[发明专利]一种量子测量方法及装置和计算设备

权利要求书

1.一种量子测量方法，其特征在于,包括:

根据目标量子系统构建受限玻尔兹曼机，其中包括n个输入单元v、m个输出单元h，以及输入单元和输出单元之间的多条连接线，其中，第i个输入单元v_i对应于目标量子系统的量子态的第i个量子比特；

初始化各个输入单元、各个输出单元和多条所述连接线的权重系数，分别以a_i、b_j和w_ij表示；其中，第i个输入单元的权重系数a_i包含多个元素，表示第i个量子比特针对多个测量算子各自的选取概率；

根据预设的代价函数对所述权重系数进行更新，以获取目标权重系数；所述代价函数公式如下：

其中，Q_j表示所述量子态的可观测量，p(Q_j)表示观测到可观测量Q_j的概率；α_j是根据各个可观测量Q_j得到哈密顿量时Q_j对应的系数；

基于所述目标权重系数，通过训练好的所述受限玻尔兹曼机，采样获得目标测量算子；

采用获得的所述目标测量算子对所述量子系统的所述量子态进行测量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

将测量所述量子态获得的测量值输入估值函数中，以获取所述量子态的可观测量估计值，所述估值函数与所述代价函数形式相同。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述代价函数依赖于各个可观测量Qj的概率；根据预设的代价函数对所述权重系数进行更新，包括：

根据所述受限玻尔兹曼机的当前权重系数得到其输入层的当前概率分布，作为测量算子的当前概率分布；

根据所述当前概率分布确定各个可观测量的概率；

将各个可观测量的概率代入所述代价函数，以所述代价函数达到极值为目标，根据梯度下降方法，更新当前权重参数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述受限玻尔兹曼机的当前权重系数得到其输入层的当前概率分布，包括：根据下式确定输入层的当前概率分布p(v,h):

其中，Z为配分函数,E(v,h；a,b,w)为玻尔兹曼机网络的能量；

根据所述当前概率分布确定各个可观测量的概率，包括，根据以下公式确定可观测量Q_j的概率p(Q_j)：

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述配分函数Z表示为：

Z＝∑_v,he^{-E(v,h；a,b,w)}，

所述能量表示为：

e(v,h；a,b,w)＝-∑_ja_j·v_j-∑_i∑_jh_iw_ij·v_j-∑_ib_ih_i。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据梯度下降方法，更新当前权重参数，包括：

计算所述代价函数相对于任意权重系数的偏导，作为该权重系数对应的梯度；

根据所述梯度和预设步长，确定该权重系数的调整量；

基于该权重系数的当前值和所述调整量，得到其更新值。