量子模拟方法、装置、设备以及存储介质制造方法及图纸

本公开提供了一种量子模拟方法、装置、设备及存储介质，涉及数据处理领域，尤其涉及量子模拟领域。具体实现方案为：确定用于模拟目标哈密顿量的目标有序序列Π

【技术实现步骤摘要】
量子模拟方法、装置、设备以及存储介质


[0001]本公开涉及数据处理
，尤其涉及量子模拟


技术介绍

[0002]目前，量子计算机正在朝着规模化和实用化的方向前进。量子计算的一个重要应用就是量子模拟(Quantum Simulation)，即模拟量子系统的动态演化，一个量子系统随着时间的演化是由该系统的哈密顿量(Hamiltonian)决定的。如何给出一种代价更低、精度更高的哈密顿量模拟方案是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]本公开提供了一种用于量子模拟方法、装置、设备以及存储介质。
[0004]根据本公开的一方面，提供了一种量子模拟方法，包括：
[0005]确定用于模拟目标哈密顿量的目标有序序列Π
*
，其中，所述目标哈密顿量通过L个子哈密顿量表示；所述目标有序序列Π
*
表示模拟过程中所述L个子哈密顿量的模拟顺序；
[0006]基于所述目标有序序列Π
*
，得到用于模拟所述目标哈密顿量的目标模拟单元，其中，所述目标模拟单元是基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子模拟方法，包括：确定用于模拟目标哈密顿量的目标有序序列Π
*
，其中，所述目标哈密顿量通过L个子哈密顿量表示；所述目标有序序列Π
*
表示模拟过程中所述L个子哈密顿量的模拟顺序；基于所述目标有序序列Π
*
，得到用于模拟所述目标哈密顿量的目标模拟单元，其中，所述目标模拟单元是基于所述目标有序序列排序后的L个子哈密顿量中各子哈密顿量对应的子模拟单元的乘积所得；基于所述目标模拟单元中各子模拟单元对应的近似量子电路，得到用于模拟所述目标哈密顿量的目标量子电路。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标模拟单元包含L个子模拟单元，所述L个子模拟单元中第j个子模拟单元为基于所述目标有序序列排序后的所述L个子哈密顿量中第j个子哈密顿量在演化时间t所对应的第j子演化酉矩阵其中，所述基于所述目标模拟单元中子模拟单元对应的近似量子电路，得到用于模拟所述目标哈密顿量的目标量子电路，包括：基于L个子模拟单元中各子模拟单元所表示的子演化酉矩阵的近似量子电路，得到所述目标哈密顿量在演化时间t所对应的目标量子电路。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标模拟单元包含L个子模拟单元，所述L个子模拟单元中第j个子模拟单元为基于所述目标有序序列排序后的所述L个子哈密顿量中第j个子哈密顿量在子演化时间所对应的第j子演化酉矩阵所述r为段数；其中，所述基于所述目标模拟单元中子模拟单元对应的近似量子电路，得到用于模拟所述目标哈密顿量的目标量子电路，包括：基于所述L个子模拟单元中各子模拟单元所表示的子演化酉矩阵的近似量子电路，得到所述目标哈密顿量在子演化时间所对应的子量子电路；基于所述目标哈密顿量在子演化时间所对应的子量子电路，得到所述目标哈密顿量在演化时间t所对应的目标量子电路。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其中，所述确定用于模拟目标哈密顿量的目标有序序列Π
*
，包括：在所述L的取值小于预设阈值的情况下，选用第一方式得到用于模拟目标哈密顿量的目标有序序列Π
*
；或者，在所述L的取值大于等于预设阈值的情况下，选用第二方式得到用于模拟目标哈密顿量的目标有序序列Π
*
；其中，第一方式的复杂度大于所述第二方式的复杂度。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述选用第一方式得到用于模拟目标哈密顿量的目标有序序列Π
*
，包括：基于L个子哈密顿量的理论顺序，得到多个初始有序序列，所述多个初始有序序列中的初始有序序列是对按照理论顺序所排序的所述L个子哈密顿量进行全排列后所得；所述L个
子哈密顿量的理论顺序是基于所述目标哈密顿量的展开式所确定；所述展开式表示L个子哈密顿量之和；基于预先构造的代价函数，确定所述多个初始有序序列中各初始有序序列所对应的总代价值；所述代价函数用于度量基于初始有序序列中L个子哈密顿量进行模拟的模拟顺序，对模拟所述目标哈密顿量的模拟误差的影响程度；基于所述多个初始有序序列中各初始有序序列所对应的总代价值，从所述多个初始有序序列中选取出目标有序序列Π
*
。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述基于所述多个初始有序序列中各初始有序序列所对应的总代价值，从所述多个初始有序序列中选取出目标有序序列Π
*
，包括：基于所述多个初始有序序列中各初始有序序列所对应的总代价值，选取出总代价值最小的初始有序序列作为所述目标有序序列Π
*
。7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述选用第二方式得到用于模拟目标哈密顿量的目标有序序列Π
*
，包括：基于所述L个子哈密顿量，得到多个理论二元组，所述多个理论二元组中各理论二元组均包含有所述L个子哈密顿量中不同的两个子哈密顿量；不同理论二元组所包含的两个子哈密顿量中至少之一不同；确定所述多个理论二元组中各理论二元组所对应的特征值，所述理论二元组所对应的特征值用于度量理论二元组所表示的两个子哈密顿量在模拟过程中的模拟顺序对模拟所述目标哈密顿量的模拟误差的影响程度；基于所述多个理论二元组中各理论二元组所对应的特征值，从所述多个理论二元组中选取出Γ个理论二元组作为初始二元组，得到初始集合{(i,j)}
Γ
；其中，所述(i,j)表示初始二元组；所述i,j表示初始二元组(i,j)所包含的两个不同的子哈密顿量；基于所述初始集合{(i,j)}
Γ
，得到目标有序序列Π
*
。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述基于所述多个理论二元组中各理论二元组所对应的特征值，从所述多个理论二元组中选取出Γ个理论二元组作为初始二元组，得到初始集合{(i,j)}
Γ
，包括：对所述多个理论二元组中各理论二元组所对应的特征值进行降序排序；在降序排序之后，选取出前Γ个理论二元组作为初始二元组；基于Γ个初始二元组，组成初始集合{(i,j)}
Γ
。9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述基于所述初始集合{(i,j)}
Γ
，得到目标有序序列Π
*
，包括：对所述初始集合{(i,j)}
Γ
中的至少一个初始二元组所表示两个子哈密顿量进行顺序交换处理，得到2
Γ
‑
1个新初始集合；得到2
Γ
‑
1个新初始集合中各新初始集合所对应的初始有序序列，以及得到初始集合{(i,j)}
Γ
所对应的初始有序序列；基于预先构造的代价函数，确定所述初始集合对应的初始有序序列的总代价值，以及2
Γ
‑
1个新初始集合中各新初始集合对应的初始有序序列的总代价值；所述代价函数用于度量基于初始有序序列中L个子哈密顿量进行模拟的模拟顺序，对模拟所述目标哈密顿量的模拟误差的影响程度；
基于所述初始集合对应的初始有序序列的总代价值，以及2
Γ
‑
1个新初始集合中各新初始集合对应的初始有序序列的总代价值，从初始有序序列中选取出所述目标有序序列Π
*
。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述基于所述初始集合对应的初始有序序列的总代价值，以及2
Γ
‑
1个新初始集合中各新初始集合对应的初始有序序列的总代价值，从初始有序序列中选取出所述目标有序序列Π
*
，包括：基于所述初始集合对应的初始有序序列的总代价值，以及2
Γ
‑
1个新初始集合中各新初始集合对应的初始有序序列的总代价值，选取出总代价值最小的初始有序序列作为所述目标有序序列。11.一种量子模拟装置，包括：序列确定单元，用于确定用于模拟目标哈密顿量的目标有序序列Π

【专利技术属性】
技术研发人员：李琅瑜，幺宏顺，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：