量子线路模拟方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了量子线路模拟方法、装置、设备及存储介质，涉及量子模拟计算领域。具体实现方案为：基于包含有n个量子比特的量子线路，得到所述量子线路对应的n阶纯态，所述n阶纯态通过n阶态张量表征；基于所述量子线路确定待与所述n阶态张量进行缩并处理的表征量子门的(k，k)阶门张量，其中，所述k表征量子门所作用量子比特的数量；将所述n阶态张量与所述(k，k)阶门张量之间的缩并处理转换为能够在经典计算机中表达并降低经典计算机中计算量的矩阵之间的处理过程，得到处理结果；将所述处理结果作为所述n阶态张量与所述(k，k)阶门张量之间的缩并处理结果，以完成量子线路的模拟。如此，提升缩并处理效率，进而提升量子模拟计算效率。

【技术实现步骤摘要】
量子线路模拟方法、装置、设备及存储介质
本申请涉及量子计算机
，尤其涉及量子模拟计算领域。
技术介绍
张量网络(TensorNetwork)是现代物理学、计算机科学研究领域中起核心作用的数学工具之一。D.Deutsch在1989年建立量子计算模型(Quantumcomputationalmodel)，揭示了量子线路是一类张量网络，量子线路计算过程的本质是张量网络缩并(TensorNetworkContraction)。近年来，各个公司产品利用基于张量网络缩并框架的算法实现了一系列量子线路的模拟。但是，现有张量网络是矩阵的泛化(ndim>2)，计算效率低，使用既有工具类库困难，因此，如何在量子模拟计算中提升计算效率成为量子模拟技术亟待解决的问题。
技术实现思路
本申请提供了一种量子线路模拟方法、装置、设备以及存储介质。根据本申请的一方面，提供了一种量子线路模拟方法，包括：基于包含有n个量子比特的量子线路，得到所述量子线路对应的n阶纯态，所述n阶纯态通过n阶态张量表征；基于所述量子线路确定待与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子线路模拟方法，包括：/n基于包含有n个量子比特的量子线路，得到所述量子线路对应的n阶纯态，所述n阶纯态通过n阶态张量表征；/n基于所述量子线路确定待与所述n阶态张量进行缩并处理的表征量子门的(k，k)阶门张量，其中，所述k表征量子门所作用量子比特的数量；/n将所述n阶态张量与所述(k，k)阶门张量之间的缩并处理转换为能够在经典计算机中表达并降低经典计算机中计算量的矩阵之间的处理，得到处理结果；/n将所述处理结果作为所述n阶态张量与所述(k，k)阶门张量之间的缩并处理结果，以完成量子线路的模拟。/n

【技术特征摘要】
1.一种量子线路模拟方法，包括：
基于包含有n个量子比特的量子线路，得到所述量子线路对应的n阶纯态，所述n阶纯态通过n阶态张量表征；
基于所述量子线路确定待与所述n阶态张量进行缩并处理的表征量子门的(k，k)阶门张量，其中，所述k表征量子门所作用量子比特的数量；
将所述n阶态张量与所述(k，k)阶门张量之间的缩并处理转换为能够在经典计算机中表达并降低经典计算机中计算量的矩阵之间的处理，得到处理结果；
将所述处理结果作为所述n阶态张量与所述(k，k)阶门张量之间的缩并处理结果，以完成量子线路的模拟。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述(k，k)阶门张量通过门矩阵表征，所述门矩阵通过Dk×Dk酉矩阵表征，所述D为所述量子比特的能级的维度。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述(k，k)阶门张量通过门矩阵表征，在所述量子比特的能级为2阶的情况下，所述门矩阵通过2k×2k酉矩阵表征；
所述(k，k)阶门张量中各指标与2k×2k酉矩阵的行指标、列指标的映射规则包括：所述(k，k)阶门张量的k个输入对应的量子比特按照量子比特计算基的自然排序映射到2k×2k酉矩阵的列指标中，所述(k，k)阶门张量的k个输出对应的量子比特按照量子比特计算基的自然排序对应2k×2k酉矩阵的行指标中，以得到表征k阶门张量对应的所述门矩阵。


4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其中，所述将所述n阶态张量与所述(k，k)阶门张量之间的缩并处理转换为能够在经典计算机中表达并降低经典计算机中计算量的矩阵之间的处理，包括：
基于所述量子门作用的k个量子比特，对所述n阶态张量进行移轴变换，使所述量子门作用的k个量子比特移动至所述量子线路的前k个量子比特中，得到(k，(n-k))阶态张量；
将所述(k，(n-k))阶态张量与所述(k，k)阶门张量之间的缩并处理转换为能够在经典计算机中表达并降低经典计算机中计算量的态矩阵与门矩阵之间的处理；其中，所述(k，(n-k))阶态张量通过态矩阵表征，所述(k，k)阶门张量通过门矩阵表征。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述态矩阵通过Dk×Dn-k矩阵表征，所述D为所述量子比特的能级的维度。


6.根据权利要求4所述的方法，其中，在量子比特的能级为2阶的情况下，所述态矩阵通过2k×2n-k矩阵表征；
所述(k，(n-k))阶态张量中各指标与2k×2n-k矩阵的行指标、列指标的映射规则包括：所述(k，(n-k))阶态张量的前k个量子比特按照量子比特计算基的自然排序映射到2k×2n-k矩阵的行指标中，所述(k，(n-k))阶态张量的后n-k个量子比特按照量子比特计算基的自然排序映射到2k×2n-k矩阵的列指标，以得到表征所述(k，(n-k))阶态张量对应的态矩阵。


7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述处理结果为所述门矩阵右乘所述态矩阵所得到新的态矩阵。


8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
基于映射规则，将所述新的态矩阵映射至新的张量中；
基于所述移轴变换对所述新的张量进行逆向移轴，得到与所述量子线路中量子比特匹配的新n阶张量。


9.一种量子线路模拟装置，包括：
态张量获取单元，用于基于包含有n个量子比特的量子线路，得到所述量子线路对应的n阶纯态，所述n阶纯态通过n阶态张量表征；
门张量获取单元，用于基于所述量子线路确定待与所述n阶态张量进行缩并...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘树森，段润尧，王宁烽，武丹翔，
申请(专利权)人：北京百度网讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11