用于量子化学电路合成的经典优化器制造技术

公开了一种用于优化量子电路的计算机实现的方法、系统和存储可执行指令的计算机可读介质。所述计算机实现的方法包括：接收用于模拟待模拟的化学个体的至少一个量子态的演化的一个或多个参数；生成用于所述模拟的量子电路；基于所述一个或多个参数执行一个或多个操作以使要用于所生成的量子电路的量子资源最小化；以及基于下列中的任何一个或多个在一个或多个基本逻辑单元(ELU)之间放置量子资源：在所生成的量子电路中所述量子资源的出现频率、在所生成的量子电路中所述量子资源的出现顺序、一个或多个量子资源之间的连接性参数、特定量子资源之间的门的效率、特定量子资源之间的门的质量或其组合。间的门的质量或其组合。间的门的质量或其组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于量子化学电路合成的经典优化器


[0001]本文描述的实施例总体上涉及生成用于模拟化学个体的量子系统的优化的量子电路。

技术介绍

[0002]量子计算机是一种利用量子力学现象(如叠加和纠缠)来处理数据的计算系统。在数字计算机中，数据被编码成两个确定状态(“0”或“1”)之一的二进制数字(比特)，与数字计算机不同，量子计算要求将数据编码成量子比特(以下简称“量子比特”)，其中单个量子比特可以代表“1”、“0”或这两个量子比特状态的任何量子叠加。一般来说，具有N个量子比特的量子计算机可以同时处于多达2
N
个不同状态的任意叠加，即，一对量子比特可以处于四个状态的任何量子叠加，而三个量子比特可以处于八个状态的任何叠加。
[0003]量子计算机能够比数字计算机(这里也称为“经典计算机”)更快、更有效地解决某些问题。在量子计算机的操作中，可以通过将量子比特设置在受控的初始状态来将计算初始化。通过操纵这些量子比特，实现了预定的量子逻辑门序列，这些量子逻辑门序列代表要解决的问题的解，这被称为量子算法。量子算法(如Shor算法、Sim本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种存储用于优化量子电路的可执行指令的计算机可读介质，所述可执行指令在执行时使数字计算处理器执行功能，所述功能包括：接收用于模拟待模拟的化学个体的至少一个量子态的演化的一个或多个参数；生成用于模拟所述化学个体的所述至少一个量子态的演化的量子电路；基于所述一个或多个参数执行一个或多个操作以使要用于所生成的量子电路的量子资源最小化；基于下列中任何一个或多个在一个或多个基本逻辑单元ELU之间放置量子资源：在所生成的量子电路中所述量子资源的出现频率、在所生成的量子电路中所述量子资源的出现顺序、一个或多个量子资源之间的连接性参数、特定量子资源之间的门的效率、特定量子资源之间的门的质量或其组合。2.根据权利要求1所述的计算机可读介质，其中，所述化学个体包括原子、分子、离子和亚原子粒子中的任何一种或多种，其中，所述亚原子粒子是自由的、结合的或局部化的。3.根据权利要求1所述的计算机可读介质，其中，生成用于模拟所述化学个体的所述至少一个量子态的演化的量子电路包括：使用量子计算机导出要用于所述模拟的所述化学个体的演化算子，其中，导出所述化学个体的演化算子还包括：导出所述化学个体的费米子哈密顿量，以及使用一个或多个变换算法将费米子哈密顿量变换为量子比特哈密顿量，其中，所述一个或多个变换算法包括下列中的任何一个或多个：Jordan
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Wigner变换、Parity变换和Bravyi
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Kitaev变换。4.根据权利要求1所述的计算机可读介质，其中，使量子资源最小化的所述一个或多个操作包括项合并、重新嵌入量子资源和合并排序中的任何一个或多个。5.根据权利要求1所述的计算机可读介质，其中，用于模拟待模拟的化学个体的至少一个量子态的演化的所述一个或多个参数包括下列中的任何一个或多个：所述化学个体的原子信息、所述量子电路的误差容限、所述量子电路允许的最大门数量、所述量子电路允许的最大量子比特数量、以及所述模拟允许的最大持续时间。6.根据权利要求1所述的计算机可读介质，其中，基于所述一个或多个参数来优化所生成的量子电路还包括下列中的任何一个或多个：量子计算的门调度和并行处理。7.根据权利要求6所述的计算机可读介质，其中，用于量子计算的所述门调度是通过连接来自不同ELU的一个或多个量子资源实现的，其中，所述量子资源是通过包括所述量子资源的穿梭在内的量子比特通信总线连接的。8.根据权利要求6所述的计算机可读介质，其中，所述量子计算的门调度和并行处理是通过经由光学交叉连接连接来自不同扩展基本逻辑单元EELU的一个或多个量子资源以在一对EELU之间生成至少一个纠缠离子对实现的。9.根据权利要求8所述的计算机可读介质，其中，每个ELU中量子资源的数量、每个EELU中ELU的数量以及在计算中使用的EELU的数量可以在计算持续时间期间动态地变化。10.一种用于优化量子电路的计算机实现的方法，该方法包括：接收用于模拟待模拟的化学个体的至少一个量子态的演化的一个或多个参数；生成用于模拟所述化学个体的所述至少一个量子态的演化的量子电路；
基于所述一个或多个参数执行一个或多个操作以使要用于所生成的量子电路的量子资源最小化；基于下列中任何一个或多个在一个或多个基本逻辑单元ELU之间映射量子资源：在所生成的量子电路中所述量子资源的出现频率、在所生成的量子电路中所述量子资源的出现顺序、一个或多个量子资源之间的连接性参数、特定量子资源之间的门的效率、特定量子资源之间的门的质量或其组合。11.根据权利要求10所述的计算机实现的方法，其中，所述化学个体包括原子、分子、离子和亚原子粒子中的任何一种或多种，其中，所述亚原子粒子是自由的、结合的或局部化的。12.根据权利要求10所述的计算机实现的方法，其中，生成用于模拟所述化学个体的所述至少一个量子态的演化的量子电路包括：使用量子计算机导出要用于所述模拟的所述化学个体的演化算子，其中，导出所述化学个体的演化算子还包括：导出所述化学个体的费米子哈密顿量，以及使用一个或多个变换算法将费米子哈密顿量变换为量子比特哈密顿量，其中，所述一个或多个变换算法包括下列中的任何一个或多个：Jordan
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Wigner变换、Parity变换和Bravyi
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Kita...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：杜克大学，
类型：发明
国别省市：