用于管理量子系统的状态的方法、设备、装置和介质制造方法及图纸

提供了用于管理量子系统的状态的方法、设备、装置和介质。量子虚时演化过程用于实现量子系统从初态转移至基态的过程，量子虚时演化过程包括至少一个演化阶段。在一种方法中，在至少一个演化阶段中的演化阶段期间，基于量子系统的哈密顿量以及初态和基态之间的第一中间状态，确定与演化阶段相关联的厄米算符。针对厄米算符进行泡利分解，以确定与演化阶段相关联的多个泡利算符。基于重要性采样从多个泡利算符中选择目标泡利算符。基于目标泡利算符以及多个泡利算符的系数，确定与演化阶段相关联的第二中间状态，第二中间状态比第一中间状态更接近基态。可以降低各个演化阶段的计算量，提高整个量子虚时演化过程的性能。进一步，可以降低相应量子线路的深度。可以降低相应量子线路的深度。可以降低相应量子线路的深度。

【技术实现步骤摘要】
用于管理量子系统的状态的方法、设备、装置和介质


[0001]本公开的示例性实现方式总体涉及量子系统，特别地涉及用于管理量子系统的状态的方法、设备、装置和计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]量子力学是描述微观量子系统的基本规律的学科。与遵循经典物理规律的经典计算机不同，量子计算基于微观量子系统并且应用量子力学规律来实现。量子计算可以涉及一系列基本操作(被称为量子门)，并且可以利用这些基本的量子门来构建复杂的量子线路。可以使用量子线路来实现量子系统的状态转移(例如，从初态转移至基态)。然而，量子系统的状态转移涉及较大计算量，这导致量子线路包括的量子门的数量极大。
[0003]随着量子门的增多，误差的积累可以导致量子计算的准确度降低。进一步，量子系统与周围环境的相互作用也会导致逐渐丢失有效信息。因而，期望能够降低管理量子系统的状态转移所涉及的计算量，进而以更为有效的方式来管理量子系统。

技术实现思路

[0004]根据本公开的示例性实现方式，提供了基于量子虚时演化过程管理量子系统的状态的方案。
>[0005]在本公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于基于量子虚时演化过程管理量子系统的状态的方法，所述量子虚时演化过程用于实现所述量子系统从初态转移至基态的过程，所述量子虚时演化过程包括至少一个演化阶段，所述方法包括：在所述至少一个演化阶段中的演化阶段期间，基于所述量子系统的哈密顿量以及所述初态和所述基态之间的第一中间状态，确定与所述演化阶段相关联的厄米算符；针对所述厄米算符进行泡利分解，以确定与所述演化阶段相关联的多个泡利算符；基于重要性采样从所述多个泡利算符中选择目标泡利算符；以及基于所述目标泡利算符以及所述多个泡利算符的系数，确定与所述演化阶段相关联的第二中间状态，所述第二中间状态比所述第一中间状态更接近所述基态。2.根据权利要求1所述的方法，其中选择所述目标泡利算符包括：基于所述多个泡利算符的所述系数的比较，从所述多个泡利算符中选择所述目标泡利算符。3.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第二中间状态包括：基于所述目标泡利算符和所述多个泡利算符的所述系数，生成与所述演化阶段相关联的幺正变换；以及利用所述幺正变换来确定与所述演化阶段相关联的所述第二中间状态。4.根据权利要求3所述的方法，其中生成与所述演化阶段相关联的所述幺正变换包括：确定所述多个泡利算符的所述系数的绝对值的总和；以及基于所述目标泡利算符以及所述总和，确定所述幺正变换。5.根据权利要求3所述的方法，其中利用所述幺正变换确定所述第二中间状态包括：利用量子门执行所述幺正变换以确定所述第二中间状态。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一个演化阶段包括多个演化阶段，以及所述方法进一步包括基于如下来确定所述多个演化阶段：基于用于执行所述量子虚时演化过程的时间长度和预定精度，确定所述多个演化阶段的时间步长；以及根据所述时间步长来针对所述量子虚时演化过程执行Trotter分解，以确定所述多个演化阶段。7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述多个演化阶段中的第一演化阶段中，所述第一中间状态是所述初态，以及所述方法进一步包括：将所述第二中间状态输出至跟随所述第一演化阶段的第二演化阶段，以作为所述第二演化阶段的第一中间状态。8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：利用包括多个量子门的量子线路来执行所述量子虚时演化过程，所述多个量子门的数量是基于所述多个演化阶段的数量来确定的，所述多个量子门中的给定量子门用于执行与所述多个演化阶段中的给定演化阶段相关联的幺正变换。9.根据权利要求1所述的方法，其中选择所述目标泡利算符包括：从所述多个泡利算符中随机地选择所述目标泡利算符。10.根据权利要求1所述的方法，其中确定与所述演化阶段相关联的所述厄米算符包括：基于所述量子系统的哈密顿量和所述初态，确定所述哈密顿量的多个能量泡利算符；基于重要性采样，从所述多个能量泡利算符中选择目标能量泡利算符；以及
基于所述目标能量泡利算符和所述多个能量泡利算符的系数，确定与所述演化阶段相关联的所述厄米算符。11.一种电子设备，包括：至少一个处理单元；以及至少一个存储器，所述至少一个存储器被耦合到所述至少一个处理单元并且存储用于由所述至少一个处理单元执行的指令，所述指令在由所述至少一个处理单元执行时使所述设备执行用于基于量子虚时演化过程管理量子系统的状态的动作，所述量子虚时演化过程用于实现所述量子系统从初态转移至基态的过程，所述量子虚时演化过程包括至少一个演化阶段，所述动作包括：在所述至少一个演化阶段中的演化阶段期间，基于所述量子系统的哈密顿量以及所述初态和所述基态之间的第一中间状态，确定与所述演化阶段相关联的厄米算符；针对所述厄米算符进行泡利分解，以确定与所述演化阶段相关联...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄翼飞，吕定顺，
申请(专利权)人：北京有竹居网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：