[發明專利]基于不同測量方式的量子開放系統模擬方法、存儲介質及終端

有效

• 申請號: 202110961858.4
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113609704B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 李曉瑜;胡勇;朱欽圣;吳昊;盧俊邑
• 申請（專利權）人: 四川元匠科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/17;G06F17/16;G06F17/11
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 張巨箭

1.基于不同測量方式的量子開放系統模擬方法，其特征在于：所述方法包括：

基于量子開放系統的分離量子隱馬爾可夫模型及已知時序數據構建似然函數；

采用似然函數對分離量子隱馬爾可夫模型所有可能的Kraus算符求導數進行梯度下降極大化似然函數的值，進而得到分離量子隱馬爾可夫模型中Kraus算符的一個矩陣解，實現分離量子隱馬爾可夫模型的求解；

采用似然函數對分離量子隱馬爾可夫模型所有可能的Kraus算符求導數進行梯度下降極大化似然函數的值具體包括：

采用似然函數將分離量子隱馬爾可夫模型中Kraus算符求解問題轉換為有約束的優化問題；

重構一新矩陣κ，并將所有Kraus算符重新排列成一個新矩陣κ^′，且矩陣κ與矩陣κ^′相乘需為單位矩陣，進而將所述有約束的優化問題轉換為無約束問題；

采用梯度下降算法求解Kraus算符，得到Kraus算符的一個矩陣解；

采用似然函數將分離量子隱馬爾可夫模型中Kraus算符求解問題轉換為有約束的優化問題具體計算過程為：

其中，為似然函數；K為分離量子隱馬爾可夫模型中的Kraus算符；為表示分離量子隱馬爾可夫模型中第i組Kraus算符；表示矩陣的共軛轉置；I表示單位矩陣；m表示行數；q表示列數；

將所述有約束的優化問題轉換為無約束問題具體計算公式為：

其中，κ處于Stiefel流形上；

采用梯度下降算法求解Kraus算符具體為：

其中，G表示似然函數對參數的偏導數；τ表示一個處于區間[0,1]的實數；U表示U＝[G|κ]；V表示V＝[κ|-G]。

2.根據權利要求1所述基于不同測量方式的量子開放系統模擬方法，其特征在于：獲取量子開放系統的分離量子隱馬爾可夫模型具體包括：

基于不同測量方式將量子開放系統對應的環境希爾伯特空間進行劃分，并將劃分后的環境希爾伯特空間帶入至量子開放系統的量子主方程得到量子開放系統的量子條件主方程；

將量子開放系統的量子條件主方程進行馬爾可夫近似處理后得到分離量子隱馬爾可夫模型。

3.根據權利要求2所述基于不同測量方式的量子開放系統模擬方法，其特征在于：所述得到量子開放系統的量子條件主方程具體包括：

根據量子開放系統的哈密頓量獲取所述量子開放系統的量子主方程：

其中，ρ(t)表示在t時刻量子開放系統的密度矩陣；表示密度矩陣對時間t的一階導函數；i表示虛數單位；τ表示小于時間變量t的任意時刻；表示劉維爾超算符，定義為表示與哈密頓量H′相關的劉維爾超算符，定義為G(t,τ)表示與量子開放系統哈密頓量相關的格林函數，定義為…表示Tr_E(…),即對環境求偏跡；E表示環境；表示與量子開放系統哈密頓量相關的格林函數的共軛轉置；

基于不同的測量方式將對應的環境希爾伯特空間的劃分為原有的環境希爾伯特空間為帶入至量子主方程得到量子條件主方程

表示希爾伯特空間上的條件密度矩陣；所述量子條件主方程的個數取決于劃分的環境希爾伯特空間個數。

4.根據權利要求3所述基于不同測量方式的量子開放系統模擬方法，其特征在于：所述將量子開放系統的量子條件主方程進行馬爾可夫近似處理并進行等價變換得到：

其中，表示第i組Kraus算符，表示矩陣的共軛轉置。

5.一種存儲介質，其上存儲有計算機指令，其特征在于：所述計算機指令運行時執行權利要求1-4任意一項所述基于不同測量方式的量子開放系統模擬方法的步驟。

6.一種終端，包括存儲器和處理器，所述存儲器上存儲有可在所述處理器上運行的計算機指令，其特征在于：所述處理器運行所述計算機指令時執行權利要求1-4任意一項所述基于不同測量方式的量子開放系統模擬方法的步驟。