[發明專利]用于計算量子配分函數的方法、相關裝置及程序產品

有效

• 申請號: 202011550673.6
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112633511B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 王鑫;王友樂
• 申請（專利權）人: 北京百度網訊科技有限公司
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00;G06N7/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;馬曉亞

本申請公開了用于計算量子配分函數的方法、裝置、電子設備、可讀存儲介質及計算機程序產品，涉及量子計算技術等領域。一實施方式包括：獲取目標哈密頓量、預設的參數化量子電路、第一初始概率分布、第一初始量子態、第一預設次數和逆溫度；計算目標哈密頓量在每次的第一實際量子態下的能量值，得到能量值集合；根據基于能量值集合計算得到的能量均值和逆溫度計算得到作為當前的損失函數的離散形式的自由能；最小化當前的損失函數，并利用更新后的新概率分布不斷迭代計算，且將滿足第一預設迭代要求的損失函數作為目標損失函數；根據目標損失函數和逆溫度計算得到目標配分函數的估計值。應用該實施方式可以更高效、準確的計算量子配分函數。

技術領域

本申請涉及計算機技術領域，具體涉及量子計算等人工智能技術領域，尤其涉及用于計算量子配分函數的方法、裝置、電子設備、計算機可讀存儲介質及計算機程序產品。

背景技術

量子計算技術已逐漸在多種領域取得了成功的應用，例如在機器學習中，量子計算可以用于模擬貝葉斯估計；在計算機科學中，它可以解決計數問題、凸體體積計算問題；在統計物理學中，它可以計算物理系統的熱動力學量。而在實現這些應用的過程中，計算配分函數(Partition Function)是其中關鍵的、不可或缺的步驟。

目前，無論是在經典計算機還是量子計算機上，普遍用來計算配分函數的方法是馬爾可夫鏈蒙特卡洛法和模擬退火法。

發明內容

本申請實施例提出了一種用于計算量子配分函數的方法、裝置、電子設備及計算機可讀存儲介質。

第一方面，本申請實施例提出了一種用于計算量子配分函數的方法，包括：獲取目標哈密頓量、預設的參數化量子電路、第一初始概率分布、第一初始量子態、第一預設次數和逆溫度；計算目標哈密頓量在每次的第一實際量子態下的能量值，得到能量值集合；其中，第一實際量子態由第一初始量子態在當前次數下受參數化量子電路影響后得到，參數化量子電路每次受第一初始概率分布對第一初始化量子態造成不同影響；根據基于能量值集合計算得到的能量均值和逆溫度計算得到離散形式的自由能，并將其作為當前的損失函數；最小化當前的損失函數，并利用得到的新概率分布參與進下一次損失函數的迭代計算過程，直至將滿足第一預設迭代要求的損失函數作為目標損失函數；根據目標損失函數和逆溫度計算得到目標配分函數的估計值。

第二方面，本申請實施例提出了一種用于計算量子配分函數的裝置，包括：第一參數獲取單元，被配置成獲取目標哈密頓量、預設的參數化量子電路、第一初始概率分布、第一初始量子態、第一預設次數和逆溫度；第一能量值計算單元，被配置成計算目標哈密頓量在每次的第一實際量子態下的能量值，得到能量值集合；其中，第一實際量子態由第一初始量子態在當前次數下受參數化量子電路影響后得到，參數化量子電路每次受第一初始概率分布對第一初始化量子態造成不同影響；離散形式自由能計算單元，被配置成根據基于能量值集合計算得到的能量均值和逆溫度計算得到離散形式的自由能，并將其作為當前的損失函數；損失函數優化及迭代單元，被配置成最小化當前的損失函數，并利用得到的新概率分布參與進下一次損失函數的迭代計算過程，直至將滿足第一預設迭代要求的損失函數作為目標損失函數；配分函數計算單元，被配置成根據目標損失函數和逆溫度計算得到目標配分函數的估計值。

第三方面，本申請實施例提供了一種電子設備，該電子設備包括：至少一個處理器；以及與至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，存儲器存儲有可被至少一個處理器執行的指令，該指令被至少一個處理器執行，以使至少一個處理器執行時能夠實現如第一方面中任一實現方式描述的用于計算量子配分函數的方法。

第四方面，本申請實施例提供了一種存儲有計算機指令的非瞬時計算機可讀存儲介質，該計算機指令用于使計算機執行時能夠實現如第一方面中任一實現方式描述的用于計算量子配分函數的方法。

第五面，本申請實施例提供了一種包括計算機程序的計算機程序產品，該計算機程序在被處理器執行時能夠實現如第一方面中任一實現方式描述的用于計算量子配分函數的方法。