[发明专利]用于分子结构推理的模型及方法

说明书

本申请实施例涉及用于分子结构推理的模型及方法。根据本申请的一些实施例，一种用于分子结构推理的模型包括量子编码线路，其经配置通过第一量子门控循环单元Qu‑GRU将待输入分子结构序列转化为第一向量；以及量子解码线路，其经配置通过第二Qu‑GRU将第一向量转化为与待输入分子结构序列相应的化合物结构，其中第一Qu‑GRU和第二Qu‑GRU中的每一者包括一或多个量子门控循环线路。本申请实施例还提供了一种用于化合物合成的模型，其包括上述用于分子结构推理的模型。本申请实施例还提供了一种用于分子结构推理的方法，其使用上述用于分子结构推理的模型。本申请实施例提供的用于分子结构推理的模型及方法可有效解决传统技术中遇到的问题。

技术领域

本申请实施例大体上涉及基于量子计算的化学领域，更具体地，涉及用于分子结构推理的模型及方法。

背景技术

分子结构推理(例如逆合成分析)是目前有机合成路线设计的常用方法，具体方法可从目标分子的化学结构入手，将目标分子转化成一些稍小的中间分子，再以这些中间分子作为新的目标分子，将其拆分为更小的中间分子，以此类推，直至中间分子是当前可制备的物质，进而逆向得到目标分子的合成路线。由于当前的分子结构推理依赖于技术人员自身的知识和经验，因此在推理过程中往往需要产生较大的时间开销，并且难以确保推理的整体准确性。

自20世纪90年代以来，计算机技术、计算化学、分子生物学及生物信息等学科的发展，大大推动了计算机辅助化学药物分子逆合成处理的进步，许多计算机辅助化学药物分子结构的推理的方法不断涌现，比如基于多层神经网络的逆合成设计，不过当前的方法推理速度慢，精确度低，而基于量子循环神经网络的分子结构推理方法确保了推理的整体准确性并减少分析过程中的时间开销，但目前相关研究较少。

因此，本申请提出一种用于分子结构推理的模型及方法。

发明内容

本申请实施例的目的之一在于提供一种用于分子结构推理的模型及方法，与传统的方法与模型相比，其可减少所使用的参数量，且所用的存储介质，即量子比特数目也大幅减少。

本申请的一实施例提供一种用于分子结构推理的模型，其包括：量子编码线路，其经配置通过第一量子门控循环单元Qu-GRU将待输入分子结构序列转化为第一向量；以及量子解码线路，其经配置通过第二Qu-GRU将所述第一向量转化为与待输入分子结构序列相应的化合物结构，其中第一Qu-GRU和第二Qu-GRU中的每一者包括一或多个量子门控循环线路。

根据本申请的实施例，量子门控循环线路包括6个具有不同参数的量子变分线路以进行线性变换操作。

根据本申请的一些实施例，量子变分线路包括：第一量子线路，其经构建以将待输入数据编码为量子态；第二量子线路，其具有可训练的参数，且作用于该量子态；以及量子测量层，其对全部或部分量子比特进行测量。

根据本申请的一些实施例，将待输入数据编码为量子态包括将待输入数据编码为等权重叠加态。

根据本申请的一些实施例，将待输入数据编码为量子态包括生成两个旋转角度。

根据本申请的一些实施例，将所述待输入数据编码为量子态还包括对每个量子比特将经生成的两个旋转角度的旋转操作分别施加在Y轴和Z轴方向上。

根据本申请的一些实施例，第二量子线路包括控制非门和单比特旋转门。

本申请的另一实施例提供一种用于化合物合成的模型，其包括上述用于分子结构推理的模型。

本申请的另一实施例还提供一种用于分子结构推理的方法，其使用上述用于分子结构推理的模型。

与现有技术相比，本申请实施例提供的用于分子结构推理的模型及方法，利用量子计算对经典计算方式作为补充，可有效提高数据处理速度与准确度。

附图说明