[发明专利]量子吉布斯态生成方法、装置及电子设备

说明书

本申请提出一种量子吉布斯态生成方法、装置及电子设备，属于量子技术领域。其中，该方法包括：获取目标哈密顿量；根据目标哈密顿量对应的自由能函数的多项展开式，确定目标损失函数；根据目标损失函数的取值，确定预设的参数化量子电路中的参数向量对应的目标向量；将目标向量代入预设的参数化量子电路中，确定目标量子电路；将目标量子电路作用在第一类系统及第二类系统的初始态上，获取目标量子电路在第一类系统上的目标量子态，其中，第一类系统的维度与目标哈密顿量的维度相同；根据目标量子态，确定目标哈密顿量对应的吉布斯态。由此，通过这种量子吉布斯态生成方法，实现了高效、且较准确的生成量子吉布斯态。

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及量子技术领域，提出一种量子吉布斯态生成方法、装置及电子设备。

背景技术

在量子机器学习和量子计算领域，特定量子态的生成是极其重要的问题。特别的，尤其是吉布斯态(Gibbs state)的生成是实现诸多量子算法所必须的一个步骤。

相关技术中，通过利用振幅估计和量子信号处理，来计算量子态的自由能，进而生成吉布斯态的方法，由于振幅估计和量子信号处理都需要大量的量子位来实现，而无法在现有的量子计算机中运行。因此，亟需一种可以在现有的量子计算机中运行的量子吉布斯态生成方法。

发明内容

提供了一种用于量子吉布斯态生成方法、装置、电子设备及存储介质。

根据第一方面，提供了一种量子吉布斯态生成方法，包括：获取目标哈密顿量；根据目标哈密顿量对应的自由能函数的多项展开式，确定目标损失函数；根据所述目标损失函数的取值，确定预设的参数化量子电路中的参数向量对应的目标向量；将所述目标向量代入所述预设的参数化量子电路中，确定目标量子电路；将所述目标量子电路作用在第一类系统及第二类系统的初始态上，获取所述目标量子电路在第一类系统上的目标量子态，其中，所述第一类系统的维度与所述目标哈密顿量的维度相同；根据所述目标量子态，确定所述目标哈密顿量对应的吉布斯态。

根据第二方面，提供了一种量子吉布斯态生成装置，包括：第一获取模块，用于获取目标哈密顿量；第一确定模块，用于根据所述目标哈密顿量对应的自由能函数的多项展开式，确定目标损失函数；第二确定模块，用于根据所述目标损失函数的取值，确定所述预设的参数化量子电路中参数向量对应的目标向量；第三确定模块，用于将所述目标向量代入所述预设的参数化量子电路中，确定目标量子电路；第二获取模块，用于将所述目标量子电路作用在第一类系统及第二类系统的初始态上，获取所述目标量子电路在第一类系统上的目标量子态，其中，所述第一类系统的维度与所述目标哈密顿量的维度相同；第四确定模块，用于根据所述目标量子态，确定所述目标哈密顿量对应的吉布斯态。

根据第三方面，提供了一种电子设备，其包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如前所述的量子吉布斯态生成方法。

根据第四方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机指令用于使所述计算机执行如前所述的量子吉布斯态生成方法。

根据本申请的技术方案，通过根据目标哈密顿量对应的自由能函数的多项展开式，确定目标损失函数，并根据目标损失函数的取值，确定预设的参数化量子电路中的参数向量对应的目标向量，之后将目标向量代入预设的参数化量子电路中，确定目标量子电路，进而将目标量子电路作用在第一类系统及第二类系统的初始态上，获取目标量子电路在第一类系统上的目标量子态，其中，第一类系统的维度与目标哈密顿量的维度相同，以根据目标量子态，确定目标哈密顿量对应的吉布斯态。由此，通过构造可在现有量子设备中进行计算、且与系统自由能接近的目标损失函数，并利用目标损失函数对现有量子设备可提供的参数可调的量子电路的参数进行优化，以生成目标量子电路，进而通过目标量子电路直接生成目标哈密顿量的吉布斯态，从而实现了高效、且较准确的生成吉布斯态。