本申請(qǐng)涉及量子計(jì)算的，具體而言，涉及一種量子線路的參數(shù)優(yōu)化方法及系統(tǒng)、電子設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、量子計(jì)算是一種基于量子力學(xué)原理的新型計(jì)算模式，其利用量子比特(qubits)進(jìn)行信息處理和計(jì)算。與傳統(tǒng)的二進(jìn)制經(jīng)典計(jì)算機(jī)不同，量子計(jì)算機(jī)能夠通過(guò)量子疊加和量子糾纏等現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)超常的并行計(jì)算能力和巨大的信息攜帶量。

2、量子線路是量子計(jì)算的核心組成部分，量子線路通過(guò)量子邏輯門對(duì)量子比特進(jìn)行操作，可以實(shí)現(xiàn)各種量子算法。

3、硬件高效擬設(shè)(hardware-efficientansatz,hea)是一種在量子計(jì)算中常見(jiàn)的用于優(yōu)化參數(shù)化電路設(shè)計(jì)的超導(dǎo)量子線路。在對(duì)問(wèn)題進(jìn)行求解時(shí)，硬件高效擬設(shè)可以通過(guò)降低單比特門的參數(shù)優(yōu)化的開(kāi)銷來(lái)提高硬件的計(jì)算效率。

4、本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，單比特門的參數(shù)優(yōu)化的優(yōu)化過(guò)程是量子線路測(cè)量的主要耗時(shí)部分，如果可以對(duì)單比特門的初始參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可以減少初始參數(shù)的迭代次數(shù)，以降低量子線路的測(cè)量次數(shù)，從而減少量子計(jì)算的整體耗時(shí)，提高量子計(jì)算的計(jì)算效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本申請(qǐng)的一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N量子線路的參數(shù)優(yōu)化方法，包括：基于單比特門的第一預(yù)設(shè)參數(shù)通過(guò)預(yù)設(shè)優(yōu)化方式進(jìn)行量子線路參數(shù)的優(yōu)化，以得到第一優(yōu)化參數(shù)；基于單比特門的第二預(yù)設(shè)參數(shù)通過(guò)預(yù)設(shè)優(yōu)化方式進(jìn)行量子線路參數(shù)的優(yōu)化，以得到第二優(yōu)化參數(shù)；基于第一優(yōu)化參數(shù)和第二優(yōu)化參數(shù)確定單比特門的第n預(yù)設(shè)參數(shù)；其中第n預(yù)設(shè)參數(shù)與第n-1預(yù)設(shè)參數(shù)所對(duì)應(yīng)的第n-1優(yōu)化參數(shù)和第n-2預(yù)設(shè)參數(shù)所對(duì)應(yīng)的第n-2優(yōu)化參數(shù)相關(guān)，n為大于等于3的正整數(shù)；基于單比特門的第n預(yù)設(shè)參數(shù)通過(guò)預(yù)設(shè)優(yōu)化方式進(jìn)行量子線路參數(shù)的優(yōu)化，以得到目標(biāo)優(yōu)化參數(shù)。

2、根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，基于第一優(yōu)化參數(shù)和第二優(yōu)化參數(shù)確定單比特門的第n預(yù)設(shè)參數(shù)包括：在n小于等于4的情況下，第n預(yù)設(shè)參數(shù)的計(jì)算公式為：pn＝-2*pscf,n-1-pscf,n-2；其中，pn為第n預(yù)設(shè)參數(shù)，pscf,n-1為第n-1優(yōu)化參數(shù)，pscf,n-2為第n-2優(yōu)化參數(shù)。

3、根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，基于第一優(yōu)化參數(shù)和第二優(yōu)化參數(shù)確定單比特門的第n預(yù)設(shè)參數(shù)包括：在n大于4的情況下，第n預(yù)設(shè)參數(shù)的計(jì)算公式為：pn＝pn-1-pn-2+pscf,n-1；其中，pn-1為第n-1預(yù)設(shè)參數(shù)，pn-2為第n-2預(yù)設(shè)參數(shù)。

4、根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，預(yù)設(shè)優(yōu)化方式為采用約束優(yōu)化算法進(jìn)行量子線路參數(shù)的優(yōu)化。

5、根據(jù)本申請(qǐng)的另一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N量子線路的參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)，包括參數(shù)優(yōu)化模塊和參數(shù)配置模塊。參數(shù)優(yōu)化模塊基于單比特門的第一預(yù)設(shè)參數(shù)通過(guò)預(yù)設(shè)優(yōu)化方式進(jìn)行量子線路參數(shù)的優(yōu)化，以得到第一優(yōu)化參數(shù)，基于單比特門的第二預(yù)設(shè)參數(shù)通過(guò)預(yù)設(shè)優(yōu)化方式進(jìn)行量子線路參數(shù)的優(yōu)化，以得到第二優(yōu)化參數(shù)；參數(shù)配置模塊基于第一優(yōu)化參數(shù)和第二優(yōu)化參數(shù)確定單比特門的第n預(yù)設(shè)參數(shù)；其中第n預(yù)設(shè)參數(shù)與第n-1預(yù)設(shè)參數(shù)所對(duì)應(yīng)的第n-1優(yōu)化參數(shù)和第n-2預(yù)設(shè)參數(shù)所對(duì)應(yīng)的第n-2優(yōu)化參數(shù)相關(guān)，n為大于等于3的正整數(shù)；參數(shù)優(yōu)化模塊基于單比特門的第n預(yù)設(shè)參數(shù)通過(guò)預(yù)設(shè)優(yōu)化方式進(jìn)行量子線路參數(shù)的優(yōu)化，以得到目標(biāo)優(yōu)化參數(shù)。

6、根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，在n小于等于4的情況下，參數(shù)配置模塊根據(jù)以下公式確定第n預(yù)設(shè)參數(shù)：pn＝-2*pscf,n-1-pscf,n-2；其中，pn為第n預(yù)設(shè)參數(shù)，pscf,n-1為第n-1優(yōu)化參數(shù)，pscf,n-2為第n-2優(yōu)化參數(shù)。

7、根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，在n大于4的情況下，參數(shù)配置模塊根據(jù)以下公式確定第n預(yù)設(shè)參數(shù)：pn＝pn-1-pn-2+pscf,n-1；其中，pn-1為第n-1預(yù)設(shè)參數(shù)，pn-2為第n-2預(yù)設(shè)參數(shù)。

8、根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，預(yù)設(shè)優(yōu)化方式為采用約束優(yōu)化算法進(jìn)行量子線路參數(shù)的優(yōu)化。

9、根據(jù)本申請(qǐng)的又一方面，本申請(qǐng)還提供了一種電子設(shè)備。電子設(shè)備包括：一個(gè)或多個(gè)處理器；存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)程序被一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得一個(gè)或多個(gè)處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)如上文所述的參數(shù)優(yōu)化方法。

10、根據(jù)本申請(qǐng)的又一方面，本申請(qǐng)還提供了一種非易失性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。該存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)如上文所述的參數(shù)優(yōu)化方法。

11、本申請(qǐng)通過(guò)設(shè)置第一預(yù)設(shè)參數(shù)得到第一優(yōu)化參數(shù)，通過(guò)設(shè)置第二預(yù)設(shè)參數(shù)得到第二優(yōu)化參數(shù)，根據(jù)第一優(yōu)化參數(shù)和第二優(yōu)化參數(shù)得到第n預(yù)設(shè)參數(shù)。本申請(qǐng)通過(guò)第n-1優(yōu)化參數(shù)和第n-2優(yōu)化參數(shù)與第n預(yù)設(shè)參數(shù)的相關(guān)性，可以對(duì)量子線路的初始參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化趕緊，得到較為接近理想值的初始參數(shù)，可以使得量子線路基于較少的迭代即可快速獲得最優(yōu)參數(shù)，減少量子線路參數(shù)迭代的耗時(shí)，而顯著提高量子線路的計(jì)算效率。

技術(shù)特征：

1.一種量子線路的參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，所述基于所述第一優(yōu)化參數(shù)和所述第二優(yōu)化參數(shù)確定所述單比特門的第n預(yù)設(shè)參數(shù)包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，所述基于所述第一優(yōu)化參數(shù)和所述第二優(yōu)化參數(shù)確定所述單比特門的第n預(yù)設(shè)參數(shù)包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)優(yōu)化方式為采用約束優(yōu)化算法進(jìn)行所述量子線路參數(shù)的優(yōu)化。

5.一種量子線路的參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，在n小于等于4的情況下，所述參數(shù)配置模塊根據(jù)以下公式確定所述第n預(yù)設(shè)參數(shù)：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，在n大于4的情況下，所述參數(shù)配置模塊根據(jù)以下公式確定所述第n預(yù)設(shè)參數(shù)：

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)優(yōu)化方式為采用約束優(yōu)化算法進(jìn)行所述量子線路參數(shù)的優(yōu)化。

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：

10.一種非易失性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-4任一所述的參數(shù)優(yōu)化方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N量子線路的參數(shù)優(yōu)化方法及系統(tǒng)、電子設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)，涉及量子計(jì)算的技術(shù)領(lǐng)域。所述參數(shù)優(yōu)化方法包括：基于單比特門的第一預(yù)設(shè)參數(shù)通過(guò)預(yù)設(shè)優(yōu)化方式進(jìn)行量子線路參數(shù)的優(yōu)化，以得到第一優(yōu)化參數(shù)；基于單比特門的第二預(yù)設(shè)參數(shù)通過(guò)預(yù)設(shè)優(yōu)化方式進(jìn)行量子線路參數(shù)的優(yōu)化，以得到第二優(yōu)化參數(shù)；基于第一優(yōu)化參數(shù)和第二優(yōu)化參數(shù)確定單比特門的第N預(yù)設(shè)參數(shù)；其中第N預(yù)設(shè)參數(shù)與第N?1預(yù)設(shè)參數(shù)所對(duì)應(yīng)的第N?1優(yōu)化參數(shù)和第N?2預(yù)設(shè)參數(shù)所對(duì)應(yīng)的第N?2優(yōu)化參數(shù)相關(guān)，N為大于等于3的正整數(shù)；基于單比特門的第N預(yù)設(shè)參數(shù)通過(guò)預(yù)設(shè)優(yōu)化方式進(jìn)行量子線路參數(shù)的優(yōu)化，以得到目標(biāo)優(yōu)化參數(shù)。

技術(shù)研發(fā)人員：蔡肖夏,于海峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京量子信息科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26