量子计算方法和系统技术方案

本申请实施例提供一种量子计算方法和系统，该方法包括：将目标问题分解为多个量子线路，其中该多个量子线路中包括至少包括两种不同构型的量子线路；实施该多个量子线路并得到用于求解该目标问题的目标参数；根据该目标参数对该目标问题进行量子计算。上述技术方案可以将目标问题分解为多个不同构型的量子线路，并利用该多个不同构型的量子线路求解该目标问题。因此，上述技术方案中每个量子线路输入的量子比特数量较少，因此更容易实现，并且可以更快地确定目标参数，从而得到该目标问题的解。解。解。

【技术实现步骤摘要】
量子计算方法和系统


[0001]本申请涉及量子计算机领域，更具体地，涉及量子计算方法方法和系统。

技术介绍

[0002]量子计算机是基于量子叠加、量子纠缠等量子力学特性的新型计算机。量子计算机可以把现在经典计算机需要耗时成千上万年的计算任务，压缩在几小时到几分钟完成。在应用层面，量子计算机可以应用于新材料研发、药物设计、加密体系、复杂优化调度等领域。目前，世界顶级科技公司以及中、美、欧盟、英等各国都大力纷纷投入量子计算机的研究。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种量子计算方法和系统，能够提高使用量子计算机解决问题的解决速度，降低量子线路的实现难度。
[0004]第一方面，本申请实施例提供一种量子计算方法，包括：确定与目标问题对应的N个量子线路，其中，该N个量子线路中至少包括两种不同构型的量子线路，N为大于或等于 2的正整数；实施该N个量子线路以获得用于求解该目标问题的目标参数；根据该目标参数对该目标问题进行量子计算。
[0005]上述技术方案可以将目标问题分解为多个不同构型的量子线路，并利用该多个不同构型的量子线路求解该目标问题。现有的方案往往是将一个问题确定为一个量子线路。量子线路输入的量子比特数目越多，实现起来越困难。与现有方案相比，上述技术方案中每个量子线路输入的量子比特数量较少，因此更容易实现，并且可以更快地确定目标参数，从而得到该目标问题的解。
[0006]在一些实施例中，该目标问题可以是能够转换问伊辛模型的问题。例如，可以是组合优化问题等。
[0007]结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，该实施该N个量子线路以获得用于求解该组合优化问题的目标参数，包括：使用该N个量子线路制备N组第一量子态；对该N组第一量子态进行测量，得到N组第一测量结果，其中，该N组第一量子态与该 N个量子线路一一对应；根据该N组第一测量结果，确定该目标参数。
[0008]结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，该实施该N个量子线路以获得用于求解该目标问题的目标参数包括：并行实施该N个量子线路以获得用于求解该目标问题的目标参数。
[0009]在一些实施例中，并行实施该N个量子线路以获得用于求解该目标问题的目标参数可以包括：并行实施该N个量子线路并且并行使用该N个量子线路制备N组第一量子态；并行对该N组第一量子态进行测量，得到N组第一测量结果。
[0010]结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，该确定与目标问题对应的N个量子线路，包括：确定对应于该目标问题的伊辛模型；确定与该伊辛模型对应的权重图；
根据该权重图，确定N个子图；根据该N个子图，确定该N个量子线路，该N个量子线路与该N个子图一一对应。
[0011]结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，该根据该权重图，确定N个子图，包括：对该权重图进行分解，得到M个子图，该M个子图包括N种不同的子图结构， M为大于N的正整数；根据子图库对该M个子图进行匹配操作，得到该N个子图，其中，该N个子图的结构分别为该N种不同的子图结构。
[0012]结构相同的子图得到的量子线路是相同的。上述技术方案中对于每种结构的子图进保留一个子图，这样可以减少确定出的量子线路总数，从而可以更快地根据量子线路得到目标参数。
[0013]结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，该对该权重图进行分解，包括：对该权重图进行线路深度为P的分解，P为大于或等于1且小于或等于20的正整数。
[0014]结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，在该实施该N个量子线路之前，该方法还包括：根据配置信息，确定该N个量子线路的实施方式，其中该配置信息包括以下信息中的一个或多个：该目标问题的规模、该目标问题的疏密度、或者分解该权重图时的线路深度，该N个量子线路的实施方式包括使用量子处理器实施该N个量子线路或使用模拟器实施该N个量子线路。
[0015]结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，该根据该N组第一测量结果，确定用于求解该目标问题的目标参数，包括：根据该N组第一测量结果，确定第一目标哈密顿量期望值；确定优化参数；根据该优化参数和该第一参考哈密顿量期望值，确定第二目标哈密顿量期望值；确定该第二目标哈密顿量期望值是否满足预设条件；若该第二目标哈密顿量期望值满足该预设条件，则确定该优化参数为该目标参数。
[0016]结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，若该第二目标哈密顿量期望值不满足该预设条件，则根据该优化参数更新该N个量子线路；使用更新后的N个量子线路制备N组第二量子态并对该N组第二量子态进行测量，得到N组第二测量结果，该N 组第二量子态与该更新后的N个量子线路一一对应；根据该N组第二测量结果，确定该目标参数。
[0017]结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，该根据该N组第一测量结果，确定第一目标哈密顿量期望值，包括：在对该权重图进行分解得到K组子图的情况下，确定该K组子图中每组子图包括的子图数量，其中该K组子图中的每组子图包括结构相同的至少两个子图，K为大于或等于1且小于或等于N的正整数；从该N组第一测量结果中确定K组第一测量结果，该K组第一测量结果与该K组子图一一对应；确定K组校正测量结果，其中该K组校正测量结果中的第k组校正测量结果为该K组第一测量结果中的第k组第一测量结果和该K组子图中的第k组子图包括的子图数量的乘积，k＝1，
……
， K；根据以下公式确定该第一目标哈密顿量期望值：
[0018][0019]其中，表示该第一目标哈密顿量期望值，Corr_R
k
表示该K组校正测量结果中的第k组校正测量结果，R
n
表示该N组第一测量结果中除该K组测量结果以外的第n组第一测量结果。
[0020]第二方面，本申请实施例提供一种量子计算系统，该包括量子线路确定模块、参数确定模块和求解模块。量子线路确定模块用于确定与目标问题对应的N个量子线路，其中，该N个量子线路中至少包括两种不同构型的量子线路，N为大于或等于2的正整数。参数确定模块用于实施该N个量子线路以获得用于求解该目标问题的目标参数。求解模块用于根据该目标参数对该目标问题进行量子计算。
[0021]在一些实施例中，参数确定模块包括量子线路实现模块和参数优化模块，该量子线路实现模块，用于使用该N个量子线路制备N组第一量子态；该量子线路实现模块，还用于对该N组第一量子态进行测量，得到N组第一测量结果，其中，该N组第一量子态与该N个量子线路一一对应；该参数优化模块，用于根据该N组第一测量结果，确定该目标参数。
[0022]在一些实施例中，量子线路确定模块、量子线路实现模块和参数优化模块可以由经典计算机实现；求解模块可以由量子计算机实现。
[0023]在另一些实施例中，量子线路确定模块和参数优化模块可以由经典计算机实现；量子线路实现模块和求解模块可以由量子计算机实现。
[0024]量子线路确定模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子计算方法，其特征在于，包括：确定与目标问题对应的N个量子线路，其中，所述N个量子线路中至少包括两种不同构型的量子线路，N为大于或等于2的正整数；实施所述N个量子线路以获得用于求解所述目标问题的目标参数；根据所述目标参数对所述目标问题进行量子计算。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实施所述N个量子线路以获得用于求解所述组合优化问题的目标参数，包括：使用所述N个量子线路制备N组第一量子态；对所述N组第一量子态进行测量，得到N组第一测量结果，其中，所述N组第一量子态与所述N个量子线路一一对应；根据所述N组第一测量结果，确定所述目标参数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述实施所述N个量子线路以获得用于求解所述目标问题的目标参数包括：并行实施所述N个量子线路以获得用于求解所述目标问题的目标参数。4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述确定与目标问题对应的N个量子线路，包括：确定对应于所述目标问题的伊辛模型；确定与所述伊辛模型对应的权重图；根据所述权重图，确定N个子图；根据所述N个子图，确定所述N个量子线路，所述N个量子线路与所述N个子图一一对应。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述权重图，确定N个子图，包括：对所述权重图进行分解，得到M个子图，所述M个子图包括N种不同的子图结构，M为大于N的正整数；根据子图库对所述M个子图进行匹配操作，得到所述N个子图，其中，所述N个子图的结构分别为所述N种不同的子图结构。6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述对所述权重图进行分解，包括：对所述权重图进行线路深度为P的分解，P为大于或等于1且小于或等于20的正整数。7.如权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述实施所述N个量子线路之前，所述方法还包括：根据配置信息，确定所述N个量子线路的实施方式，其中所述配置信息包括以下信息中的一个或多个：所述目标问题的规模、所述目标问题的疏密度、或者分解所述权重图时的线路深度，所述N个量子线路的实施方式包括使用量子处理器实施所述N个量子线路或使用模拟器实施所述N个量子线路。8.如权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述N组第一测量结果，确定用于求解所述目标问题的目标参数，包括：根据所述N组第一测量结果，确定第一目标哈密顿量期望值；确定优化参数；根据所述优化参数和所述第一哈密顿量期望值，确定第二目标哈密顿量期望值；确定所述第二目标哈密顿量期望值是否满足预设条件；
若所述第二目标哈密顿量期望值满足所述预设条件，则确定所述优化参数为所述目标参数。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，若所述第二目标哈密顿量期望值不满足所述预设条件，则根据所述优化参数更新所述N个量子线路；使用更新后的N个量子线路制备N组第二量子态并对所述N组第二量子态进行测量，得到N组第二测量结果，所述N组第二量子态与所述更新后的N个量子线路一一对应；根据所述N组第二测量结果，确定所述目标参数。10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述根据所述N组第一测量结果，确定第一目标哈密顿量期望值，包括：在对所述权重图进行分解得到K组子图的情况下，确定所述K组子图中每组子图包括的子图数量，其中所述K组子图中的每组子图包括结构相同的至少两个子图，K为大于或等于1且小于或等于N的正整数；从所述N组第一测量结果中确定K组第一测量结果，所述K组第一测量结果与所述K组子图一一对应；确定K组校正测量结果，其中所述K组校正测量结果中的第k组校正测量结果为所述K组第一测量结果中的第k组第一测量结果和所述K组子图中的第k组子图包括的子图数量的乘积，k＝1，
……
，K；根据以下公式确定所述第一目标哈密顿量期望值：其中，表示所述第一目标哈密顿量期望值，Corr_R
k
表示所述K组校正测量结果中的第k组校正测量结果，R
n
表示所述N组第一测量结果中除所述K组测量结果以外的第n组第一测量结果。11.一种量子计算系统，其特征在于，包括：量子线路确定模块，用于确定与目标问题对应的N个量子线路，其中，所述N个量子线路中至少包括两种不同构型的量子线路，N为大于或等于2的正整数；参数确定模块，用于实施所述N个量子线路以获得用于求解所述目...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡孟军，陈迪青，邬兴尧，翁文康，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：