【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于量子计算架构领域，更具体地，涉及一种混合式量子计算云平台及计算方法。
技术介绍
1、量子计算机与经典计算机相比，底层硬件架构和工作方式有本质上的区别，无法用经典计算机的编程语言来编译量子计算机，因此需要开发适合量子计算机底层逻辑的编程语言。目前量子计算机主要有两种模式：数字式和模拟式，两种模式实现的方式不同，数字式的量子计算机是通过在线路结构中添加逻辑门的方式，模拟式的量子计算机是通过脉冲方式控制系统演化来实现计算。数字式的量子计算机不分技术路线，更具通用性，而模拟式的量子计算机，更具专用性。
2、不论是模拟式的量子计算还是数字式的量子计算，计算效率均有一定的受限，如何设计合适的量子计算机，提高计算效率，是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种混合式量子计算云平台及计算方法，其目的在于结合了数字式量子计算易编码、数字式量子计算易制备初态和模拟式量子计算易以较低深度成本实现哈密顿量演化的优势，避免了数字式量子计算线路层数太低和模拟式量子计算初态难制备的缺陷，为实现高效计算提供了一个新的混合计算策略，大大提高量子计算的计算效率，由此解决不论是模拟式的量子计算还是数字式的量子计算，计算效率均有一定的受限，如何设计合适的量子计算机，提高计算效率的技术问题。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种混合式量子计算云平台，所述混合式量子计算云平台包括至少一条量子线路，所述量子线路包括
3、所述数字式编码器用于对经典数据进行编码，得到量子态；
4、所述驱动场用于将所述量子态演化为实验态；
5、所述数字式解码器用于对所述实验态进行解码，得到所述实验态的本征值；
6、所述优化器用于根据所述实验态的本征值和所述驱动场的参数对所述驱动场的参数进行迭代优化，直至成本函数收敛，以得到所述经典数据所对应的最优解。
7、进一步地，所述数字式编码器包括至少一个量子比特以及作用在所述量子比特上的至少一个逻辑门。
8、进一步地，所述逻辑门包括h门、rx门、ry门、rz门、cnot门和toffoli门。
9、进一步地，所述驱动场由哈密顿量控制，对应的哈密顿量做时间演化。
10、进一步地，所述驱动场由至少一个哈密顿量h控制，哈密顿量h的演化形式为u＝e-ihα，其中，α＝(ω(t),φ(t),δ(t))，ω(t)是拉比频率，δ(t)是失谐，φ(t)是相位调控参数，t是实验物理量作用的时间。
11、进一步地，所述量子线路还包括：数字-模拟转换器和/或模拟-数字转换器；所述数字-模拟转换器设置于所述数字式编码器和所述驱动场之间，和/或，所述模拟-数字转换器设置于所述驱动场和所述数字式解码器之间；
12、所述数字-模拟转换器用于将数字式量子态转换成模拟式量子态，以便于将所述驱动场作用在模拟式量子态上；
13、所述模拟-数字转换器用于将模拟式实验态转换成数字式实验态，以便于所述数字式解码器对所述数字式实验态进行解码。
14、为实现上述目的，按照本专利技术的另一个方面，提供了混合式量子计算云平台的计算方法，包括：
15、数字式编码器对经典数据进行编码，得到量子态；
16、驱动场将所述量子态演化为实验态；
17、数字式解码器对所述实验态进行解码，得到所述实验态的本征值；
18、优化器根据所述实验态的本征值和所述驱动场的参数对所述驱动场的参数进行迭代优化，直至成本函数收敛，以得到所述经典数据所对应的最优解。
19、进一步地，所述数字式编码器对经典数据进行编码，得到量子态包括：
20、根据经典数据选择合适的逻辑门，根据选择的逻辑门初始化m条量子线路，其中，每条所述量子线路包括至少一个量子比特；
21、对经典数据进行预处理，将预处理后的数据作为逻辑门的参数，以通过相应的逻辑门将预处理后的数据编码成量子态。
22、进一步地，所述数字式解码器对所述实验态进行解码，得到所述实验态的本征值包括：
23、根据设置的成本函数选择测量线路，采用所述测量线路对所述实验态进行测量，得到所述实验态的本征值。
24、进一步地，所述优化器根据所述实验态的本征值和所述驱动场的参数对所述驱动场的参数进行迭代优化，直至成本函数收敛，以得到所述经典数据所对应的最优解包括：
25、所述优化器按照预设的优化策略对所述实验态的本征值和所述驱动场的参数进行优化；
26、将优化后的参数传递给所述驱动场，以根据新的参数演化出新的实验态，并计算新的实验态的本征值；
27、以此反复迭代，直至成本函数收敛，以得到所述经典数据所对应的最优解。
28、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：在本专利技术中，由数字式量子架构实现的编码器、由数字式量子架构实现的解码器以及由模拟式量子程序实现的驱动场结合，结合了数字式量子计算易编码、易制备初态和模拟式量子计算易以较低深度成本实现哈密顿量演化的优势，避免了数字式量子计算线路层数太低和模拟式量子计算初态难制备的缺陷，为实现高效计算提供了一个新的混合计算策略，大大提高量子计算的计算效率。
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1.一种混合式量子计算云平台，其特征在于，所述混合式量子计算云平台包括至少一条量子线路，所述量子线路包括：数字式编码器、驱动场、数字式解码器和优化器；其中，所述驱动场为模拟式驱动场或由数字式驱动场和模拟式驱动场构成的混合式驱动场；
2.根据权利要求1所述的混合式量子计算云平台，其特征在于，所述数字式编码器包括至少一个量子比特以及作用在所述量子比特上的至少一个逻辑门。
3.根据权利要求2所述的混合式量子计算云平台，其特征在于，所述逻辑门包括H门、Rx门、Ry门、Rz门、CNOT门和TOFFOLI门。
4.根据权利要求1所述的混合式量子计算云平台，其特征在于，所述驱动场由哈密顿量控制，对应的哈密顿量做时间演化。
5.根据权利要求4所述的混合式量子计算云平台，其特征在于，所述驱动场由至少一个哈密顿量H控制，哈密顿量H的演化形式为U＝e-iHα，其中，α＝(Ω(t),φ(t),Δ(t)，Ω(t)是拉比频率，Δ(t)是失谐，φ(t)是相位调控参数，t是实验物理量作用的时间。
6.根据权利要求1所述的混合式量子计算云平台，其特征在于
7.一种混合式量子计算云平台的计算方法，所述计算方法应用在如权利要求1-6任一项所述的混合式量子计算云平台上，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的混合式量子计算云平台的计算方法，其特征在于，所述数字式编码器对经典数据进行编码，得到量子态包括：
9.根据权利要求7所述的混合式量子计算云平台的计算方法，其特征在于，所述数字式解码器对所述实验态进行解码，得到所述实验态的本征值包括：
10.根据权利要求7所述的混合式量子计算云平台的计算方法，其特征在于，所述优化器根据所述实验态的本征值和所述驱动场的参数对所述驱动场的参数进行迭代优化，直至成本函数收敛，以得到所述经典数据所对应的最优解包括：
...【技术特征摘要】
1.一种混合式量子计算云平台，其特征在于，所述混合式量子计算云平台包括至少一条量子线路，所述量子线路包括：数字式编码器、驱动场、数字式解码器和优化器；其中，所述驱动场为模拟式驱动场或由数字式驱动场和模拟式驱动场构成的混合式驱动场；
2.根据权利要求1所述的混合式量子计算云平台，其特征在于，所述数字式编码器包括至少一个量子比特以及作用在所述量子比特上的至少一个逻辑门。
3.根据权利要求2所述的混合式量子计算云平台，其特征在于，所述逻辑门包括h门、rx门、ry门、rz门、cnot门和toffoli门。
4.根据权利要求1所述的混合式量子计算云平台，其特征在于，所述驱动场由哈密顿量控制，对应的哈密顿量做时间演化。
5.根据权利要求4所述的混合式量子计算云平台，其特征在于，所述驱动场由至少一个哈密顿量h控制，哈密顿量h的演化形式为u＝e-ihα，其中，α＝(ω(t),φ(t),δ(t)，ω(t)是拉比频率，δ(t)是失谐，φ(t)是相位调控参数，t是实验物理量作用...
【专利技术属性】
技术研发人员：石志全，付卓，
申请(专利权)人：中科酷原科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：
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