[发明专利]随机化的间隙和振幅估计

权利要求书

1.一种在量子计算系统处实现的方法，包括：

由所述量子计算系统的第一量子电路在至少一个量子位中准备初始量子态；

由所述量子计算系统的第二量子电路向所述初始量子态应用随机酉以产生随机量子态；

由所述量子计算系统的第三量子电路基于目标酉来演化所述随机量子态；

由所述量子计算系统的第四量子电路向经演化的所述量子态应用随机选择的所述酉的逆以产生最终量子态；以及

由所述量子计算系统的经典处理器，基于由所述量子计算系统的至少一个测量电路对所述最终量子态相对于所述初始量子态的测量，来产生对所述目标酉的本征值间隙的估计。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个量子位的所述初始量子态是一态。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个量子位的所述初始量子态是零态。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述目标酉基于哈密顿算子，并且所述方法还包括由所述至少一个测量电路选择演化时间，以及由所述至少一个测量电路允许所述随机量子态演化所述演化时间。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述随机量子态通过多次应用所述目标酉而被演化。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

由所述第二量子电路向所述至少一个量子位中的相关联的初始量子态应用一组随机酉以产生对应的随机量子态；

由所述第三量子电路基于所述目标酉来演化一组所述对应的随机量子态；

由所述第四量子电路向对应的经演化的量子态应用随机选择的所述酉的逆以产生一组最终量子态；以及

由所述经典处理器，基于所述至少一个测量电路对所述一组最终量子态相对于所述至少一个量子位的所述相关联的初始量子态的测量，来产生对所述目标酉的本征值间隙的估计。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述至少一个量子位中的所述初始量子态是相同的量子态。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述目标酉基于哈密顿算子，并且所述方法还包括：由所述至少一个测量电路选择演化时间，以及由所述至少一个测量电路允许所述随机量子态在哈密顿量下演化所述演化时间。

9.根据权利要求6所述的方法，其中所述一组随机量子态通过向所述随机量子态中的每个随机量子态多次应用所述目标酉而被演化。

10.根据权利要求6所述的方法，其中所述至少一个量子位中的所述初始量子态包括至少两个不同的量子态。

11.根据权利要求6所述的方法，其中所述目标酉是V，并且所述一组随机量子态通过向一组量子态中的所述随机量子态应用所述目标酉m次而被演化，其中m是对于所述随机量子态中的至少一些随机量子态而言不同的整数。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述目标酉与控制图相关联，并且所述方法还包括：由所述经典处理器基于所估计的所述本征值来定义控制图。

13.根据权利要求1所述的方法，还包括：对于与控制图相关联的多个酉执行权利要求1的步骤以获取本征值间隙，并且由所述经典处理器基于所述本征值间隙来提供对控制图的估计。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述目标酉是Grover搜索算子，并且所述随机量子态通过应用所述目标酉偶数次而被演化。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述目标酉与从初始哈密顿量演化为最终哈密顿量的时间相关哈密顿量相关联，并且所述随机量子态绝热地被演化。