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龙图腾网恭喜华东师范大学申请的专利一种基于分布式系统的高效量子线路模拟方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117291271B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-10发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311230276.4，技术领域涉及：G06N10/20；该发明授权一种基于分布式系统的高效量子线路模拟方法是由沙行勉;宋玉红;诸葛晴凤设计研发完成，并于2023-09-22向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于分布式系统的高效量子线路模拟方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于分布式系统的高效量子线路模拟方法，共包括四个步骤。步骤一，根据量子线路构建初始状态向量，将状态向量平均分片分别放至各分布式节点；步骤二，根据节点数目，将量子比特分为高位量子比特和低位量子比特两类；步骤三，在每个节点上，并行执行高位量子比特上的处理和低位量子比特上的操作，量子线路每一层高位上的量子门组成的酉矩阵之间进行乘法运算，低位上的量子门直接更新各状态向量分片；步骤四，将每个节点上的状态向量分片划分为多块，通过分布式节点间块重组、计算、块再分配实现最后一步合并操作，将高位上的量子门操作真正融入状态向量更新。本发明能够极大地减少通信开销，显著加速分布式系统中的量子线路模拟。

本发明授权一种基于分布式系统的高效量子线路模拟方法在权利要求书中公布了：1.一种基于分布式系统的高效量子线路模拟方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、数据划分：根据量子比特初始状态初始化线路的状态向量，将状态向量平均分割为多片，各分片分别放至各个分布式节点；步骤2、量子比特分类：根据分布式节点数，将线路中的量子比特划分为高位量子比特和低位量子比特两类；步骤3、高低位操作并行处理：在每个节点上，并行执行高位量子比特上的处理和低位量子比特上的操作，量子线路每一层高位上的量子门张量积运算组成的酉矩阵之间进行乘法运算，低位上的量子门直接就地更新各状态向量分片；步骤4、最后一步合并操作：将每个节点上的状态向量分片划分为多块，通过分布式节点间块重组、计算、块再分配三步，将高位上的量子门操作真正融入状态向量更新；其中：步骤1所述将状态向量平均分割为多片，各分片分别放至各个分布式节点，具体包括：给定一个n个量子比特的量子线路，其对应的状态向量的大小为2n，记为N；若分布式系统中拥有H个节点，那么N大小的状态向量将被平均分割为N份，每个状态向量分片拥有HH个概率幅，每个概率幅被记为αs；状态向量被连续分割，即每个节点上的概率幅索引s是连续的；H个节点上的状态向量分片分别记为V0,V1,...,VH-1；所述每个状态向量分片拥有NH个概率幅，每个概率幅被记为αs，具体包括：对于每个节点上的概率幅αs，其索引s由两部分组成，分别记为s1、s2；s1表示分布式节点的编号，从0至H-1；s2表示节点内的概率幅编号，从0至NH-1；因此，不同节点上的s1是各不相同的，但s2表示均从0至NH-1；步骤2所述根据分布式节点数，将线路中的量子比特划分为高位量子比特和低位量子比特两类，具体包括：给定一个n个量子比特的量子线路，其量子比特分别记为qn-1,qn-2,...,q1,q0；其中q0表示在概率幅索引中拥有最低权重的量子比特，即s＝qn-1,qn-2,...,q1,q0；经过步骤1，每个节点上拥有NH个概率幅，记L＝NH；根据状态向量模拟方法，拥有较低权重的log2L个量子比特上的量子门能够在每个分布式节点内直接更新状态向量，记l＝log2L；ql-1,...,q1,q0这l个量子比特被称为低位量子比特；对于剩下的n-l个量子比特，其上的量子门操作必须依赖多个节点上的概率幅才可完成状态向量更新，因此需要分布式节点间的通信，这n-l个量子比特被称为高位量子比特，记h＝n-l；即量子线路共拥有n个量子比特qn-1,qn-2,...,q1,q0，分为h个高位量子比特qn-1,...,ql+1,ql和l个低位量子比特ql-1,...,q1,q0；其中n＝log2N,h＝log2H,l＝log2L；步骤4所述将每个节点上的状态向量分片划分为多块，具体包括：经过数据划分，每个分布式节点上拥有L个概率幅；将该L个概率幅在节点内连续划分为H块，每个块拥有LH个概率幅；第i个节点上的H个块分别记为Vi,0,Vi,1,...,Vi,H-1；步骤4所述通过分布式节点间块重组、计算、块再分配三步，将高位上的量子门操作真正融入状态向量更新，具体包括：块重组过程将每个分布式节点上的第j个块重组到第j个节点上，以便于后续计算，即第i个节点上的第j个块发送到第j个节点的第i个块上；计算过程将所得的酉矩阵Mu与块重组后的每个分布式节点上的状态向量分片进行向量分片的标量乘法运算，记为“⊙”运算；块再分配过程即将每个分布式节点上计算得到的结果按照块的大小将其重新返回到各个节点上，以得到最终正确结果。

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