，以特定的順序次序描述了所公開的方法中的一些方法的操作，但是應當理解，除非下面闡述的特定語言需要特定排序，這種描述方式包括重新布置。例如，順次描述的操作在一些情況下可以被重新布置或同時執行。此外，為了簡單，附圖可能未示出所公開的系統、方法和裝置可以與其他系統、方法和裝置結合使用的各種方式。另外，描述有時使用諸如“產生”和“提供”的術語來描述所公開的方法。這些術語是對所執行的實際操作的高級抽象。對應于這些術語的實際操作將根據具體實現而變化，并且可以由本領域的普通技術人員容易地辨別。在一些示例中，值、過程或裝置被稱為“最低”、“最佳”、“最小”等。應當理解，這樣的描述旨在表示可以在許多使用的功能備選方案中進行選擇，并且這樣的選擇不需要更好、更小或者以其他方式優選于其他選擇。在一些示例中，術語“幺正操作”或“幺正矩陣”用于指代由可以以各種方式實現的量子電路執行的功能。在以下描述中，為了方便描述，這種矩陣也被稱為電路。對應于單量子比特算子s、x、y和z的一些常用的幺正量子門可以表示為：將高級量子算法編譯成低級容錯電路是量子計算的關鍵部分。一種容錯通用量子基，稱為clifford+t基，由雙量子比特控制的非門(cnot)和兩個單量子比特門、阿達馬門(h)以及t門組成。這些門的操作可以寫成：和也可以使用其他基，包括clifford+π/12和clifford+v基。對于clifford+π/12基，我們通過門來擴充clifford門的集合。對于clifford+v基，我們通過6個門v1，v2，v3，來擴充clifford門的集合，這6個門定義如下：可以組合基電路以實現任意的幺正操作。單量子比特幺正算子可以被表示為具有復數元素的幺正2×2的矩陣：其中a和b是復數，并且符號“x*”表示x的共軛復數。這樣的幺正2×2矩陣u具有以下性質：其中，幺正矩陣u的伴隨矩陣是幺正操作u的共軛復數轉置并且是u的逆矩陣，表示為u-1。在下文中，公開了具有一個或多個量子比特的多量子比特電路，一個或多個量子比特用于獲得與一個或多個幺正操作關聯的計算值以及用于確定電路或子電路的成功或失敗。這些量子比特分別稱為主量子比特和輔助量子比特(或者附屬量子比特)。在大多數示例中，為了方便，輔助量子比特被初始化為零狀態，但是可以使用其他初始狀態。pqf電路通常包括一系列級，并且這些級的電路在一些示例中被稱為子電路。pqf電路通常包括多個子電路和與最終子電路相關聯的回退電路。如上所述，系列中的每個中間級之后是至少一個輔助量子比特的測量，并且如果測量指示該級不成功，則執行下一級等。如果特定級的測量指示成功，則不需要附加級和回退電路。如果所有中間級的測量指示所有中間級都不成功，則應用回退電路。為了方便說明，以下示例針對單量子比特門的pqf實現。多量子比特門可以以相同的方式被實現為pqf電路。另外，雖然以特定基示出了實現示例，但是可以使用其他基。通常，可以定義確定性回退電路的任何基適合于pqf電路實現。除了pqf電路和方法之外，下面描述在clifford+π/12基中生成確定性回退電路。當且僅當幺正操作由形式的幺正矩陣表示時，幺正操作可由clifford+t電路表示，其中u是具有來自的元素的矩陣，并且k是非負整數。是8階的分圓整數的環，并且由aω3+bω2+cω+d形式的所有數字組成，其中a、b、c、d是任意整數并且ω＝eiπ/4。對于的基的一個選擇是{ω3,ω2,ω,1}。為了成為幺正的，其中id是單位矩陣。這種形式的矩陣可以表示為使用至多兩個輔助量子比特的漸近最佳clifford+t電路。在其他表示中，對于單量子比特對象幺正操作或時，不需要任何輔助量子比特。{h,t}基中的任何單量子比特電路可以表示為t-khtk，形式的音節序列和最多一個附加的單量子比特clifford門。根據u的歐拉角分解，任何單量子比特幺正操作u可以被分解為軸向旋轉序列u＝rz(α)rx(β)rz(γ)。因此，使用本文所呈現的技術，任何單量子比特幺正操作可以被分解為clifford+t電路。類似的單量子比特電路分解可以是clifford+v電路或clifford+π/12電路。本文公開了基于具有回退的概率性電路(pqf)的量子電路和方法，其允許有限(通常，小的)數目的試驗和僅一個最終校正步驟，最終校正步驟是純粹幺正的并且可能具有相當大的成本。pqf電路的預期成本低于其他分解技術，因為概率提升將必須執行昂貴的回退子電路的概率降低到極低。近似給定目標的pqf電路的綜合可以比rus情況更簡單，因為在rus電路的綜合中，相當大的工作針對保持基本上無成本的校正，例如由泡利(pauli)門或clifford門組成的校正。在下文中，假設所謂的“回退”電路綜合方法是可用的，該方法對于給定的幺正目標門g和期望的精度ε，生成具有已知執行成本cf(g,ε)的確定性ε-近似電路。此外，假設存在“主”電路綜合方法，給定g和ε，該方法以概率p＞0產生概率性電路p(g,ε)并且以概率1-p執行一些其他幺正門g1。一個或多個附屬量子比特的測量用于確定主電路是成功(即提供對應于目標門(例如，g)的輸出))，還是不成功(即提供對應于另一幺正門的輸出(例如，g1))。考慮到與來自基集合的一個或多個門的實現相關聯的成本，可以基于成本估計來選擇級的數目。此外，可以基于成本來選擇級的數目，以避免包括提供很少成本效益的級，并且以便最小化完整的pqf電路的預期成本。除了clifford+t基之外，一些示例基于clifford+v基和clifford+π/12基。clifford+v基提供由經典有效的近似綜合產生的已知的最短幺正電路。對于基于亞辛任意子的架構而言，clifford+π/12基是有用的。針對這些基，使用以下事實公開了pqf綜合：在相應基上的所有可精確表示的幺正操作可表示為矩陣在4m(m∈1，2，3)階的分圓整數的環上的幺正化，其中對于clifford+v基，m＝1；對于clifford+t基，m＝2；并且對于clifford+π/12基，m＝3。如上所述，clifford+t電路基于8階的分圓整數，即4m，其中m＝2。對于具有k輪次的多輪次pqf設計，對于每個輪次順次地生成子電路。每個后續輪次的設計都以所有先前輪次的失敗為條件，并且對先前輪次的累積的不期望結果進行計數。在下文中，針對目標z旋轉設計pqf電路，使得不期望的結果也是z旋轉。這樣，每一輪次的pqf設計將具有相同的邏輯，并且只有輪次之間的目標旋轉角可以不同。在圖1中示出了代表性的pqf電路100。一個或多個輔助量子比特102和一個或多個輸入(或主)量子比特104被耦合到實現幺正操作u(gk,ε)的第一級電路106。如圖1所示，提供了m個輔助量子比特和n個輸入量子比特。測量電路108評估與輔助量子比特相關聯的輸出狀態。第一狀態經典開關電路s110被耦合到第一級電路106，以輸出對應于輸入量子比特104的處理的量子比特值。如果測量結果不利，則第一級經典受控開關110將經處理的輸入量子比特選擇性地耦合到第二級電路116。如果第一級電路106成功，則提供期望的輸出v|ψ＞，并且不需要諸如第二級電路116的任何附加級。第二級電路116實現幺正操作u(gk-1,ε)并且被耦合到測量電路118和第二級經典受控開關120。與第一級電路106相同，當且僅當由測量電路118獲得的測量結果不利時，第二級經典受控開關120允許pqf電路100在附加級中繼續。如果結果是有利的，則第二級經典受控開關120耦合經處理的輸入量子比特以提供期望的輸出v|ψ＞。可以提供附加的級，但是在圖1中未將其示出。回退電路136被耦合到由電路級106、116(和其他級)處理的輸入量子比特并耦合到附屬量子比特134。回退電路136實現幺正操作u(g0,ε)并產生輸出v|ψ＞。令fj|input＞為第j輪處理的不期望的結果，其在執行期間由不利的測量結果以信號通知。那么在編譯時間計算和所有gj,j＝0,…,k-1。雖然可以提供諸如電路106、116的附加電路，但在大多數情況下，需要施加直到實現目標門g的輪次的數目k非常小，即，僅需要幾個這樣的電路(通常在2個和5個電路之間)來實現幾乎最佳的性能。在pqf和rus電路設計中，一個或多個幺正操作u被綜合以作用于n+m個量子比特，其中n是目標量子比特，m是輔助量子比特。一個關鍵的區別是，在pqf設計中，幺正操作可以逐輪次變化，而在rus設計中保持相同。pqf設計方法概述參考圖2，代表性電路設計方法200包括在201處獲得輸入旋轉、電路精度和級的數目k。在202處，獲得目標幺正操作的實現，使得實現具有成功和失敗的概率。在204處，確定是否需要附加級。如果不需要，則在206處，基于第k級失敗定義回退電路。如果選擇了附加級，則在208處，遞減計數器，并且在210處，基于第k級的失敗獲得到下一(k-1)級的輸入。然后以相同的方式確定附加級。下面詳細描述第k級的確定。通常，相位因子eiθ被表示為單峰分圓有理數(z/z*)，其中通過找到整數關系問題的近似解在下一步中，進行若干輪次的修改其中使得可以基于待實現的pqf電路的基，使用分圓整數的集合來表達幺正操作。通常，執行該修改使得(a)對于范數等式|y|2＝2l-|rz|2可解，并且(b)一輪次成功概率|rz|2/2l足夠接近1。在下一步中，組裝對應于pqf子電路的幺正部分的雙量子比特矩陣，并且在最后的步驟期間，綜合雙量子比特pqf子電路。通過分圓有理數的相位因子近似對于任何基，待綜合的幺正操作u的元素選自適當的分圓整數集合。令ζ＝e2πi/m為單位1的第m個原根，并考慮分圓整數的對應的環。任意相位因子可以由單峰分圓有理數z*/z表示，其中如下所述。令θ為實角，使得|z*/z-eiθ|＝2|im(zeiθ/2)|/|z|。當且僅當im(zeiθ/2)＝0時，相位因子eiθ可以精確地表示為z*/z。當且僅當|2im(zeiθ/2)|<ε|z|時，該因子近似可以以絕對精度ε近似表示。考慮中的標準整數基{1,ζ,…,ζd-1}。在該基中，將z表示為z＝a0+a1ζ+…+ad-1ζd-1，其中{a0,a1,…,ad-1}是普通整數。通過直接復擴展，im(zeiθ/2)是具有{a0,a1,…,ad-1}中的實系數的線性形式。該形式可以擴展為f(a,x(θ))＝a0x0(θ)+a1x1(θ)+…+ad-1xd-1(θ)，其中xj(θ)＝sin(θ/2+2πj/m),j＝0,…,d-1是對應的實向量。通常，對于θ，該向量不具有零分量。觀察到對于|θ|<π/2，xj的至少一個與零良好分離(例如，至少一個xj(θ)大于sin(2π/m))也是有幫助的。將相位因子eiθ精確地表示為分圓有理數相當于求解具有實系數的整數關系f(a,x(θ))＝0以求解出a。此外，當這一關系不可解時，求解近似整數關系，即，找到{a0,a1,…,ad-1}使得|f(a,x(θ))|<δ。對于任意小的正δ，可以找到這種近似關系。為了找到這些解，可以使用pslq整數關系算法。獲得eiθ的初始近似，使得z*/z～eiθ，其中z是分圓整數。對于所選擇的實數θ和分圓整數當且僅當時，|z*/z-eiθ|＜ε。因此，只有ε|z|＝0時，eiθ可以被精確表示。如果ε|z|小，那么|z*/z-eiθ|也小。整數關系算法可以用于找到實數集合x1,…,xn與由非全零的整數集合a1,…,an定義的候選向量之間的關系，使得：a1x1+…+anxn＝0。最常見的是，整數關系算法進行迭代嘗試以找到整數關系，直到候選向量a1,…,an的大小超過某一預設界限或a1x1+…+anxn落在所選擇的分辨率水平之下。這種算法可以用于將a1x1+…+anxn的大小減小到任意小的值。在例如helamanr.p.ferguson和davidh.bailey的“apolynomialtime,numericallystableintegerrelationalgorithm”，rnrtechnicalreportrnr-91-032(july14,1992)中描述了pslq算法，其通過引用并入本文。如上所述，在終止時，該算法提供用于整數關系a.x＝a1x1+…+adxd的整數關系候選向量a1,…,an，使得在足夠大的迭代次數之后，|a.x|可以任意小。在本文公開的示例中，當滿足不等式|z*/z-eiθ|<ε的等價形式時，迭代終止。在所公開的示例中，考慮了m＝4,8,12的情況，分別對應于clifford+v、clifford+t和clifford+π/12基。概率修改符令ζ＝e2πi/m，并將分析限制到4的倍數的m(使得環包含)。定義幺正化基ν：對于m>4，以及對于m＝4，(后者用于clifford+v基)。令θ為目標旋轉角并且是相位因子eiθ的ε-近似。圍繞z*/z的純幺正操作和測量輔助電路的綜合取決于以下形式的幺正矩陣的存在：其中可以通過對范數等式求解出來確定對應矩陣該等式被稱為分圓整數上的范數等式，其解是眾所周知的。在一些情況下，當整數容易因數分解并且范數等式具有解時，該范數等式可以被稱為容易求解。范數等式的確切形式取決于所選擇的基。對于ζ＝i(對應于m＝4)的情況，任何相位因子eiθ可以使用高斯有理數近似，其中|z|在o(ε-1/2)階。pqf電路設計作為先前級的結果，諸如的幺正矩陣可用，其中lr＝jlog5(r2|z|2)k≤log5(|z|2)+o(log(log5(|z|2)))并且v由具有最多lr的v計數的幺正clifford+v電路精確表示。雙量子比特pqf矩陣由具有相同v計數的電路精確表示。通過直接計算，當將u應用到|ψ＞|0＞并且測量第二量子比特時，則：(0)對于測量結果0，λ(z*/z)～λ(eiθ)旋轉門被有效地應用于主量子比特，其中λ(*)是圍繞z軸旋轉角度*的旋轉；以及(1)對測量結果1，λ(-y/y*)旋轉門被應用到主量子比特，其中λ(*)是圍繞z軸旋轉角度*的旋轉。因此，一級回退電路必須是旋轉門λ(-y*/yeiθ)的幺正ε-近似。后續級別的回退電路具有類似的結構。給定如上所述確定的幺正矩陣v，構造雙量子比特幺正操作將輪次的主輸入狀態記為|ψ＞。該輪次的子電路使用第一量子比特作為主量子比特，并且第二量子比特作為輔助量子比特，其被初始化為|0＞。然后，將幺正操作u應用于初始狀態并且在計算的基中測量(輔助)第二量子比特。當測量結果為0時，則主輸出約化為其是rz(θ)的所期望的ε-近似。當測量結果為1時，則主輸出被約化為除非-y/y*是ε-接近于eiθ，pqf協議的尾端現在必須實現旋轉rz(θ′)，使得θ′＝θ-arg(-y/y*)是下一輪次pqf協議的目標旋轉。如果需要多于一個的輪次，則對于角θ′重復該過程。在圖3中提供了示出上述過程的代表性編譯方法300。在302處，提供旋轉角、精度和輪次的數目。在304處，如果k＝0(最終級)，則建立回退電路。否則，在306處，獲得eiθ的初始近似。在308處，獲得z的值，使得z*/z～eiθ，其中在310處，找到具有可解范數等式和高成功概率的修改符r。如果門集合為clifford+t或clifford+π/12，則r∈z[√2]。如果門集合是clifford+v，則r∈z。在clifford+v的情況下，在306處的eiθ的初始近似可以基于在該基中確定高斯有理數。在310處，高斯有理數可以被修改以提供可解的雙方(twosquares)等式。在312處，使用修改符使得(rz)*/(rz)～eiθ。在312處，基于r、z獲得用于當前輪次的pqf電路，并且在316處，針對當前輪次找到雙量子比特的pqf矩陣。在318處，針對當前輪次綜合pqf。在320處，基于級失敗確定不期望的角，并且在322處，針對附加輪次重復步驟306-320(即，直到k＝0)。在步驟324處，計算用以補償先前步驟中的失敗的幺正操作，使得在步驟326中，可以進行實現整個目標門的另一嘗試。在運行時間，在步驟326中的二進制經典控制bc指示成功的情況下，由于已經正確地實現了目標幺正操作g，所以在該點終止協議。在二進制經典控制指示失敗的情況下，該協議繼續應用補償幺正操作fk-1，其在編譯時間已被遞歸地預計算。在pqf電路編譯中，選擇級的數目k，使得獲得概率性子電路的序列以及確定性回退電路。在pqf編譯時間，級的數量k可以根據實現級和回退電路的難度或成本來確定。用于確定k的方法或函數可以是例如最小化預期的非clifford門的計數。備選地，可以將輪次的數目設置為qkcf＜1的最小k值，其中cf是回退電路的成本并且q是失敗的概率。當以特定輸入值執行pqf電路時，所需的級的數目通常取決于輸入值。因此，pqf電路運行時間是輸入值和測量結果的函數。如果給定輪次成功，則不執行剩余輪次和回退電路。參考圖4，從通過pqf設計方法綜合的pqf導出馬爾科夫鏈400。圖表的節點指定在測量的結果不成功的情況下應用于每個相應輪次處的輸入狀態的幺正變換410-430fk，fk-1，...，f1。在使用pqf設計方法編譯電路之前，用以實現目標幺正變換g440的嘗試的總體最大數目k是固定的。在執行pqf電路時，每個轉換是概率性的，并且通過將多量子比特幺正操作應用于主量子比特和至少一個附屬量子比特而被誘導。第j個輪次的成功概率由pj表示，這意味著第j個輪次中未成功的概率為1-pj。遞歸地計算幺正操作gj＝gj-1fj+，其用于補償在第j個步驟中生成的誤差。圖5和以下的討論旨在提供可以實現所公開的技術的示例性計算環境的簡要的、總體的描述。盡管不是必需的，但是在由個人計算機(pc)執行的諸如程序模塊的計算機可執行指令的一般背景中描述所公開的技術。通常，程序模塊包括執行特定任務或實現特定抽象數據類型的例程、程序、對象、組件、數據結構等。此外，所公開的技術可以利用其他計算機系統配置來實現，包括手持設備、多處理器系統、基于微處理器的消費電子產品或可編程消費電子產品、網絡pc、小型計算機、大型計算機等。所公開的技術還可以在分布式計算環境中實現，其中任務由通過通信網絡鏈接的遠程處理設備執行。在分布式計算環境中，程序模塊可以位于本地和遠程存儲器存儲設備兩者中。參考圖5，用于實現所公開的技術的示例性系統包括以示例性常規pc500形式的通用計算設備，其包括一個或多個處理單元502、系統存儲器504和將包括系統存儲器504的各種系統組件耦合到一個或多個處理單元502的系統總線506。系統總線506可以是幾種類型的總線結構中的任一種，包括存儲器總線或存儲器控制器、外圍總線以及使用各種總線架構中的任何一種的局部總線。示例性系統存儲器504包括只讀存儲器(rom)508和隨機存取存儲器(ram)510。基本輸入/輸出系統(bios)512(包含幫助在pc500內的元件之間傳送信息的基本例程)存儲在rom508中。如圖5所示，用于pqf電路綜合的計算機可執行指令存儲在存儲器部分516中，并且包括用于例如求解整數等式、評估和求解范數等式以及用于確定r值的確定性搜索的指令。另外，存儲器部分518存儲電路的電路定義，電路在成功時實現對與所公開的方法相關聯的期望的幺正操作或過程的近似。回退電路定義和過程被存儲在存儲器部分519中。還存儲用于接收旋轉角和精度以及通信電路定義的計算機可執行指令。示例性pc500還包括一個或多個存儲設備530，例如用于從硬盤讀取和向硬盤寫入的硬盤驅動器、用于從可移動磁盤讀取或向可移動磁盤寫入的磁盤驅動器以及用于從可移動光盤(例如，cd-rom或其他光學介質)讀取或向可移動光盤寫入的光盤驅動器。這樣的存儲設備可以分別通過硬盤驅動接口、磁盤驅動接口和光學驅動接口連接到系統總線506。驅動器及其相關聯的計算機可讀介質為pc500提供計算機可讀指令、數據結構、程序模塊和其他數據的非易失性存儲。可以存儲由pc可訪問的數據的其他類型的計算機可讀介質(例如，磁帶盒、閃存卡、數字視頻盤、cd、dvd、ram、rom等)也可以用于示例性操作環境中。多個程序模塊(包括操作系統、一個或多個應用程序、其他程序模塊和程序數據)可以存儲在存儲設備530中。量子綜合的存儲和用于獲得這樣的綜合的指令可以存儲在存儲設備530中以及或者另外存儲到存儲器504。用戶可以通過一個或多個輸入設備540(例如，鍵盤和諸如鼠標的指示設備)將命令和信息輸入pc500。其他輸入設備可以包括數字相機、麥克風、操縱桿、游戲墊、衛星天線、掃描儀等。這些和其他輸入設備通常通過耦合到系統總線506的串行端口接口連接到一個或多個處理單元502，但是可以通過其他接口(例如，并行端口、游戲端口或通用串行總線(usb))連接。監視器546或其他類型的顯示設備也經由諸如視頻適配器的接口連接到系統總線506。可以包括其他外圍輸出設備，例如揚聲器和打印機(未示出)。在一些情況下，顯示用戶界面，使得用戶可以輸入用于綜合的電路，并驗證成功的綜合。pc500可以使用到一個或多個遠程計算機(例如，遠程計算機560)的邏輯連接在網絡環境中操作。在一些示例中，包括一個或多個網絡或通信連接550。遠程計算機560可以是另一pc、服務器、路由器、網絡pc或對等設備或其他公共網絡節點，并且通常包括上面相對于pc500描述的許多或所有元件，盡管只有存儲器存儲設備562在圖5中示出。個人計算機500和/或遠程計算機560可以連接到邏輯局域網(lan)和廣域網(wan)。這樣的網絡環境在辦公室、企業級計算機網絡、內聯網和因特網中是常見的。當在lan網絡環境中使用時，pc500通過網絡接口連接到lan。當在wan網絡環境中使用時，pc500通常包括調制解調器或用于通過wan(例如，因特網)建立通信的其他裝置。在網絡環境中，相對于個人計算機500描述的程序模塊或其部分可以存儲在遠程存儲器存儲設備中或lan或wan上的其他位置中。所示的網絡連接是示例性的，并且可以使用在計算機之間建立通信鏈路的其他方式。參考圖6，用于實現所公開的技術的示例性系統包括計算環境600，其中到編織圖案電路的編譯與消耗編譯的電路的量子處理分離。該環境包括量子處理單元602和一個或多個監視/測量設備646。量子處理器執行由經典編譯器單元620利用一個或多個經典處理器610預編譯的量子電路。預編譯量子電路(例如，pqf電路603)被下載，并且指令集經由總線606被傳送到量子比特。參考圖6，編譯是將量子算法的高級描述翻譯成量子電路的序列的過程。根據具體情況，這樣的高級描述可以使用一個或多個存儲器和/或存儲設備662存儲在計算環境600外部的一個或多個外部計算機660上，然后根據需要經由一個或多個通信連接650下載到計算環境600中。備選地，經典編譯器單元620被耦合到經典處理器610和pqf編譯器過程庫621，pqf編譯器過程庫621包含實現上述方法所需的一些或所有過程以及存儲經編譯的電路的pqf電路庫623。已經參考所圖示的實施例描述和圖示了本發明的原理，將認識到，可以在不脫離這些原理的情況下，在布置和細節上修改所圖示的實施例。例如，以軟件示出的所圖示的實施例的元件可以在硬件中實現，反之亦然。此外，來自任何示例的技術可以與任何一個或多個其他示例中描述的技術組合。在這些部分中具體涉及的備選方案僅僅是示例性的，并且不構成所有可能的實施例。當前第1頁12當前第1頁12