具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的用模拟电路模拟量子逻辑门的模拟方法，该模拟方法是基于由模拟电路构成的量子逻辑门实现，该模拟方法的实现方式为：

将信号和信号作为量子逻辑门的两个输入信号，通过量子逻辑门对信号和信号进行二维Hilbert空间的幺正变换，从而模拟出量子逻辑门的两个输出信号和其中，表示量子比特|0>态在变换前的几率幅相量；表示量子比特|1>态在变换前的几率幅相量；表示量子比特|0>态在变换后的几率幅相量，表示量子比特|1>态在变换后的几率幅相量；

所述量子逻辑门的两个输出信号和分别与输入信号和信号相对应；且满足如下关系：

其中，并满足：ρ为常数；

ω为角频率，t为时间，为正弦电压x₀的初相位，为正弦电压x₁的初相位，X₀为正弦电压x₀的幅值，X₁为正弦电压x₁的幅值。

本实施方式中，量子比特由|0>态和|1>态的叠加态构成，其叠加态具体为|0>态与|1>态按公式叠加；几率幅的模的平方，即是|0>态和|1>态出现的概率，ψ为描述二维Hilbert空间的1个量子比特的1个单位矢量。

本实施方式用两个正弦电压信号x₀和信号x₁代表量子逻辑|0>态和|1>态在变换前的几率幅的时域形式，为量子比特|0>态在变换前的几率幅相量，即用正弦电压x₀的电压相量形式来表征量子比特|0>态的几率幅，为量子比特|1>态在变换前的几率幅相量，即用正弦电压x₁的电压相量形式来表征量子比特|1>态的几率幅，和作为量子逻辑门的两个输入信号，并构建由模拟电路构成的量子逻辑门，来实现对信号和进行二维Hilbert空间转动门的幺正变换，从而给出量子逻辑门两个输出信号和表示量子比特|0>态在变换前的几率幅相量；表示量子比特|1}态在变换前的几率幅相量；表示量子比特|0>态在变换后的几率幅相量，表示量子比特|1>态在变换后的几率幅相量；由于知晓变换后的量子比特|0>态几率幅相量和量子比特|1>态几率幅相量，即可获知量子比特的变换前后的叠加态；从而实现用硬件电路模拟量子逻辑门，应用此模拟的量子逻辑门可输出量子比特当前态。

进一步的，具体参见图1，由模拟电路构成的量子逻辑门包括γ移相电路1、90°+σ移相电路2、90°-σ移相电路3、-γ移相电路4、第一分压电路5、第一分压电路6、第二分压电路7、第二分压电路8、第一信号合成电路9、第二信号合成电路10、第一δ移相电路11和第二δ移相电路12；

γ移相电路1和90°-σ移相电路3均用于接收信号

90°+σ移相电路2和-γ移相电路4均用于接收信号

γ移相电路1的输出端与第一分压电路5的输入端连接，第一分压电路5的输出端与第一信号合成电路9的第一输入端连接；

90°+σ移相电路2的输出端与第一分压电路6的输入端连接，第一分压电路6的输出端与第一信号合成电路9的第二输入端连接；

第一信号合成电路9的输出端与第一δ移相电路11的输入端连接，第一δ移相电路11的输出端用于输出信号

90°-σ移相电路3的输出端与第二分压电路7的输入端连接，第二分压电路7的输出端与第二信号合成电路10的第一输入端连接；

-γ移相电路4的输出端与第二分压电路8的输入端连接，第二分压电路8的输出端与第二信号合成电路10的第二输入端连接；

第二信号合成电路10的输出端与第二δ移相电路12的输入端连接，第二δ移相电路12的输出端用于输出信号

其中，γ、σ、θ和δ均为角度变量。

本优选实施方式中，通过简单模拟电路的搭建，从而实现对模拟量子逻辑门的构建，并实现对量子比特的幺正变换，从而模拟出量子的叠加态。

1个量子比特可以描述成二维Hilbert空间中的1个单位矢量，可以表示为：

ψ＝H|0>+V|1> (公式五)；

其中，{|0>，|1>}均为纯态基矢，H、V都是复数，且满足|H|2+|V|2＝1；H、V可连续取值，H表示|0>态几率幅、V表示|1>态几率幅。与经典二进制数字逻辑对应的情况是，|0>态对应经典逻辑“0”，|1>态对应经典逻辑“1”，但与经典二进制逻辑不同的是，每个量子比特所对应的量子态逻辑有如公式五所表示的|0>与|1>态的叠加态；而经典逻辑值之间的变换是高低电平之间的变换，即“1”、“0”之间的变换，非“0”即“1”，没有中间状态的叠加态。这是经典逻辑门与量子逻辑门的区别。

可通过对量子比特进行幺正变换，利用实现幺正变换的电路模拟出的量子逻辑门，幺正变换的实现方式有多种，其中：

1个量子比特在二维Hilbert空间的幺正变换的一般形式为：

δ，α，β，θ都是实数。

按电路理论，在数学上可以用初相位为幅值为X₀，角频率为ω，以时间t为变量的正弦电压代表公式一中的|0>态几率幅H，x₀代表量子比特|0>态变换前的几率幅的时域形式。用初相位为幅值为X₁的正弦电压代表公式一中的|1>态几率幅V，x₁代表量子比特|1>态在变换前的几率幅的时域形式，从而存在如下关系：

其中，和是x₀和x₁的相量形式，并满足：ρ为常数。

对单量子比特进行二维Hilbert空间的幺正变换U(δ，α，β，θ)的方式为：

设在进行U(δ，α，β，θ)变换后分别形成根据公式五，有：

对公式七进行解算可得：

令，γ＝(α+β)/2，σ＝(α-β)/2；γ和σ均为角度变量，把公式一和二代入公式八，得到：

其中，公式九中，eiδ和等项可用角度移相电路实现，和项可用分压电路实现。

更进一步的，具体参见图1，通过量子逻辑门对信号和信号进行二维Hilbert空间的幺正变换，从而模拟出量子逻辑门的两个输出信号和的实现方式为：

步骤一、使γ移相电路1和90°-σ移相电路3同时接收信号90°+σ移相电路2和-γ移相电路4同时接收信号

步骤二、γ移相电路1对接收的信号进行移相γ角度后，获得并将发送至第一分压电路5；

90°+σ移相电路2对接收的信号进行移相90°+σ角度后，获得并将发送至第一分压电路6；

90°-σ移相电路3对接收的信号进行移相90°-σ角度后，获得并将发送至第二分压电路7；

-γ移相电路4对接收的信号进行移相-γ角度后，获得并将发送至第二分压电路8；

步骤三、第一分压电路5用于对γ移相电路1输出的进行分压，获得并将发至第一信号合成电路9；

第一分压电路6，用于对90°+σ移相电路2输出的进行分压，获得并将发送至第一信号合成电路9；

第二分压电路7，用于对90°-σ移相电路3输出的进行分压，获得并将发送至第二信号合成电路10；

第二分压电路8，用于对-γ移相电路4输出的进行分压，获得并将发至第二信号合成电路10；

步骤四、第一信号合成电路9，用于对接收的和进行求和运算，获得求和结果并将求和结果发送至第一δ移相电路11；

第二信号合成电路10，用于对接收的和进行求和，获得求和结果并将求和结果发送至第二δ移相电路12；

步骤五、第一δ移相电路11对接收的求和结果进行移相δ角度后，获得信号

第二δ移相电路12对接收的求和结果进行移相δ角度后，获得信号

本优选实施方式中，给出了利用构建的模拟量子逻辑门对信号和进行二维Hilbert空间转动门的幺正变换的具体实现方式，硬件电路结构简单，便于实现。

更进一步的，具体参见图2，γ移相电路1、90°+σ移相电路2、90°-σ移相电路3、-γ移相电路4、第一δ移相电路11和第二δ移相电路12均采用角度移相电路实现；

角度移相电路包括电阻R1至R6、RC移相元件Z1至Z4、运算放大器U1、U2和U5；

RC移相元件Z1的一端和电阻R1的一端连接后，作为角度移相电路的输入端；

RC移相元件Z1的另一端与RC移相元件Z2和运算放大器U1的正向输入端连接，RC移相元件Z2的另一端接电源地；

运算放大器U1的反向输入端与电阻R1的另一端和电阻R2的一端同时连接，电阻R2的另一端与运算放大器U1的输出端连接后，接RC移相元件Z3的一端和电阻R3的一端，RC移相元件Z3的另一端与RC移相元件Z4和运算放大器U2的正向输入端同时连接，RC移相元件Z4的另一端接电源地；

运算放大器U2的反向输入端与电阻R3的另一端和电阻R4的一端同时连接，电阻R4的另一端与运算放大器U2的输出端连接后，接运算放大器U5的正向输入端；运算放大器U5的反向输入端与电阻R5的一端和电阻R6的一端同时连接，电阻R5的另一端接电源地，电阻R6的另一端与运算放大器U5的输出端连接后，作为角度移相电路的输出端；

其中，当Z1和Z3均为电阻，Z2和Z4均为电容时，角度移相电路可实现负角度移相；Z1和Z3均为电容，Z2和Z4均为电阻时，角度移相电路可实现正角度移相；

所述的γ移相电路1、90°+σ移相电路2、90°-σ移相电路3、-γ移相电路4四者分别所采用的角度移相电路中各电阻的阻值不同，且所述γ移相电路1、90°+σ移相电路2、90°-σ移相电路3、-γ移相电路4四者分别所采用的角度移相电路中各电容的容值不同；

第一δ移相电路11和第二δ移相电路12分别所采用的角度移相电路中电阻的阻值相同、电容的容值相同。

本优选实施方式中，给出了γ移相电路1、90°+σ移相电路2、90°-σ移相电路3、-γ移相电路4、第一δ移相电路11和第二δ移相电路12的具体结构，几者的结构相同，具体应用时，γ移相电路1、90°+σ移相电路2、90°-σ移相电路3、-γ移相电路4、第一δ移相电路11和第二δ移相电路12分别对应一个角度移相电路，通过改变各自所在角度移相电路中的电阻阻值和电容容值来实现其各自的功能，实现方式简单，便于实现。

更进一步的，具体参见图3，第一分压电路5、第一分压电路6、第二分压电路7和第二分压电路8均采用分压电路单元实现；

分压电路单元包括电阻R7、电阻R8和运算放大器U3；

电阻R7的一端作为分压电路单元的输入端，电阻R7的另一端与电阻R8的一端和运算放大器U3的正向输入端连接，电阻R8的另一端接电源地；

运算放大器U3的反向输入端与运算放大器U3的输出端连接后，作为分压电路单元的输出端；

其中，

所述第一分压电路5和第二分压电路8中，

第一分压电路6和第二分压电路7中，

本实施方式中，给出的第一分压电路5、第一分压电路6、第二分压电路7和第二分压电路8的具体结构，且几者的具体结构相同，当时，可实现cosθ倍分压；当时，可实现sinθ倍分压，电路结构简单，便于实现。

更进一步的，具体参见图4，第一信号合成电路9和第二信号合成电路10均采用求和电路实现；

求和电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13和运算放大器U4；其中，电阻R9的一端作为求和电路的第一输入端，电阻R10的一端作为求和电路的第二输入端；

电阻R9的另一端与电阻R10的另一端、电阻R11的一端和运算放大器U4的正向输入端连接，电阻R11的另一端接电源地；

运算放大器U4的反向输入端与电阻R12的一端和电阻R13的一端同时连接，电阻R12的另一端接电源地；

电阻R13的另一端与运算放大器U4的输出端连接后，作为求和电路的输出端。

本优选实施方式中，给出了第一信号合成电路9和第二信号合成电路10的具体结构，二者均采用求和电路实现，二者结构完全相同。

具体应用时，第一信号合成电路9和第二信号合成电路10分别对应一个求和电路。

第一信号合成电路9所对应的求和电路的第一输入端作为第一信号合成电路9的第一输入端，其求和电路第二输入端作为第一信号合成电路9的第二输入端，其求和电路的输出端作为第一信号合成电路9的输出端。

第二信号合成电路10所对应的求和电路的第一输入端作为第二信号合成电路10的第一输入端，其求和电路第二输入端作为第二信号合成电路10的第二输入端，其求和电路的输出端作为第二信号合成电路10的输出端。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出相位门等其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。