[發(fā)明專利]使用子邏輯控制訓(xùn)練量子演進(jìn)的方法、裝置和介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680087746.8
• 申請(qǐng)日: 2016-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109478258B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 瑞安·巴布什;哈特姆特·內(nèi)文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 谷歌有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06N10/40
• 分類號(hào): G06N10/40;B82Y10/00
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 周亞榮;安翔

本申請(qǐng)涉及使用子邏輯控制訓(xùn)練量子演進(jìn)的方法、裝置和介質(zhì)。在一個(gè)方面中，方法包括以下動(dòng)作：訪問(wèn)量子硬件，其中，所述量子硬件包括：量子系統(tǒng)，所述量子系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)多級(jí)量子子系統(tǒng)；一個(gè)或多個(gè)控制設(shè)備，所述一個(gè)或多個(gè)控制設(shè)備根據(jù)一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)控制參數(shù)對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)多級(jí)量子子系統(tǒng)操作，所述一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)控制參數(shù)與所述多級(jí)量子子系統(tǒng)所在的物理環(huán)境的參數(shù)相關(guān)；在初始量子態(tài)下初始化所述量子系統(tǒng)，其中，控制參數(shù)的初始集合形成定義所述初始量子態(tài)的參數(shù)化；獲得一個(gè)或多個(gè)量子系統(tǒng)可觀察量和一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)量子態(tài)；以及迭代訓(xùn)練，直到完成事件的發(fā)生。

背景技術(shù)

本說(shuō)明書(shū)涉及量子計(jì)算。

已經(jīng)提出了量子變分本征求解器作為準(zhǔn)備和研究物理上感興趣的系統(tǒng)的狀態(tài)的方法。量子變分本征求解器的數(shù)字實(shí)施方式使用量子邏輯門(mén)，該量子邏輯門(mén)對(duì)量子比特執(zhí)行精確已知的操作。

發(fā)明內(nèi)容

本說(shuō)明書(shū)描述了用于訓(xùn)練初始量子態(tài)的量子演進(jìn)以實(shí)現(xiàn)具有所定義的目標(biāo)特性的目標(biāo)量子態(tài)的技術(shù)。使用通過(guò)調(diào)諧基本硬件元件(諸如，通常可以用于校準(zhǔn)單個(gè)量子門(mén)的控制旋鈕)而定義的可調(diào)模擬演進(jìn)來(lái)訓(xùn)練初始量子態(tài)的量子演進(jìn)。

通常，本說(shuō)明書(shū)中描述的主題的一個(gè)創(chuàng)新方面可以實(shí)施在方法中，該方法包括：訪問(wèn)量子硬件，其中，該量子硬件包括：量子系統(tǒng)，該量子系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)多級(jí)量子子系統(tǒng)；一個(gè)或多個(gè)控制設(shè)備，該一個(gè)或多個(gè)控制設(shè)備根據(jù)一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)控制參數(shù)對(duì)一個(gè)或多個(gè)多級(jí)量子子系統(tǒng)操作，該一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)控制參數(shù)與多級(jí)量子子系統(tǒng)所在的物理環(huán)境的參數(shù)相關(guān)；在初始量子態(tài)下初始化量子系統(tǒng)，其中，控制參數(shù)的初始集合形成定義初始量子態(tài)的參數(shù)化；獲得一個(gè)或多個(gè)量子系統(tǒng)可觀察量和一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)量子態(tài)；以及在迭代訓(xùn)練，直到完成事件的發(fā)生。

該方面的其它實(shí)施方式包括記錄在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備上的對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、裝置和計(jì)算機(jī)程序，每個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、裝置和計(jì)算機(jī)程序都被配置為執(zhí)行方法的動(dòng)作。一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)可以被配置為通過(guò)在系統(tǒng)上安裝的軟件、固件、硬件或其組合來(lái)執(zhí)行特定操作或動(dòng)作，該軟件、固件、硬件或其組合在操作中使系統(tǒng)執(zhí)行動(dòng)作。一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序可以被配置為通過(guò)包括當(dāng)由數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行時(shí)使裝置執(zhí)行動(dòng)作的指令來(lái)執(zhí)行特定操作或動(dòng)作。

前述和其它實(shí)施方式可以分別單獨(dú)地或組合地可選地包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。在一些實(shí)施方式中，迭代訓(xùn)練包括：迭代訓(xùn)練從初始量子態(tài)的變化以達(dá)到一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)量子態(tài)。

在另外的實(shí)施方式中，迭代訓(xùn)練包括：迭代訓(xùn)練初始量子態(tài)和隨后的量子態(tài)的演進(jìn)以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)量子態(tài)，直到完成事件的發(fā)生。

在一些情況下，演進(jìn)是模擬演進(jìn)。

在一些實(shí)施方式中，針對(duì)每次迭代，迭代訓(xùn)練包括：確定成本函數(shù)的值，該成本函數(shù)是基于針對(duì)迭代的當(dāng)前量子態(tài)以及量子系統(tǒng)可觀察量中的一個(gè)或多個(gè)；最小化成本函數(shù)的值以確定定義當(dāng)前量子態(tài)的控制參數(shù)的更新值；以及確定完成事件是否已經(jīng)發(fā)生。

在其它實(shí)施方式中，最小化成本函數(shù)的值以確定控制參數(shù)的更新值包括：調(diào)整控制參數(shù)。

在一些情況下，該方法進(jìn)一步包括：響應(yīng)于確定完成事件已經(jīng)發(fā)生，提供用于實(shí)驗(yàn)探測(cè)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)量子態(tài)。

在一些實(shí)施方式中，(i)量子系統(tǒng)可觀察量中的至少一個(gè)包括量子系統(tǒng)的哈密頓量，(ii)一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)量子態(tài)包括哈密頓量的一個(gè)或多個(gè)本征態(tài)，以及(iii)實(shí)驗(yàn)探測(cè)包括測(cè)量本征態(tài)中的一個(gè)或多個(gè)的能量以確定本征態(tài)的對(duì)應(yīng)能量本征值。

在其它實(shí)施方式中，(i)系統(tǒng)可觀察量是分子電子結(jié)構(gòu)哈密頓量，(ii)一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)量子態(tài)包括分子電子結(jié)構(gòu)哈密頓量的基態(tài)，以及(iii)實(shí)驗(yàn)探測(cè)包括測(cè)量目標(biāo)量子態(tài)以確定基態(tài)能量。

在一些情況下，基于量子態(tài)和系統(tǒng)可觀察量中的一個(gè)或多個(gè)的成本函數(shù)的值是量子態(tài)和系統(tǒng)可觀察量中的一個(gè)或多個(gè)的期望值。