[發明專利]一種基于量子計算的大數據處理方法

有效

• 申請號: 201711475175.8
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108320027B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 吳晨光;郝洋;申京;張筱筠;楊曉朋;王鵬展;馬磊
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司信息通信公司;國家電網公司
• 主分類號: G06N10/60
• 分類號: G06N10/60;G06N10/20
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東

本發明涉及一種基于量子計算的大數據處理方法，解決目前在大數據處理中，利用經典計算機處理時，需求資源多或者難以解決的問題。本方案將待處理問題與算法評估模型相比較，選擇合適的算法模型，采用對應算法模型的量子計算方法解決待處理問題。本發明利用量子力學的迭加和糾纏等特性進行的量子計算，以解決經典計算機難于或不能解決的難點，計算速度快，精度高，占用資源少。

技術領域

本發明涉及一種基于量子計算的大數據處理方法，屬于量子計算領域。

背景技術

大數據給當今的社會發展帶來了無數的機遇，也帶來了巨大的挑戰。隨著數據庫越來越龐大，所需要的數據分析算法越來越復雜，加之科學研究和某些商業領域對高精確度的要求，計算資源成為大數據技術發展的一個瓶頸。由于量子系統的獨特性質，量子計算具有經典計算不具有的量子超并行計算能力，能夠對某些重要的經典算法進行加速。人們發現，除了大數分解算法，量子計算的更多用途是對量子體系的仿真計算和在數據分析領域的應用。近年來，大數據和量子計算開始融合，雖然實際使用的量子計算機尚未建成，量子計算在大數據的應用在理論上已經取得了一些重要的進展。

量子計算是應用量子力學原理來進行有效計算的新穎計算模式。基于量子疊加性原理，采用合適量子算法可以加快某些函數的運算速度，如Shor量子并行算法可以將“大數因子分解”這個電子計算機上指數復雜度的難題變成多項復雜度的“易解”問題，從而可攻破現有廣泛使用的公鑰RSA等體系。

所謂“量子信息”是指以量子比特(即兩態量子系統)的量子態:

|φ＝α|0+β|1，|α|²+|β|²＝1

為信息單元的信息，其信息的產生，存儲，傳輸，處理和檢測等均要遵從量子力學的規律。顯然，現在廣泛使用的經典信息(以0或1即比特作為信息單元)是量子信息的一種特例(即α或β為0)。因此量子信息是經典信息的擴展和完善，正如復數是實數的擴展和完善一樣。設想有一臺由N個存儲器構成的計算機，若這臺是現在使用的電子計算機，那么計算機只能存儲一個數據，即2N個可能數據中的任一個，計算機操作一次只能實現一個數據的變換(處理)。如若是臺量子計算機，基于量子力學的疊加原理，N個量子存儲器可同時存儲2N個數據，數據量隨N呈指數增長，同時，量子計算機操作一次可同時對2N個數據實現變換，這種并行處理數據的能力等效于電子計算機要進行2N次操作的效果，或者由2N個CPU構成的(硬件)并行計算機的一次操作效果。從這個例子，我們不難看到量子計算的誘人前景。但是，量子力學的基本原理在對這個新生事物提供巨大優勢的同時也為其設置了障礙：雖然，我們可以在N個量子比特上同時對2N個數據進行并行的計算，但是計算結束后，我們不能同時提取這2N個計算結果。我們只能提取一個結果，該結果隨機地來自2N個結果中的任意一個，其結果出現的概率由量子的幾率幅來決定。也就是說，要想獲得計算的結果，就要對計算的末態進行測量，而量子的測量過程相當于將“量子狀態”重新打回“經典狀態”的過程，這使得我們只能非常有限地獲得計算結果的信息。從輸出結果的隨機性上來說，這有點像經典意義下的概率計算，但是與經典的概率計算所不同的是，量子的幾率幅之間可以干涉，而幾率幅的模平方對應于結果出現的概率，正是有這樣的干涉特性，人們有可能設計出特殊的量子算法，使得想獲得的結果以大的概率出現，從而大大提高在求解某些難解問題時的運算速度。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于量子計算的大數據處理方法，用以解決傳統計算方法在分析處理大數據時，計算量大占用資源多以及難以求解的問題。

為實現上述目的，本發明的方案包括：

本發明的一種基于量子計算的大數據處理方法，包括如下方案：

方案一，將待處理問題與算法評估模型相比較，選擇合適的算法模型，采用對應算法模型的量子計算方法解決待處理問題。