【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种量子计算，特别地涉及一种用于确定函数分类的量子计算方法、量子线路、电子设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
1、量子算法是一种基于量子力学原理的新型计算方法，与经典算法不同，量子算法利用量子比特（qubit）作为信息的基本单位，运用量子叠加、量子纠缠和量子干涉等关键特性执行运算。例如能够在多项式时间内解决大数质因数分解问题的shor算法、解决无序数据库搜索问题的grover算法等。另一类量子算法为利用经典优化器来优化参数化量子线路中的参数的量子-经典混合算法，也称为变分量子算法（vqa）。vqa非常适合有噪声中等规模量子（nisq）线路的应用，并能够实现无完整纠错情况下相关问题的近似和解决。vqa包括变分量子特征求解器（vqe）、量子近似优化算法（qaoa）和量子神经网络（qnn）等。
2、对于一个布尔函数f:{0,1}^n→{0,1}，限定它是三类函数中的一类：常值函数（对于所有输入，都输出0或1）、平衡函数（对于一半的输入输出0，另一半输出1）或者非常值非平衡函数（其它所有可能函数）。通过设计参数化量子线路，能够求解函数的三分类问题。但是，利用参数化量子线路求解函数的三分类问题时，因量子线路中线路深度和噪声导致准确率不高，无法实现精准分类；另外，量子线路中量子门过多，量子门因设计冗余，导致训练时间过长。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的技术问题，本申请提出了一种用于确定函数分类的量子计算方法，待分类函数为一个多位二进制数据，且所述多位二进制数据的
2、如上所述的方法，在量子线路上执行所述方法包括：制备n个|0>态的量子比特；分别对n个|0>态的量子比特执行h门操作得到均匀叠加态；基于所述待分类函数的数值和数据位的序号依次对n个量子比特执行相应的量子操作；将n个量子比特分别执行ry门操作；测量全部量子比特，统计全0态的概率p0；根据概率p0确定所述待分类函数的分类标签；其中，所述 ry门的旋转角度参数经过经典优化器优化并固定于量子线路中。
3、如上所述的方法，在量子线路上执行所述方法包括：制备n个|0>态的量子比特；分别对n个|0>态的量子比特执行h门操作得到均匀叠加态；基于所述待分类函数的数值和数据位的序号依次对n个量子比特执行相应的量子操作；将n个量子比特中一个量子比特执行ry门操作，n-1个量子比特执行h门操作；测量全部量子比特，统计全0态的概率p0；根据概率p0确定所述待分类函数的分类标签；其中，所述 ry门的旋转角度参数经过经典优化器优化并固定于量子线路中。
4、如上所述的方法，所述基于所述待分类函数的数值和所述多位二进制数据数据位的序号依次对n个量子比特执行相应的量子操作包括：从所述数据样本的第0数据位开始基于每个数据位对n个量子比特依次执行以下操作，多位二进制数据表示为 [theta_0,theta_1,...,theta_m,...,theta_(n-1)]，将所述多位二进制数据当前数据位序号m转换为n位二进制字符串[j_0,j_1,..., j_k,..., j_(n-1)]，所述二进制字符串中的字符按照从低位到高位的顺序与n个量子比特q_k的序号一一对应，其中，k为量子比特的序号，k=0,1,…,n-1；分别对n个量子比特q_k执行第一量子操作，其中，当二进制字符串中的字符j_k为0时，对第k个量子比特q_k执行的所述第一量子操作为x门操作，当二进制字符串中的字符j_k为1时，对第k个量子比特q_k执行的所述第一量子操作为i门操作；计算alpha_m=theta_m·pi，其中pi为圆周率；在对n个量子比特q_k执行了第一量子操作后，对n个量子比特执行c^{n-1}ps(alpha_m)门操作，其中ps(alpha_m)=diag[1,e^{i·alpha_m}]，i为虚数单位，第n-1位量子比特为目标位，从第0位至第n-2位的量子比特为控制位；分别对n个量子比特执行第三量子操作，其中，当二进制字符串中的字符j_k为0时，对第k个量子比特q_k执行的所述第三量子操作为x门操作，当二进制字符串中的字符j_k为1时，对第k个量子比特q_k执行的所述第三量子操作为i门操作。
5、如上所述的方法，根据概率p0确定所述待分类函数的分类标签包括：判断概率p0、1-p0和1-(2/n)2+epsilon的大小关系，其中， epsilon为实数，取值范围为(0，(2/n)2)；如果p0最大，将所述待分类函数标签确定为常值函数；如果1-p0最大，将所述待分类函数标签确定为平衡函数；如果1-(2/n)2+epsilon最大，将所述待分类函数标签确定为非常值函数非平衡函数。
6、如上所述的方法，所述ry门的旋转角度的优化过程包括：初始化ry门的旋转角度参数；执行所述用于确定函数分类的量子计算方法并确定测量分类结果；根据所述测量分类结果与实际分类结果计算损失函数值；将损失函数值通过经典优化器计算得到优化后的ry门的旋转角度参数值；将优化后的ry门的旋转角度参数值代入量子线路中再次计算损失函数值，直至优化后的旋转角度参数值收敛于设定阈值。
7、根据本申请的另一方面，提出一种用于确定函数分类的量子线路，待分类函数为一个多位二进制数据，且所述二进制数据的位数n满足n=2n，n为自然数，包括：一列h门，用于对n个|0>态的量子比特执行h门操作得到均匀叠加态；n列操作单元，其分别与所述多位二进制数据的数据位一一对应，所述操作单元用于基于所述待分类函数的数值和所述多位二进制数据数据位的序号依次对n个量子比特执行相应的量子操作；一个或多个ry门，用于对量子比特执行ry门操作。
8、如上所述的量子线路，每列操作单元按照从前向后的顺序依次包括：第一操作列，包括n个第一量子门，分别对n个量子比特执行第一量子操作，其中，将当前数据位序号m转换为n位二进制字符串[j_0,j_1,..., j_k,..., j_(n-1)]，当二进制字符串中的字符j_k为0时，对第k个量子比特q_k执行的所述第一量子操作为x门操作，当二进制字符串中的字符j_k为1时，对第k个量子比特q_k执行的所述第一量子操作为i门操作；第二操作列，用于对n个量子比特执行c^{n-1}ps(alpha_m)门操作，其中ps(alpha_m)=diag[1,e^{i·alpha_m}]，i为虚数单位，第n-1位量子比特为目标本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于确定函数分类的量子计算方法，待分类函数为一个多位二进制数据，且所述多位二进制数据的位数N满足N=2n，n为自然数，其特征在于，在量子线路上执行所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在量子线路上执行所述方法包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在量子线路上执行所述方法包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述待分类函数的数值和数据位的序号依次对n个量子比特执行相应的量子操作包括：从所述数据样本的第0数据位开始基于每个数据位对n个量子比特依次执行以下操作，多位二进制数据表示为 [theta_0,theta_1,...,theta_m,...,theta_(N-1)]：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据概率P0确定所述待分类函数的分类标签包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述RY门的旋转角度的优化过程包括：
7.一种用于确定函数分类的量子线路，其中，待分类函数为一个多位二进制数据，且所述多位二进制数据的位数N满足N=2n，
8.根据权利要求7所述的量子线路，其特征在于，每列操作单元按照从前向后的顺序依次包括：
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；所述电子设备执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1-6中任一项所述的用于确定函数分类的量子计算方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的用于确定函数分类的量子计算方法。
...【技术特征摘要】
1.一种用于确定函数分类的量子计算方法，待分类函数为一个多位二进制数据，且所述多位二进制数据的位数n满足n=2n，n为自然数，其特征在于，在量子线路上执行所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在量子线路上执行所述方法包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在量子线路上执行所述方法包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述待分类函数的数值和数据位的序号依次对n个量子比特执行相应的量子操作包括：从所述数据样本的第0数据位开始基于每个数据位对n个量子比特依次执行以下操作，多位二进制数据表示为 [theta_0,theta_1,...,theta_m,...,theta_(n-1)]：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据概率p0确定所述待分类函数的分类标...
【专利技术属性】
技术研发人员：周旭，周卓俊，罗乐，陈柳平，李杨，
申请(专利权)人：国开启科量子技术安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：
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