[发明专利]基于量子系统的数据处理方法及量子设备

说明书

本申请公开了基于量子系统的数据处理方法及量子设备，涉及量子计算领域。具体实现：确定量子系统的待处理哈密顿量H，待处理哈密顿量H的特征向量的维度为N；将确定出的参数化量子电路作用到N个初始态中任意T个目标初始态后，得到T个量子态；确定待处理哈密顿量H在量子态下的能量值；获取基于目标损失函数对能量值进行优化处理后所确定出的所述参数化量子电路所对应的目标参数；将基于目标参数确定出的参数化量子电路作用到N个初始态上，得到待处理哈密顿量H的N个特征向量，以将所述N个特征向量作为所述量子系统的N个特征态。如此，有效地得到待处理哈密顿量H的N个特征向量。

技术领域

本申请涉及数据处理领域，尤其涉及量子计算领域。

背景技术

在物理、化学、机器学习等领域，提取量子系统的哈密顿量的特征值和特征向量一直以来都是非常重要的问题。一般来说，可以使用经典计算机提取量子系统的哈密顿量的特征向量，但是当量子系统的规模达到一定程度的时候，经典计算机就无法用来提取特征向量了。当然，除了特征向量的提取外，还有很多其他的问题是经典计算机无法解决的。而为了解决这些问题，科研工作者们提出了基于量子力学的原理来设计计算机，这样的计算机就被称为量子计算机。自从这个概念被提出后，量子计算机就一直以超越经典计算机而闻名，而且被广泛认为可以解决经典计算机无法完成的任务，并将对社会和科技的发展带来深刻的影响。随着量子计算技术和量子硬件的发展，使用近期的有噪中规量子(NoisyIntermediate Scale Quantum，NISQ)计算机来提取大规模系统的特征已然成为可能。

发明内容

本申请提供了一种基于量子系统的数据处理方法及量子设备。

根据本申请的一方面，提供了一种基于量子系统的数据处理方法，包括：

确定量子系统的待处理哈密顿量H，其中，所述待处理哈密顿量H的特征向量的维度为N；

将确定出的参数化量子电路作用到预先制备的N个初始态中任意T个目标初始态后，得到T个量子态，所述T和N均为正整数；

获取所述待处理哈密顿量H在所述量子态下的能量值；

获取基于目标损失函数对能量值进行优化处理后所确定出的所述参数化量子电路所对应的目标参数，其中，所述目标损失函数是基于所述待处理哈密顿量H在所述T个量子态下的能量值而确定出的；

将基于所述目标参数确定出的所述参数化量子电路作用到所述N个初始态上，得到所述待处理哈密顿量H的N个特征向量，以将所述N个特征向量作为所述量子系统的N个特征态。

根据本申请的另一方面，提供了一种量子设备，包括：

哈密顿量确定单元，用于确定量子系统的待处理哈密顿量H，其中，所述待处理哈密顿量H的特征向量的维度为N；

量子电路处理单元，用于将确定出的参数化量子电路作用到预先制备的N个初始态中任意T个目标初始态后，得到T个量子态，所述T和N均为正整数；

能量值获取单元，用于获取所述待处理哈密顿量H在所述量子态下的能量值；

目标参数获取单元，用于获取基于目标损失函数对能量值进行优化处理后所确定出的所述参数化量子电路所对应的目标参数，其中，所述目标损失函数是基于所述待处理哈密顿量H在所述T个量子态下的能量值而确定出的；

特征向量确定单元，用于将基于所述目标参数确定出的所述参数化量子电路作用到所述N个初始态上，得到所述待处理哈密顿量H的N个特征向量，以将所述N个特征向量作为所述量子系统的N个特征态。

根据本申请的另一方面，提供了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，