纠缠量子态分辨方法、装置、设备、存储介质及产品制造方法及图纸

本公开提供了纠缠量子态分辨方法、装置、设备、存储介质及产品，涉及量子计算领域。具体实现方案为：确定待进行纠缠分辨的初始量子态；将与第一参数化量子电路作用到至少一个第一量子比特上，并得到第一测量结果；从第二参数化量子电路中选取出与第一测量结果相匹配的目标第二参数化量子电路，并将目标第二参数化量子电路作用到至少一个第二量子比特上，得到第二测量结果；至少基于所述第二测量结果对所述初始量子态进行纠缠分辨，以识别出所述初始量子态所属的目标态。如此，实现对初始量子态的有效识别。

【技术实现步骤摘要】
纠缠量子态分辨方法、装置、设备、存储介质及产品
本公开涉及数据处理
，尤其涉及量子计算领域。
技术介绍
量子科技中最重要的资源之一就是量子纠缠(Quantumentanglement)，量子纠缠是量子计算和量子信息处理的基本组成部分，在量子安全通信、分布式量子计算等场景都有着至关重要的作用，因此针对这样核心资源的分辨或者识别就显得尤为重要。纠缠态的分辨(Entangledstatediscrimination)是量子信息中的一个基础问题，只有区分清楚纠缠态的类别才能更好去进行使用纠缠态，进而在量子安全通信、分布式量子计算等场景发挥量子纠缠的作用。因此，如何通过可行的物理操作在近期量子设备上更高效地进行纠缠态分辨便成为了量子科技中的一个核心问题。
技术实现思路
本公开提供了一种纠缠量子态分辨方法、装置、设备、存储介质及产品。根据本公开的一方面，提供了一种纠缠量子态分辨方法，包括：确定待进行纠缠分辨的初始量子态，其中，所述初始量子态至少是第一组量子比特和第二组量子比特所对应的量子态，所述第一组量子比特包含有至少一个第一量子比特，所述第二组量子比特包括有至少一个第二量子比特；将与所述第一组量子比特对应的第一参数化量子电路作用到所述至少一个第一量子比特上，并得到第一测量结果，其中，所述第一测量结果表征作用所述第一参数化量子电路后的所述至少一个第一量子比特的状态信息；从与所述第二组量子比特对应的第二参数化量子电路中，选取出与所述第一测量结果相匹配的目标第二参数化量子电路，并将所述目标第二参数化量子电路作用到所述第二组量子比特中的所述至少一个第二量子比特上，得到第二测量结果，其中，所述第二测量结果表征作用所述目标第二参数化量子电路后的所述至少一个第二量子比特的状态信息；至少基于所述第二测量结果对所述初始量子态进行纠缠分辨，以分辨出所述初始量子态所属的目标态。根据本公开的另一方面，提供了一种纠缠量子态分辨装置，包括：初始量子态确定单元，用于确定待进行纠缠分辨的初始量子态，其中，所述初始量子态至少是第一组量子比特和第二组量子比特所对应的量子态，所述第一组量子比特包含有至少一个第一量子比特，所述第二组量子比特包括有至少一个第二量子比特；第一参数化量子电路处理单元，用于将与所述第一组量子比特对应的第一参数化量子电路作用到所述至少一个第一量子比特上，并得到第一测量结果，其中，所述第一测量结果表征作用所述第一参数化量子电路后的所述至少一个第一量子比特的状态信息；第二参数化量子电路处理单元，用于从与所述第二组量子比特对应的第二参数化量子电路中，选取出与所述第一测量结果相匹配的目标第二参数化量子电路，并将所述目标第二参数化量子电路作用到所述第二组量子比特中的所述至少一个第二量子比特上，得到第二测量结果，其中，所述第二测量结果表征作用所述目标第二参数化量子电路后的所述至少一个第二量子比特的状态信息；目标态识别单元，用于至少基于所述第二测量结果对所述初始量子态进行纠缠分辨，以分辨出所述初始量子态所属的目标态。根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与该至少一个处理器通信连接的存储器；其中，该存储器存储有可被该至少一个处理器执行的指令，该指令被该至少一个处理器执行，以使该至少一个处理器能够执行本公开任一实施例中的方法。根据本公开的另一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，该计算机指令用于使计算机执行本公开任一实施例中的方法。根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本公开任一实施例中的方法。根据本公开的技术实现了对初始量子态的有效分辨。应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。附图说明附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：图1是根据本申请实施例纠缠量子态分辨方法的实现流程示意图；图2是根据本申请实施例纠缠量子态分辨方法在一具体示例中的实现流程示意图；图3是根据本申请实施例纠缠量子态分辨装置的结构示意图；图4是用来实现本申请实施例的纠缠量子态分辨方法的电子设备的框图。具体实施方式以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。量子技术中，量子纠缠是实现量子安全通信、量子计算、量子网络等各种量子信息技术的关键资源，纠缠量子态(也即量子纠缠态)分辨是量子纠缠处理的基本问题，也是量子信息处理的重要步骤，只有能够高效识别纠缠量子态，才能更好地将合适的纠缠量子态用在合适的量子信息处理方案中。特别地，高效和准确的纠缠态(也即纠缠量子态)分辨方案可以让基于量子纠缠的量子密钥分配(Quantumkeydistribution)、量子超密编码(Quantumsuperdensecoding)、量子隐形传态(QuantumTeleportation)等量子信息方案得到更有效的使用。因此，若能实现适用于近期量子设备的实用化的纠缠态分辨方案，将大大促进量子网络与分布式量子计算的发展。基于此，本申请方案提供了一种纠缠量子态分辨方法、装置、设备、存储介质及产品，可以在近期量子设备上实现纠缠量子态的识别，且兼具高效性、实用性、与通用性。这里高效性是指能够高效地取得尽可能高的平均正确概率的LOCC操作方案，实用性指能在近期量子设备上实现，通用性指能够适应于一般情形的纠缠量子态。需要说明的是，本申请方案不仅能够对纠缠的量子态进行高效识别，对于不纠缠的量子态(即多个量子比特形成的量子系统中，各量子比特之间不进行量子纠缠)而言，同样适用；以下仅以纠缠量子态为例进行说明，对于不纠缠的量子态而言，可以复用下述方案，对此不再赘述。首先，对本申请方案所涉及的基础概念进行下述说明：量子纠缠态(也即纠缠量子态)通常被分配在两个或多个有一定距离的节点。这里，先定义一种一般的情形。假设一个量子系统可能处于ρ1,ρ2,...,ρN这N种量子态中的一种，即该量子系统的目标态可能为上述N种量子态中的一种，组成该量子系统的相互纠缠的所有量子比特(qubit)中的一部分位于节点A，剩下的位于节点B，且节点A和B相距的比较远，基于此，所允许的物理操作是节点A、节点B各自的本地量子操作和经典通讯(LOCC，localoperationsandclassicalcommunication)，可简称为LOCC操作。这里，所述量子操作指作用于量子比特的量子门和量子测量的操作，而本地量子操作则表示节点A和节点B只能对各自的量子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纠缠量子态分辨方法，包括：/n确定待进行纠缠分辨的初始量子态，其中，所述初始量子态至少是第一组量子比特和第二组量子比特所对应的量子态，所述第一组量子比特包含有至少一个第一量子比特，所述第二组量子比特包括有至少一个第二量子比特；/n将与所述第一组量子比特对应的第一参数化量子电路作用到所述至少一个第一量子比特上，并得到第一测量结果，其中，所述第一测量结果表征作用所述第一参数化量子电路后的所述至少一个第一量子比特的状态信息；/n从与所述第二组量子比特对应的第二参数化量子电路中，选取出与所述第一测量结果相匹配的目标第二参数化量子电路，并将所述目标第二参数化量子电路作用到所述第二组量子比特中的所述至少一个第二量子比特上，得到第二测量结果，其中，所述第二测量结果表征作用所述目标第二参数化量子电路后的所述至少一个第二量子比特的状态信息；/n至少基于所述第二测量结果对所述初始量子态进行纠缠分辨，以分辨出所述初始量子态所属的目标态。/n

【技术特征摘要】
1.一种纠缠量子态分辨方法，包括：
确定待进行纠缠分辨的初始量子态，其中，所述初始量子态至少是第一组量子比特和第二组量子比特所对应的量子态，所述第一组量子比特包含有至少一个第一量子比特，所述第二组量子比特包括有至少一个第二量子比特；
将与所述第一组量子比特对应的第一参数化量子电路作用到所述至少一个第一量子比特上，并得到第一测量结果，其中，所述第一测量结果表征作用所述第一参数化量子电路后的所述至少一个第一量子比特的状态信息；
从与所述第二组量子比特对应的第二参数化量子电路中，选取出与所述第一测量结果相匹配的目标第二参数化量子电路，并将所述目标第二参数化量子电路作用到所述第二组量子比特中的所述至少一个第二量子比特上，得到第二测量结果，其中，所述第二测量结果表征作用所述目标第二参数化量子电路后的所述至少一个第二量子比特的状态信息；
至少基于所述第二测量结果对所述初始量子态进行纠缠分辨，以分辨出所述初始量子态所属的目标态。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
确定量子比特集合，其中，所述量子比特集合中包含有相互纠缠或不纠缠的至少两个量子比特；
将所述量子比特集合所包含的至少两个量子比特拆分成至少两部分，得到第一组量子比特和第二组量子比特。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少基于所述第二测量结果对所述初始量子态进行纠缠分辨，以识别出所述初始量子态所属的目标态，包括：
获取最小化损失函数后所得到的针对所述第一参数化量子电路的目标第一参数，和针对所述目标第二参数化量子电路的目标第二参数；其中，所述损失函数是基于所述初始量子态的疑似目标态与所述初始量子态所属的真实目标态之间的差异而确定出的，所述疑似目标态是基于所述第二测量结果所确定出的；
利用带入所述目标第一参数后的所述第一参数化量子电路，以及带入所述目标第二参数后的所述目标第二参数化量子电路，识别出所述初始量子态所属的目标态。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述利用带入所述目标第一参数后的所述第一参数化量子电路，以及带入所述目标第二参数后的所述目标第二参数化量子电路，识别出所述初始量子态所属的目标态，包括：
将带入所述目标第一参数后的所述第一参数化量子电路作用到所述至少一个第一量子比特上，得到优化后的第一测量结果；
从与所述第二组量子比特对应的第二参数化量子电路中，选取出与优化后的所述第一测量结果相匹配的目标第二参数化量子电路，并将所述目标第二参数带入选取出的目标第二参数化量子电路后，作用到所述第二组量子比特中的所述至少一个第二量子比特上，得到优化后的第二测量结果；
基于优化后的所述第二测量结果识别得到所述初始量子态所属的目标态。


5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述损失函数是基于所述疑似目标态的错误概率而得到的，所述错误概率是基于所述疑似目标态与所述真实目标态之间的差异而确定出的。


6.一种纠缠量子态分辨装置，包括：
初始量子态确定单元，用于确定待进行纠缠分辨的初始量子态，其中，所述初始量子态至少是第一组量子比特和第二组量子比特所对应的量子态，所述第一组量子比特包含有至少一个第一量子比特，所述第二组量子比特包括有至少一个第二量子比特；
第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，王子和，赵炫强，刘人宇，宋旨欣，
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