量子态成分的确定方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本公开提供了量子态成分的确定方法、装置、设备及存储介质，涉及计算机技术领域，尤其涉及量子计算技术领域。具体实现方案为：成分分析步骤，包括：在当前次流程中、总初始量子态作为模拟块编码酉算子对应的块编码量子电路的总输入量子态的情况下，得到所述块编码酉算子对应的第一特征相位λ，以及所述第一特征相位λ所对应的第一特征态；在确定所述块编码量子电路中所述目标辅助寄存器所对应的测量结果满足预设要求的情况下，基于所述第一特征相位λ以及所述第一特征相位λ所对应的第一特征态，得到所述目标量子态ρ的第一成分信息；所述第一成分信息包括以下至少之一：目标量子态ρ的目标特征值，目标特征值对应的目标特征态。标特征态。标特征态。

【技术实现步骤摘要】
量子态成分的确定方法、装置、设备及存储介质


[0001]本公开涉及计算机
，尤其涉及量子计算


技术介绍

[0002]一般来说，提取量子态成分是非常困难的。经典计算想要完成这样的任务，常需要对量子态进行层析等操作，其资源消耗随着量子系统规模指数增长，而且，难以计算较大规模的量子系统。而且，目前能够进行量子主成分分析的方案，对量子电路宽度等均有着较高的要求。因此，基于近期量子设备，迫切需要更加高效且实用的量子成分分析方案。

技术实现思路

[0003]本公开提供了一种用于量子态成分的确定方法、装置、设备以及存储介质。
[0004]根据本公开的一方面，提供了一种量子态成分的确定方法，包括：
[0005]成分分析步骤；其中，所述成分分析步骤包括：
[0006]在当前次流程中、总初始量子态作为模拟块编码酉算子对应的块编码量子电路的总输入量子态的情况下，得到所述块编码酉算子对应的第一特征相位λ，以及所述第一特征相位λ所对应的第一特征态；其中，所述第一特征相位λ所对应的第一特征态为所述块编码酉算子所对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子态成分的确定方法，包括：成分分析步骤；其中，所述成分分析步骤包括：在当前次流程中、总初始量子态作为模拟块编码酉算子对应的块编码量子电路的总输入量子态的情况下，得到所述块编码酉算子对应的第一特征相位λ，以及所述第一特征相位λ所对应的第一特征态；其中，所述第一特征相位λ所对应的第一特征态为所述块编码酉算子所对应的块编码量子系统的系统量子态；所述块编码量子系统包括第一量子系统和总辅助量子系统；所述块编码量子电路包括与所述总辅助量子系统对应的目标辅助寄存器，以及与所述第一量子系统对应的目标主寄存器；所述总初始量子态是基于所述第一量子系统的目标量子态ρ所得，为预设总初始量子态，或者为上一次流程所得到的第一特征态；在确定所述块编码量子电路中所述目标辅助寄存器所对应的测量结果满足预设要求的情况下，基于所述第一特征相位λ以及所述第一特征相位λ所对应的第一特征态，得到所述目标量子态ρ的第一成分信息；其中，所述第一成分信息包括以下至少之一：目标量子态ρ的目标特征值，目标特征值对应的目标特征态。2.根据权利要求1所述的方法，所述确定方法还包括：执行多次所述成分分析步骤，得到所述目标量子态ρ的多个所述第一成分信息；基于所述目标量子态ρ的多个所述第一成分信息，得到所述目标量子态ρ的主成分信息；其中，所述目标量子态ρ的主成分信息所对应的目标特征值，大于其他第一成分信息所对应的目标特征值。3.根据权利要求2所述的方法，所述确定方法还包括：纠缠谱确定步骤，所述纠缠谱确定步骤包括：在得到多个目标特征值的情况下，从所述多个目标特征值中选取出满足数值要求的至少两个目标特征值，基于选取出的至少两个目标特征值，得到所述目标量子态ρ所对应的二分量子态的纠缠谱。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述第一特征相位λ以及所述第一特征相位λ所对应的第一特征态，得到所述目标量子态ρ的第一成分信息，包括：基于所述第一特征相位λ，得到所述目标量子态ρ的目标特征值；基于所述第一特征相位λ所对应的第一特征态，得到所述目标量子态ρ的目标特征值对应的目标特征态。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述基于所述第一特征相位λ，得到所述目标量子态ρ的目标特征值，包括：基于所述第一特征相位λ，得到特征值cos(λ)；其中，所述特征值cos(λ)为所述目标量子态ρ的目标特征值。6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述基于所述第一特征相位λ所对应的第一特征态，得到所述目标量子态ρ的目标特征值对应的目标特征态，包括：基于所述第一特征相位λ所对应的第一特征态，得到所述第一特征态在所述总辅助量子系统上的偏迹；其中，所述偏迹为所述目标量子态ρ的目标特征值对应的目标特征态。
7.根据权利要求4
‑
6任一项所述的方法，其中，所述成分分析步骤还包括：在确定所述块编码量子电路中目标辅助寄存器所对应的测量结果不满足预设要求的情况下，将总初始量子态更新为当前次流程所得到的第一特征态，并执行下一次流程，以得到所述块编码酉算子对应的新的第一特征相位λ，以及所述新的第一特征相位λ所对应的第一特征态。8.根据权利要求1或7所述的方法，所述确定方法还包括：量子相位搜索步骤，其中，所述量子相位搜索步骤包括：获取块编码量子系统的块编码酉算子的T个相位估计值；所述T个相位估计值满足相位估计精度要求，所述T的取值至少与所述相位估计精度要求有关；其中，所述得到块编码酉算子对应的第一特征相位λ，包括：基于所述T个相位估计值，得到所述块编码酉算子对应的第一特征相位λ。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述量子相位搜索步骤还包括：基于第t次相位搜索流程，得到所述T个相位估计值中的第t个相位估计值；其中，所述第t次相位搜索流程，包括：确定所述第t次相位搜索流程所需要的第t
‑
1量子相关信息；所述第t
‑
1量子相关信息是基于第t
‑
1次相位搜索流程所得；对所述第t
‑
1量子相关信息中的第t
‑
1目标区间进行Q次区间压缩处理，得到所述第一区间(t
‑
1)
Q
；其中，所述Q为大于等于1的正整数；基于所述第一区间(t
‑
1)
Q
得到所述第t个相位估计值λ
t
。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述量子相位搜索步骤还包括：基于所述第t个相位估计值λ
t
，对所述第一区间(t
‑
1)
Q
进行更新，得到第t目标区间；其中，所述第t目标区间为所述t次相位搜索流程后得到的区间，用于作为第t+1次相位搜索流程所需使用的第t量子相关信息。11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述量子相位搜索步骤还包括：基于所述第t个相位估计值，对所述第t
‑
1量子相关信息中的第一酉算子U
t
‑1进行更新，得到第一酉算子U
t
；所述第一酉算子U
t
为所述t次相位搜索流程后得到的酉算子，用于作为第t+1次相位搜索流程所需使用的第t量子相关信息；其中，所述第一酉算子U
t
‑1是基于第t
‑
1个相位估计值与所述块编码酉算子所确定；所述t等于1的情况下，所述第一酉算子U0为所述块编码酉算子12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述对所述第t
‑
1量子相关信息中的第t
‑
1目标区间进行Q次区间压缩处理，得到所述第一区间(t
‑
1)
Q
，包括：在所述Q的取值为1的情况下，确定目标量子电路的第一辅助寄存器中目标可调参数的目标参数值；其中，所述目标量子电路还包括所述块编码量子电路；所述第一辅助寄存器为参数化的量子电路；所述目标量子电路中还包含有受控于所述第一辅助寄存器且作用于所述目标主寄存器和目标辅助寄存器的目标受控酉门，所述目标受控酉门用于估计所述块编码酉算子对应的特征相位；
基于所述第t
‑
1目标区间，得到第t
Q
目标值；基于所述第t
Q
目标值，以及所述第t
‑
1量子相关信息中的第一酉算子U
t
‑1，构建得到指定酉算子所述第一酉算子U
t
‑1是基于第t
‑
1个相位估计值与所述块编码酉算子所确定；所述t等于1的情况下，所述第一酉算子U0为块编码酉算子在所述目标可调参数为目标参数值，所述第一辅助寄存器的输入量子态为预设初态，所述目标主寄存器和目标辅助寄存器的总输入量子态为第t
‑
1量子相关信息中的第t
‑
1目标输出量子态，以及所述目标受控酉门更新为所述指定酉算子的情况下，获取所述第一辅助寄存器的第t
Q
次测量结果；其中，当t取值为1的情况下，第0目标输出量子态为预设总初始量子态，或者，上一次流程所得到的第一特征态；基于所述第t
Q
次测量结果，以及所述第t
‑
1目标区间的区间长度，对所述第t
‑
1目标区间进行区间压缩处理，得到所述第一区间(t
‑
1)
Q
。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述量子相位搜索步骤还包括：在所述目标可调参数为目标参数值，所述第一辅助寄存器的输入量子态为预设初态，所述目标主寄存器和目标辅助寄存器的总输入态为第t
‑
1量子相关信息中的第t
‑
1目标输出量子态，以及所述目标受控酉门更新为所述指定酉算子的情况下，得到所述目标主寄存器和所述目标辅助寄存器所共同输出的第t目标输出量子态。14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述对所述第t
‑
1量子相关信息中的第t
‑
1目标区间进行Q次区间压缩处理，得到所述第一区间(t
‑
1)
Q
，包括：在所述Q的取值大于等于2的情况下，确定目标量子电路的第一辅助寄存器中目标可调参数的目标参数值；其中，所述目标量子电路还包括所述块编码量子电路；所述第一辅助寄存器为参数化的量子电路；所述目标量子电路中还包含有受控于所述第一辅助寄存器且作用于所述目标主寄存器和目标辅助寄存器的目标受控酉门，所述目标受控酉门用于估计所述块编码酉算子对应的特征相位；采用下述流程进行针对第t次相位搜索流程的Q次区间压缩处理后，得到第一区间(t
‑
1)
Q
；其中，针对第t次相位搜索流程的Q次区间压缩处理中第q次区间压缩处理，包括：基于获取的第一区间(t
‑
1)
q
‑1，得到第t
q
目标值；所述第一区间(t
‑
1)
q
‑1是第t次相位搜索流程中的第q
‑
1次区间压缩处理所得，在q取值为1的情况下，第一区间(t
‑
1)0为所述第t
‑
1目标区间；所述q为大于等于1小于等于Q的自然数；基于所述第t
q
目标值，以及所述第t
‑
1量子相关信息中的第一酉算子U
t
‑1，构建得到所述第q次区间压缩处理所需的指定酉算子所述第一酉算子U
t
‑1是基于第t
‑
1个相位估计值与所述块编码酉算子所确定；所述t等于1的情况下，所述第一酉算子U0为所述块编码酉算子在所述目标可调参数为所述目标参数值，所述第一辅助寄存器的输入态为预设初态，所述目标主寄存器和目标辅助寄存器的总输入态为第t
q
‑1输出量子态，以及所述目标量子
电路中所述目标受控酉门更新为指定酉算子的情况下，得到所述第一辅助寄存器的第t
q
次测量结果；其中，所述第t
q
‑1输出量子态为针对第t次相位搜索流程的第q
‑
1次区间压缩处理后所述目标主寄存器和所述目标辅助寄存器的总输出量子态；在q取值为1的情况下，第t0输出量子态为所述第t
‑
1量子相关信息中的第t
‑
1目标输出量子态；在t取值为1且q取值为1的情况下，第10输出量子态为第0量子相关信息中的第0目标输出量子态，所述第0目标输出量子态为预设总初始量子态，或者，上一次流程所得到的第一特征态；基于所述第t
q
次测量结果，以及所述第一区间(t
‑
1)
q
‑1的区间长度，对所述第一区间(t
‑
1)
q
‑1进行区间压缩处理，得到第一区间(t
‑
1)
q
。15.根据权利要求14所述的方法，所述量子相位搜索步骤还包括：在所述目标可调参数为目标参数值，所述第一辅助寄存器的输入态为预设初态，所述目标主寄存器和所述目标辅助寄存器的总输入态为第t
q
‑1输出量子态，以及所述目标量子电路中所述目标受控酉门更新为所述指定酉算子的情况下，得到所述目标主寄存器和所述目标辅助寄存器所共同输出的第t
q
输出量子态；其中，在所述q取值为Q的情况下，第t
Q
输出量子态为第t目标输出量子态。16.根据权利要求13
‑
15任一项所述的方法，其中，所述第一特征相位所对应的第一特征态为第T
‑
1目标输出量子态。17.根据权利要求12
‑
15任一项所述的方法，其中，所述确定目标量子电路的第一辅助寄存器中目标可调参数的目标参数值，包括：将训练完成的预设参数化量子电路中所述目标可调参数的目标参数值，作为所述第一辅助寄存器中目标可调参数的目标参数值；其中，所述目标受控酉门包括第一受控酉门和第二受控酉门；所述第二受控酉门为所述第一受控酉门的共轭转置；其中，所述目标量子电路是通过如下方式得到：将所述预设参数化量子电路作为第一辅助寄存器，并扩展出目标主寄存器和目标辅助寄存器，将所述预设参数化量子电路中作用于所述第一辅助寄存器的第一目标旋转门替换为所述第一受控酉门，以及将所述预设参数化量子电路中作用于所述第一辅助寄存器的第二目标旋转门替换为所述第二受控酉门。18.一种量子态成分的确定装置，包括：成分处理单元，用于执行成分分析步骤；其中，所述成分分析步骤包括：在当前次流程中、总初始量子态作为模拟块编码酉算子对应的块编码量子电路的总输入量子态的情况下，得到所述块编码酉算子对应的第一特征相位λ，以及所述第一特征相位λ所对应的第一特征态；其中，所述第一特征相位λ所对应的第一特征态为所述块编码酉...

【专利技术属性】
技术研发人员：王友乐，张磊，余展，王鑫，
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：