[发明专利]一种基于量子计算机的全量子分子模拟方法

权利要求书

1.一种量子化梯度下降算法的方法，所述方法包括：

以存储在一个量子存储器中的若干量子比特作为执行计算的工作系统,以存储在另一个量子存储器中的若干量子比特作为执行计算的辅助系统；

制备所述工作系统的初态，使其表示待求解量梯度下降前的状态；

将所述辅助系统制备为一种叠加态；

根据所述辅助系统的状态，对工作系统施加量子逻辑门操作，建立所述工作系统和辅助系统的量子纠缠；

对辅助系统进行阿达马门操作，使得辅助系统处于|0〉状态；

测量所述辅助系统处于|0〉状态时工作系统所处的量子末态；

输出所述工作系统所处的量子末态。

2.根据权利要求1所述的方法，所述将所述辅助系统制备为一种叠加态，包括，对所述辅助系统施加阿达马门操作，使之处于一种叠加态。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对工作系统进行量子逻辑门操作中，所述量子逻辑门包括：泡利X门、泡利Y门、泡利Z门。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对工作系统施加量子逻辑门操作，包括，维持工作系统的状态不变。

5.一种全量子分子模拟方法，所述全量子分子模拟方法基于一种量子计算机，所述方法包括：

根据分子中原子坐标，求出所述分子的费米哈密顿量；

将所述哈密顿量映射为希尔伯特空间的比特哈密顿量；

根据所述比特哈密顿量，取得分子的哈特里-福克态，根据所述分子的哈特里-福克态，制备量子计算机中量子比特的初态；

根据权利要求1所述的方法生成梯度下降量子线路；

根据所述量子比特的初态，通过所述梯度下降量子线路，进行若干次梯度下降迭代直到所述梯度下降量子线路输出的量子末态收敛到所述基于分子的基态设置的阈值范围内；

测量所述量子末态下分子的哈密顿量期望值，获得分子的基态能量。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：根据所述分子的基态能量、以及电子结构，预测分子的基本化学性质；所述预测分子的基本化学性质，包括，预测分子的化学反应速率。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：利用所述分子的基本化学性质，筛选、组合新分子材料，以及对新分子材料进行性能预测。

8.一种量子化分子模拟设备，所述设备包括：

预处理单元，配置为计算分子的哈密顿量；

量子计算单元，配置为制备量子比特为根据所述分子的哈密顿量求得的哈特里-福克态，执行权利要求1所述的方法的梯度下降量子线路，获得量子比特末态，测量所述量子末态下分子的哈密顿量期望值，获得分子的基态能量；

分子材料合成筛选单元，配置为根据所述分子的基态能量，计算分子的化学性质，预测合成材料属性。

9.一种量子计算机，包括被配置为实现根据权利要求1至7中的任一项所述的方法的一个或多个量子电路。

10.一种计算机可读介质，包括存储于其上的计算机可执行指令，其中所述计算机可执行指令当在量子计算机上执行时使得所述量子计算机执行根据权利要求1至7中的任一项所述的方法。