[发明专利]薛定谔-海森堡变分量子基态求解方法

说明书

本公开提供了一种薛定谔‑海森堡变分量子基态求解方法，包括：构建待求解问题对应的第一哈密顿量；初始化真实薛定谔线路的参数，得到第一参数值；初始化虚拟海森堡线路的参数，得到第二参数值；根据当前真实薛定谔线路对应的第一参数值，通过量子计算机生成对应的量子态；根据当前虚拟海森堡线路对应的第二参数值，通过计算机确定对应的第二哈密顿量；根据所述第二哈密顿量对应的泡利项，选择不同的基矢进行重复测量，计算目标函数；优化所述目标函数，更新所述第一参数值得到第三参数值，更新所述第二参数值得到第四参数值。

技术领域

本公开涉及量子计算技术领域，尤其涉及一种薛定谔-海森堡变分量子基态求解方法。

背景技术

量子计算机是利用量子态对信息进行编码和计算的设备。相对于传统计算机，由于量子叠加，量子纠缠等特点，其运算效率可以得到指数级的提升，在解决复杂问题方面具有潜在的应用价值。

目前量子计算机的发展已经进入了噪声中观量子时代(NISQ)，在这个阶段，由于较短的比特寿命以及缺乏纠错手段，量子计算机可运行的算法受到限制。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种薛定谔-海森堡变分量子基态求解方法，以解决以上所提出的参数化的量子线路的深度很浅同时无法实现长程量子逻辑门导致经典-量子混合变分算法表现不佳的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种薛定谔-海森堡变分量子基态求解方法，包括：

构建待求解问题对应的第一哈密顿量；

初始化真实薛定谔线路的参数，得到第一参数值；

初始化虚拟海森堡线路的参数，得到第二参数值；

根据当前真实薛定谔线路对应的第一参数值，通过量子计算机生成对应的量子态；

根据当前虚拟海森堡线路对应的第二参数值，通过计算机确定对应的第二哈密顿量；

根据所述第二哈密顿量对应的泡利项，选择不同的基矢进行重复测量，计算目标函数；

优化所述目标函数，更新所述第一参数值得到第三参数值，更新所述第二参数值得到第四参数值。

在本公开的一些实施例中，操作所述优化所述目标函数，更新所述第一参数值得到第三参数值，更新所述第二参数值得到第四参数值后还包括：

重复操作所述根据当前真实薛定谔线路对应的第一参数值，通过量子计算机生成对应的量子态至操作所述优化所述目标函数，更新所述第一参数值得到第三参数值，更新所述第二参数值得到第四参数值，直到所述目标函数达到阈值或收敛。

在本公开的一些实施例中，所述构建待求解问题的哈密顿量包括：组合优化问题对应的伊辛哈密顿量、量子多体模型哈密顿量和量子化学对应的比特哈密顿量中任一种或多种。

在本公开的一些实施例中，所述初始化真实薛定谔线路的参数，随机生成第一参数值。

在本公开的一些实施例中，所述初始化虚拟海森堡线路的参数，随机生成第二参数值。

在本公开的一些实施例中，所述通过量子计算机生成对应的量子态包括：所述第一参数值对应的初态通过所述量子计算机的线路后生成量子态，所述线路对应所述第一参数值下的所述当前真实薛定谔线路。

在本公开的一些实施例中，所述通过计算机确定对应的第二哈密顿量包括：通过计算机确定所述第二参数值对应的所述虚拟海森堡线路作用在所述第一哈密顿量生成的第二哈密顿量。

在本公开的一些实施例中，所述根据所述第二哈密顿量对应的泡利项，选择不同的基矢进行重复测量，计算目标函数包括：