本發明公開了一種量子計算機軟件架構系統，包括：量子程序模塊用于構建并保存量子程序，量子程序模塊提供量子程序接口，以獲取量子程序首個節點、末個節點，向量子程序中插入節點、向量子程序中插入量子程序；量子驅動模塊用于讀取并優化量子程序，裝載量子程序，控制量子計算機運行量子程序并獲取運行結果；量子驅動模塊包括：量子機器接口用于控制量子計算機；量子程序接口獲取量子程序信息；量子比特池用于獲取總量子比特數、空余量子比特數、占用量子比特數；申請量子比特和釋放量子比特；量子比特用于獲取量子計算機量子比特單元拓撲結構；量子優化器用于對量子程序進行優化。應用本發明實施例，可以適用于硬件架構不同的量子計算機。

技術領域

本發明涉及一種軟件架構系統，更具體涉及一種量子計算機軟件架構系統。

背景技術

量子計算機發展迅速，當其包含的量子比特數目大于50時，計算能力將超過所有經典計算機。然而，量子計算機是一種使用量子邏輯進行通用計算的設備。不同于電子計算機(或稱傳統電腦)，量子計算用來存儲數據的對象是量子比特，它使用量子算法來進行數據操作。通常來說，量子計算機的輸入態和輸出態為一般的疊加態，其相互之間通常不正交；量子計算機中的變換為所有可能的變換。得出輸出態之后，量子計算機對輸出態進行一定的測量，給出計算結果。量子計算機在底層硬件架構和工作方式上都與經典計算機有本質的不同，所以經典計算機的軟件框架不適用于量子計算機。

目前，為了解決上述問題，人們提出了各種各樣的量子計算機軟件架構系統，但是，現有的量子計算機軟件架構系統中的各個模塊之間耦合嚴重，只適用于某種特定的量子計算機，無法移植到別的量子計算機。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供了一種量子計算機軟件架構系統，以解決現有技術中量子計算機軟件架構系統不能移植到別的量子計算機的技術問題。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的：

本發明實施例提供了一種量子計算機軟件架構系統，所述系統包括：量子計算機驅動模塊和量子程序模塊，其中，

所述量子計算機驅動模塊，用于驅動量子計算機運行量子程序并獲取量子程序運行結果；所述量子計算機驅動模塊包括：量子機器接口，量子程序接口，量子比特池、量子比特拓撲結構，量子優化器，其中，

所述量子機器接口為部署所述量子計算機軟件架構系統的量子芯片的對外接口，用于接收量子程序，執行量子程序并返回運行結果；

所述量子程序接口為量子程序的對外接口，用于獲取量子程序的第一個節點，獲取量子程序最后一個節點，向量子程序中插入節點，向量子程序中插入量子程序；

所述量子比特池為與量子芯片量子比特單元對應的虛擬空間，用于獲取總量子比特數、空余量子比特數、占用量子比特數；申請量子比特和釋放量子比特中的一種或者組合；

所述量子比特拓撲結構，用于獲取量子芯片量子比特單元的拓撲結構；

所述量子優化器，用于根據所述量子程序和所述量子比特拓撲結構優化量子程序；

所述量子程序模塊用于構建并保存量子程序，所述量子程序由量子程序節點構成，所述量子程序節點包括：量子線性節點和邏輯分支節點。

可選的，所述量子計算機驅動模塊，具體用于，加載量子計算機的硬件、加載量子程序、運行量子程序、獲取量子程序運行狀態、獲取量子程序運行結果。

可選的，所述量子比特池，還用于協調量子程序量子中的比特單元和量子芯片中的量子比特單元的，優化量子程序量子中的比特單元與量子芯片中的量子比特單元之間的映射關系。

可選的，量子計算機驅動模塊，還用于初始化量子機器，獲取量子機器量子比特的拓撲結構，申請經典比特和/或量子比特。