本公开提供了一种量子信道经典容量的估计方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，涉及计算机领域，尤其涉及量子计算机技术领域。实现方案为：确定m个m量子比特的第一量子态，m个第一量子态中的每一个第一量子态均包括可调参数；对m个第一量子态中的可调参数进行初始化；迭代执行以下操作多次，以最小化损失函数：基于参数确定的m个第一量子态，通过半正定规划方法确定量子信道的霍列沃容量存在最大值时系综的m个概率值；基于m个概率值，通过最小化损失函数对m个第一量子态中的可调参数进行优化，损失函数基于霍列沃信息确定；以及确定最小化损失函数后所获得的量子信道的霍列沃信息，作为量子信道经典容量的估计值。的估计值。的估计值。
【技术实现步骤摘要】
量子信道经典容量的估计方法及装置、电子设备和介质
[0001]本公开涉及计算机领域，尤其涉及量子计算机
，具体涉及一种量子信道经典容量的估计方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
技术介绍
[0002]信息传输存在于社会生产生活的方方面面，日常的电话、邮件交流都是经典信息传输的过程。如今,量子计算机技术正在飞速地发展，利用量子技术传输信息也引起了研究人员极大的兴趣。在信息论中，信息的传输由信道(channel)刻画，信道的容量(capacity)表示使用该信道可靠地传输信息的最大速率。而在量子信息论中，信息的传输由量子信道(quantum channel)刻画，其经典容量(classical capacity)表示使用该量子信道可靠地传输经典信息的最大速率。目前计算量子信道的经典容量多是通过数学上的化简和运算，对于一般的量子信道鲜有体系化的方案。
技术实现思路
[0003]本公开提供了一种量子信道经典容量的估计方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
[0004]根据本公开的一方面，提供了一种量子信道经典容量的估计方法，包括：确定m个n量子比特的第一量子态，其中n为所述量子信道的量子比特数，m为预设的系综中量子态的个数，m、n为正整数，其中所述m个第一量子态中的每一个第一量子态均包括可调参数；对所述m个第一量子态中的可调参数进行初始化；迭代执行以下操作多次，以最小化损失函数：基于参数确定的所述m个第一量子态，通过半正定规划方法确定所述量子信道的霍列沃容量存在最大值时所述系综的m个概率值，其中所述m个概率值与所述m个第一量子态一一对应，所述霍列沃信息基于所述系综确定；基于所述m个概率值，通过最小化所述损失函数对所述m个第一量子态中的可调参数进行优化，其中，所述损失函数基于所述霍列沃信息确定；以及确定最小化所述损失函数后所获得的所述量子信道的霍列沃信息，作为所述量子信道经典容量的估计值。
[0005]根据本公开的另一方面，提供了一种基于量子信道的信息传输方法，包括：获取所述量子信道的霍列沃信息所对应的系综；获取待传输的经典信息，以将所述经典信息编码到所述系综中对应的量子态上；将所述编码得到的量子态通过所述量子信道进行传输，以获得传输后的量子态；以及对所述传输后的量子态进行解码，以获得传输后的经典信息，所述霍列沃信息所对应的系综基于前面所述的方法优化得到。
[0006]根据本公开的另一方面，提供了一种量子信道经典容量的估计装置，包括：第一确定单元，配置为确定m个n量子比特的第一量子态，其中n为所述量子信道的量子比特数，m为预设的系综中量子态的个数，m、n为正整数，其中所述m个第一量子态中的每一个第一量子态均包括可调参数；初始化单元，配置为对所述m个第一量子态中的可调参数进行初始化；迭代单元，配置为迭代执行以下操作多次，以最小化损失函数：基于参数确定的所述m个第
一量子态，通过半正定规划方法确定所述量子信道的霍列沃容量存在最大值时所述系综的m个概率值，其中所述m个概率值与所述m个第一量子态一一对应，所述霍列沃信息基于所述系综确定；基于所述m个概率值，通过最小化所述损失函数对所述m个第一量子态中的可调参数进行优化，其中，所述损失函数基于所述霍列沃信息确定；以及第二确定单元，配置为确定最小化所述损失函数后所获得的所述量子信道的霍列沃信息，作为所述量子信道经典容量的估计值。
[0007]根据本公开的另一方面，提供了一种基于量子信道的信息传输装置，包括：获取单元，配置为获取所述量子信道的霍列沃信息所对应的系综；编码单元，配置为获取待传输的经典信息，以将所述经典信息编码到所述系综中对应的量子态上；传输单元，配置为将所述编码得到的量子态通过所述量子信道进行传输，以获得传输后的量子态；以及解码单元，配置为对所述传输后的量子态进行解码，以获得传输后的经典信息，所述霍列沃信息所对应的系综基于前面所述的方法优化得到。
[0008]根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，该指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本公开所述的方法。
[0009]根据本公开的另一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，该计算机指令用于使计算机执行本公开所述的方法。
[0010]根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现本公开所述的方法。
[0011]根据本公开的一个或多个实施例，适用于一般量子信道的经典容量估算方法，通过梯度下降法和半正定规划结合优化描述输入系综的参数，利用较少的计算资源高效地得到量子信道霍列沃容量的估算结果。
[0012]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0013]附图示例性地示出了实施例并且构成说明书的一部分，与说明书的文字描述一起用于讲解实施例的示例性实施方式。所示出的实施例仅出于例示的目的，并不限制权利要求的范围。在所有附图中，相同的附图标记指代类似但不一定相同的要素。
[0014]图1示出了根据本公开的实施例的量子信道经典容量的估计方法的流程图；
[0015]图2示出了根据本公开的实施例的基于量子信道的信息传输方法的流程图；
[0016]图3示出了根据本公开的实施例的量子信道经典容量的估计装置的结构框图；
[0017]图4示出了根据本公开的实施例的基于量子信道的信息传输装置的结构框图；以及
[0018]图5示出了能够用于实现本公开的实施例的示例性电子设备的结构框图。
具体实施方式
[0019]以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识
到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
[0020]在本公开中，除非另有说明，否则使用术语“第一”、“第二”等来描述各种要素不意图限定这些要素的位置关系、时序关系或重要性关系，这种术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。在一些示例中，第一要素和第二要素可以指向该要素的同一实例，而在某些情况下，基于上下文的描述，它们也可以指代不同实例。
[0021]在本公开中对各种所述示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例的目的，而并非旨在进行限制。除非上下文另外明确地表明，如果不特意限定要素的数量，则该要素可以是一个也可以是多个。此外，本公开中所使用的术语“和/或”涵盖所列出的项目中的任何一个以及全部可能的组合方式。
[0022]下面将结合附图详细描述本公开的实施例。
[0023]迄今为止，正本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种量子信道经典容量的估计方法，包括：确定m个n量子比特的第一量子态，其中n为所述量子信道的量子比特数，m为预设的系综中量子态的个数，m、n为正整数，其中所述m个第一量子态中的每一个第一量子态均包括可调参数；对所述m个第一量子态中的可调参数进行初始化；迭代执行以下操作多次，以最小化损失函数：基于参数确定的所述m个第一量子态，通过半正定规划方法确定所述量子信道的霍列沃容量存在最大值时所述系综的m个概率值，其中所述m个概率值与所述m个第一量子态一一对应，所述霍列沃信息基于所述系综确定；基于所述m个概率值，通过最小化所述损失函数对所述m个第一量子态中的可调参数进行优化，其中，所述损失函数基于所述霍列沃信息确定；以及确定最小化所述损失函数后所获得的所述量子信道的霍列沃信息，作为所述量子信道经典容量的估计值。2.如权利要求1所述的方法，其中，确定m个n量子比特的第一量子态包括：确定m个n量子比特的初始量子态；以及确定m个n量子比特的参数化量子电路，以将所述m个n量子比特的参数化量子电路分别作用于相应的初始量子态，以获得m个第一量子态。3.如权利要求1所述的方法，其中，基于以下公式确定所述损失函数：其中，ρ
j
为第j个第一量子态，j＝1,2,
…
,m，为所述量子信道作用于量子态ρ
j
后所获得的量子态，p
j
为所述第j个第一量子态对应的概率值，S()表示冯诺依曼熵。4.如权利要求1所述的方法，其中，通过梯度下降法调节所述m个第一量子态中的可调参数，以最小化所述损失函数。5.一种基于量子信道的信息传输方法，包括：获取所述量子信道的霍列沃信息所对应的系综；获取待传输的经典信息，以将所述经典信息编码到所述系综中对应的量子态上；将所述编码得到的量子态通过所述量子信道进行传输，以获得传输后的量子态；以及对所述传输后的量子态进行解码，以获得传输后的经典信息，其中，所述霍列沃信息所对应的系综基于如权利要求1
‑
4中任一项所述的方法优化得到。6.如权利要求5所述的方法，其中，通过半正定规划确定分辨所述传输后的量子态的方式，以基于所确定的方式对所述传输后的量子态进行解码。7.一种量子信道经典容量的估计装置，包括：第一确定单元，配置为确定m个n量子比特的第一量子态，其中n为所述量子信道的量子比特数，m为预设的系综中量子态的个数，m、n为正整数，其中所述m个第一量子态中的每一个第一量子态均包括可调参数；初始化单元，配置为对所述m个第一量子态中的可调参数进行初始化；
迭代单元，配置为迭代执行以下操作多次，以最小化损失函数：基于参数确定的所述m个第一量...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，李罗臻，幺宏顺，
申请(专利权)人：北京百度网讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。