[發(fā)明專利]量子機器學(xué)習(xí)框架構(gòu)建方法、裝置及量子計算機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910071650.8
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109800883B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李葉;竇猛漢
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥本源量子計算科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00;G06N20/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王艷芬

1.一種量子機器學(xué)習(xí)框架構(gòu)建方法，其特征在于，所述方法包括：

針對一設(shè)定問題，獲得所述設(shè)定問題對應(yīng)的哈密頓量；

獲得該設(shè)定問題所需的量子比特數(shù)，根據(jù)所述量子比特數(shù)獲得目標(biāo)比特；

基于所述目標(biāo)比特和所述哈密頓量獲得所述設(shè)定問題的含參量子線路；

從所述目標(biāo)比特中確定待測量子比特，基于所述待測量子比特、所述哈密頓量以及所述含參量子線路構(gòu)建提供求期望值接口和求梯度接口的量子操作節(jié)點類；

針對所述設(shè)定問題，調(diào)用插設(shè)在預(yù)設(shè)機器學(xué)習(xí)框架中的所述量子操作節(jié)點類所具備的求梯度接口和求期望值接口求解所述設(shè)定問題，以構(gòu)建量子機器學(xué)習(xí)框架。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子機器學(xué)習(xí)框架構(gòu)建方法，其特征在于，所述基于所述目標(biāo)比特和所述哈密頓量獲得所述設(shè)定問題的含參量子線路，具體包括：

獲得所述哈密頓量對應(yīng)的量子算符，作為目標(biāo)算符；

基于所述目標(biāo)算符和預(yù)設(shè)量子邏輯門轉(zhuǎn)化器構(gòu)建所述含參量子線路，其中，所述預(yù)設(shè)量子邏輯門轉(zhuǎn)化器在接收到所述目標(biāo)算符時，獲得該目標(biāo)算符對應(yīng)的矩陣，將該矩陣轉(zhuǎn)化為一組預(yù)設(shè)基矢，并獲得該組預(yù)設(shè)基矢對應(yīng)的多個量子邏輯門，以將所述目標(biāo)算符轉(zhuǎn)化為含參量子線路。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的量子機器學(xué)習(xí)框架構(gòu)建方法，其特征在于，所述量子邏輯門為含固定參數(shù)量子邏輯門或含變化參數(shù)量子邏輯門，且所述含參量子線路包括所述含固定參數(shù)量子邏輯門和至少一個所述含變化參數(shù)量子邏輯門。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子機器學(xué)習(xí)框架構(gòu)建方法，其特征在于，所述基于所述待測量子比特、所述哈密頓量以及所述含參量子線路構(gòu)建提供求期望值接口和求梯度接口的量子操作節(jié)點類的步驟包括：

基于所述待測量子比特、所述哈密頓量以及所述含參量子線路生成量子程序接口，其中，所述量子程序接口提供的量子程序中包括針對所述待測量子比特的測量操作命令；

基于所述量子程序被加載、被運行進行量子計算至運行所述量子程序中的測量操作命令得到量子態(tài)分布幾率生成量子程序執(zhí)行接口；

基于所述量子態(tài)分布幾率生成獲得所述量子操作節(jié)點類的目標(biāo)計算值的接口，其中，所述目標(biāo)計算值為梯度值或期望值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的量子機器學(xué)習(xí)框架構(gòu)建方法，其特征在于，所述哈密頓量為多個哈密頓分量的線性組合，各所述哈密頓分量具有占比系數(shù)，當(dāng)所述目標(biāo)計算值為總期望值時；

針對所述設(shè)定問題，調(diào)用插設(shè)在預(yù)設(shè)機器學(xué)習(xí)框架中的所述量子操作節(jié)點類所具備的所述求期望值接口求解所述設(shè)定問題的步驟包括：

遍歷所述哈密頓量中的各所述哈密頓分量；

針對遍歷到的當(dāng)前哈密頓分量，調(diào)用所述量子程序接口構(gòu)建第一目標(biāo)程序、對所述第一目標(biāo)程序賦值以及調(diào)用所述量子程序執(zhí)行接口獲得量子態(tài)分布幾率、并將獲得的所述量子態(tài)分布幾率作為當(dāng)前期望值；

根據(jù)所述當(dāng)前期望值及該當(dāng)前期望值對應(yīng)的哈密頓量的占比系數(shù)更新所述總期望值；

直至遍歷完所有的所述哈密頓分量時獲得更新的總期望值。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的量子機器學(xué)習(xí)框架構(gòu)建方法，其特征在于，所述哈密頓量為多個哈密頓分量的線性組合，各所述哈密頓分量具有占比系數(shù)，當(dāng)所述目標(biāo)計算值為總梯度值時；

所述針對所述設(shè)定問題，調(diào)用插設(shè)在預(yù)設(shè)機器學(xué)習(xí)框架中的所述量子操作節(jié)點類所具備的所述求梯度接口求解所述設(shè)定問題的步驟包括：

遍歷所述哈密頓量中的哈密頓分量；

針對遍歷到的當(dāng)前哈密頓分量，確定所述含參量子線路中包含特定求梯度參數(shù)的含參量子邏輯門，并遍歷所述含參量子邏輯門；

針對遍歷到的當(dāng)前含參量子邏輯門，調(diào)用所述量子程序接口生成量子程序并基于所述量子程序獲得該當(dāng)前含參量子邏輯門對應(yīng)的當(dāng)前梯度值；

基于該當(dāng)前含參量子邏輯門的當(dāng)前梯度值更新所述當(dāng)前哈密頓分量的對應(yīng)的梯度值直至各所述含參量子邏輯門遍歷完畢，獲得對應(yīng)所述當(dāng)前哈密頓分量的梯度值，記為當(dāng)前第一梯度值；

根據(jù)所述第一梯度值和該第一梯度值對應(yīng)的哈密頓分量的占比系數(shù)更新所述總梯度值。