一种单振幅量子计算模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种单振幅量子计算模拟方法，应用于至少一个计算节点，包括：接收控制节点发送的目标量子程序的数据信息和目标量子态分量；根据预设规则和数据信息，构建目标量子程序对应的无向图；其中，无向图的顶点对应量子逻辑门执行前和/或执行后、所操作的量子比特的量子态；无向图的每条边对应一个张量，该张量中的元素由对应量子逻辑门的酉矩阵和边连接的顶点取值共同决定；接收控制节点分发的顶点取值；根据顶点取值和目标量子态分量，计算无向图，获得目标子振幅；将目标子振幅反馈至控制节点；以使得控制节点合并每个计算节点发送的每个目标子振幅，获得目标量子态分量的振幅。应用本发明专利技术实施例，可以实现涉及50个甚至更多个量子比特的量子计算模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种单振幅量子计算模拟方法
本专利技术属于量子计算
，更具体地，涉及单振幅量子计算模拟方法及装置。
技术介绍
量子计算机(quantumcomputer)是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机可执行多种经典计算机不能实现的任务，比如量子模拟和分解大质因数。在量子计算前进的道路上，我们应该首先实现“量子霸权”，即需要先实现量子比特数在50以上，并且有着高保真度的量子计算机。但在真正实现“量子霸权”的量子计算机之前，我们可以先通过量子计算的相关理论，进行量子计算模拟，从而实现量子计算机的软硬件解耦，为量子程序和量子应用的发展打下基础。量子计算模拟是一个借助数值计算和计算机科学来仿真遵循量子力学规律的模拟计算，介于数学、量子力学和计算机科学之间的交叉学科，在大数据分解算法、搜索算法、分子模拟等有着重要的应用。作为一个仿真程序，它依据量子力学的量子比特的基本定律，利用计算机的高速计算能力，刻画量子态的时空演化。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单振幅量子计算模拟方法，其特征在于，应用于至少一个计算节点，所述方法包括：/n接收控制节点发送的目标量子程序的数据信息和目标量子态分量；/n根据预设规则和所述数据信息，构建所述目标量子程序对应的无向图；其中，所述无向图的顶点对应量子逻辑门执行前和/或执行后、所操作的量子比特的量子态；所述无向图的每条边对应一个张量，所述张量中的元素由对应量子逻辑门的酉矩阵和所述边连接的顶点取值共同决定；/n接收所述控制节点分发的顶点取值；所述顶点取值为所述无向图的顶点中M个顶点的所有取值中的一个或多个，其中M为正整数；/n根据所述顶点取值和所述目标量子态分量，计算所述无向图，获得目标子振幅；/n将所述目...

【技术特征摘要】
1.一种单振幅量子计算模拟方法，其特征在于，应用于至少一个计算节点，所述方法包括：
接收控制节点发送的目标量子程序的数据信息和目标量子态分量；
根据预设规则和所述数据信息，构建所述目标量子程序对应的无向图；其中，所述无向图的顶点对应量子逻辑门执行前和/或执行后、所操作的量子比特的量子态；所述无向图的每条边对应一个张量，所述张量中的元素由对应量子逻辑门的酉矩阵和所述边连接的顶点取值共同决定；
接收所述控制节点分发的顶点取值；所述顶点取值为所述无向图的顶点中M个顶点的所有取值中的一个或多个，其中M为正整数；
根据所述顶点取值和所述目标量子态分量，计算所述无向图，获得目标子振幅；
将所述目标子振幅反馈至所述控制节点，以使得所述控制节点合并每个所述计算节点发送的每个所述目标子振幅，获得所述目标量子态分量的振幅。


2.根据权利要求1所述的单振幅量子计算模拟方法，其特征在于，所述预设规则包括：
当量子逻辑门为第一类型量子逻辑门时，向无向图添加一条对应边；
当量子逻辑门为第二类型量子逻辑门时，向无向图添加一个顶点和一条对应边；
当量子逻辑门为第三类型量子逻辑门时，向无向图添加两个顶点和一条对应边；
其中，
所述第一类型量子逻辑门为单量子逻辑门或双量子逻辑门，且其对应的酉矩阵为对角矩阵；
所述第二类型量子逻辑门为单量子逻辑门且其对应的酉矩阵为非对角矩阵；
所述第三类型量子逻辑门为双量子逻辑门且其对应的酉矩阵为非对角矩阵。


3.根据权利要求2所述的单振幅量子计算模拟方法，其特征在于，所述根据所述顶点取值和所述目标量子态分量，计算所述无向图，获得目标子振幅的步骤，包括：
根据所述顶点取值和所述目标量子态分量，对所述无向图进行确定值降阶，获得至少一个目标子无向图；
计算所述目标子无向图，获得每一个所述目标子无向图对应的第一子振幅；
对所述第一子振幅求和，获得目标子振幅。


4.根据权利要求3所述的单振幅量子计算模拟方法，其特征在于，所述计算所述目标子无向图，获得所述目标子无向图对应的第一子振幅的步骤，包括：
针对所述目标子无向图中每一顶点，对该顶点的所有连接边执行融合操作，获得一条目标边；对所述目标边执行降阶操作，并删除该顶点；
对所有降阶后的所述目标边的张量求积，获得所述目标子无向图对应的第一子振幅。


5.根据权利要求4所述的单振幅量子计算模拟方法，其特征在于，所述融合操作的步骤，包括：
确定待融合的第一条边和第二条边；
根据所述第二条边的第二顶点组中不与所述第一条边相连的顶点，对所述第一条边的第一张量执行升阶操作，并以升阶后的张量更新所述第一张量；
根据所述第一张量对应的第一顶点组与所述第二顶点组之间的对应关系，确定所述第一张量中每一元素在所述第二条边的第二张量中的对应元素；
遍历所述第一张量中的每一元素，以该元素与其在所述第二张量中对应元素的乘积更新该元素；
删除所述第二条边，并将所述第二条边的除所述该顶点之外的其他顶点连接至所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦猛汉，
申请(专利权)人：合肥本源量子计算科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34