[发明专利]用于计算量子配分函数的方法、相关装置及程序产品

说明书

本申请公开了用于计算量子配分函数的方法、装置、电子设备、可读存储介质及计算机程序产品，涉及量子计算技术等领域。一实施方式包括：获取目标哈密顿量、预设的参数化量子电路、第一初始概率分布、第一初始量子态、第一预设次数和逆温度；计算目标哈密顿量在每次的第一实际量子态下的能量值，得到能量值集合；根据基于能量值集合计算得到的能量均值和逆温度计算得到作为当前的损失函数的离散形式的自由能；最小化当前的损失函数，并利用更新后的新概率分布不断迭代计算，且将满足第一预设迭代要求的损失函数作为目标损失函数；根据目标损失函数和逆温度计算得到目标配分函数的估计值。应用该实施方式可以更高效、准确的计算量子配分函数。

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，具体涉及量子计算等人工智能技术领域，尤其涉及用于计算量子配分函数的方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质及计算机程序产品。

背景技术

量子计算技术已逐渐在多种领域取得了成功的应用，例如在机器学习中，量子计算可以用于模拟贝叶斯估计；在计算机科学中，它可以解决计数问题、凸体体积计算问题；在统计物理学中，它可以计算物理系统的热动力学量。而在实现这些应用的过程中，计算配分函数(Partition Function)是其中关键的、不可或缺的步骤。

目前，无论是在经典计算机还是量子计算机上，普遍用来计算配分函数的方法是马尔可夫链蒙特卡洛法和模拟退火法。

发明内容

本申请实施例提出了一种用于计算量子配分函数的方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。

第一方面，本申请实施例提出了一种用于计算量子配分函数的方法，包括：获取目标哈密顿量、预设的参数化量子电路、第一初始概率分布、第一初始量子态、第一预设次数和逆温度；计算目标哈密顿量在每次的第一实际量子态下的能量值，得到能量值集合；其中，第一实际量子态由第一初始量子态在当前次数下受参数化量子电路影响后得到，参数化量子电路每次受第一初始概率分布对第一初始化量子态造成不同影响；根据基于能量值集合计算得到的能量均值和逆温度计算得到离散形式的自由能，并将其作为当前的损失函数；最小化当前的损失函数，并利用得到的新概率分布参与进下一次损失函数的迭代计算过程，直至将满足第一预设迭代要求的损失函数作为目标损失函数；根据目标损失函数和逆温度计算得到目标配分函数的估计值。

第二方面，本申请实施例提出了一种用于计算量子配分函数的装置，包括：第一参数获取单元，被配置成获取目标哈密顿量、预设的参数化量子电路、第一初始概率分布、第一初始量子态、第一预设次数和逆温度；第一能量值计算单元，被配置成计算目标哈密顿量在每次的第一实际量子态下的能量值，得到能量值集合；其中，第一实际量子态由第一初始量子态在当前次数下受参数化量子电路影响后得到，参数化量子电路每次受第一初始概率分布对第一初始化量子态造成不同影响；离散形式自由能计算单元，被配置成根据基于能量值集合计算得到的能量均值和逆温度计算得到离散形式的自由能，并将其作为当前的损失函数；损失函数优化及迭代单元，被配置成最小化当前的损失函数，并利用得到的新概率分布参与进下一次损失函数的迭代计算过程，直至将满足第一预设迭代要求的损失函数作为目标损失函数；配分函数计算单元，被配置成根据目标损失函数和逆温度计算得到目标配分函数的估计值。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：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，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，该指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行时能够实现如第一方面中任一实现方式描述的用于计算量子配分函数的方法。

第四方面，本申请实施例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，该计算机指令用于使计算机执行时能够实现如第一方面中任一实现方式描述的用于计算量子配分函数的方法。

第五面，本申请实施例提供了一种包括计算机程序的计算机程序产品，该计算机程序在被处理器执行时能够实现如第一方面中任一实现方式描述的用于计算量子配分函数的方法。