[發明專利]一種量子應用問題的處理方法及裝置

有效

• 申請號: 202011173479.0
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN114418104B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 劉焱;李葉;竇猛漢
• 申請（專利權）人: 本源量子計算科技（合肥）股份有限公司
• 主分類號: G06N10/60
• 分類號: G06N10/60;G06N10/20;G06F17/13;G06F17/14;G06F17/16
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1.一種量子應用問題的處理方法，其特征在于，包括：

獲得目標量子應用問題對應的目標偏微分方程，基于目標偏微分方程的邊界條件、基函數和基函數對應的節點對所述目標偏微分方程進行離散化處理，得到對應的線性系統；

基于基函數對應的量子變換算法對所述線性系統進行稀疏化處理，得到稀疏線性系統；所述基函數為傅里葉基函數、切比雪夫基函數時對應的所述量子變換算法分別為量子位移傅里葉變換、量子余弦變換；

利用量子線性求解算法，對所述稀疏線性系統進行求解，得到所述目標偏微分方程的數值解。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對目標偏微分方程進行離散化處理，得到對應的線性系統，包括：

根據目標偏微分方程的邊界條件，選擇對應的基函數，其中，所述邊界條件包括：周期性邊界條件、非周期性邊界條件；

根據所述基函數，選擇對應的節點，其中，所述節點包括：均勻節點、高斯-切比雪夫-洛巴托節點；

根據所述基函數和所述節點，構造所述目標偏微分方程對應的線性系統。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述對所述線性系統進行稀疏化處理，得到稀疏線性系統，包括：

根據所述基函數，利用對應的量子變換算法，將所述線性系統變換為稀疏化的線性系統，作為稀疏線性系統。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用量子線性求解算法，對所述稀疏線性系統進行求解，得到所述目標偏微分方程的數值解，包括：

利用基于HHL算法對應的量子線路，對所述稀疏線性系統進行求解，得到所述目標偏微分方程的數值解；其中，所述基于HHL算法對應的量子線路，由以下方式構建：

獲得N*N維矩陣A和N維向量b，其中，所述矩陣A為可逆矩陣，所述N=2ⁿ,?所述n為正整數；

獲得包括輔助量子比特、第一量子比特、第二量子比特的若干量子比特，其中，所述輔助量子比特和所述第一量子比特的初態置為|0，所述第二量子比特的初態置為，所述為所述向量b的第j個元素；

確定所述矩陣A對應的酉矩陣U，將所述矩陣U分解成個攜帶受控信息的單量子邏輯門對應的酉矩陣；其中，滿足，所述為第i個攜帶受控信息的單量子邏輯門對應的酉矩陣，，所述，所述為階單位矩陣;

輸出包含所述個攜帶受控信息的單量子邏輯門的子量子線路,根據所述子量子線路和各量子比特及其初態，構建HHL算法對應的量子線路。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述確定所述矩陣A對應的酉矩陣U，包括：

若所述矩陣A為酉矩陣，則將所述矩陣A直接確定為對應的酉矩陣U；

若所述矩陣A為厄米矩陣，確定對應的酉矩陣；其中，所述t為常量；

若所述矩陣A為非厄米矩陣且非酉矩陣，確定對應厄米矩陣，以確定對應的酉矩陣,同時將所述向量b轉換為。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述將所述酉矩陣分解成個攜帶受控信息的單量子邏輯門對應的酉矩陣，包括：

確定所述酉矩陣中對角元素下方的、待置0的非對角元素的排序；

針對所述排序中的第i個非對角元素，構造特定量子邏輯門的階酉矩陣，以使矩陣中與該非對角元素同位置的元素置為0，且不改變已置0的非對角元素；其中，所述特定量子邏輯門包括操作一比特的單量子邏輯門，所述單量子邏輯門攜帶受其余比特控制的受控信息，;?當所述時，所述單量子邏輯門的酉矩陣由所述量子線路對應的酉矩陣的元素確定；當時,所述單量子邏輯門的酉矩陣由矩陣的元素確定；并且，當所述第i個非對角元素的排序為所在列最后一個時，同時使矩陣的相同列中的對角元素置為1。