电子信息技术

本发明提供一种量子傅立叶变换实现量子线路设计的方法，属于线路设计领域，由于现有的量子傅立叶变换实现线路都缺失了位翻转(Bit Reverse)线路，本发明是对现有的量子傅立叶变换实现技术的完善与改进。本发明利用扩展的张量积和基本的量子比特门(包括量子比特受控门和单量子比特门)，分别构建了4个量子傅立叶变换的实现线路。从量子傅立叶变换的实现线路复杂度分析可知，对于一个2n个元素的数据集，4个量子傅立叶变换的线路的复杂度都是Θ(n2)，这是其它的经典快速傅立叶变换无法达到的。本发明适用于很多实际的信息处理应用领域，例如，图像的压缩、去噪、加密和解密等算法都需要高效的傅立叶变换，并对量子计算理论完善和应用的推广有重大意义。

近些年，量子计算在研究领域蓬勃发展。尽管量子计算的研究还处于不断推进之中，但其可解决传统计算机难以解决的问题，在量子化学、人工智能、大数据等领域拥有广泛的应用前景。实现量子傅立叶变换（QFT）是量子计算中的关键步骤之一。传统计算机上的傅立叶变换可以使用高效、成熟的快速傅立叶变换（FFT）算法进行加速，但量子傅立叶变换目前还没有得到有效的算法加速。因此，寻找一种能够高效实现在量子计算机上的量子傅立叶变换的方法，被视为是实现高效量子算法的关键之一。论文中提到的一种量子傅立叶变换实现量子线路设计的方法，提出了一种基于狄拉克算符的量子傅立叶变换实现方法，理论上看可以应用于多种量子门模型，在某些模型下相对传统方案可以有指数级别的加速。因此，可以预期这种方法将在高效量子算法的设计和实现中发挥重要作用，具有广泛的应用前景。

1、本发明与现有的量子傅立叶变换实现技术相比，本发明利用扩展的张量积和量子比特门实现量子傅立叶变换，方法上是对现有的量子傅立叶变换技术的一种创新。

2、本发明与现有的量子傅立叶变换实现技术相比，本发明设计了4个完整的量子傅立叶变换的实现线路，而现有的量子傅立叶变换实现线路都缺失了位翻转(BitReverse)线路，是对现有的量子傅立叶变换实现技术的完善与改进。

3、本发明与经典的傅立叶变换实现技术相比，本发明利用量子线路实现的量子傅立叶变换是一种高效的变换方法，4个量子傅立叶变换的实现线路复杂度都是Θ(n2)，而经典的快速傅立叶变换的实现复杂度为Θ(n2n)。