[發(fā)明專利]生成量子線路的方法和相關(guān)設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911119363.6
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN112819167A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂定順;曹常粟;徐旭升;翁文康
• 申請（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00
• 代理公司: 北京龍雙利達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11329
• 代理人: 周喬;王君

本申請涉及量子計算機(jī)領(lǐng)域，提供一種生成量子線路的方法和相關(guān)設(shè)備。該方法包括：確定目標(biāo)分子的參考態(tài)和與該參考態(tài)對應(yīng)的N個激發(fā)組態(tài)，N為大于或等于1的正整數(shù)；根據(jù)該參考態(tài)的屬性和該N個激發(fā)組態(tài)的屬性，從該N個激發(fā)組態(tài)中確定M個激發(fā)組態(tài)，其中M為大于或等于1且小于或等于N的正整數(shù)；根據(jù)該M個激發(fā)組態(tài)，生成第一量子線路。上述技術(shù)方案可以減少用于生成第一量子線路的激發(fā)組態(tài)數(shù)目，從而減少量子線路的深度，減少量子門個數(shù)與層數(shù)，提高計算效率，降低資源消耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及量子計算機(jī)領(lǐng)域，更具體地，涉及生成量子線路的方法和相關(guān)設(shè)備。

背景技術(shù)

量子計算機(jī)是基于量子疊加、量子糾纏等量子力學(xué)特性的新型計算機(jī)。量子計算機(jī)可以把現(xiàn)在經(jīng)典計算機(jī)需要耗時成千上萬年的計算任務(wù)，壓縮在幾小時到幾分鐘完成。在應(yīng)用層面，量子計算機(jī)可以應(yīng)用于新材料研發(fā)、藥物設(shè)計、加密體系、復(fù)雜優(yōu)化調(diào)度等領(lǐng)域。目前，世界頂級科技公司以及中、美、歐盟、英等各國都大力紛紛投入量子計算機(jī)的研究。

量子化學(xué)是基于量子力學(xué)原理來研究化學(xué)問題的一門學(xué)科。量子化學(xué)是通過求解薛定諤方程，得到描述分子中電子分布的波函數(shù)，進(jìn)而基于波函數(shù)研究分子的化學(xué)性質(zhì)的一門學(xué)科。量子化學(xué)模擬可以基于量子計算機(jī)或者運行于經(jīng)典計算機(jī)中的量子計算機(jī)模擬器來模擬分子基態(tài)求解的過程。量子化學(xué)模擬可能是最先展示量子計算機(jī)算力的應(yīng)用場景。

變分量子求解特征值法(Variational Quantum Eigensolver，VQE)是一種用于實現(xiàn)量子化學(xué)模擬求解基態(tài)的方法。VQE可以結(jié)合量子計算機(jī)和經(jīng)典計算機(jī)各自優(yōu)點。量子計算機(jī)根據(jù)量子線路實現(xiàn)試探態(tài)(ansatz)制備和測量。經(jīng)典計算機(jī)將試探態(tài)測量對應(yīng)的能量值求和，并利用優(yōu)化算法更新參數(shù)，將更新后的參數(shù)反饋給量子計算機(jī)，如此循環(huán)，直至能量收斂。量子線路的深度和激發(fā)組態(tài)的數(shù)目呈正比。激發(fā)組態(tài)越多，量子線路深度越大，需要的量子門越多，對資源的消耗越大。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┮环N生成量子線路的方法和相關(guān)設(shè)備，可以減少生成的量子線路的深度，減少量子門個數(shù)與層數(shù)，提高計算效率，降低資源消耗。

第一方面，本申請實施例提供一種生成量子線路的方法，包括：確定目標(biāo)分子的參考態(tài)和與該參考態(tài)對應(yīng)的N個激發(fā)組態(tài)，N為大于或等于1的正整數(shù)；根據(jù)該參考態(tài)的屬性和該N個激發(fā)組態(tài)的屬性，從該N個激發(fā)組態(tài)中確定M個激發(fā)組態(tài)，其中M為大于或等于1且小于或等于N的正整數(shù)；根據(jù)該M個激發(fā)組態(tài)，生成第一量子線路。上述技術(shù)方案可以減少用于生成第一量子線路的激發(fā)組態(tài)數(shù)目，從而減少量子線路的深度，減少量子門個數(shù)與層數(shù)，提高計算效率，降低資源消耗。

結(jié)合第一方面，在第一方面的一種可能的實現(xiàn)方式中，根據(jù)該參考態(tài)的屬性和該N個激發(fā)組態(tài)的屬性，從該N個激發(fā)組態(tài)中確定M個激發(fā)組態(tài)，包括：確定該參考態(tài)的不可約表示和該N個激發(fā)組態(tài)中的每個激發(fā)組態(tài)的不可約表示；根據(jù)該參考態(tài)的不可約表示和該N個激發(fā)組態(tài)中的每個激發(fā)組態(tài)的不可約表示，從該N個激發(fā)組態(tài)中確定該M個激發(fā)組態(tài)，其中，該M個激發(fā)組態(tài)中的每個激發(fā)組態(tài)的不可約表示與該參考態(tài)的不可約表示相同。

結(jié)合第一方面，在第一方面的一種可能的實現(xiàn)方式中，該確定該參考態(tài)的不可約表示和該N個激發(fā)組態(tài)中的每個激發(fā)組態(tài)的不可約表示，包括：根據(jù)群表和該目標(biāo)分子的參考態(tài)的分子軌道信息，確定該參考態(tài)的不可約表示；根據(jù)該群表和該N個激發(fā)組態(tài)中的每個激發(fā)組態(tài)的分子軌道信息，確定該N個激發(fā)組態(tài)中的每個激發(fā)組態(tài)的不可約表示。利用群表確定激發(fā)組態(tài)和參考態(tài)的不可約表示耗時低，實現(xiàn)簡單。