【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种介电复合材料设计方法、装置、设备、计算系统及介质，属于复合材料设计优化领域。
技术介绍
1、当前计算技术基于传统计算机的优化算法，包括基于整数规划与混合整数规划数学模型的精确求解算法(分支定界等算法)，启发式算法等。
2、目前，大规模计算是在经典的超级计算机上进行的，其运算速度是根据逻辑大规模集成电路的摩尔定律确定的。在未来，当大数据量急剧增加时，传统计算机将无法处理这些大规模计算，因为逻辑大规模集成电路的栅极长度的缩放将几乎达到制造极限。
3、因此利用现有技术对于大规模的介电复合材料设计的计算存在困难，并且随着问题规模增大(材料种类增多、填充率精度增大)，计算复杂度呈指数增加，求解难度急剧增大，现有求解技术难以在较短时间内完成求解。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请实施例提供了一种介电复合材料设计方法、装置、量子计算机设备、计算系统及可读存储介质。其能够解决现有技术对于复杂介电材料设计优化难以计算的技术问题。
2、本申请实施例第一方面公开了一种介电复合材料设计方法，所述方法包括：
3、根据介电复合材料的数据、设计优化目标和决策空间建立qubo模型，所述qubo模型包括：
4、第一项，用于使所述介电复合材料在各个波长下的介电常数接近目标值，
5、第二项，用于使所述介电复合材料的性质接近目标性质，
6、第三项，携带第二惩罚系数，用于满足约束项，所述约束项的约束条件用于选取唯一的复合方案
7、基于量子计算求解所述qubo模型，进而得到具有最优介电函数的介电复合材料的组成和相应的填充比例。
8、可选的，所述第二项携带第一惩罚系数。
9、可选的，所述qubo模型具体包括：
10、；
11、其中，表示波长下的目标介电常数；表示填充材料在波长下的介电常数；表示基底材料在波长下的介电常数； x表示需要优化的决策变量； k表示所有材料与混合比例组合的集合；表示选择了第 k种材料组合与对应比例；表示波长的集合；表示填充材料的填充比例；表示第一惩罚系数；表示第二惩罚系数;和分别表示优化过程中需要考虑的填充材料和基底材料的相关材料性质;表示材料性质的优化目标。
12、可选的，所述基于量子计算求解所述qubo模型，进而得到具有最优介电函数的介电复合材料的组成和相应的填充比例，包括：
13、将所述qubo模型转换成ising模型；
14、根据所述ising模型求解全局最优解对应的变量取值，以便服务节点根据所述变量取值恢复出具有最优介电函数的介电复合材料的组成和相应的填充比例。
15、进一步的，所述根据所述ising模型求解全局最优解对应的变量取值，包括：
16、以光脉冲的形式，接收所述ising模型的矩阵系数，得出所述变量取值。
17、可选的，所述基于量子计算求解所述qubo模型，进而得到具有最优介电函数的介电复合材料的组成和相应的填充比例，包括：
18、运行qaoa量子线路，在所述qubo模型上执行多次变换，得到量子态；
19、在经典计算机中利用所述量子态计算所述qubo模型的期望值；
20、根据所述期望值计算目标问题的近似解，所述近似解即为具有最优介电函数的介电复合材料的组成和相应的填充比例。
21、本申请实施例第二方面公开了一种介电复合材料设计装置，所述装置包括：
22、建立模块，用于根据介电复合材料的数据、设计优化目标和决策空间建立qubo模型，所述qubo模型包括：
23、第一项，用于使所述介电复合材料在各个波长下的介电常数接近目标值，
24、第二项，用于使所述介电复合材料的性质接近目标性质，
25、第三项，携带第二惩罚系数，用于满足约束项，所述约束项的约束条件用于选取唯一的复合方案，所述复合方案包括填充材料、填充材料的填充率和基底材料；
26、求解模块，用于基于量子计算求解所述qubo模型，进而得到具有最优介电函数的介电复合材料的组成和相应的填充比例。
27、本申请实施例第三方面公开了一种量子计算机设备，包括量子存储器和量子处理器，所述量子存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述量子处理器执行时实现本申请实施例公开的任意一种介电复合材料设计方法。
28、本申请实施例第四方面公开了一种计算系统，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现本申请实施例公开的任意一种介电复合材料设计方法。
29、本申请实施例第五方面公开了一种可读存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现本申请实施例公开的任意一种介电复合材料设计方法。
30、与相关技术相比，本申请实施例具有以下有益效果：
31、本申请实施例基于介电复合材料的特点，通过设计一种适合量子计算的组合优化算法，使用量子计算机对问题进行加速求解，从而提高介电复合材料设计优化的计算效率，并且提高计算结果的准确性。
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1.一种介电复合材料设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述第二项携带第一惩罚系数。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述QUBO模型具体包括：
4.根据权利要求1~3任一项所述方法，其特征在于，所述基于量子计算求解所述QUBO模型，进而得到具有最优介电函数的介电复合材料的组成和相应的填充比例，包括：
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述根据所述Ising模型求解全局最优解对应的变量取值，包括：
6.根据权利要求1~3任一项所述方法，其特征在于，所述基于量子计算求解所述QUBO模型，进而得到具有最优介电函数的介电复合材料的组成和相应的填充比例，包括：
7.一种介电复合材料设计装置，其特征在于，所述装置包括：
8.一种量子计算机设备，其特征在于，包括量子存储器和量子处理器，所述量子存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述量子处理器执行时实现权利要求1~5任一项所述方法。
9.一种计算系统，其特征在于，包括处理器以及用于存储处理
10.一种可读存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现权利要求1~6任一项所述方法。
...【技术特征摘要】
1.一种介电复合材料设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述第二项携带第一惩罚系数。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述qubo模型具体包括：
4.根据权利要求1~3任一项所述方法，其特征在于，所述基于量子计算求解所述qubo模型，进而得到具有最优介电函数的介电复合材料的组成和相应的填充比例，包括：
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述根据所述ising模型求解全局最优解对应的变量取值，包括：
6.根据权利要求1~3任一项所述方法，其特征在于，所述基于量子计算求解所述qubo模...
【专利技术属性】
技术研发人员：李舟，韩娟，文凯，马寅，曹崇育，李文新，
申请(专利权)人：广东大湾区空天信息研究院，
类型：发明
国别省市：
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