一种矩阵分解方法、装置、计算机设备及可读存储介质制造方法及图纸

本申请提出了一种矩阵分解方法、装置、计算机设备及可读存储介质，该方法包括：获取输入矩阵，判断输入矩阵是否为预设阶数的酉矩阵；若输入矩阵不为预设阶数的酉矩阵，则对输入矩阵依次进行酉变换处理和扩充处理，得到输入矩阵对应的预设阶数的酉矩阵；计算预设阶数的酉矩阵对应的单量子比特逻辑基矩阵组及其系数；基于单量子比特逻辑基矩阵组及其系数，确定输入矩阵对应的分解式。本申请通过将任意矩阵转换为量子计算需要的预设阶数的酉矩阵，再分解为单量子比特逻辑基矩阵，能够有效将任意矩阵分解为可供量子电路识别的单量子比特逻辑基矩阵，提高需要数据矩阵的量子算法的实际应用价值。际应用价值。际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种矩阵分解方法、装置、计算机设备及可读存储介质


[0001]本申请涉及计算机
，具体涉及一种矩阵分解方法、装置、计算机设备及可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着量子科技的不断发展，相关量子技术也受到了众多学者的关注，例如量子技术中的量子算法，众多学者也相应提出了许多经典的量子算法。相比于传统算法，量子算法在求解某些领域的特定问题时可以获得远超传统算法的运行速度。
[0003]但是，在对现有技术的研究与实践的过程中，本申请的专利技术人发现，虽然量子算法相比传统算法有着显著的优越性，但是部分量子算法在解决实际问题时仍存在一定的局限性。在一些实际场景中，需要将获得的数据矩阵分解为量子电路可以识别的单量子比特逻辑基矩阵，而实际场景中获得的数据矩阵分解难度较大，如何提出一种可行的将矩阵分解为单量子比特逻辑基矩阵的有效方案，进而提高需要数据矩阵的量子算法的实际应用价值，成为了量子领域里亟需解决的问题。
[0004]前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本申请提供一种矩阵分解方法、装置、计算机设备及可读存储介质，能够有效将任意矩阵分解为量子电路可以识别的单量子比特逻辑基矩阵，提高量子算法的实际应用价值。
[0006]本申请提供一种矩阵分解方法，包括如下步骤：
[0007]获取输入矩阵，并判断所述输入矩阵是否为预设阶数的酉矩阵；
[0008]若所述输入矩阵不为所述预设阶数的酉矩阵，则对所述输入矩阵依次进行酉变换处理和扩充处理，得到所述输入矩阵对应的预设阶数的酉矩阵；
[0009]计算所述预设阶数的酉矩阵对应的单量子比特逻辑基矩阵组及其系数；
[0010]基于所述单量子比特逻辑基矩阵组及其系数，确定所述输入矩阵对应的分解式。
[0011]可选地，所述矩阵分解方法，还包括：
[0012]若所述输入矩阵为所述预设阶数的酉矩阵，则计算所述预设阶数的酉矩阵对应的单量子比特逻辑基矩阵组及其系数；
[0013]基于所述单量子比特逻辑基矩阵组及其系数，确定所述输入矩阵对应的分解式。
[0014]可选地，所述若所述输入矩阵不为所述预设阶数的酉矩阵，则对所述输入矩阵依次进行酉变换处理和扩充处理，得到所述输入矩阵对应的预设阶数的酉矩阵，包括：
[0015]若所述输入矩阵为非酉矩阵，则对所述输入矩阵进行酉变换处理，得到所述输入矩阵对应的酉矩阵；
[0016]若所述酉矩阵不为预设阶数的酉矩阵，则对所述酉矩阵进行扩充处理，得到所述预设阶数的酉矩阵。
[0017]可选地，所述对所述输入矩阵进行酉变换处理，得到所述输入矩阵对应的酉矩阵，包括：
[0018]通过转换公式对所述输入矩阵进行酉变换处理，得到所述输入矩阵对应的酉矩阵；其中，所述转换公式为：
[0019][0020]式中，B为酉变换处理后得到的酉矩阵，A为输入矩阵，A
H
为输入矩阵A的转置共轭矩阵。
[0021]可选地，所述对所述酉矩阵进行扩充处理，得到所述预设阶数的酉矩阵，包括：
[0022]通过扩充公式对所述酉矩阵进行扩充处理，得到所述预设阶数的酉矩阵；其中，所述扩充公式为：
[0023][0024]式中，B为酉变换处理后得到的酉矩阵，C为扩充处理后得到的预设阶数的酉矩阵。
[0025]可选地，所述计算所述预设阶数的酉矩阵对应的单量子比特逻辑基矩阵组及其系数，包括：
[0026]根据第一预设公式计算所述预设阶数的酉矩阵对应的单量子比特逻辑基矩阵，所述单量子比特逻辑矩阵包括单位矩阵、泡利
‑
X矩阵、泡利
‑
Y矩阵和泡利
‑
Z矩阵；其中，所述第一预设公式为：
[0027][0028]式中，base
i
代表分解得到的第i个单量子比特逻辑基矩阵组，X为泡利
‑
X矩阵，Y为泡利
‑
Y矩阵，Z为泡利
‑
Z矩阵，I为单位矩阵，n为正整数；
[0029]根据第二预设公式计算所述单量子比特逻辑基矩阵的系数，其中，所述第二预设公式为：
[0030]α
i
＝trace(base
i
·
C)
[0031]式中，α
i
为分解得到的第i个单量子比特逻辑基矩阵的系数，trace代表矩阵的迹，C为扩充后得到的预设阶数的酉矩阵。
[0032]可选地，所述基于所述单量子比特逻辑基矩阵组及其系数，确定所述输入矩阵对应的分解式，包括：
[0033]获取多个单量子比特逻辑基矩阵及其对应系数；
[0034]基于所述多个单量子比特逻辑基矩阵及其对应系数，确定所述输入矩阵对应的分解式。
[0035]相应地，本申请还提供了一种矩阵分解装置，其特征在于，包括：
[0036]判断模块，用于获取输入矩阵，并判断所述输入矩阵是否为预设阶数的酉矩阵；
[0037]转换模块，用于若所述输入矩阵不为所述预设阶数的酉矩阵，则对所述输入矩阵
依次进行酉变换处理和扩充处理，得到所述输入矩阵对应的预设阶数的酉矩阵；
[0038]计算模块，用于计算所述预设阶数的酉矩阵对应的单量子比特逻辑基矩阵组及其系数；
[0039]组成模块，用于基于所述单量子比特逻辑基矩阵组及其系数，确定所述输入矩阵对应的分解式。
[0040]本申请实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的矩阵分解方法的步骤。
[0041]本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其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如上所述的矩阵分解方法的步骤。
[0042]实施本申请实施例，具有如下有益效果：
[0043]如上所述，本申请提供的一种矩阵分解方法、装置、计算机设备及可读存储介质，其中方法包括：获取输入矩阵，判断输入矩阵是否为预设阶数的酉矩阵；若输入矩阵不为预设阶数的酉矩阵，则对输入矩阵依次进行酉变换处理和扩充处理，得到输入矩阵对应的预设阶数的酉矩阵；计算预设阶数的酉矩阵对应的单量子比特逻辑基矩阵组及其系数；基于单量子比特逻辑基矩阵组及其系数，确定输入矩阵对应的分解式。本申请实施例通过将任意矩阵转换为量子计算需要的预设阶数的酉矩阵，再分解为单量子比特逻辑基矩阵，能够有效将任意矩阵分解为可供量子电路识别的单量子比特逻辑基矩阵，从而帮助对应的量子算法实现功能，为量子算法在数据矩阵分解方面提供一种可行有效的分解方案，从而提高需要数据矩阵的量子算法的实际应用价值。
附图说明
[0044]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矩阵分解方法，其特征在于，包括如下步骤：获取输入矩阵，并判断所述输入矩阵是否为预设阶数的酉矩阵；若所述输入矩阵不为所述预设阶数的酉矩阵，则对所述输入矩阵依次进行酉变换处理和扩充处理，得到所述输入矩阵对应的预设阶数的酉矩阵；计算所述预设阶数的酉矩阵对应的单量子比特逻辑基矩阵组及其系数；基于所述单量子比特逻辑基矩阵组及其系数，确定所述输入矩阵对应的分解式。2.根据权利要求1所述的矩阵分解方法，其特征在于，还包括：若所述输入矩阵为所述预设阶数的酉矩阵，则计算所述预设阶数的酉矩阵对应的单量子比特逻辑基矩阵组及其系数；基于所述单量子比特逻辑基矩阵组及其系数，确定所述输入矩阵对应的分解式。3.根据权利要求1所述的矩阵分解方法，其特征在于，所述若所述输入矩阵不为所述预设阶数的酉矩阵，则对所述输入矩阵依次进行酉变换处理和扩充处理，得到所述输入矩阵对应的预设阶数的酉矩阵，包括：若所述输入矩阵为非酉矩阵，则对所述输入矩阵进行酉变换处理，得到所述输入矩阵对应的酉矩阵；若所述酉矩阵不为预设阶数的酉矩阵，则对所述酉矩阵进行扩充处理，得到所述预设阶数的酉矩阵。4.根据权利要求3所述的矩阵分解方法，其特征在于，所述对所述输入矩阵进行酉变换处理，得到所述输入矩阵对应的酉矩阵，包括：通过转换公式对所述输入矩阵进行酉变换处理，得到所述输入矩阵对应的酉矩阵；其中，所述转换公式为：式中，B为酉变换处理后得到的酉矩阵，A为输入矩阵，A
H
为输入矩阵A的转置共轭矩阵。5.根据权利要求4所述的矩阵分解方法，其特征在于，所述对所述酉矩阵进行扩充处理，得到所述预设阶数的酉矩阵，包括：通过扩充公式对所述酉矩阵进行扩充处理，得到所述预设阶数的酉矩阵；其中，所述扩充公式为：式中，B为酉变换处理后得到的酉矩阵，C为扩充处理后得到的预设阶数的酉矩阵。6.根据权利要求5所述的矩阵分解方法，其特征在于，所述计算所述预设阶数的酉矩阵对应的单量子比特逻辑基矩阵组及其系数，包括：根据第一预设公式计算所述预设阶数的酉矩阵对应的单量子比特逻辑基矩阵，所述单量...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙祺淳，李小刚，徐华，
申请(专利权)人：合肥弈维量子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：