[發明專利]量子設備酉變換程度確定方法及裝置、電子設備和介質

在審

• 申請號: 202310348202.4
• 申請日: 2023-04-03
• 公開（公告）號: CN116362341A
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 王琨
• 申請（專利權）人: 北京百度網訊科技有限公司
• 主分類號: G06N10/20
• 分類號: G06N10/20;G06F18/22
• 代理公司: 北京市漢坤律師事務所 11602
• 代理人: 姜浩然;吳麗麗

本公開提供了一種量子設備酉變換程度確定方法、裝置、電子設備、計算機可讀存儲介質和計算機程序產品，涉及計算機領域，尤其涉及量子計算機技術領域。實現方案為：執行以下操作共N次：在單比特量子門集合中隨機采樣2n個量子門；執行以下操作共M次：在預設的標準基態集合中隨機采樣一個基態作為第一量子態；將2n個量子門中的前n個量子門對應的轉置操作作用到第一量子態的每個比特上，獲得第二量子態；對第二量子態執行量子操作獲得第三量子態；將后n個量子門依次作用到第三量子態的每個比特上，獲得第四量子態；以及對第四量子態進行標準基測量獲得輸入輸出字符串組合；確定字符串組合出現的概率分布以進一步確定量子操作所對應的酉變換程度。

技術領域

本公開涉及計算機領域，尤其涉及量子計算機技術領域，具體涉及一種量子設備酉變換程度確定方法、裝置、電子設備、計算機可讀存儲介質和計算機程序產品。

背景技術

量子計算是下一代計算科技的核心，也是新一輪產業變革的突破口，相關技術正在飛速地發展。隨著量子硬件飛速發展，有噪中等規模量子(Noisy?Intermediate-ScaleQuantum、NISQ)時代已經到來，該階段的量子設備擁有50～100物理量子比特，不管數量和質量均達到經典計算機難以模擬的程度。理想情況下，量子設備實現的是酉變換(unitarytransformation)演化。

但是在可預見的未來量子設備中的噪聲問題是難以避免的：量子比特中的熱量耗散，或是更底層的量子物理過程中產生的隨機波動，都會導致量子設備實現的演化過程不再是酉變換，而非酉變換演化過程可能會導致比如量子比特狀態翻轉或隨機化等，使得整個計算過程失敗。

發明內容

本公開提供了一種量子設備酉變換程度確定方法、裝置、電子設備、計算機可讀存儲介質和計算機程序產品。

根據本公開的一方面，提供了一種量子設備酉變換程度確定方法，包括：執行以下操作共N次，其中N為正整數；在預設的單比特量子門集合中隨機有放回地采樣2n個單比特量子門，其中n為所述量子設備的相應量子操作對應的量子比特數，n為正整數；執行以下操作共M次，其中M為正整數；在預設的n比特標準基態集合中隨機采樣一個基態，以作為第一量子態；將所述2n個單比特量子門中的前n個量子門各自對應的轉置操作依次作用到所述第一量子態的每個量子比特上，以獲得第二量子態；通過對所述第二量子態執行所述量子操作，獲得第三量子態；將所述2n個單比特量子門中的后n個量子門依次作用到所述第三量子態的每個量子比特上，以獲得第四量子態；以及對所述第四量子態進行標準基測量，以獲得第一字符串，其中，所述第一量子態所對應的字符串和所述第一字符串形成字符串組合；基于所述M次操作后所獲得的所有字符串組合，確定每個相同字符串組合所出現的概率分布；以及基于N次操作后所獲得的所述概率分布、各個第一量子態所對應字符串之間的相似度以及各個第一字符串之間的相似度，確定所述量子設備的所述量子操作所對應的酉變換程度。

根據本公開的另一方面，提供了一種量子設備酉變換程度確定裝置，包括：操作單元，配置為執行以下操作共N次，其中N為正整數；在預設的單比特量子門集合中隨機有放回地采樣2n個單比特量子門，其中n為所述量子設備的相應量子操作對應的量子比特數，n為正整數；執行以下操作共M次，其中M為正整數；在預設的n比特標準基態集合中隨機采樣一個基態，以作為第一量子態；將所述2n個單比特量子門中的前n個量子門各自對應的轉置操作依次作用到所述第一量子態的每個量子比特上，以獲得第二量子態；通過對所述第二量子態執行所述量子操作，獲得第三量子態；將所述2n個單比特量子門中的后n個量子門依次作用到所述第三量子態的每個量子比特上，以獲得第四量子態；以及對所述第四量子態進行標準基測量，以獲得第一字符串，其中，所述第一量子態對應的字符串和所述第一字符串形成字符串組合；基于所述M次操作后所獲得的所有字符串組合，確定每個相同字符串組合所出現的概率分布；以及確定單元，配置為基于N次操作后所獲得的所述概率分布、各個第一量子態所對應字符串之間的相似度以及各個第一字符串之間的相似度，確定所述量子設備的所述量子操作所對應的酉變換程度。