【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于量子计算，特别是一种优化分子几何结构的方法及装置。
技术介绍
1、分子几何结构优化广泛应用于分子建模、材料设计、化学反应、药物筛选等领域。例如在进行分子模拟时，通常需要对分子几何结构进行优化，来降低分子体系的能量，使分子处于能量较低的稳定结构。在经典计算机上进行分子模拟时，体系基态能量的计算量随体系电子数目的增加呈指数级增长，经典计算机在计算精度和计算范围上都面临巨大困难。
2、现有技术中，首先可以使用变分量子特征值求解算法计算体系的基态能量，其次利用有限差分法计算基态能量的一阶导数(即梯度)，然后利用梯度下降法来降低分子的能量。但是梯度下降法需要设置一个经验参数来控制步长，而该步长是未知的，所以可能会导致分子不一定往能量低的方向靠近，或者基态能量下降的速度太慢，而产生这个缺陷的根本原因在于分子几何构型优化过程中，必须有效控制优化的步长，并时刻追踪能量的变化。
3、因此，有必要提出一种新的优化分子几何结构的方法，以克服上述现有技术中的缺陷，是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种优化分子几何结构的方法及装置，以解决现有技术中的不足，它通过提出一种基于待优化分子的基态能量及其梯度值的新的优化分子几何结构的方法，达到有效控制优化过程中的参数，并时刻追踪待优化分子能量变化的目的，提高优化速度和效率。
2、本申请的一个实施例提供了一种优化分子几何结构的方法，所述方法包括：
3、获得待优化分子，并确定所
4、根据所述待优化分子的参数，计算所述待优化分子基态能量的梯度值；
5、判断当前所述梯度值是否满足预设条件，所述预设条件包括所述梯度值中每一个分量的绝对值均小于预设梯度闸值；
6、若是，获取当前参数对应的分子目标几何结构；
7、否则，更新所述待优化分子的参数，并基于更新后的参数，重新计算梯度值，直至获取参数满足所述预设条件对应的分子目标几何结构。
8、可选的，所述根据所述待优化分子的参数，计算所述待优化分子基态能量的梯度值，包括：
9、确定所述待优化分子的试验态，并计算当前所述试验态对应的能量期望；
10、判断所述试验态对应的能量期望是否满足所述待优化分子基态能量的计算终止条件，其中，所述计算终止条件为当前能量期望与前次确定的能量期望的差值符合精度；
11、若是，则基于当前所述能量期望作为所述待优化分子的基态能量，并计算所述待优化分子基态能量的梯度值，否则，更新所述试验态，计算更新后的试验态对应的能量期望，继续执行所述判断所述试验态对应的能量期望是否满足所述待优化分子基态能量的计算终止条件的步骤，直至获取满足所述计算终止条件的所述待优化分子的基态能量。
12、可选的，所述确定所述待优化分子的试验态，包括：
13、根据预先选择的拟设方式和所确定的待优化分子的hartree fock态，获得所述待优化分子的试验态。
14、可选的，所述计算当前所述试验态对应的能量期望，包括：
15、通过以下算式计算试验态对应的能量期望：
16、
17、其中，n表示计算试验态对应能量期望的循环次数，e(n)为当前试验态|ψ(n)>对应的能量期望，为待优化分子的哈密顿量，hα为电子积分相关系数，为泡利字符串形式的算符。
18、可选的，所述计算所述待优化分子基态能量的梯度值，包括：
19、通过以下算式计算所述待优化分子基态能量的梯度值：
20、
21、其中，r为待优化分子的坐标，为待优化分子基态能量的梯度值，δd为差分步长，ei为沿i方向的单位向量。
22、可选的，所述更新所述待优化分子的参数，包括：
23、通过以下算式更新所述待优化分子的坐标：
24、
25、其中，γ为预设步长，k为有效迭代次数。
26、可选的，所述基于更新后的参数，重新计算梯度值，包括：
27、计算更新后的待优化分子的坐标rk+1对应的基态能量e(k+1)；
28、判断当前基态能量e(k+1)是否小于前次基态能量e(k)；
29、若是，计算当前基态能量的梯度值并利用第一赋值规则更新所述预设步长γ、实际迭代次数l和所述有效迭代次数k，返回执行所述判断当前所述梯度值是否满足预设条件的步骤；
30、否则，利用第二赋值规则更新所述预设步长γ、实际迭代次数l和所述有效迭代次数k，返回执行所述更新所述待优化分子的坐标的步骤。
31、可选的，所述利用第一赋值规则更新所述预设步长γ、实际迭代次数l和所述有效迭代次数k，包括：通过以下方式更新预设步长γ、实际迭代次数l和有效迭代次数k：
32、γ＝b*γ，l＝l+1，k＝k+1
33、其中，b为步长增大系数；
34、所述利用第二赋值规则更新所述预设步长γ、实际迭代次数l和所述有效迭代次数k，包括：通过以下方式更新预设步长γ、实际迭代次数l和有效迭代次数k：
35、γ＝b*γ，l＝l+1，k＝k
36、其中，b为步长减少系数。
37、本申请的又一实施例提供了一种优化分子几何结构的装置，所述装置包括：
38、获得模块，用于获得待优化分子，并确定所述待优化分子的参数；
39、计算模块，用于根据所述待优化分子的参数，计算所述待优化分子基态能量的梯度值；
40、判断模块，用于判断当前所述梯度值是否满足预设条件，所述预设条件包括所述梯度值中每一个分量的绝对值均小于预设梯度闸值；
41、获取模块，用于若是，获取当前参数对应的分子目标几何结构；
42、更新模块，用于否则，更新所述待优化分子的参数，并基于更新后的参数，重新计算梯度值，直至获取参数满足所述预设条件对应的分子目标几何结构。
43、可选的，所述计算模块，包括：
44、确定单元，用于确定所述待优化分子的试验态，并计算当前所述试验态对应的能量期望；
45、第一判断单元，用于判断所述试验态对应的能量期望是否满足所述待优化分子基态能量的计算终止条件，其中，所述计算终止条件为当前能量期望与前次确定的能量期望的差值符合精度；
46、第一计算单元，用于若是，则基于当前所述能量期望作为所述待优化分子的基态能量，并计算所述待优化分子基态能量的梯度值，否则，更新所述试验态，计算更新后的试验态对应的能量期望，继续执行所述判断所述试验态对应的能量期望是否满足所述待优化分子基态能量的计算终止条件的步骤，直至获取满足所述计算终止条件的所述待优化分子的基态能量。
47、可选的，所述确定单元，包括：
48、获得子单元，用于根据预先选择的拟设方式和所确定的待优化分子的hartreefock态，获得所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种优化分子几何结构的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待优化分子的参数，计算所述待优化分子基态能量的梯度值，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述待优化分子的试验态，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算当前所述试验态对应的能量期望，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所述待优化分子基态能量的梯度值，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述更新所述待优化分子的参数，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于更新后的参数，重新计算梯度值，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述利用第一赋值规则更新所述预设步长γ、实际迭代次数L和所述有效迭代次数k，包括：通过以下方式更新预设步长γ、实际迭代次数L和有效迭代次数k：
9.一种优化分子几何结构的装置，其特征在于，所述装置包括：
10.一种存储介质，其特征在于，所述
11.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以实现所述权利要求1至8任一项中所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种优化分子几何结构的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待优化分子的参数，计算所述待优化分子基态能量的梯度值，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述待优化分子的试验态，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算当前所述试验态对应的能量期望，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所述待优化分子基态能量的梯度值，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述更新所述待优化分子的参数，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于...
【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，
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：
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