本申请涉及量子计算领域，公开了一种基于量子计算的任务处理方法、装置、基态能级确定方法，包括：将杨巴斯特方程映射成具有对称性的基础量子线路；根据目标物质的待解决目标任务中涉及到的比特数量、基础量子线路的比特数量，确定所需的基础量子线路的目标数量；目标物质的分子具有对称结构；组合目标数量的基础量子线路，得到具有对称性的参数化量子线路；基于参数化量子线路处理待解决目标任务。杨巴斯特方程具有对称性，所以基于杨巴斯特方程得到的参数化量子线路可以在量子态演化中保持化学分子的对称特性，在解决关于具有对称分子结构的物质的任务时，可以减少不必要的搜索路径，降低任务求解的复杂度，提高解决效率。提高解决效率。提高解决效率。
【技术实现步骤摘要】
基于量子计算的任务处理方法、装置、基态能级确定方法
[0001]本申请涉及量子计算领域，特别是涉及一种基于量子计算的任务处理方法、装置、计算设备、计算机可读存储介质和具有对称分子结构的物质的基态能级确定方法。
技术介绍
[0002]量子计算指对于多个量子比特进行初始化，然后进行一系列幺正操作(对应于实际体系脉冲操作)，然后进行测量分析的过程。由于量子叠加和量子纠缠的存在，量子计算具有并行的优势。利用量子优势进行量子算法设计可以对于一些经典问题的求解达到加速。
[0003]基于参数化量子线路的变分量子算法是一类重要的量子算法，广泛应用于分子模拟、组合优化等问题上。该类算法采用经典
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量子混合架构。通过参数化量子线路来寻找待求解问题对应的量子态，通过该量子态来求解损失函数的值，通过经典优化器更新参数，最终收敛到损失函数的极值。其中，参数化量子线路的设计，是求解问题的关键。目前在设计参数化量子线路时，通常是基本量子门(如单比特旋转门以及两比特门)的简单组合。对于具有对称分子结构的物质(如水、氢气)，目前的参数化量子线路在解决需要解决的问题时，不能充分利用这些物质的内在特性，会增加计算复杂度，从而导致在解决问题时效率比较低。
[0004]因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
技术实现思路
[0005]本申请的目的是提供一种基于量子计算的任务处理方法、装置、计算设备、计算机可读存储介质和具有对称分子结构的物质的基态能级确定方法，以在解决关于具有对称分子结构的物质的任务时，降低任务求解的复杂度，提高解决效率。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供一种基于量子计算的任务处理方法，包括：
[0007]将杨巴斯特方程映射成具有对称性的基础量子线路；
[0008]根据目标物质的待解决目标任务中涉及到的比特数量、所述基础量子线路的比特数量，确定所需的所述基础量子线路的目标数量；所述目标物质具有对称分子结构；
[0009]组合所述目标数量的所述基础量子线路，得到具有对称性的参数化量子线路；
[0010]基于所述参数化量子线路处理所述待解决目标任务。
[0011]可选的，还包括：
[0012]将所述参数化量子线路由量子态初态演化至量子态末态；
[0013]确定哈密顿量在所述量子态末态时的期望值，得到关于所述待解决目标任务的损失函数的函数值；
[0014]利用所述期望值的参数梯度对所述损失函数中的参数进行迭代优化，直至所述函数值小于预设阈值，并将对应的所述参数作为所述参数化量子线路中的最终参数。
[0015]可选的，将所述参数化量子线路由量子态初态演化至量子态末态之前，还包括：
[0016]将与所述待解决目标任务对应的原始数据映射为向量；
[0017]对所述向量进行归一化处理，确定量子态初态。
[0018]可选的，利用所述期望值的参数梯度对所述损失函数中的参数进行迭代优化之前，还包括：
[0019]确定所述期望值的参数梯度。
[0020]本申请还提供一种基于量子计算的任务处理装置，包括：
[0021]第一映射模块，用于将杨巴斯特方程映射成具有对称性的基础量子线路；
[0022]第一确定模块，用于根据目标物质的待解决目标任务中涉及到的比特数量、所述基础量子线路的比特数量，确定所需的所述基础量子线路的目标数量；所述目标物质具有对称分子结构；
[0023]组合模块，用于组合所述目标数量的所述基础量子线路，得到具有对称性的参数化量子线路；
[0024]处理模块，用于基于所述参数化量子线路处理所述待解决目标任务。
[0025]可选的，还包括：
[0026]演化模块，用于将所述参数化量子线路由量子态初态演化至量子态末态；
[0027]第二确定模块，用于确定哈密顿量在所述量子态末态时的期望值，得到关于所述待解决目标任务的损失函数的函数值；
[0028]迭代模块，用于利用所述期望值的参数梯度对所述损失函数中的参数进行迭代优化，直至所述函数值小于预设阈值，并将对应的所述参数作为所述参数化量子线路中的最终参数。
[0029]可选的，还包括：
[0030]第二映射模块，用于将与所述待解决目标任务对应的原始数据映射为向量；
[0031]归一化模块，用于对所述向量进行归一化处理，确定量子态初态。
[0032]本申请还提供一种计算设备，包括：
[0033]存储器，用于存储计算机程序；
[0034]处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述任一种所述基于量子计算的任务处理方法的步骤。
[0035]本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种所述基于量子计算的任务处理方法的步骤。
[0036]本申请还提供一种具有对称分子结构的物质的基态能级确定方法，所述基态能级确定方法基于上述任一种所述的方法实现，其中所述待解决目标任务包括物质的基态能级确定。
[0037]本申请所提供的一种基于量子计算的任务处理方法，包括：将杨巴斯特方程映射成具有对称性的基础量子线路；根据目标物质的待解决目标任务中涉及到的比特数量、所述基础量子线路的比特数量，确定所需的所述基础量子线路的目标数量；所述目标物质具有对称分子结构；组合所述目标数量的所述基础量子线路，得到具有对称性的参数化量子线路；基于所述参数化量子线路处理所述待解决目标任务。
[0038]可见，本申请中在解决关于具有对称结构的物质的任务时，将杨巴斯特方程映射
成基础量子线路，然后基于基础量子线路构造具有对称性的参数化量子线路，进而利用参数化量子线路解决目标任务。杨巴斯特方程具有对称性，所以基于杨巴斯特方程得到的参数化量子线路可以在量子态演化中保持化学分子的对称特性，在解决关于具有对称分子结构的物质的任务时，可以减少不必要的搜索路径，降低任务求解的复杂度，提高解决效率。
[0039]此外，本申请还提供一种具有上述优点的装置、计算设备和计算机可读存储介质。
附图说明
[0040]为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。
[0041]图1为本申请实施例所提供的一种基于量子计算的任务处理方法的流程图；
[0042]图2为本申请实施例所提供的参数化量子线路中的参数的确定方法的流程图；
[0043]图3为本申请实施例所提供的基于量子计算的任务处理方法的框架图；
[0044]图4为本申请构建的参数化量子线路的优化结果图；
[0045]图5为传统参数化量子线路的优化结果图；
[0046]图6为本申本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于量子计算的任务处理方法，其特征在于，包括：将杨巴斯特方程映射成具有对称性的基础量子线路；根据目标物质的待解决目标任务中涉及到的比特数量、所述基础量子线路的比特数量，确定所需的所述基础量子线路的目标数量；所述目标物质具有对称分子结构；组合所述目标数量的所述基础量子线路，得到具有对称性的参数化量子线路；基于所述参数化量子线路处理所述待解决目标任务。2.如权利要求1所述的基于量子计算的任务处理方法，其特征在于，还包括：将所述参数化量子线路由量子态初态演化至量子态末态；确定哈密顿量在所述量子态末态时的期望值，得到关于所述待解决目标任务的损失函数的函数值；利用所述期望值的参数梯度对所述损失函数中的参数进行迭代优化，直至所述函数值小于预设阈值，并将对应的所述参数作为所述参数化量子线路中的最终参数。3.如权利要求2所述的基于量子计算的任务处理方法，其特征在于，将所述参数化量子线路由量子态初态演化至量子态末态之前，还包括：将与所述待解决目标任务对应的原始数据映射为向量；对所述向量进行归一化处理，确定量子态初态。4.如权利要求2所述的基于量子计算的任务处理方法，其特征在于，利用所述期望值的参数梯度对所述损失函数中的参数进行迭代优化之前，还包括：确定所述期望值的参数梯度。5.一种基于量子计算的任务处理装置，其特征在于，包括：第一映射模块，用于将杨巴斯特方程映射成具有对称性的基础量子线路；第一确定模块，用于根据目标物质的待解决目标任务中涉及到的比特数量、所述基础量子线路的比特数量，确定所需的所述基础...
【专利技术属性】
技术研发人员：王泽国，傅宇龙，程启月，
申请(专利权)人：量子科技长三角产业创新中心，
类型：发明
国别省市：
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