[發(fā)明專利]用于在量子計(jì)算機(jī)上的分子設(shè)計(jì)的系統(tǒng)和方法

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• 申請日: 2020-04-14
• 公開（公告）號: CN113795888A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: I·塔弗恩利;P·巴爾科特索斯;S·沃納;A·庫里奧尼;F·格克里特西斯
• 申請（專利權(quán)）人: 國際商業(yè)機(jī)器公司
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G06N10/00;G16C20/50
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 馬明月

1.一種使用量子計(jì)算機(jī)針對感興趣的環(huán)境設(shè)計(jì)分子的方法，包括：

提供多個(gè)分子種類的線性疊加，所述線性疊加中的所述多個(gè)分子種類通過相等的初始系數(shù)被初始地加權(quán)；

在所述量子計(jì)算機(jī)上使用量子優(yōu)化過程確定用于真空環(huán)境中的所述多個(gè)分子種類的所述疊加的最低能量量子狀態(tài)；

在所述量子計(jì)算機(jī)上使用所述量子優(yōu)化過程確定用于所述感興趣的環(huán)境中的所述多個(gè)分子種類的所述疊加的最低能量量子狀態(tài)；

針對所述多個(gè)分子種類的每個(gè)分子種類計(jì)算在所述真空環(huán)境與所述感興趣的環(huán)境之間的最低能量狀態(tài)的差異，以提供所述多個(gè)分子種類的所述疊加的代價(jià)；

在所述量子計(jì)算機(jī)上執(zhí)行量子優(yōu)化過程，以確定用于所述多個(gè)分子種類的所述疊加的最小代價(jià)，并且確定對所述多個(gè)分子種類進(jìn)行加權(quán)的更新的系數(shù)；以及

基于所述更新的系數(shù)的比較，標(biāo)識用于所述感興趣的環(huán)境的所述分子。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述標(biāo)識所述分子包括：標(biāo)識用于所述感興趣的環(huán)境的分子，所述分子在每個(gè)原子定位處逐原子地具有所述更新的系數(shù)中的最大系數(shù)。

3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述確定用于所述真空中和所述感興趣的環(huán)境中的所述多個(gè)分子種類的所述疊加的所述最低能量量子態(tài)包括：使用具有對應(yīng)的原子軌道波函數(shù)到所述量子計(jì)算機(jī)中的量子位的映射的可變量子本征求解(VQE)方法。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述量子計(jì)算機(jī)上執(zhí)行所述量子優(yōu)化過程以確定對所述多個(gè)分子種類進(jìn)行加權(quán)的所述更新的系數(shù)包括：使用可變量子本征求解(VQE)方法。

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述確定用于所述感興趣的環(huán)境中的所述多個(gè)分子種類的所述疊加的所述最低能量量子狀態(tài)包括：選擇所述感興趣的環(huán)境中的所述多個(gè)分子種類的所述疊加中的每個(gè)疊加的多個(gè)位置。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括：在所述量子計(jì)算機(jī)上提供所述感興趣的環(huán)境的表示以模擬感興趣的物理環(huán)境。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中提供所述感興趣的環(huán)境的所述表示包括：使用相對于所述多個(gè)分子種類中的每個(gè)分子種類而在適當(dāng)定位處被放置的電荷來模擬所述環(huán)境。

8.一種用于為感興趣的環(huán)境設(shè)計(jì)分子的量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被配置為：

接收多個(gè)分子種類的線性疊加作為輸入，所述線性疊加中的所述多個(gè)分子種類通過相等的初始系數(shù)被初始地加權(quán)；

使用量子優(yōu)化過程確定用于真空環(huán)境中的所述多個(gè)分子種類的所述疊加的最低能量量子狀態(tài)；

使用所述量子優(yōu)化過程確定用于所述感興趣的環(huán)境中的所述多個(gè)分子種類的所述疊加的最低能量量子狀態(tài)；

針對所述多個(gè)分子種類的每個(gè)分子種類來計(jì)算在所述真空環(huán)境與所述感興趣的環(huán)境之間的最低能量狀態(tài)的差異，以提供所述多個(gè)分子種類的所述疊加的代價(jià)；

在所述量子計(jì)算機(jī)上執(zhí)行量子優(yōu)化過程，以確定用于所述多個(gè)分子種類的所述疊加的最小代價(jià)，并且確定對所述多個(gè)分子種類進(jìn)行加權(quán)的更新的系數(shù)；以及

基于所述更新的系數(shù)的比較，標(biāo)識所述感興趣的環(huán)境的所述分子。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被配置為標(biāo)識用于所述感興趣的環(huán)境的分子，所述分子在每個(gè)原子定位處逐原子地具有在所述更新的系數(shù)中的最大系數(shù)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8或9中任一項(xiàng)所述的量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被配置為通過使用具有對應(yīng)的原子軌道波函數(shù)到所述量子計(jì)算機(jī)中的量子位的映射的可變量子本征求解(VQE)方法，確定用于所述真空中和所述感興趣的環(huán)境中的所述多個(gè)分子種類的所述疊加的所述最低能量量子態(tài)。