一种基于量子门获取待测系统本征态的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种基于量子门获取待测系统本征态的方法和装置，该方法包括：制备第一量子态；基于预设的概率分布，采样得到第一、第二和第三演化时间；确定出待测系统对应的哈密顿量；根据哈密顿量、以及第一、第二和第三演化时间，确定第一、第二和第三哈密顿演化操作；测量对于第一量子态施加第一操作组合的第一期望值，得到第一测量结果，第一操作组合包括第一哈密顿演化操作的共轭操作、系统观测量对应的厄密操作和第二哈密顿演化操作；测量对于第一量子态施加第三哈密顿演化操作的第二期望值，得到第二测量结果，第一、第二和第三哈密顿演化操作分别由多个量子门构成；结合第一测量结果和第二测量结果，获取待测系统的观测量。观测量。观测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于量子门获取待测系统本征态的方法及装置


[0001]本专利技术涉及量子计算领域，尤其涉及一种基于量子门获取待测系统本征态的方法及装置。

技术介绍

[0002]高效地制备量子系统的本征态，以及估计系统的本征态的性质是量子计算中长期存在的基本问题，在非常多的
中有着广泛的应用。例如，在物理和化学领域的微分方程、连续的或离散的动力系统、图像处理中的主成分分析中；在化学分子和材料的制备和合成、分子的合成中；在材料的性质预测如超导材料、纳米材料、铁电材料、磁性材料、拓扑材料、金属、有机物、半导体、半金属、热电材料、聚合物、催化剂等一系列功能材料，化学反应生成物的确立中。在这些预测中，获取材料的激发态(非基态)的信息至关重要。
[0003]现有的技术方案，得到系统的本征态|u
i
>并且获取其本征态的信息，通常需要消耗大量的时间和空间计算资源，例如具有随着问题规模指数级攀升的时间复杂度和空间复杂度。具体而言，一种利用对角化矩阵获取系统本征态信息的方案，其需要O(D3)的时间复杂度和O(D2)空间复杂度，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于量子门获取待测系统本征态的方法，所述方法包括：制备第一量子态；基于预设的概率分布，采样得到第一演化时间、第二演化时间和第三演化时间；确定出待测系统对应的哈密顿量；根据所述哈密顿量和第一演化时间，确定第一哈密顿演化操作，根据所述哈密顿量和第二演化时间，确定第二哈密顿演化操作；测量对于第一量子态施加第一操作组合的第一期望值，得到第一测量结果，所述第一操作组合包括第一哈密顿演化操作的共轭操作、所述待测系统的观测量对应的厄密操作和第二哈密顿演化操作；所述第一、第二哈密顿演化操作分别由多个量子门构成；根据哈密顿量和第三演化时间，确定第三哈密顿演化操作；测量对于第一量子态施加第三哈密顿演化操作的第二期望值，得到第二测量结果，所述第三哈密顿演化操作由多个量子门构成；结合第一测量结果和第二测量结果，获取所述待测系统的观测量。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述待测系统包括分子系统、超导材料系统、金属晶体量子系统、纳米材料量子系统中的任意一种；所述观测量包括电阻、光电导、磁化率、吸收能谱中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的方法，其中，制备第一量子态，包括：基于态制备操作、变分量子本征求解器中的任意一种，制备第一量子态。4.根据权利要求1所述的方法，其中，对于第一量子态施加第一操作组合的第一期望值，可以表示为：其中，N为第一期望值，ψ0为第一量子态，U1、U2分别为第一哈密顿演化操作和第二哈密顿演化操作，为共轭转置，O为观察量对应的厄密算符。5.根据权利要求1所述的方法，其中，对于第一量子态施加第三哈密顿演化操作的第二期望值，可以表示为：P＝<ψ0|U3|ψ0>其中，P为第二期望值，ψ0为第一量子态，U3为第三哈密...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙金钊，袁骁，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：