[发明专利]利用随机哈密顿量的相位估计

权利要求书

1.一种操作量子计算设备的方法，包括：

输入要由所述量子计算机设备计算的哈密顿量；

在相位估计算法内使用随机化来减少所述哈密顿量中的哈密顿项的数目；以及

输出针对哈密顿项的数目减少的所述哈密顿量的量子电路描述。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法由经典计算机执行。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述减少包括：

基于重要性函数来选择一个或多个随机哈密顿项；

基于所选择的所述哈密顿随机项中的每个哈密顿随机项的重要性来重新加权所选择的所述随机哈密顿项；

使用重新加权的所述随机项生成所述量子电路描述；

在所述量子计算设备中实现由所述量子电路描述所描述的量子电路；以及

测量所述量子电路的量子态。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括基于来自所述测量的结果重新执行根据权利要求3所述的方法，其中所述重新执行基于迭代过程而被执行。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述迭代过程包括：

计算针对所述哈密顿量的期望精度值；

基于所述实现和所述测量的结果来计算针对所述哈密顿量的标准偏差；以及

将所述期望精度值与所述标准偏差比较。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述减少来改变所述哈密顿项的阶数。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

将重要性函数应用于基态的所述哈密顿量的项；以及

至少部分地基于所述重要性函数来选择一个或多个随机哈密顿项。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：

使用基于对基态的变分近似的重要性采样。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括：

给定特征值中的所述当前不确定性的估计，使用自适应贝叶斯方法量化针对所述哈密顿量所需要的精度。

10.一种或多种计算机可读介质，存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由计算机执行时，使得所述计算机执行一种方法，所述方法包括：

输入要由所述量子计算机设备计算的哈密顿量；

在相位估计算法内使用随机化来减少所述哈密顿量中的哈密顿项的数目；以及

输出针对哈密顿项的数目减少的所述哈密顿量的量子电路描述。

11.根据权利要求10所述的一种或多种计算机可读介质，其中所述方法还包括：

基于重要性函数来选择一个或多个随机哈密顿项；

基于所选择的所述哈密顿随机项中的每个哈密顿随机项的重要性来重新加权所选择的所述随机哈密顿项；以及

使用重新加权的所述随机项生成所述量子电路描述。

12.根据权利要求10所述的一种或多种计算机可读介质，其中所述方法还包括：

使得由所述量子电路描述所描述的量子电路由所述量子计算设备实现；

测量所述量子电路的量子态；

计算针对所述哈密顿量的期望精度值；

基于所述实现和所述测量的结果来计算针对所述哈密顿量的标准偏差；

将所述期望精度值与所述标准偏差比较；以及

基于所述比较的结果来重新执行所述减少。

13.一种系统，包括：

量子计算系统；以及

经典计算系统，被配置为与所述量子计算系统通信和控制所述量子计算系统，所述经典计算系统还被配置为：

输入要由所述量子计算机设备计算的哈密顿量；

在迭代相位估计算法内使用随机化来减少所述哈密顿量中的哈密顿项的数目；以及

输出针对哈密顿项的数目减少的所述哈密顿量的量子电路描述。