[发明专利]使用子逻辑控制训练量子演进的方法、装置和介质

说明书

本申请涉及使用子逻辑控制训练量子演进的方法、装置和介质。在一个方面中，方法包括以下动作：访问量子硬件，其中，所述量子硬件包括：量子系统，所述量子系统包括一个或多个多级量子子系统；一个或多个控制设备，所述一个或多个控制设备根据一个或多个相应控制参数对所述一个或多个多级量子子系统操作，所述一个或多个相应控制参数与所述多级量子子系统所在的物理环境的参数相关；在初始量子态下初始化所述量子系统，其中，控制参数的初始集合形成定义所述初始量子态的参数化；获得一个或多个量子系统可观察量和一个或多个目标量子态；以及迭代训练，直到完成事件的发生。

背景技术

本说明书涉及量子计算。

已经提出了量子变分本征求解器作为准备和研究物理上感兴趣的系统的状态的方法。量子变分本征求解器的数字实施方式使用量子逻辑门，该量子逻辑门对量子比特执行精确已知的操作。

发明内容

本说明书描述了用于训练初始量子态的量子演进以实现具有所定义的目标特性的目标量子态的技术。使用通过调谐基本硬件元件(诸如，通常可以用于校准单个量子门的控制旋钮)而定义的可调模拟演进来训练初始量子态的量子演进。

通常，本说明书中描述的主题的一个创新方面可以实施在方法中，该方法包括：访问量子硬件，其中，该量子硬件包括：量子系统，该量子系统包括一个或多个多级量子子系统；一个或多个控制设备，该一个或多个控制设备根据一个或多个相应控制参数对一个或多个多级量子子系统操作，该一个或多个相应控制参数与多级量子子系统所在的物理环境的参数相关；在初始量子态下初始化量子系统，其中，控制参数的初始集合形成定义初始量子态的参数化；获得一个或多个量子系统可观察量和一个或多个目标量子态；以及在迭代训练，直到完成事件的发生。

该方面的其它实施方式包括记录在一个或多个计算机存储设备上的对应计算机系统、装置和计算机程序，每个计算机系统、装置和计算机程序都被配置为执行方法的动作。一个或多个计算机的系统可以被配置为通过在系统上安装的软件、固件、硬件或其组合来执行特定操作或动作，该软件、固件、硬件或其组合在操作中使系统执行动作。一个或多个计算机程序可以被配置为通过包括当由数据处理装置执行时使装置执行动作的指令来执行特定操作或动作。

前述和其它实施方式可以分别单独地或组合地可选地包括以下特征中的一个或多个。在一些实施方式中，迭代训练包括：迭代训练从初始量子态的变化以达到一个或多个目标量子态。

在另外的实施方式中，迭代训练包括：迭代训练初始量子态和随后的量子态的演进以实现一个或多个目标量子态，直到完成事件的发生。

在一些情况下，演进是模拟演进。

在一些实施方式中，针对每次迭代，迭代训练包括：确定成本函数的值，该成本函数是基于针对迭代的当前量子态以及量子系统可观察量中的一个或多个；最小化成本函数的值以确定定义当前量子态的控制参数的更新值；以及确定完成事件是否已经发生。

在其它实施方式中，最小化成本函数的值以确定控制参数的更新值包括：调整控制参数。

在一些情况下，该方法进一步包括：响应于确定完成事件已经发生，提供用于实验探测的一个或多个目标量子态。

在一些实施方式中，(i)量子系统可观察量中的至少一个包括量子系统的哈密顿量，(ii)一个或多个目标量子态包括哈密顿量的一个或多个本征态，以及(iii)实验探测包括测量本征态中的一个或多个的能量以确定本征态的对应能量本征值。

在其它实施方式中，(i)系统可观察量是分子电子结构哈密顿量，(ii)一个或多个目标量子态包括分子电子结构哈密顿量的基态，以及(iii)实验探测包括测量目标量子态以确定基态能量。

在一些情况下，基于量子态和系统可观察量中的一个或多个的成本函数的值是量子态和系统可观察量中的一个或多个的期望值。