[發明專利]預估單振幅模擬量子計算所需資源的方法和系統

有效

• 申請號: 201911412718.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN113128015B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 王晶;竇猛漢
• 申請（專利權）人: 合肥本源量子計算科技有限責任公司
• 主分類號: G06N10/80
• 分類號: G06N10/80;G06N10/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種預估單振幅模擬量子計算所需資源的方法和系統，屬于量子計算領域。它通過獲取待模擬量子線路和配置的進程，構建所述待模擬量子線路對應的無向圖，根據進程的參數信息以及張量元素的數據類型確定所述進程能夠存儲的張量元素總量，并根據所述張量元素總量確定對所述待計算無向圖的拆分次數，最后根據待計算無向圖的拆分次數，即確定單振幅模擬量子計算所需資源，從而能夠在單振幅模擬時提前預估單振幅模擬量子計算所需資源。

技術領域

本發明屬于量子計算技術領域，更具體地說，涉及一種預估單振幅模擬量子計算所需資源的方法。

背景技術

量子計算模擬是一個借助數值計算和計算機科學來仿真遵循量子力學規律的模擬計算，作為一個仿真程序，它依據量子力學的量子比特的基本定律，利用計算機的高速計算能力，刻畫量子態的時空演化。

目前，量子計算模擬主要包括全振幅模擬、部分振幅模擬和單振幅模擬三種方式，一段量子程序中包含N個量子比特，其中單振幅模擬則是指每次只計算2^N個量子態分量中的一個量子態分量的振幅，即目標量子態分量的振幅。與全振幅模擬相比，單振幅模擬降低了對內存資源的需求，并且，在實際應用中，有時只需要量子比特全部振幅中的一個或多個振幅，這種情況下，通過單振幅模擬方法有針對性地進行一次或多次模擬即可。

基于此，對于進行單振幅量子模擬算法的分布式計算機集群，提供一種提前預估對待模擬量子線路進行單振幅量子計算模擬時至少需要的計算資源。

發明內容

本發明提供一種預估單振幅模擬量子計算所需資源的方法。

一種預估單振幅模擬量子計算所需資源的方法，包括：

獲取待模擬量子線路和配置的進程；

根據所述待模擬量子線路，構建對應的待計算無向圖；其中，所述無向圖的頂點表征量子邏輯門操作前或操作后的、所操作量子比特的量子態，所述無向圖的邊表征張量；

根據所述進程的參數信息以及張量元素的數據類型，確定所述進程能夠存儲的張量元素總量；

根據所述張量元素總量，確定所述待計算無向圖的拆分次數；

根據所述待計算無向圖的拆分次數，確定單振幅模擬量子計算所需資源。

優選地，所述根據所述待模擬量子線路，構建對應的待計算無向圖，包括：

解析所述待模擬量子線路，得到記錄待模擬量子線路信息的鏈表；

遍歷所述鏈表，當鏈表中量子邏輯門的類型為第一單量子邏輯門時，創建一條張量階數為1的邊；其中，該邊與所述第一單量子邏輯門所操作的量子比特對應頂點鏈的最后一個頂點連接，第一單量子邏輯門的酉矩陣為對角矩陣；

當鏈表中量子邏輯門的類型為第二單量子邏輯門時，創建一條張量階數為2?的邊和一個與該邊連接的頂點；其中，該邊與所述第二單量子邏輯門所操作的量子比特對應頂點鏈的最后一個頂點連接，第二單量子邏輯門的酉矩陣為非對角矩陣；

當鏈表中量子邏輯門的類型為第一雙量子邏輯門時，創建一條張量階數為2?的邊；其中，該邊與所述第一雙量子邏輯門所操作的兩量子比特分別對應的頂點鏈中的最后一個頂點連接，第一雙量子邏輯門的酉矩陣為對角矩陣；

當鏈表中量子邏輯門的類型為第二雙量子邏輯門時，創建一條張量階數為4?的邊和兩個與該邊連接的頂點；其中，該邊與所述第二雙量子邏輯門所操作的兩量子比特分別對應的頂點鏈中的最后一個頂點連接，第二雙量子邏輯門的酉矩陣為非對角矩陣；

得到所述待模擬量子線路對應的待計算無向圖。

優選地，所述根據所述進程的參數信息以及張量元素的數據類型，確定所述進程能夠存儲的張量元素總量，包括：