[發明專利]一種基于量子線路求解貝葉斯網絡的方法及裝置

在審

• 申請號: 202110627291.7
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN115438791A
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 竇猛漢;李葉;劉焱
• 申請（專利權）人: 合肥本源量子計算科技有限責任公司
• 主分類號: G06N10/20
• 分類號: G06N10/20;G06N7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于量子線路求解貝葉斯網絡的方法及裝置，方法包括：接收并響應針對目標系統的貝葉斯網絡的編輯操作，顯示編輯后的貝葉斯網絡；接收并響應針對所述貝葉斯網絡的計算操作，構造所述貝葉斯網絡對應的量子線路；運行所述量子線路，輸出并顯示所述貝葉斯網絡的節點的概率分布。利用本發明實施例，能夠實現貝葉斯網絡的量子計算方式，將貝葉斯網絡的計算復雜度降低，實現高效計算，并且利用量子態的疊加特性，從而以更少的存儲和計算資源實現支持大規模多節點網絡模型的處理。

技術領域

本發明屬于量子計算技術領域，特別是一種基于量子線路求解貝葉斯網絡的方法及裝置。

背景技術

量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子計算機。量子計算機因其具有相對普通計算機更高效的處理數學問題的能力，例如，能將破解RSA密鑰的時間從數百年加速到數小時，故成為一種正在研究中的關鍵技術。

貝葉斯網絡是一種概率圖模型，適用于求解特定類型的復雜隨機系統，其假設復雜隨機系統中存在著多個關鍵因素節點，大部分節點間沒有直接因果關系，直接關聯的節點間因果關系是單向的，而且不存在能沿著單向因果關系前進回到自身的節點。但是現有的貝葉斯網絡技術只能解決復雜隨機系統展示不夠直觀的問題，無法降低系統中概率求解的計算復雜度，并且現有的經典貝葉斯網絡技術的數據量計算復雜度會隨著復雜隨機系統的節點數增加而呈指數級增長，難以處理大規模問題。

基于此，有必要實現一種貝葉斯網絡的量子計算方式，解決現有技術中的不足。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于量子線路求解貝葉斯網絡的方法及裝置，以解決現有技術中的不足，它能夠將貝葉斯網絡的計算復雜度降低，實現高效計算，并且利用量子態的疊加特性，從而以更少的存儲和計算資源實現支持大規模多節點網絡模型的處理。

本申請的一個實施例提供了一種基于量子線路求解貝葉斯網絡的方法，方法包括：

接收并響應針對目標系統的貝葉斯網絡的編輯操作，顯示編輯后的貝葉斯網絡；

接收并響應針對所述貝葉斯網絡的計算操作，構造所述貝葉斯網絡對應的量子線路；

運行所述量子線路，輸出并顯示所述貝葉斯網絡的節點的概率分布。

可選的，所述接收并響應針對目標系統的貝葉斯網絡的編輯操作，顯示編輯后的貝葉斯網絡，包括：

接收并響應針對預設系統或自定義系統的選擇操作，在編輯區域顯示所選擇的系統對應的初始貝葉斯網絡；

接收并響應針對所述初始貝葉斯網絡的編輯操作，顯示編輯后的貝葉斯網絡。

可選的，所述構造所述貝葉斯網絡對應的量子線路，包括：

獲取所述貝葉斯網絡包含的各個節點及節點間的因果關系；其中，所述因果關系包括：節點間的條件概率；

針對所述各個節點中的根節點，構造制備量子比特的疊加態的第一子量子線路，其中，一節點對應一個或一組量子比特，所述疊加態包括：所述根節點的各個狀態及其概率分布；

針對所述各個節點中每兩個具備因果關系的節點，分別構造所述因果關系對應的、用于編碼所述條件概率的第二子量子線路；

根據所述第一子量子線路和所述第二子量子線路，獲得所述貝葉斯網絡對應的量子線路。

可選的，所述針對所述各個節點中的根節點，構造制備量子比特的疊加態的第一子量子線路，包括：

根據所述根節點的狀態數，確定編碼所述根節點的狀態所需的量子比特數，作為第一數量，以及預設量子邏輯門數，作為第二數量；