基于量子计算的数据处理方法、电子设备和计算机可读存储介质技术

本发明专利技术的实施例提供了一种基于量子计算的数据处理方法、电子设备和计算机可读存储介质，涉及数据处理技术领域，方法包括：获得待编码的初始流量，将初始流量所属的网络图划分为多个闭合图形，其中，闭合图形的边表征流量的升降算符，每个闭合图形满足流量守恒。以初始流量的起点作为转化路径的起点，以初始流量的终点作为转化路径的终点，基于各闭合图形编码得出目标转化路径，从而便捷、高效地实现目标转化路径的获取。转化路径的获取。转化路径的获取。

【技术实现步骤摘要】
基于量子计算的数据处理方法、电子设备和计算机可读存储介质


[0001]本专利技术涉及数据处理
，具体而言，涉及一种基于量子计算的数据处理方法、电子设备和计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]组合优化问题是在一个有限的对象集中找出最优对象的一类课题，具有广泛的应用和实际意义。例如，在路径规划、流量分配、任务调度、集成电路设计等方面都有应用。经研究发现，现有组合优化问题的求解方式较为复杂，效率较低。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的之一包括，例如，提供了一种基于量子计算的数据处理方法、电子设备和计算机可读存储介质，以至少部分地降低组合优化问题的求解复杂度，提高求解效率，并达到减少所需的量子比特数和量子线路深度的目的。
[0004]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种基于量子计算的数据处理方法，包括：
[0006]获得待编码的初始流量；
[0007]将所述初始流量所属的网络图划分为多个闭合图形，其中，所述闭合图形的边表征流量的升降算符，每个所述闭合图形满足流量守恒；
[0008]以所述初始流量的起点作为转化路径的起点，以所述初始流量的终点作为转化路径的终点，基于各所述闭合图形编码得出目标转化路径。
[0009]在可选的实施方式中，所述基于各所述闭合图形编码得出目标转化路径的步骤，包括：
[0010]分析得出所述闭合图形每条边上的流量升降情况；
[0011]根据所述闭合图形每条边上的流量升降情况分析得到目标Hamiltonian；
[0012]将所述目标Hamiltonian带入QAOA求解，得到所述目标Hamiltonian的期望值最低的最优解；
[0013]基于所述最优解获得各所述闭合图形的状态；
[0014]基于各所述闭合图形的状态和流量转换规则，得到目标转化路径。
[0015]在可选的实施方式中，所述闭合图形的状态为顺时针状态或逆时针状态，所述方法还包括：
[0016]针对每个所述闭合图形，判断其为顺时针状态还是逆时针状态；
[0017]若所述闭合图形为顺时针状态，采用第一量子比特进行表征；
[0018]若所述闭合图形为逆时针状态，采用第二量子比特进行表征。
[0019]在可选的实施方式中，所述分析得出所述闭合图形每条边上的流量升降情况的步骤，包括：
[0020]针对所述闭合图形的每条边，根据所述初始流量和与该条边相关的闭合图形的状态得出该条边上的流量升降情况。
[0021]在可选的实施方式中，所述闭合图形为四边形格子，所述闭合图形每条边上的流量升降情况f
e
根据以下公式计算得出：
[0022][0023]其中，f
e0
为初始流量；分别表示所述闭合图形某一边一侧的四边形格子的量子比特对应的Pauli Z算符，分别表示所述闭合图形某一边另一侧的四边形格子的量子比特对应的Pauli Z算符。
[0024]在可选的实施方式中，所述目标Hamiltonian根据以下公式计算得出：
[0025][0026]或者，所述目标Hamiltonian根据以下公式计算得出：
[0027][0028]其中，H
c
为目标Hamiltonian。
[0029]在可选的实施方式中，所述闭合图形为四边形格子，所述闭合图形每条边有两个流向，i＝1
…
k，在某条边的初始流量为0的情况下，该条边每个流向的流量升降情况通过以下公式计算得到：
[0030][0031][0032]在某条边的初始流量为1的情况下，该条边每个流向的流量升降情况通过以下公式计算得到：
[0033][0034][0035]在某条边的初始流量为
‑
1的情况下，该条边每个流向的流量升降情况通过以下公式计算得到：
[0036][0037][0038]其中，Z
u
，Z
d
分别表示所述闭合图形某一边一侧和另一侧的四边形格子的量子比特对应的Pauli Z算符。
[0039]在可选的实施方式中，所述目标Hamiltonian根据以下公式计算得出：
[0040]II
C
＝Σ
e
[(2f
e+
‑
1)2‑
1]+[(2f
e
‑
‑
1)2‑
1][0041][0042]其中，H
c
为目标Hamiltonian。
[0043]第二方面，本专利技术实施例提供一种基于量子计算的数据处理装置，包括：
[0044]数据获得模块，用于获得待编码的初始流量；
[0045]数据处理模块，用于将所述初始流量所属的网络图划分为多个闭合图形，其中，所述闭合图形的边表征流量的升降算符，每个所述闭合图形满足流量守恒；以所述初始流量的起点作为转化路径的起点，以所述初始流量的终点作为转化路径的终点，基于各所述闭合图形编码得出目标转化路径。
[0046]第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述实施方式任一项所述的基于量子计算的数据处理方法。
[0047]第四方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括计算机程序，所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在电子设备执行前述实施方式任一项所述的基于量子计算的数据处理方法。
[0048]本专利技术实施例的有益效果包括，例如：将待编码的初始流量所属的网络图划分为多个闭合图形，以闭合图形的边表征流量的升降算符，每个闭合图形满足流量守恒，进而基于各闭合图形编码得出目标转化路径，从而在保障流量守恒的情况下，便捷、高效地实现目标转化路径的获取。通过将解空间限制在可行解空间，降低了量子线路的深度，编码闭合图形的方式也减少了所需的量子比特数。
附图说明
[0049]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0050]图1示出了本专利技术实施例提供的一种应用场景示意图。
[0051]图2示出了本专利技术实施例提供的一种基于量子计算的数据处理方法的流程示意图。
[0052]图3示出了本专利技术实施例提供的一种闭合图形的流量转化示意图。
[0053]图4示出了本专利技术实施例提供的一种交通拥堵问题的示例。
[0054]图5示出了本专利技术实施例提供的一种四边形格子的状态示意图。
[0055]图6示出了本专利技术实施例提供的一种水平边的流量转化示意图。
[0056]图7示出了本专利技术实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于量子计算的数据处理方法，其特征在于，包括：获得待编码的初始流量；将所述初始流量所属的网络图划分为多个闭合图形，其中，所述闭合图形的边表征流量的升降算符，每个所述闭合图形满足流量守恒；以所述初始流量的起点作为转化路径的起点，以所述初始流量的终点作为转化路径的终点，基于各所述闭合图形编码得出目标转化路径。2.根据权利要求1所述的基于量子计算的数据处理方法，其特征在于，所述基于各所述闭合图形编码得出目标转化路径的步骤，包括：分析得出所述闭合图形每条边上的流量升降情况；根据所述闭合图形每条边上的流量升降情况分析得到目标Hamiltonian；将所述目标Hamiltonian带入QAOA求解，得到所述目标Hamiltonian的期望值最低的最优解；基于所述最优解获得各所述闭合图形的状态；基于各所述闭合图形的状态和流量转换规则，得到目标转化路径。3.根据权利要求2所述的基于量子计算的数据处理方法，其特征在于，所述闭合图形的状态为顺时针状态或逆时针状态，所述方法还包括：针对每个所述闭合图形，判断其为顺时针状态还是逆时针状态；若所述闭合图形为顺时针状态，采用第一量子比特进行表征；若所述闭合图形为逆时针状态，采用第二量子比特进行表征。4.根据权利要求2所述的基于量子计算的数据处理方法，其特征在于，所述分析得出所述闭合图形每条边上的流量升降情况的步骤，包括：针对所述闭合图形的每条边，根据所述初始流量和与该条边相关的闭合图形的状态得出该条边上的流量升降情况。5.根据权利要求4所述的基于量子计算的数据处理方法，其特征在于，所述闭合图形为四边形格子，所述闭合图形每条边上的流量升降情况f
e
根据以下公式计算得出：其中，f
e0
为初始流量；分别表示所述闭合图形某一边一侧的四边形格子的量子比特对应的Pauli Z算符，分别表示所述闭合图形某一边另一侧的四边形格子的量子比特对应的Pauli Z算符。6.根据权利要求5所述的基于量子计算的数据处理方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦猛汉，柴雅卉，李叶，
申请(专利权)人：合肥本源量子计算科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：