基于量子计算的材料变形模拟方法、装置、终端及介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于量子计算的材料变形模拟方法、装置、终端及介质，方法包括：获取用于模拟材料变形的控制方程；对所述控制方程进行离散化，得到离散化方程；对所述离散化方程进行线性化处理，得到线性方程；利用VQLS变分量子线性求解器，计算所述线性方程的解，实现材料变形模拟。利用本发明专利技术实施例，能够发挥量子计算的并行加速优势，解决量子计算在材料形变中的应用问题，并填补相关技术的空白。并填补相关技术的空白。并填补相关技术的空白。

【技术实现步骤摘要】
基于量子计算的材料变形模拟方法、装置、终端及介质


[0001]本专利技术属于量子计算
，特别是一种基于量子计算的材料变形模拟方法、装置、终端及介质。

技术介绍

[0002]量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机因其具有相对普通计算机更高效的处理数学问题的能力，例如，能将破解RSA密钥的时间从数百年加速到数小时，故成为一种正在研究中的关键技术。
[0003]材料变形是现代工业生产中的一个重要过程，尤其是在汽车生产中。在工程应用初期，对材料变形特性的研究主要以实验方法为主。然而，由于复杂的几何形状或高昂的实验成本，实验方法非常不合适。随着计算机的发展，利用数值模拟研究材料变形和优化设计成为可能，数值模拟在当前工业预生产过程中具有不可替代的作用。
[0004]目前，随着量子计算的不断发展，越来越多的量子算法应运而生。然而，对解决生产中材料变形问题的方面，缺少量子计算在该方面的应用，以充分发挥量子计算的并行加速优势，这是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于量子计算的材料变形模拟方法、装置、终端及介质，以解决现有技术中的不足，它能够发挥量子计算的并行加速优势，解决量子计算在材料形变中的应用问题，并填补相关技术的空白。
[0006]本申请的一个实施例提供了一种基于量子计算的材料变形模拟方法，所述方法包括：
[0007]获取用于模拟材料变形的控制方程；
[0008]对所述控制方程进行离散化，得到离散化方程；
[0009]对所述离散化方程进行线性化处理，得到线性方程；
[0010]利用VQLS变分量子线性求解器，计算所述线性方程的解，实现材料变形模拟。
[0011]可选的，所述方法还包括：
[0012]在所述得到线性方程之后，降低所述线性方程的矩阵条件数。
[0013]可选的，所述方法还包括：
[0014]在所述计算所述线性方程的解之后，将所述线性方程的解转换为经典数据。
[0015]可选的，所述对所述控制方程进行离散化，得到离散化方程，包括：
[0016]利用FEM有限元法对所述控制方程进行离散化，得到离散化方程。
[0017]可选的，所述将所述离散化方程进行线性化处理，得到线性方程，包括：
[0018]利用迭代法对所述离散化方程进行线性化处理，得到线性方程。
[0019]可选的，所述利用VQLS变分量子线性求解器，计算所述线性方程的解，包括：
[0020]构造所述线性方程对应的哈密顿量；
[0021]求解所述哈密顿量的基态，作为所述线性方程的解。
[0022]可选的，所述求解所述哈密顿量的基态，作为所述线性方程的解，包括：
[0023]利用绝热算法求解所述哈密顿量的基态，作为所述线性方程的解。
[0024]本申请的又一实施例提供了一种基于量子计算的材料变形模拟装置，所述装置包括：
[0025]获取模块，用于获取用于模拟材料变形的控制方程；
[0026]离散化模块，用于对所述控制方程进行离散化，得到离散化方程；
[0027]线性化模块，用于对所述离散化方程进行线性化处理，得到线性方程；
[0028]计算模块，用于利用VQLS变分量子线性求解器，计算所述线性方程的解，实现材料变形模拟。
[0029]本申请的又一实施例提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项所述的方法。
[0030]本申请的又一实施例提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项所述的方法。
[0031]与现有技术相比，本专利技术提供的一种基于量子计算的材料变形模拟方法，通过获取用于模拟材料变形的控制方程；对所述控制方程进行离散化，得到离散化方程；对所述离散化方程进行线性化处理，得到线性方程；利用VQLS变分量子线性求解器，计算所述线性方程的解，实现材料变形模拟，从而发挥量子计算的并行加速优势，解决量子计算在材料形变中的应用问题，并填补相关技术的空白。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例提供的一种基于量子计算的材料变形模拟方法的计算机终端的硬件结构框图；
[0033]图2为本专利技术实施例提供的一种基于量子计算的材料变形模拟方法的流程示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例提供的一种高效硬件拟设的量子线路示意图；
[0035]图4为本专利技术实施例提供的一种测量δ
j
的余项的量子线路示意图；
[0036]图5为本专利技术实施例提供的一种基于量子计算的材料变形模拟装置的结构示意图。
具体实施方式
[0037]下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。
[0038]材料变形是现代工业生产中的一个重要过程，尤其是在汽车生产中。在工程应用初期，对材料变形特性的研究主要以实验方法为主。然而，由于复杂的几何形状或高昂的实验成本，实验方法非常不合适。随着计算机的发展，利用数值模拟研究材料变形和优化设计成为可能，数值模拟在当前工业预生产过程中具有不可替代的作用。
[0039]材料变形的模拟最终归结于数值求解材料变形的控制方程。经典数值解析的主流思路是将控制方程离散为代数方程，最后数值求解这些方程，然后返回指导生产。然而，在实际应用过程中，往往面临3维(3D)空间中复杂的几何区域。如果要满足项目的需要，对网格或点的数量要求极高，而经典的方法看起来非常耗时。虽然考虑将3D模型简化为2D求解，可以提高计算速度，但失去了预测的准确性。
[0040]基于此，本专利技术实施例首先提供了一种基于量子计算的材料变形模拟方法，可以应用于电子设备，如计算机终端，具体如普通电脑、量子计算机等。
[0041]下面以运行在计算机终端上为例对其进行详细说明。图1为本专利技术实施例提供的一种基于量子计算的材料变形模拟方法的计算机终端的硬件结构框图。如图1所示，计算机终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，可选地，上述计算机终端还可以包括用于通信功能的传输装置106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述计算机终端的结构造成限定。例如，计算机终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
[0042]存储器104可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本申请实施例中的基于量子计算的材料变形模拟方法对应的程序指令/模块，处理器102通过运行存储在存储器104内的软件程序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于量子计算的材料变形模拟方法，其特征在于，所述方法包括：获取用于模拟材料变形的控制方程；对所述控制方程进行离散化，得到离散化方程；对所述离散化方程进行线性化处理，得到线性方程；利用VQLS变分量子线性求解器，计算所述线性方程的解，实现材料变形模拟。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：在所述得到线性方程之后，降低所述线性方程的矩阵条件数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述计算所述线性方程的解之后，将所述线性方程的解转换为经典数据。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述控制方程进行离散化，得到离散化方程，包括：利用FEM有限元法对所述控制方程进行离散化，得到离散化方程。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述离散化方程进行线性化处理，得到线性方程，包括：利用迭代法对所述离散化方程进行线性化处理，得到线性方程。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用VQLS变分量子线性求解器，计算所述线性方程的解，包括：构造所述线性方程对应的哈密...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦猛汉，李叶，朱阳，
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：