[發(fā)明專利]玻色子系統(tǒng)模擬方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011281177.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN114511093B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李德勝;吳偉;鐘鳴;吳春旺;陳平形
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06N10/60
• 分類號(hào): G06N10/60;G06F17/16
• 代理公司: 深圳市迪斯卓越專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44443
• 代理人: 閔華明;李小艷

1.一種玻色子系統(tǒng)模擬方法，所述玻色子系統(tǒng)的最大占有數(shù)截?cái)酁?ⁿ-1，該模擬方法包括，在量子計(jì)算機(jī)或經(jīng)典計(jì)算機(jī)的量子虛擬機(jī)上執(zhí)行以下步驟：

用Pauli矩陣構(gòu)造產(chǎn)生算符；

用所述產(chǎn)生算符搭建量子線路；以及

將所述量子線路應(yīng)用于玻色子初始量子態(tài)，模擬所述玻色子系統(tǒng)演化；其特征在于，所述用Pauli矩陣構(gòu)造產(chǎn)生算符的方法包括：

建立n位量子比特基矢與2ⁿ維Hilbert空間基矢的編碼映射關(guān)系,構(gòu)造2ⁿ維Hilbert空間；

將所述2ⁿ維Hilbert空間截?cái)嗪蟮漠a(chǎn)生算符用Pauli矩陣表達(dá)為：

將所述產(chǎn)生算符的Pauli矩陣表達(dá)從2ⁿ維Hilbert空間遞推到2ⁿ⁺¹維Hilbert空間；

其中，是所述2ⁿ維Hilbert空間截?cái)嗪蟮漠a(chǎn)生算符，是第i項(xiàng)對(duì)第1位至第n位量子比特的作用算符，該作用算符是由Pauli組合矩陣中的元素按某種排列組合形成的張量積；

所述Pauli組合矩陣為Pauli矩陣σ_x,σ_y，σ_z的多項(xiàng)式組合，所述Pauli組合矩陣至少包括四個(gè)元素：

所述產(chǎn)生算符的Pauli矩陣表達(dá)從2ⁿ維Hilbert空間遞推到2ⁿ⁺¹維Hilbert空間的方法為:

將中每個(gè)量子門所作用的量子比特位置加1

將第1項(xiàng)至第2ⁿ-1項(xiàng)寫為

將第2ⁿ項(xiàng)寫為

將第2ⁿ+1項(xiàng)至第2ⁿ⁺¹-1項(xiàng)寫為

所述2ⁿ⁺¹維Hilbert空間截?cái)嗪蟮漠a(chǎn)生算符為上述各項(xiàng)相加

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻色子系統(tǒng)模擬方法，其特征在于，所述n位量子比特基矢與2ⁿ維Hilbert空間基矢的編碼映射關(guān)系為

|φ₀＝|0₁,0₂,...,0_n-1,0_n,

|φ₁＝|0₁,0₂,...,0_n-1,1_n,

|φ₂＝|0₁,0₂,...,1_n-1,0_n,

|φ₃＝|0₁,0₂,...,1_n-1,1_n,

...

其中，|φ_i(i＝0,1,2,...,2ⁿ-1)表示在2ⁿ維Hilbert空間中玻色子布居數(shù)為i的基矢，|0_j和|1_j分別表示第j位(j＝1,2,...,n)量子比特兩個(gè)基。

3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的玻色子系統(tǒng)模擬方法，其特征在于，當(dāng)n＝1時(shí)，所述2ⁿ維Hilbert空間截?cái)嗪蟮漠a(chǎn)生算符用Pauli矩陣表達(dá)為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的玻色子系統(tǒng)模擬方法，其特征在于，當(dāng)n＝2時(shí)，所述2ⁿ維Hilbert空間截?cái)嗪蟮漠a(chǎn)生算符用Pauli矩陣表達(dá)為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的玻色子系統(tǒng)模擬方法，其特征在于，當(dāng)n＝3時(shí)，所述2ⁿ維Hilbert空間截?cái)嗪蟮漠a(chǎn)生算符用Pauli矩陣表達(dá)為：