【技术实现步骤摘要】
酉算子编译方法、计算设备、装置及存储介质
[0001]本公开涉及数据处理
，尤其涉及量子计算领域。
技术介绍
[0002]随着量子计算技术的飞速发展，越来越多的量子算法和应用正在不断涌现，展现了量子计算机超越经典计算机的巨大潜力。但是，在近期含噪声的中等规模量子(Noisy intermediate
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scale quantum)设备上，由于量子比特的数量、结构和电路深度方面的限制，要想实现复杂的量子算法仍然十分困难。为了解决这个问题，需要使用酉算子编译(Unitary compiling)技术将量子算法中的酉算子编译为一系列的量子门序列，从而使得量子算法能够在近期量子设备上运行。因此，如何使用简单的量子电路去模拟或者编译酉算子便成为了量子计算中的一个核心问题。
技术实现思路
[0003]本公开提供了一种酉算子编译方法、计算设备、装置及存储介质。
[0004]根据本公开的一方面，提供了一种酉算子编译方法，应用于经典计算设备；包括：
[0005]获取至少n+1个度量结果，...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种酉算子编译方法，应用于经典计算设备；包括：获取至少n+1个度量结果，其中，所述至少n+1个度量结果中的第i个度量结果表征第i个第一输出态与第i个目标输出态之间的第i迹距离；其中，所述第i个第一输出态是预设参数化量子电路在自身可调参数处于第一参数值的情况下，作用到至少n+1个预设量子态中的第i个预设量子态后的输出态；所述第i个目标输出态表征待编译的目标酉算子作用到所述第i个预设量子态后的输出态；所述目标酉算子为包含有n个量子比特的酉算子；所述预设参数化量子电路为包含有所述n个量子比特的量子电路；所述n为大于等于1的自然数，所述i为大于等于1小于等于n+1的自然数；基于所述第i个度量结果所表征的所述第i迹距离，计算得到表征平均迹距离的损失函数的损失值；在所述损失函数的损失值满足迭代要求的情况下，将所述可调参数处于第一参数值的预设参数化量子电路作为目标参数化量子电路，其中，所述目标参数化量子电路为所述待编译的目标酉算子的近似量子电路。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述损失函数的损失值不满足所述迭代要求的情况下，将所述可调参数的第一参数值调整至第二参数值；发送所述可调参数的第二参数值。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：获取第i个新度量结果，并得到至少n+1个新度量结果，其中，所述第i个新度量结果表征第i个新第一输出态与所述第i个目标输出态之间的第i新迹距离；其中，所述第i个新第一输出态是所述预设参数化量子电路在自身可调参数处于第二参数值的情况下，作用到所述第i个预设量子态后的输出态；基于所述第i个新度量结果所表征的所述第i新迹距离，计算得到所述损失函数的新损失值，直至新损失值满足所述迭代要求为止。4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其中，所述预设参数化量子电路包含有D层电路，所述D层电路中的第d层电路包括：n个量子比特，n个预设单量子比特门以及n个受控非CNOT门；其中，所述D与所述目标酉算子所包含的量子比特的数量n相关，所述D为大于等于1的自然数，所述d为大于等于1小于等于D的自然数。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述预设单量子比特门作用到所述量子比特上。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述预设单量子比特门为U3旋转门，所述U3旋转门中包含有三个可调参数。7.根据权利要求4至6任一项所述的方法，其中，所述第d层共包含有3
×
n个可调参数。8.根据权利要求4至7任一项所述的方法，其中，相邻两个量子比特之间作用一个受控非CNOT门，所述n个量子比特中的第一个量子比特与最后一个量子比特之间作用一个受控非CNOT门。9.根据权利要求4至8任一项所述的方法，其中，每层电路结构均相同。10.根据权利要求1至9任一项所述的方法，其中，所述至少n+1个预设量子态满足如下要求：
对于所述至少n+1个预设量子态中的第i个预设量子态ρ
i
，且i取值为0,1，
…
,直至n时，均满足的情况下，得到其中，所述U为所述目标酉算子；所述V(θ)为所述预设参数化量子电路，所述θ为可调参数。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述至少n+1个预设量子态包括：一个预设纯态和n个预设混合态。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述预设纯态ρ0为：13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述预设混合态ρ
i
(i＝1,2，
…
,n)为第一预设单比特量子态与n个第二预设单比特量子态的张量积；在张量积计算的过程，不同的预设混合态ρ
i
中，所述第一预设单比特量子态的计算位置不同。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一预设单比特态为和/或，所述第二预设单比特量子态为15.一种酉算子编译方法，应用于量子计算设备；包括：将预设参数化量子电路在自身可调参数处于第一参数值的情况下，作用到至少n+1个预设量子态中的第i个预设量子态，得到第i个第一输出态；得到第i个度量结果，其中，所述第i个度量结果表征所述第i个第一输出态与第i个目标输出态之间的第i迹距离；其中，所述第i个目标输出态表征待编译的目标酉算子作用到所述第i个预设量子态后的输出态；所述目标酉算子为包含有n个量子比特的酉算子；所述预设参数化量子电路为包含有所述n个量子比特的量子电路；所述n为大于等于1的自然数，所述i为大于等于1小于等于n+1的自然数；发送所述第i个度量结果。16.根据权利要求15所述的方法，还包括：将所述待编译的目标酉算子作用到所述至少n+1个预设量子态中的所述第i个预设量子态，得到所述第i个目标输出态。17.根据权利要求15或16所述的方法，还包括：接收所述可调参数的第二参数值；将所述预设参数化量子电路在自身可调参数处于所述第二参数值的情况下，作用到至少n+1个预设量子态中的第i个预设量子态，得到第i个新第一输出态；得到第i个新度量结果；其中，所述第i个新度量结果表征所述第i个新第一输出态与所述第i个目标输出态之间的第i新迹距离；发送所述第i个新度量结果。18.根据权利要求15至17任一项所述的方法，其中，所述预设参数化量子电路包含有D层电路，所述D层电路中的第d层电路包括：n个量子比特，n个预设单量子比特门以及n个受控非CNOT门；其中，所述D与所述目标酉算子所包含的量子比特的数量n相关，所述D为大于等于1的自然数，所述d为大于等于1小于等于D的自然数。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述预设单量子比特门作用到所述量子比特上。20.根据权利要求18或19所述的方法，其中，所述预设单量子比特门为U3旋转门，所述U3旋转门中包含有三个可调参数。21.根据权利要求18至20任一项所述的方法，其中，所述第d层共包含有3
×
n个可调参数。22.根据权利要求18至21任一项所述的方法，其中，相邻两个量子比特之间作用一个受控非CNOT门，所述n个量子比特中的第一个量子比特与最后一个量子比特之间作用一个受控非CNOT门。23.根据权利要求18至22任一项所述的方法，其中，每层电路结构均相同。24.根据权利要求15至23任一项所述的方法，其中，所述至少n+1个预设量子态满足如下要求：对于所述至少n+1个预设量子态中的第i个预设量子态ρ
i
，且i取值为0,1，
…
,直至n时，均满足的情况下，得到其中，所述U为所述目标酉算子；所述V(θ)为所述预设参数化量子电路，所述θ为可调参数。25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述至少n+1个预设量子态包括：一个预设纯态和n个预设混合态。26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述预设纯态ρ0为：27.根据权利要求25或26所述的方法，其中，所述预设混合态ρ
i
(i＝1,2，
…
,n)为第一预设单比特量子态与n个第二预设单比特量子态的张量积；在张量积计算的过程，不同的预设混合态ρ
i
中，所述第一预设单比特量子态的计算位置不同。28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述第一预设单比特态为和/或，所述第二预设单比特量子态为29.一种经典计算设备，包括：第一获取单元，用于获取至少n+1个度量结果，其中，所述至少n+1个度量结果中的第i个度量结果表征第i个第一输出态与第i个目标输出态之间的第i迹距离；其中，所述第i个第一输出态是预设参数化量子电路在自身可调参数处于第一参数值的情况下，作用到至少n+1个预设量子态中的第i个预设量子态后的输出态；第i个目标输出态表征待编译的目标酉算子作用到所述第i个预设量子态后的输出态；所述目标酉算子为包含有n个量子比特的酉算子；所述预设参数化量子电路为包含有n个量子比特的量子电路；所述n为大于等于1的自然数，所述i为大于等于1小于等于n+1的自然数；损失值计算单元，用于基于所述第i个度量结果所表征的所述第i迹距离，计算得到表征平均迹距离的损失函数的损失值；确定单元，用于在所述损失函数的损失值满足迭代要求的情况下，将所述可调参数处于第一参数值的预设参数化量子电路作为目标参数化量子电路，其中，所述目标参数化量
子电路为所述待编译的目标酉算子的近似量子电路。30.根据权利要求29所述的经典计算设备，还包括：第...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，余展，赵炫强，赵犇池，
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：
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