基于量子电路进行数据处理的方法、装置、介质和设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供基于量子电路进行数据处理的方法、装置、介质和设备。所述方法包括：将待评估的多个项目中的每个项目映射至哈密顿量中，以经由哈密顿量从待评估的多个项目的历史统计数据导出待评估的多个项目的预期收益；生成参数化量子电路，以通过测量参数化量子电路来模拟待评估的多个项目的实际收益；确定待评估的多个项目的预期损失，其中，预期损失为待评估的多个项目的预期收益与待评估的多个项目的实际收益之差；使用迭代寻优的方式调整参数化量子电路中的参数，直到从待评估的多个项目中导出使得预期损失收敛至最小的最优项目组合为止。本发明专利技术能够在很大程度上降低有关从离散变量的解集中寻找出最优解的算法的时间复杂度，提升计算速度。提升计算速度。提升计算速度。

【技术实现步骤摘要】
基于量子电路进行数据处理的方法、装置、介质和设备


[0001]本专利技术涉及量子计算
，尤其涉及一种基于量子电路进行数据处理的方法、装置、介质和设备。

技术介绍

[0002]在相关技术中，经常会遇到有关从有限的对象集合中找出最优对象的问题（例如，飞机航线的设计、快递物流路线的规划、项目资金的分配等等）。由于这类问题的所有解是由离散变量组成的，因此需要从离散变量的解集中寻找出最优解。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供基于量子电路进行数据处理的方法、装置、介质和设备。
[0004]根据本专利技术的一方面，提供一种基于量子电路进行数据处理的方法，所述方法包括：将待评估的多个项目中的每个项目映射至哈密顿量中，以经由所述哈密顿量从待评估的多个项目的历史统计数据导出待评估的多个项目的预期收益；生成参数化量子电路，以通过测量所述参数化量子电路来模拟待评估的多个项目的实际收益，其中，测量所述参数化量子电路而得到的多个本征态分别对应于待评估的多个项目；确定待评估的多个项目的预期损失，其中，所述预期损失为待评估的多个项目的预期收益与待评估的多个项目的实际收益之差；使用迭代寻优的方式调整所述参数化量子电路中的参数，直到从待评估的多个项目中导出使得所述预期损失收敛至最小的最优项目组合为止。
[0005]根据本专利技术的一个实施例，所述方法还包括：使用随机数向所述最优项目组合中的各个项目分配相应的权重，以获取所述最优项目组合中的各个项目在各种权重组合下的预期收益；将包围所述最优项目组合中的各个项目在各种权重组合下的预期收益的离散点的包络线上的具有最大斜率的切线的切点所对应的权重组合确定为所述最优项目组合中的各个项目的最优权重组合。
[0006]根据本专利技术的一个实施例，所述待评估的多个项目的历史统计数据包括所述待评估的多个项目的采样的均值和所述待评估的多个项目的采样的协方差中的至少一者。
[0007]根据本专利技术的一个实施例，所述参数化量子电路包括H门、CNOT门和RY门，其中，所述RY门与所述参数相关。
[0008]根据本专利技术的一个实施例，所述最大斜率基于所述最优项目组合中的各个项目的采样的均值与所述最优项目组合中的各个项目的采样的最小协方差之比而被确定。
[0009]根据本专利技术的另一方面，提供一种基于量子电路进行数据处理的装置，所述装置包括：预期收益导出单元，被配置为将待评估的多个项目中的每个项目映射至哈密顿量中，以经由所述哈密顿量从待评估的多个项目的历史统计数据导出待评估的多个项目的预期收益；量子电路生成单元，被配置为生成参数化量子电路，以通过测量所述参数化量子电路来模拟待评估的多个项目的实际收益，其中，测量所述参数化量子电路而得到的多个本征态分别对应于待评估的多个项目；预期损失确定单元，被配置为确定待评估的多个项目的
预期损失，其中，所述预期损失为待评估的多个项目的预期收益与待评估的多个项目的实际收益之差；参数迭代寻优单元，被配置为使用迭代寻优的方式调整所述参数化量子电路中的参数，直到从待评估的多个项目中导出使得所述预期损失收敛至最小的最优项目组合为止。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，所述装置还包括：随机数分配单元，被配置为使用随机数向所述最优项目组合中的各个项目分配相应的权重，以获取所述最优项目组合中的各个项目在各种权重组合下的预期收益；最优权重确定单元，被配置为将包围所述最优项目组合中的各个项目在各种权重组合下的预期收益的离散点的包络线上的具有最大斜率的切线的切点所对应的权重组合确定为所述最优项目组合中的各个项目的最优权重组合。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，所述待评估的多个项目的历史统计数据包括所述待评估的多个项目的采样的均值和所述待评估的多个项目的采样的协方差中的至少一者。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述最大斜率基于所述最优项目组合中的各个项目的采样的均值与所述最优项目组合中的各个项目的采样的最小协方差之比而被确定。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述参数化量子电路包括H门、CNOT门和RY门，其中，所述RY门与所述参数相关。
[0014]根据本专利技术的另一方面，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序在被处理器执行时，实现如前面所述的基于量子电路进行数据处理的方法。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供一种计算机设备，所述计算机设备包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如前面所述的基于量子电路进行数据处理的方法。
[0016]本专利技术所提供的基于量子电路进行数据处理的方法、装置、介质和设备不仅能够在很大程度上降低有关从离散变量的解集中寻找出最优解的算法的时间复杂度，提升计算速度，而且还能够使得导出的最优项目组合的可选择性更大，可选择空间也更广。
附图说明
[0017]通过下面结合附图进行的描述，本专利技术的上述目的和特点将会变得更加清楚。
[0018]图1示出了根据本专利技术的示例性实施例的基于量子电路进行数据处理的方法的流程图。
[0019]图2示出了根据本专利技术的示例性实施例的参数化量子电路的结构图。
[0020]图3示出了根据本专利技术的示例性实施例的待评估的多个项目的预期损失随着迭代次数的增加而变化的曲线图。
[0021]图4示出了根据本专利技术的示例性实施例的在预期损失收敛至最小或达到最小值的情况下导出的待评估的多个项目的各种项目组合对应的概率及其对应的参数化量子电路的参数。
[0022]图5示出了根据本专利技术的示例性实施例的基于量子电路进行数据处理的方法的另一流程图。
[0023]图6示出了根据本专利技术的示例性实施例的用于产生真随机数的量子电路的结构图。
[0024]图7示出了根据本专利技术的示例性实施例的使用伪随机数导出的最优项目组合中的各个项目在各种权重组合下的预期收益的离散点的示意图。
[0025]图8示出了根据本专利技术的示例性实施例的使用真随机数导出的最优项目组合中的各个项目在各种权重组合下的预期收益的离散点的示意图。
[0026]图9示出了根据本专利技术的示例性实施例的基于量子电路进行数据处理的装置的结构框图。
具体实施方式
[0027]下面，将参照附图来详细说明本专利技术的实施例。
[0028]图1示出了根据本专利技术的示例性实施例的基于量子电路进行数据处理的方法的流程图。
[0029]参照图1，图1所示的方法可包括如下步骤。
[0030]在步骤101，可将待评估的多个项目中的每个项目映射至哈密顿量中，以经由哈密顿量从待评估的多个项目的历史统计数据导出待评估的多个项目的预期收益。
[0031]在示例中，可将待评估的多个项目中的每个项目表示为二进制变量X
i
，每个二进制变量X
i
可取值为0或1 ，也就是说，当第i个项目被选中时，X
i
可取值为1；当第i个项目未被选中时，X<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于量子电路进行数据处理的方法，其特征在于，所述方法包括：将待评估的多个项目中的每个项目映射至哈密顿量中，以经由所述哈密顿量从待评估的多个项目的历史统计数据导出待评估的多个项目的预期收益；生成参数化量子电路，以通过测量所述参数化量子电路来模拟待评估的多个项目的实际收益，其中，测量所述参数化量子电路而得到的多个本征态分别对应于待评估的多个项目；确定待评估的多个项目的预期损失，其中，所述预期损失为待评估的多个项目的预期收益与待评估的多个项目的实际收益之差；使用迭代寻优的方式调整所述参数化量子电路中的参数，直到从待评估的多个项目中导出使得所述预期损失收敛至最小的最优项目组合为止。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：使用随机数向所述最优项目组合中的各个项目分配相应的权重，以获取所述最优项目组合中的各个项目在各种权重组合下的预期收益；将包围所述最优项目组合中的各个项目在各种权重组合下的预期收益的离散点的包络线上的具有最大斜率的切线的切点所对应的权重组合确定为所述最优项目组合中的各个项目的最优权重组合。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待评估的多个项目的历史统计数据包括所述待评估的多个项目的采样的均值和所述待评估的多个项目的采样的协方差中的至少一者。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数化量子电路包括H门、CNOT门和RY门，其中，所述RY门与所述参数相关。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述最大斜率基于所述最优项目组合中的各个项目的采样的均值与所述最优项目组合中的各个项目的采样的最小协方差之比而被确定。6.一种基于量子电路进行数据处理的装置，其特征在于，所述装置包括：预期收益导出单元，被配置为将待评估的多个项目中的每个项目映射至哈密顿量中，以经由所述哈密顿量从待评估的多个项目的历史统计数据导出待评估的多个项目的预期收益；量子电路生成单元，被配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾祥洪，李伍一，周青，周卓俊，丘秉宜，陈柳平，韩琢，罗乐，
申请(专利权)人：国开启科量子技术北京有限公司，
类型：发明
国别省市：