[發(fā)明專利]一種量子相變計算方法、系統(tǒng)及相關(guān)裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210191407.1
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114897170A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張新;趙雅倩;李仁剛
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州浪潮智能科技有限公司
• 主分類號: G06N10/60
• 分類號: G06N10/60
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 耿苑

本申請?zhí)峁┮环N量子相變計算方法，包括：確定初態(tài)表達式；確定所述初態(tài)表達式中量子位對應產(chǎn)生算符的表達式，完成量子態(tài)的初始化；所述產(chǎn)生算法以量子門的形式表示；在哈密頓量條件下，利用Jordan?Wigner變換將所述幺正算符表達式表示為相應的泡利算符；生成所述泡利算符對應的量子線路；所述量子線路應用于量子計算機的量子計算。本申請?zhí)峁┗诹孔佑嬎愕年P(guān)聯(lián)電子體系的量子相變的計算過程，利用本申請有望解決高溫超導等問題，且該量子箱變計算方法可以嵌入到各大廠商的量子計算仿真系統(tǒng)中直接應用，有較強的適用性。本申請還提供一種量子相變計算系統(tǒng)、計算機可讀存儲介質(zhì)和電子設(shè)備，具有上述有益效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及量子領(lǐng)域，特別涉及一種量子相變計算方法、系統(tǒng)及相關(guān)裝置。

背景技術(shù)

強關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)是凝聚態(tài)物理很重要的領(lǐng)域，很多現(xiàn)象都和關(guān)聯(lián)電子體系相關(guān)，例如高溫超導、量子自旋液體、Mott相變等。但是強關(guān)聯(lián)電子體系卻是很難處理的。對于弱相互作用極限，體系離高斯型的真空很接近，微擾理論近似成立，可以定性或半定量的解決這部分問題。對于強相互作用極限，系統(tǒng)原始的自由度被淬滅，在新的真空附近Goldstone激發(fā)成為系統(tǒng)的低能自由度，這時低能激發(fā)是近似沒有糾纏的。然而，最困難的在于中等相互作用區(qū)域，也就是所說的強相互作用體系，這時體系粒子間的相互作用極強，準粒子的產(chǎn)生湮滅劇烈，這時很難找到一個可解的真空來靠近系統(tǒng)，強關(guān)聯(lián)體系只有少數(shù)的幾個特殊的體系存在嚴格解。

數(shù)值計算是目前處理強關(guān)聯(lián)問題的常用手段，有精確對角化、DMRG、量子蒙卡、張量網(wǎng)絡(luò)、團簇動力學平均場等方法。精確對角化由于哈密頓量矩陣隨體系尺寸指數(shù)增加，只能處理很小的體系，目前的極限是能夠處理40 個格點的自旋系統(tǒng)。DMRG能夠處理較大的體系，并給出較高的計算精度，但只局限于準一維系統(tǒng)。量子蒙卡對于偏離半滿的Hubbard模型和具有阻挫的自旋模型都存在非常嚴重的負符號問題，然而這正處于最感興趣的區(qū)域。MPS、PEPS等方法存在一定的截斷誤差。團簇動力學平均場能夠找回部分的空間關(guān)聯(lián)，并且能夠克服負符號問題，但是計算精度和精確結(jié)果仍有較大差別。整體而言，對于強關(guān)聯(lián)電子體系的數(shù)值研究，數(shù)十年來雖然有不小的進展，然而距離徹底解決問題還有很遠的距離。因此，如何利用這些量子計算硬件解決實際問題是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的是提供一種量子相變計算方法、量子相變計算系統(tǒng)、計算機可讀存儲介質(zhì)和電子設(shè)備，能夠

為解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┮环N量子相變計算方法，具體技術(shù)方案如下：

確定初態(tài)表達式；

確定所述初態(tài)表達式中量子位對應產(chǎn)生算符的表達式，完成量子態(tài)的初始化；所述產(chǎn)生算法以量子門的形式表示；

在哈密頓量條件下，利用Jordan-Wigner變換將所述幺正算符表達式表示為相應的泡利算符；

生成所述泡利算符對應的量子線路；所述量子線路應用于量子計算機的量子計算。

可選的，確定初態(tài)表達式包括：

根據(jù)量子態(tài)的邏輯門確定所述初態(tài)表達式。

可選的，在哈密頓量條件下，利用Jordan-Wigner變換將所述幺正算符表達式表示為相應的泡利算符包括：

在哈密頓量條件下，將以哈密頓演化的非幺正算符擴充為所述幺正算符；

利用Jordan-Wigner變換將所述幺正算符對應表達式表示為相應的泡利算符。

可選的，利用Jordan-Wigner變換將所述幺正算符表達式表示為相應的泡利算符包括：

對所述幺正算符作Trotter-Suzuki分解，并取一階近似，得到所述幺正算符表達式對應的泡利算符。

可選的，生成所述泡利算符對應的量子線路包括：