多体问题的求解方法及量子计算系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多体问题的求解方法，包括：根据待求解的多体问题构建哈密顿量系统，根据所述哈密顿量系统的波函数编译生成第一量子线路，所述第一量子线路具有第一变分参数；在初始量子态上作用所述第一量子线路，并对最终量子态进行多次测量，输出测量结果；判断所述测量结果是否满足收敛条件；当所述测量结果不满足收敛条件时，编译生成第二量子线路，所述第二量子线路具有第二变分参数，所述第二变分参数与所述第一变分参数不同；在初始量子态上作用所述第二量子线路，并对最终量子态进行多次测量，输出测量结果；当所述测量结果满足收敛条件时，将所述测量结果作为所述待求解的多体问题的近似解。上述方法提高了DMRG算法的计算速度和精度。算法的计算速度和精度。算法的计算速度和精度。

【技术实现步骤摘要】
多体问题的求解方法及量子计算系统


[0001]本专利技术涉及量子计算
，尤其涉及一种多体问题的求解方法、用于求解多体问题的量子计算系统及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]多体物理系统的希尔伯特空间的尺度随着物理系统尺度的增加而指数增长。严格对角化的方法虽然可以获得系统能谱的全部信息，但是只能计算小规模的系统；平均场理论，密度泛函理论以及密度矩阵重整化群(DMRG)等计算方法对量子系统做了一定的近似处理，并在一定程度上取得了成功。其中DMRG算法是一种数值变分技术，最初由Steven R.White在1992年专利技术，用来计算多体哈密顿量的基态能量及其波函数。在随后的发展中，人们将DMRG作用在MPS(矩阵直积态)上，并将其推广到低能激发态的计算，以及动力学、有限温度和平衡系统的模拟。基于变分MPS的DMRG使得人们对DMRG方法的内部原理结构、其进一步发展的潜力和局限性有更加深刻的理解。DMRG算法目前是公认的计算一维多体系统基态和低能激发态最有效的工具，但是随着系统维度的增加，由于系统纠缠度和空间维度的不一致，DMRG往往不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多体问题的求解方法，其特征在于，包括：根据待求解的多体问题构建哈密顿量系统，根据所述哈密顿量系统的波函数编译生成第一量子线路，所述第一量子线路具有第一变分参数；在初始量子态上作用所述第一量子线路，并对最终量子态进行多次测量，以得到第一测量结果；判断所述第一测量结果是否满足收敛条件；当所述第一测量结果不满足所述收敛条件时，编译生成第二量子线路，所述第二量子线路具有第二变分参数，所述第二变分参数与所述第一变分参数不同；在初始量子态上作用所述第二量子线路，并对最终量子态进行多次测量，以得到第二测量结果；判断所述第二测量结果是否满足收敛条件；当所述第一测量结果或所述第二测量结果满足所述收敛条件时，将满足所述收敛条件的所述第一测量结果或所述第二测量结果作为所述待求解的多体问题的近似解。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：根据所述待求解的多体问题的近似解，生成初始矩阵直积态；在所述初始矩阵直积态上执行DMRG算法，迭代获得所述待求解的多体问题的基态波函数。3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述基于待求解的多体问题构建哈密顿量系统包括：根据所述待求解的多体问题确定目标哈密顿量；其中所述哈密顿量系统的波函数包括所述目标哈密顿量的演化算符及测量设备的驱动哈密顿量的演化算符。4.如权利要求3所述的方法，其中所述初始量子态包括所述驱动哈密顿量的基态波函数。5.如权利要求3所述的方法，进一步包括：当所述目标哈密顿量为非对易的近邻多体自旋哈密顿量时，增加变分参数，以使得多个非对易的局域哈密顿量的演化算符具有不同的变分参数,其中所述非对易的近邻多体自旋哈密顿量能够分解为多个非对易的局域哈密顿量之和。6.如权利要求1或2所述的方法，其中所述判断所述第一测量结果是否满足收敛条件进一步包括：使用梯度下降法判断所述第一测量结果是否满足所述收敛条件。7.一种量子计算系统，其特征在于，包括相互耦接的经典计算单元和量子计算单元，所述经典计算单元和所述量子计算单元协同工作以求解多体问题，其中：所述经典计算单元配置成根据待求解的多体问题构造哈密顿量系统，根据所述哈密顿量系统的波函数编译生成第一量子线路，所述第一量子线路具有第一变分参数；所述量子计算单元配置成在初始量子态上作用所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄伟峰，胡孟军，普亚南，刘东，钱辰，马运恒，顾炎武，肖骁，柴绪丹，钱鹏，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：