一种基于表函数的量子计算模拟方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于表函数的量子计算模拟方法和系统。该方法包括采用多个计算机模拟多个自由度的计算向量，其中一个计算机构成一个计算节点，每个计算机的计算向量表示一个量子位，每个计算机的计算向量计算采用表函数计算法进行计算；将所述多个计算机构成的多个计算节点进行组装和调度，编码为所需的计算向量以模拟量子位的特性；基于所述计算向量，根据量子信息学计算理论，实现量子并行计算。实施本发明专利技术的基于表函数的量子计算模拟方法和系统，通过多个计算机模拟多个量子位，然后将多个所述模拟量子位的计算和通信分离，形成超高速的量子计算模拟系统，通过结合量子信息学的过程来模拟量子计算的过程，最终实现了真正的量子计算效率。量子计算效率。量子计算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于表函数的量子计算模拟方法和系统


[0001]本专利技术涉及量子信息计算领域，更确切的说，特别是涉及一种基于表函数的量子计算模拟方法和系统。

技术介绍

[0002]量子计算机(英语：Quantum computer)是一种使用量子逻辑进行通用计算的设备。不同于电子计算机(或称传统计算机)，量子计算用来存储数据的对象是量子比特，它使用量子算法来进行数据操作。马约拉纳费米子反粒子就是自己本身的属性，或许是令量子计算机的制造变成现实的一个关键。对照于传统的通用计算机，其理论模型是通用图灵机；通用的量子计算机，其理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机。从可计算的问题来看，量子计算机只能解决传统计算机所能解决的问题，但是从计算的效率上，由于量子力学叠加性的存在，某些已知的量子算法在处理问题时速度要快于传统的通用计算机。
[0003]量子计算由于其快速的并行计算能力远远超越了其他的计算方式，目前成为学术界和产业界的热点，各国投入了大量的人力物力进行量子计算机的研发。主流的量子计算的方法主要是采用核磁共振、光量子、离子阱、超导量子等方式产生物理上的量子，再对这些物理量子进行编码和编程，然后期望以此来实现快速计算。
[0004]但是，当前这些方法均采用了物理量子的方式，由于物理量子的本身不确定性，以及量子的纠缠等特性，使得量子位的控制和纠错成为难题。因此，用物理量子位来进行计算，并制备通用量子计算机的愿景还有很长的路要走。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种基于表函数的量子计算模拟方法和系统，用于解决现有物理量子难以实现真正的量子计算，从而达不到量子计算效率的技术问题。
[0006]本专利技术解决其技术问题采用的一个技术方案是，构造一种基于表函数的量子计算模拟方法，包括：
[0007]S1、采用多个计算机模拟多个自由度的计算向量，其中一个计算机构成一个计算节点，每个计算机的计算向量表示一个量子位，每个计算机的计算向量计算采用表函数计算法进行计算；
[0008]S2、将所述多个计算机构成的多个计算节点进行组装和调度，编码为所需的计算向量以模拟量子位的特性；
[0009]S3、基于所述计算向量，根据量子信息学计算理论，实现量子并行计算。
[0010]进一步地，所述在所述步骤S1中，每个计算机的计算向量模拟所述量子位的量子模拟态，不同的量子模拟态之间能够进行相互转换。
[0011]进一步地，所述表函数计算法包括：认知的分类表征，表征的编码，表征的分类计算，表征的存储，存算一体的输入输出函数映射关系表生成和搜索匹配计算。
[0012]进一步地，所述认知的分类表征包括建立对应于人脑认知功能类别的知识表征体系；所述表征的编码包括根据不同表征类别的不同属性特征，建立相应的数据结构，形成不同表征类别的不同编码；所述表征的分类计算包括根据不同表征类别及编码，对不同的表征类别采用不同的计算算法进行计算和数据处理；所述表征的存储包括根据所述表征类别、所述编码及分类处理结果，基于定制的数据存储模型，对相应的数据进行压缩存储，并支持指数级的快速存取；所述存算一体的输入输出函数映射关系表生成包括依据所述表征类别、所述编码及分类计算算法，离线计算生成不同输入信息对应的输出信息结果值，基于统一的表函数模板，形成相应结果的输入输出函数映射关系表；所述搜索匹配计算包括在有计算任务时，采用多级模式搜索算法，通过输入的变量值直接在所述输入输出函数映射关系表的输入空间中进行搜索，根据满足匹配的所述变量对应的输出真值即为计算结果值输出。
[0013]进一步地，所述数据存储模型包括一维无限深势阱模型，所述多级模式搜索算法包括自适应共振网络3多级模式搜索算法，所述匹配采用模式相似度计算方法。
[0014]进一步地，在所述步骤S2中，通过基于软件定义网络的无中心全交换式网络连接所述多个计算节点以进行组装和调度，并通过设计的复合波函数实现所述多个计算机的输出结果的复合以形成量子态叠加输出。
[0015]进一步地，所述复合波函数包括正弦波、余弦波的量子本征态波函数的复合。
[0016]本专利技术解决其技术问题采用的另一个技术方案是，构造一种基于表函数的量子计算模拟系统，包括彼此通信的多个计算机，每个计算机构成一个计算节点，每个计算机的计算向量表示一个量子位，每个计算机的计算向量计算采用表函数计算法进行计算；所述多个计算机模拟多个自由度的计算向量，所述多个计算机构成的多个计算节点进行组装和调度，编码为所需的计算向量以模拟量子位的特性；基于所述计算向量，根据量子信息学计算理论，实现量子并行计算。
[0017]进一步地，每个所述计算机包括：
[0018]表函数计算模块，用于执行认知的分类表征，表征的编码，表征的分类计算，表征的存储，存算一体的输入输出函数映射关系表生成和搜索匹配计算。
[0019]进一步地，通过基于软件定义网络的无中心全交换式网络连接所述多个计算节点以进行组装和调度，并通过设计的复合波函数实现所述多个计算机的输出结果的复合以形成量子态叠加输出。
[0020]实施本专利技术的基于表函数的量子计算模拟方法和系统，通过多个计算机模拟多个量子位，然后将多个所述模拟量子位的计算和通信分离，形成超高速的量子计算模拟系统，通过结合量子信息学的过程来模拟量子计算的过程，最终实现了真正的量子计算效率。
附图说明
[0021]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0022]图1是本专利技术的优选实施例的基于表函数的量子计算模拟方法的流程图；
[0023]图2为本专利技术实施例提供的基于脑认知的信息表征示意图；
[0024]图3是本专利技术的第一优选实施例的基于表函数的量子计算模拟系统的原理框图；
[0025]图4是本专利技术的第二优选实施例的基于表函数的量子计算模拟系统的原理框图。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]本专利技术涉及一种基于表函数的量子计算模拟方法，包括：采用多个计算机模拟多个自由度的计算向量，其中一个计算机构成一个计算节点，每个计算机的计算向量表示一个量子位，每个计算机的计算向量计算采用表函数计算法进行计算；将所述多个计算机构成的多个计算节点进行组装和调度，编码为所需的计算向量以模拟量子位的特性；基于所述计算向量，根据量子信息学计算理论，实现量子并行计算。实施本专利技术的基于表函数的量子计算模拟方法和系统，通过多个计算机模拟多个量子位，然后将多个所述模拟量子位的计算和通信分离，形成超高速的量子计算模拟系统，通过结合量子信息学的过程来模拟量子计算的过程，最终实现了真正的量子计算效率。
[0028]图1是本专利技术的优选实施例的基于表函数的量子计算模拟方法的流程图。如图1所示，在步骤S1中，采用多个计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于表函数的量子计算模拟方法，其特征在于，包括：S1、采用多个计算机模拟多个自由度的计算向量，其中一个计算机构成一个计算节点，每个计算机的计算向量表示一个量子位，每个计算机的计算向量计算采用表函数计算法进行计算；S2、将所述多个计算机构成的多个计算节点进行组装和调度，编码为所需的计算向量以模拟量子位的特性；S3、基于所述计算向量，根据量子信息学计算理论，实现量子并行计算。2.根据权利要求1所述的基于表函数的量子计算模拟方法，其特征在于，所述在所述步骤S1中，每个计算机的计算向量模拟所述量子位的量子模拟态，不同的量子模拟态之间能够进行相互转换。3.根据权利要求1所述的基于表函数的量子计算模拟方法，其特征在于，所述表函数计算法包括：认知的分类表征，表征的编码，表征的分类计算，表征的存储，存算一体的输入输出函数映射关系表生成和搜索匹配计算。4.根据权利要求3所述的基于表函数的量子计算模拟方法，其特征在于，所述认知的分类表征包括建立对应于人脑认知功能类别的知识表征体系；所述表征的编码包括根据不同表征类别的不同属性特征，建立相应的数据结构，形成不同表征类别的不同编码；所述表征的分类计算包括根据不同表征类别及编码，对不同的表征类别采用不同的计算算法进行计算和数据处理；所述表征的存储包括根据所述表征类别、所述编码及分类处理结果，基于定制的数据存储模型，对相应的数据进行压缩存储，并支持指数级的快速存取；所述存算一体的输入输出函数映射关系表生成包括依据所述表征类别、所述编码及分类计算算法，离线计算生成不同输入信息对应的输出信息结果值，基于统一的表函数模板，形成相应结果的输入输出函数映射关系表；所述搜索匹配计算包括在有计算任务时，采用多级模式搜索算法，通过输入的变量值直接在所述输入输出函数映射关系表的输入空...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚建淮，周杰，郑伟范，唐娟，刘建辉，彭华，姚兆东，
申请(专利权)人：深圳市永达电子信息股份有限公司，
类型：发明
国别省市：