[发明专利]量子体系的本征态获取方法、装置、设备及存储介质

说明书

本申请公开了一种量子体系的本征态获取方法、装置、设备及存储介质，特别涉及量子技术领域。所述方法包括：对目标量子体系中包含的多个粒子进行团簇划分，得到多个团簇，每个团簇中包含至少一个粒子；根据多个团簇分别对应的本征态，得到多个直积态；从多个直积态中，选择部分直积态作为一组基矢来表征一压缩的希尔伯特空间；获取目标量子体系的哈密顿量，在压缩的希尔伯特空间中的等效哈密顿量；获取等效哈密顿量的本征态和本征能量，作为目标量子体系的本征态和本征能量。本申请通过将目标量子体系划分为多个团簇，利用多个团簇的本征态构建压缩的希尔伯特空间，压缩了希尔伯特空间的维度，减少了本征态获取的计算量。

技术领域

本申请实施例涉及量子技术领域，特别涉及一种量子体系的本征态获取方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

随着量子计算的快速发展，量子算法在很多领域都有了重要的应用，其中，求解量子系统的本征态和本征能量是一个非常关键的问题。

在相关技术中，提供了一种基于变分法实现的量子本征态求解算法。对于一个任意的量子体系，可以设计一个试探波函数，通过不断改变试探波函数，来找到对应的能量的最小值，此时即为基态能量和基态。同样地，量子体系的第一激发态是与基态正交的波函数中对应能量最低的态。在确定基态以后，可以利用在与其正交的态空间中找到第一激发态。第二激发态则是与基态和第一激发态正交的波函数中对应能量最低的态，依次类推，理论上可以用这种方法找到量子体系的所有本征态。

为了在量子器件上实现态的含时演化，需要对态的含时演化方程进行数字化，将态的演化矩阵转换成量子器件上对应的量子门操作。在数字化过程中，所需要的量子门操作会随着量子比特数目的增加而快速增加。因而，计算所需要的资源会变大，量子算法的优势会减弱。

发明内容

本申请实施例提供了一种量子体系的本征态获取方法、装置、设备及存储介质，能够减少本征态获取所需的计算量。所述技术方案如下：

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种量子体系的本征态获取方法，所述方法包括：

对目标量子体系中包含的多个粒子进行团簇划分，得到多个团簇，每个团簇中包含至少一个粒子；

根据所述多个团簇分别对应的本征态，得到多个直积态；

从所述多个直积态中，选择部分直积态作为一组基矢来表征一压缩的希尔伯特空间，其中，所述压缩的希尔伯特空间的维度数，小于所述目标量子体系的原始希尔伯特空间的维度数；

获取所述目标量子体系的哈密顿量，在所述压缩的希尔伯特空间中的等效哈密顿量；

获取所述等效哈密顿量的本征态和本征能量，作为所述目标量子体系的本征态和本征能量。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种量子体系的本征态获取装置，所述装置包括：

划分模块，用于对目标量子体系中包含的多个粒子进行团簇划分，得到多个团簇，每个团簇中包含至少一个粒子；

得到模块，用于根据所述多个团簇分别对应的本征态，得到多个直积态；

选择模块，用于从所述多个直积态中，选择部分直积态作为一组基矢来表征一压缩的希尔伯特空间，其中，所述压缩的希尔伯特空间的维度数，小于所述目标量子体系的原始希尔伯特空间的维度数；

第一获取模块，用于获取所述目标量子体系的哈密顿量，在所述压缩的希尔伯特空间中的等效哈密顿量；

第二获取模块，用于获取所述等效哈密顿量的本征态和本征能量，作为所述目标量子体系的本征态和本征能量。