[发明专利]一种量子测量方法及装置和计算设备

说明书

本发明涉及一种量子测量方法及装置和计算设备，该方法包括: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，初始化各个输入单元、各个输出单元和多条连接线的权重系数，分别以asubgt;i/subgt;、bsubgt;j/subgt;和wsubgt;ij/subgt;表示；其中，第i个输入单元的权重系数asubgt;i/subgt;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权重系数进行更新，以获取目标权重系数；本发明可以通过在量子系统中获取到测量算子的方式，降低对量子态的测量次数，实现高效的测量，节省时间的同时，保证了测量精度。

技术领域

本发明涉及量子测量领域，特别涉及一种量子测量方法及装置和计算设备。

背景技术

随着经典计算机的计算能力接近极限时，量子计算作为一种新型技术，引起了科学界和公众的极大兴趣，并标志着一种潜在的革命性进步。量子计算扩展经典计算的特殊方式意味着，人们不能指望量子计算机能够加速任意任务。然而，早期的理论工作表明，在某些结构化问题中——例如，现代加密基础上的著名的大整数分解问题——量子计算机比最著名的经典算法提供了指数级的计算加速。如果这些结果被广泛应用，量子计算将像经典计算的发明一样对社会有深远地影响。

对化学和物理的分子和材料的研究有助于人类合成新的化学材料，从而在某些领域实现突破。但由于经典计算机的计算能力十分有限，对于较大的系统，经典计算机往往无法进行有效地求解。于是量子计算被作为一个候选项出现，而分子和材料之所以可以通过量子计算进行模拟源于这样一个事实:在许多情况下，化学和物理通过量子力学来描述分子和材料。

为了高效的通过当下的中等规模的带有误差的量子设备分析分子和材料的性质，就不可避免的对分子的哈密顿量进行多次的量子测量。而如何高效地实现量子测量，是当下的一个亟待解决的难题。针对一些特殊的系统，一些量子测量的优化策略逐渐被改进和完善。但对于大规模和一般的哈密顿量的一些性质的探索，譬如寻找其基态/激发态能量，所需要的量子测量的次数仍然是非常庞大，且无法高效实现的。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种量子测量方法，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；其中所述代价函数为测量算子的概率的方差函数中与输入态无关的部分；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。

本发明可以通过在量子系统中获取到测量算子的方式，降低对量子态的测量次数，实现高效的测量，节省时间的同时，保证了测量精度。

附图说明

图1为现有技术的方案示意图；

图2为现有技术的已知优化测量的测量过程流程图；

图3为本发明实施例一种量子测量方法的流程图；

图4为本发明实施例构建的受限玻尔兹曼机的结构示意图；

图5为本发明实施例的量子测量装置的的结构示意图；

图6为本发明实施例的计算设备的结构示意图。

具体实施方式