一种目标体系哈密顿量的确定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种目标体系哈密顿量的确定方法及装置，方法包括：首先确定目标体系的第一哈密顿量H，构建多比特量子逻辑门U，并根据所述第一哈密顿量H，生成第二哈密顿量H

【技术实现步骤摘要】
一种目标体系哈密顿量的确定方法及装置


[0001]本专利技术属于量子计算
，特别是一种目标体系哈密顿量的确定方法及装置。

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]量子计算模拟是一个借助数值计算和计算机科学来仿真遵循量子力学规律的模拟计算，作为一个仿真程序，它依据量子力学的量子比特的基本定律，利用计算机的高速计算能力，刻画量子态的时空演化。
[0004]哈密顿量是一个与目标体系总能量有关的物理量。对于某些体系而言，可以对该体系构建相关基于时间演化的量子线路进行模拟，在这之前，利用量子电路可以对体系中的哈密顿量进行表征。但是，随着量子化学理论的不断完善，待模拟目标体系也越来越复杂。对于需要研究的复杂待模拟目标体系来说，如何利用较少的量子比特数来表征待模拟目标系统的哈密顿量，对后续的确定目标体系能量的操作尤为重要，这成为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目标体系哈密顿量的确定方法及装置，以解决现有技术中的不足，它能够实现利用较少的量子比特数来表征待模拟目标系统的哈密顿量，为通过量子化学模拟计算目标体系能量提供支持，提高了计算速度和计算精度，促进量子化学模拟应用的进一步发展。
[0006]本申请的一个实施例提供了一种目标体系哈密顿量的确定方法，所述方法包括：
[0007]确定目标体系的第一哈密顿量H；
[0008]构建多比特量子逻辑门U，并根据所述第一哈密顿量H，生成第二哈密顿量H
′
，所述第二哈密顿量H
′
满足所述多比特量子逻辑门U满足其中，j表示量子比特的编号，X
q(j)
表示第j个量子比特上作用的操作算子，τ
j
表示从第一哈密顿量到第二哈密顿量转换过程中缩减的哈密顿量。
[0009]可选的，所述构建多比特量子逻辑门U，包括：
[0010]基于脉冲参数生成控制脉冲，通过所述脉冲参数的迭代调整所述控制脉冲，并根据调整后的所述控制脉冲确定多比特量子逻辑门U。
[0011]本申请的一个实施例提供了一种基于哈密顿量的目标体系能量的确定方法，所述方法包括：
[0012]获得目标体系信息，所述目标体系信息包括电子信息以及电子自旋轨道信息；
[0013]基于所述电子信息以及电子自旋轨道信息，获得所述目标体系费米子形式的Hartree Fock态；
[0014]通过预先设置的编码方式，将所述费米子形式的Hartree Fock态编码至量子比特上，得到泡利算子形式的量子态；
[0015]利用如上述权利要求所述的第二哈密顿量、所述泡利算子形式的量子态以及演化波函数，计算所述目标体系的能量。
[0016]可选的，若所述目标体系的自旋轨道数为N，所述第二哈密顿量矩阵的维度为(2
N
‑
2)，且用于编码的所述量子比特的数量为(N
‑
2)。
[0017]可选的，所述获得所述目标体系费米子形式的Hartree Fock态之后，所述方法还包括：
[0018]根据所述目标体系费米子形式的Hartree Fock态，获取所述目标体系的试验态。
[0019]可选的，所述根据所述目标体系费米子形式的Hartree Fock态，获取所述目标体系的试验态，包括：
[0020]根据预先选择的拟设方式，对所述Hartree Fock态进行演化，得到演化后的量子态作为所述目标体系的试验态。
[0021]可选的，所述根据预先选择的拟设方式，对所述Hartree Fock态进行演化，得到演化后的量子态作为所述目标体系的试验态，包括：
[0022]根据预先选择的拟设方式、所述Hartree Fock态，计算所述目标体系费米子形式的簇算符；
[0023]选择映射方式并将所述目标体系费米子形式的簇算符变换为泡利算子形式的簇算符；
[0024]将所述泡利算子形式的簇算符分解为对应酉算子形式并进行演化，得到演化后的量子态作为待求解目标体系的试验态。
[0025]本申请的又一实施例提供了一种目标体系哈密顿量的确定装置，所述装置包括：
[0026]确定模块，用于确定目标体系的第一哈密顿量H；
[0027]生成模块，用于构建多比特量子逻辑门U，并根据所述第一哈密顿量H，生成第二哈密顿量H
′
，所述第二哈密顿量H
′
满足所述多比特量子逻辑门U满足其中，j表示量子比特的编号，X
q(j)
表示第j个量子比特上作用的操作算子，τ
j
表示从第一哈密顿量到第二哈密顿量转换过程中缩减的哈密顿量。
[0028]可选的，所述生成模块，包括：
[0029]调整单元，用于基于脉冲参数生成控制脉冲，通过所述脉冲参数的迭代调整所述控制脉冲，并根据调整后的所述控制脉冲确定多比特量子逻辑门U。
[0030]本申请的一个实施例提供了一种基于哈密顿量的目标体系能量的确定装置，所述装置包括：
[0031]第一获得模块，用于获得目标体系信息，所述目标体系信息包括电子信息以及电子自旋轨道信息；
[0032]第二获得模块，用于基于所述电子信息以及电子自旋轨道信息，获得所述目标体
系费米子形式的Hartree Fock态；
[0033]编码模块，用于通过预先设置的编码方式，将所述费米子形式的Hartree Fock态编码至量子比特上，得到泡利算子形式的量子态；
[0034]计算模块，用于利用上述权利要求所述的第二哈密顿量、所述泡利算子形式的量子态以及演化波函数，计算所述目标体系的能量。
[0035]可选的，所述第二获得模块之后，所述装置还包括：
[0036]第三获得模块，用于根据所述目标体系费米子形式的Hartree Fock态，获取所述目标体系的试验态。
[0037]可选的，所述第三获得模块，包括：
[0038]演化单元，用于根据预先选择的拟设方式，对所述Hartree Fock态进行演化，得到演化后的量子态作为所述目标体系的试验态。
[0039]可选的，所述演化单元，包括：
[0040]计算子单元，用于根据预先选择的拟设方式、所述Hartree Fock态，计算所述目标体系费米子形式的簇算符；
[0041]变换子单元，用于选择映射方式并将所述目标体系费米子形式的簇算符变换为泡利算子形式的簇算符；
[0042]分解子单元，用于将所述泡利算子形式的簇算符分解为对应酉算子形式并进行演化，得到演化后的量子态作为待求解目标体系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种目标体系哈密顿量的确定方法，其特征在于，所述方法包括：确定目标体系的第一哈密顿量H；构建多比特量子逻辑门U，并根据所述第一哈密顿量H，生成第二哈密顿量H
′
，所述第二哈密顿量H
′
满足所述多比特量子逻辑门U满足其中，j表示量子比特的编号，X
q(j)
表示第j个量子比特上作用的操作算子，τ
j
表示从第一哈密顿量到第二哈密顿量转换过程中缩减的哈密顿量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建多比特量子逻辑门U，包括：基于脉冲参数生成控制脉冲，通过所述脉冲参数的迭代调整所述控制脉冲，并根据调整后的所述控制脉冲确定多比特量子逻辑门U。3.一种基于哈密顿量的目标体系能量的确定方法，其特征在于，所述方法包括：获得目标体系信息，所述目标体系信息包括电子信息以及电子自旋轨道信息；基于所述电子信息以及电子自旋轨道信息，获得所述目标体系费米子形式的Hartree Fock态；通过预先设置的编码方式，将所述费米子形式的Hartree Fock态编码至量子比特上，得到泡利算子形式的量子态；利用权利要求1所述的第二哈密顿量、所述泡利算子形式的量子态以及演化波函数，计算所述目标体系的能量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述目标体系的自旋轨道数为N，所述第二哈密顿量矩阵的维度为(2
N
‑
2)，且用于编码的所述量子比特的数量为(N
‑
2)。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获得所述目标体系费米子形式的Hartree Fock态之后，所述方法还包括：根据所述目标体系费米子形式的Hartree Fock态，获取所述目标体系的试验态。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标体系费米子形式的Hartree Fock态，获取所述目标体系的试验态，包括：根据预先选择的拟设方式，对所述Hartree Fock态进行演化，得到演化后的量子态作为所述目标体系的试验态。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，窦猛汉，
申请(专利权)人：本源量子计算科技合肥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：