[發(fā)明專利]基于混合量子算法的組合優(yōu)化求解方法、系統(tǒng)及求解器架構

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110554574.3
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113392580B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 王俊超;單征;舒國強;龐建民;劉鐘云
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N10/60;G06F111/04;G06F111/08
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 周艷巧

1.一種基于混合量子算法的組合優(yōu)化求解方法，其特征在于，包含如下內容：

針對用戶待求解問題，將其表示為含有目標函數和約束條件的組合優(yōu)化規(guī)范化形式表達優(yōu)化模型；

將優(yōu)化模型映射到哈密頓量，生成目標函數對應的量子線路及約束條件相關的混合狀態(tài)哈密頓算子量子線路；且在哈密頓量映射中，將方程變元量子化，通過查詢哈密頓量糾纏狀態(tài)，自動生成目標函數對應的量子線路及約束條件相關的混合狀態(tài)哈密頓算子量子線路，通過知識庫建立兩者對應關系線路拍；

通過設定優(yōu)化器參數及可行態(tài)和角度參數，利用量子計算機或模擬器執(zhí)行量子線路；并通過測量量子線路輸出尋找最優(yōu)近似解。

2.根據權利要求1所述的基于混合量子算法的組合優(yōu)化求解方法，其特征在于，針對約束條件中的不等式約束，通過增加松弛變量將其轉化為等式約束。

3.根據權利要求1所述的基于混合量子算法的組合優(yōu)化求解方法，其特征在于，利用經典計算機查找測量量子線路輸出的最佳近似解，通過判斷該最佳近似解是否最優(yōu)來尋找最優(yōu)近似解。

4.根據權利要求3所述的基于混合量子算法的組合優(yōu)化求解方法，其特征在于，尋找最優(yōu)近似解中，針對最佳近似解不是最優(yōu)的情形，通過調整優(yōu)化器參數在經典計算機上進行優(yōu)化，重新執(zhí)行量子線路及測量量子線路輸出來尋找最優(yōu)近似解。

5.根據權利要求3所述的基于混合量子算法的組合優(yōu)化求解方法，其特征在于，通過概率選取測量量子線路輸出結果，通過利用經典計算機將選取的結果帶入目標函數進行驗證來尋找最優(yōu)近似解。

6.一種基于混合量子算法的組合優(yōu)化求解系統(tǒng)，其特征在于，包含：輸入模塊、映射模塊和輸出模塊，其中，

輸入模塊，用于針對用戶待求解問題，將其表示為含有目標函數和約束條件的組合優(yōu)化規(guī)范化形式表達優(yōu)化模型；

映射模塊，用于將優(yōu)化模型映射到哈密頓量，生成目標函數對應的量子線路及約束條件相關的混合狀態(tài)哈密頓算子量子線路；且在哈密頓量映射中，將方程變元量子化，通過查詢哈密頓量糾纏狀態(tài)，自動生成目標函數對應的量子線路及約束條件相關的混合狀態(tài)哈密頓算子量子線路，通過知識庫建立兩者對應關系線路；

輸出模塊，用于通過設定優(yōu)化器參數及可行態(tài)和角度參數，利用量子計算機或模擬器執(zhí)行量子線路；并通過測量量子線路輸出尋找最優(yōu)近似解。

7.一種基于混合量子算法的組合優(yōu)化求解器架構，其特征在于，包含如下內容：

輸入規(guī)范化模塊，用于建立待求解問題的優(yōu)化模型，該優(yōu)化模型由目標函數和約束條件組成；

量子線路建立模塊，用于將優(yōu)化模型映射到哈密頓量，針對優(yōu)化模型中目標函數和約束條件，通過生成哈密頓量建立量子線路；且在哈密頓量映射中，將方程變元量子化，通過查詢哈密頓量糾纏狀態(tài)，自動生成目標函數對應的量子線路及約束條件相關的混合狀態(tài)哈密頓算子量子線路，通過知識庫建立兩者對應關系線路；

優(yōu)化求解模塊，用于通過設定優(yōu)化器參數并執(zhí)行量子線路來獲取測量輸出，并利用經典計算機將測量輸出結果帶入目標函數進行驗證，以獲取最優(yōu)近似解。