摘要：在变分量子算法中,参数化量子线路拓扑结构的选择对算法性能具有重要意义.目前已有的拓扑结构存在一些问题,如全连接拓扑结构所需量子门数量较多,环型拓扑结构的表达能力与纠缠能力略有欠缺.为了解决以上问题,本文提出了一种新型的区块环(Block-Ring,BR)拓扑结构,在保障良好性能的同时减少参数规模(即量子门数量),降低线路复杂度.在BR拓扑中,n个量子比特被等分为多个区块,每个区块包含m个量子比特,区块内部所有量子比特两两连接,区块之间采用环型结构进行连接.为了构造BR拓扑结构的参数化量子线路,设计了一种多层线路生成算法,可自动生成由单量子比特门Rx、Rz和双量子比特门CRx或CRz构成的量子线路.IBM Q模拟实验表明,相较于环型拓扑结构,无论单层、双层以及三层BR拓扑结构的表达能力和纠缠能力均有不同程度的提升;相较于拥有最高表达能力与纠缠能力的全连接拓扑结构,BR拓扑结构呈现接近的性能指标,且线路复杂度显著降低,即参数数量与双量子比特门数量均从O(n2)降低为O(mn),线路深度从O(n2)降低为O(n/m+m2).

摘要：为进一步完善在量子计算机上图像边缘检测算法的理论研究,提出量子图像Canny边缘检测算法,并设计了完整的量子线路。基于新型增强量子图像表示模型(novel enhanced quantum representation of digital images,NEQR),在利用量子比特序列的计算基态叠加存储图像信息的基础上,介绍了一系列相关的基本量子线路模块,实现量子图像的高斯平滑滤波、梯度计算、非极大值抑制、双阈值和边缘跟踪的线路设计。量子线路复杂度分析表明,于经典数字图像边缘算法相比,可以实现指数加速。借助Matlab软件进行仿真实验,通过和其他边缘检测算法的对比分析,方案具有较好的边缘检测效果。