1.一种量子图像乘法运算的设计方法及其仿真实现方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:步骤1:利用量子全加器和右移操作设计量子乘法器,实现两个n位二进制数的乘积;
步骤2:基于量子图像NEQR表示模型制备两幅共用位置信息并处于叠加态的量子图像;
所述步骤2具体为:
两幅图像共用位置信息,为后续两幅量子图像乘法运算的并行性打下基础;
其中,量子图像共用位置信息为:
对于两幅叠加的量子图像某位置处像素的制备,将该像素在NEQR表达式中的表示形式表达为二进制串,其中后面四位表示位置信息,前三位表示第一幅量子图像在该位置处的灰度信息,第四至六位表示第二幅量子图像在该位置处的灰度信息;
量子图像的叠加态为:
产生位置信息叠加态:通过在表示位置信息的量子比特上添加H门,得到两个位置信息的叠加态;
传递位置信息到辅助量子比特;
得到与位置对应的灰度值;
在图像灰度信息的制备过程中,利用辅助比特传递位置信息,使位置信息与灰度信息一一对应,并利用置零操作对辅助比特进行复用,使得整个图像制备过程中,仅需要两个恒定的辅助比特,并不随图像尺寸的增加而增加,且复用后可作量子乘法器中表示进位信息的两位辅助位,实现对量子图像制备过程的改进和优化;
步骤3:将量子乘法器作用于已制备的两幅量子图像中,实现两幅量子图像的相乘;
步骤4:采用经典计算机与IBM实验室提供的开源量子云模拟器搭建实验平台并进行仿真模拟;利用IBM公司提供的开源量子计算工具包QISKIT以及Anaconda提供的包管理和环境管理功能,用Python语言模拟并实现量子图像乘法运算;
对所述量子全加器进行改进,使用置零操作对表示进位信息的两位量子比特与表示控制位信息的一位量子比特进行复用,使得辅助量子比特始终保持为三位,减少量子加法器所使用的量子比特数量,实现量子加法器的改进和优化,并结合右移操作功能的实现方式,设计改进的量子乘法器。
2.根据权利要求1所述的一种量子图像乘法运算的设计方法及其仿真实现方法,其特征在于:所述置零操作是将量子比特的状态置为|0>态。