一种基于量子计算机的全量子分子模拟方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种基于量子计算机进行全量子分子模拟方法。包括：给定分子中原子的几何坐标，计算分子哈密顿量，并将分子哈密顿量预处理为希尔伯特空间的比特哈密顿量；利用量子梯度下降的算法构造量子线路，在量子计算机上执行量子线路图，初始量子态经过量子线路会得到量子末态；量子末态会趋近哈密顿量的基态，不断进行迭代从而求得比特哈密顿量的基态和基态能量，这些信息可以确定分子的绝大部分性质。

【技术实现步骤摘要】
一种基于量子计算机的全量子分子模拟方法
本专利技术涉及量子计算和量子化学领域，尤其涉及一种基于量子计算机的全量子分子模拟方法。
技术介绍
高效的分子模拟对从生物分子制药到能源等领域都具有潜在巨大价值。研制一种新药，平均花费10-12年时间，耗资约14亿美元。一般制药行业的研发费用占企业销售额的10％。在能源领域，比如太阳能电池的研发，占全球能源使用量的2％的化肥生产中，分子模拟也占有重要地位，寻找高效转化效率的太阳能电池和低能耗的化肥合成方法对能源和环境的影响是非常深刻的。分子模拟属于量子化学的重要组成部分,量子化学里的核心问题就是对分子相互作用的精确建模，即找到化学反应的最佳结构。但这种问题十分复杂，当前的数字计算机能够分析的只是最简单的分子,迄今为止，没有高效的经典算法解决该问题。量子计算，自从20世纪八十年代被提出以来，一直得到了广泛的研究和关注。由于量子叠加和量子纠缠的存在，量子计算具有并行的优势，利用量子优势进行量子算法设计可以对于一些经典问题的求解达到加速，比如二十世纪九十年代中后期提出的Shor算法能够对于大数质因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子化梯度下降算法的方法，所述方法包括：/n以存储在一个量子存储器中的若干量子比特作为执行计算的工作系统,以存储在另一个量子存储器中的若干量子比特作为执行计算的辅助系统；/n制备所述工作系统的初态，使其表示待求解量梯度下降前的状态；/n将所述辅助系统制备为一种叠加态；/n根据所述辅助系统的状态，对工作系统施加量子逻辑门操作，建立所述工作系统和辅助系统的量子纠缠；/n对辅助系统进行阿达马门操作，使得辅助系统处于|0〉状态；/n测量所述辅助系统处于|0〉状态时工作系统所处的量子末态；/n输出所述工作系统所处的量子末态。/n

【技术特征摘要】
1.一种量子化梯度下降算法的方法，所述方法包括：
以存储在一个量子存储器中的若干量子比特作为执行计算的工作系统,以存储在另一个量子存储器中的若干量子比特作为执行计算的辅助系统；
制备所述工作系统的初态，使其表示待求解量梯度下降前的状态；
将所述辅助系统制备为一种叠加态；
根据所述辅助系统的状态，对工作系统施加量子逻辑门操作，建立所述工作系统和辅助系统的量子纠缠；
对辅助系统进行阿达马门操作，使得辅助系统处于|0〉状态；
测量所述辅助系统处于|0〉状态时工作系统所处的量子末态；
输出所述工作系统所处的量子末态。


2.根据权利要求1所述的方法，所述将所述辅助系统制备为一种叠加态，包括，对所述辅助系统施加阿达马门操作，使之处于一种叠加态。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对工作系统进行量子逻辑门操作中，所述量子逻辑门包括：泡利X门、泡利Y门、泡利Z门。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对工作系统施加量子逻辑门操作，包括，维持工作系统的状态不变。


5.一种全量子分子模拟方法，所述全量子分子模拟方法基于一种量子计算机，所述方法包括：
根据分子中原子坐标，求出所述分子的费米哈密顿量；
将所述哈密顿量映射为希尔伯特空间的比特哈密顿量；
根据所述比特哈密顿量，取得分子的哈特里-福克态，根据所述分子的哈特里-福克态，制备量子计算机中量子比特的初态；

【专利技术属性】
技术研发人员：魏世杰，龙桂鲁，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11