[發明專利]量子模擬器實現方法、裝置、相關設備以及量子模擬方法

在審

• 申請號: 202111040089.0
• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN113887730A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 楊凱;范登棟;張超;劉勇翔;徐鵬翔
• 申請（專利權）人: 鵬城實驗室
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 朱陽波

本發明公開了一種量子模擬器實現方法、裝置、相關設備以及量子模擬方法，其中，上述量子模擬器實現方法包括：構建量子比特門算子，其中，上述量子比特門算子用于基于量子門的操作位對目標設備中的數據進行搬運并進行態矢量更新；構建量子模擬器，其中，上述量子模擬器中包括上述量子比特門算子，上述量子模擬器是實現量子線路模擬的軟件包；將上述量子模擬器部署到上述目標設備中，上述目標設備為昇騰AI處理器。與現有技術相比，本發明方案中獲取可以對昇騰AI處理器中的數據進行搬運并進行態矢量更新的量子比特門算子，并根據量子比特門算子獲取能部署到昇騰AI處理器中運行的量子模擬器，從而有利于充分利用昇騰AI處理器的計算能力實現量子模擬。

技術領域

本發明涉及量子計算模擬技術領域，尤其涉及的是一種量子模擬器實現方法、裝置、相關設備以及量子模擬方法。

背景技術

量子計算理論已顯示出其在解決某些超越經典計算機計算能力的重要問題方面的強大潛力，例如在密碼學、金融建模和機器學習場景中都有巨大的應用前景。近年來推出了部分量子計算機，但目前量子計算機還沒有得到廣泛地使用。

現有技術中，通常通過量子電路仿真來實現量子模擬。量子計算線路模擬本質上是用軟件來模擬真實量子計算機的計算過程，實現量子線路模擬的軟件包一般稱為量子模擬器。現有技術的問題在于，已有的量子模擬器只能在CPU或GPU上運行，目前還沒有可以在昇騰AI處理器上運行的量子模擬器。用戶在配備了昇騰AI處理器的訓練服務器上只能使用CPU資源運行傳統量子模擬器，不利于充分利用昇騰處理器的計算能力。

因此，現有技術還有待改進和發展。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種量子模擬器實現方法、裝置、相關設備以及量子模擬方法，旨在解決現有技術中的量子模擬器不能在昇騰AI處理器上運行，不利于充分利用昇騰AI處理器的計算能力的問題。

為了實現上述目的，本發明第一方面提供一種量子模擬器實現方法，其中，上述方法包括：

構建量子比特門算子，其中，上述量子比特門算子用于基于量子模擬的操作位對目標設備中的數據進行搬運并進行態矢量更新；

構建量子模擬器，其中，上述量子模擬器中包括上述量子比特門算子，上述量子模擬器是實現量子線路模擬的軟件包；

將上述量子模擬器部署到上述目標設備中，上述目標設備為昇騰AI處理器。

可選的，上述量子比特門算子用于對量子比特進行單量子比特門操作。

可選的，上述量子比特門算子基于以下步驟進行量子模擬：

獲取待計算數據的類型以及上述昇騰AI處理器的核心數和緩沖區大小；

基于上述核心數啟動多核處理并對上述待計算數據對應的態矢量進行劃分；

將劃分后的態矢量從全局存儲器中搬運到輸出緩沖區后進行量子比特門操作對應的矩陣向量乘操作，獲得計算后的數據；

將上述計算后的數據從上述輸出緩沖區搬運到上述全局存儲器中。

可選的，上述量子比特門算子包括分別與不同操作位對應的分布式單量子比特門算子、低位單量子比特門算子以及高位單量子比特門算子。

可選的，上述構建量子比特門算子，包括：

基于上述量子線路和上述目標設備獲取分布式高操作位范圍、低操作位范圍以及非分布式高操作位范圍，其中，上述分布式高操作位范圍內的操作位是需要進行分布式通信的操作位，上述低操作位范圍內的操作位對應的地址距離小于上述昇騰AI處理器的數據搬運最小尺度，上述非分布式高操作位范圍內的操作位對應的地址距離不小于上述昇騰AI處理器的數據搬運最小尺度且不存在分布式通信；