一种量子电路评估方法、系统、设备、存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种量子电路评估方法、系统、设备、存储介质，本方法包括以下步骤：步骤S1、读取量子电路参数，根据量子电路的参数构建量子电路的参数化门；步骤S2、对所述参数化门进行多次采样，得到所述量子电路的弧度值，根据所述量子电路的参数及弧度值分析量子电路的品质因数；步骤S3、根据品质因数评估所述量子电路。本发明专利技术通过参数化量子电路，计算品质因数的输出值，以评估量子电路。以评估量子电路。以评估量子电路。

【技术实现步骤摘要】
一种量子电路评估方法、系统、设备、存储介质


[0001]本专利技术涉及量子计算
，尤其涉及一种量子电路评估方法、系统、设备、存储介质。

技术介绍

[0002]参数化量子电路在经典量子混合(HQC)算法的应用中起到了至关重要的作用。然而，目前为止并没有一种行之有效的方式，在电路复杂度一定的前提下来选择能够很好表征特征空间的电路模版。更通俗的来说，量子电路在处理各类基于HQC算法的问题中是一种“可调的参数”，然而缺少一种手段让这些“参数”收敛到最优值，无法在遇到某一类算法问题时量化量子电路的好坏。这是在嘈杂中型量子(NISQ)时代发展HQC算法遇到的一个挑战。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种量子电路评估方法、系统、设备、存储介质，通过参数化量子电路，计算品质因数的输出值，以评估量子电路。
[0004]本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：
[0005]一种量子电路评估方法，本方法包括以下步骤：
[0006]步骤S1、读取量子电路参数，根据量子电路的参数构建量子电路的参数化门；
[0007]步骤S2、对所述参数化门进行多次采样，得到所述量子电路的弧度值，根据所述量子电路的参数及弧度值分析量子电路的品质因数；
[0008]步骤S3、根据品质因数评估所述量子电路。
[0009]可选的，所述品质因数包括量子纠缠能力与量子表达性；根据量子电路的参数及弧度值分析量子电路的量子纠缠能力包括以下步骤：
[0010]弧度值内包含θ[i]，i＝0，1，...，n个元素，每个参数化门具有一个元素，对所述参数化门在(0，2π)间随机采样N次，得到集合参数化门在(0，2π)间随机采样N次，得到集合其中，为对每次采样得到的一组向量，每组向量中均有a个元素；
[0011]将每一组向量均返还到原量子电路中模拟，多次测量所述量子电路，根据测量结果分析条件下该量子电路的量子态分布，计算量子纠缠能力。
[0012]可选的，根据测量结果分析条件下该量子电路的量子态分布，计算量子纠缠能力，具体为：
[0013]获取所述量子电路的比特数量，由比特数量计算量子态数量及每个量子态的量子态分布将所有量子态分布的集合为d，则d在子集上的投影为ρ，对所有比特的投影按照量子纠缠能力计算公式进行累加，得到量子纠缠能力；所述量子纠缠能力公式为：
[0014][0015]其中，Q为量子纠缠能力，n为采样次数，k为比特数量。
[0016]可选的，根据量子电路的参数及弧度制分析量子电路的量子表达性包括以下步骤：
[0017]所述弧度值内包含θ[i]，i＝0，1，...，n个元素，每个参数化门具有一个元素，对所述参数化门在(0，2π)间随机采样N次，得到集合及集合其中，其中，为每次采样得到的一组向量，每组向量中均有a个元素；
[0018]将每一组向量均返还到原量子电路中模拟，多次测量所述量子电路，根据测量结果分析条件下该量子电路的量子态分布，计算量子表达性。
[0019]可选的，根据测量结果分析条件下该量子电路的量子态分布，计算量子表达性，具体为，
[0020]获取所述量子电路的比特数量，由比特数量计算量子态数量及每个量子态的量子态分布或通过量子混合态准确性计算公式计算量子混合态的准确性，得到混合态准确性的概率分布将混合态准确性的概率分布与哈尔分布进行比较，计算所述混合态准确性的概率分布到哈尔分布之间的KL距离，从而得到量子表达性。
[0021]可选的，所述量子态分布或的形式为复数；每组向量中元素的数量与参数化门的数量相等；所述量子态的数量为2
k
，k为量子电路中比特的数量。
[0022]可选的，所述量子混合态准确性计算公式为
[0023][0024]其中为量子态分布，n为采样次数；
[0025]所述计算所述混合态准确性的概率分布到哈尔分布之间的KL距离，所述KL距离即为量子表达性E，具体为，
[0026][0027]其中哈尔分布n为采样次数，P
|ψ>
为混合态准确性的概率分布。
[0028]本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：
[0029]一种量子电路评估系统，包括：
[0030]启动模块，读取量子电路参数；
[0031]模拟模块，根据量子电路的参数构建量子电路的参数化门；对所述参数化门的参数进行多次采样，得到所述量子电路的弧度值，对所述弧度值进行多线程模拟；
[0032]品质因数计算模块，根据所述量子电路的参数及弧度值计算量子电路的品质因数；
[0033]分析模块，根据实际需求、品质因数评估所述量子电路。
[0034]本专利技术的目的之三采用如下技术方案实现：
[0035]一种设备，其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一所述一种量子电路评估方法。
[0036]本专利技术的目的之四采用如下技术方案实现：
[0037]一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上任一所述一种量子电路评估方法。
[0038]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0039]本专利技术提供了一种量子电路评估方法、系统、设备及存储介质，读取量子电路参数，构建量子电路的参数化门，对所述参数化门进行多次采样，得到所述量子电路的弧度值，根据所述量子电路的参数及弧度值分析量子电路的品质因数，可根据所述品质因数量化所述量子电路的好坏，便于快速评估量子电路。
附图说明
[0040]图1为本专利技术所提供实施例一种量子电路评估方法的流程示意图；
[0041]图2为本专利技术所提供实施例量子电路示意图；
[0042]图3为本专利技术所提供实施例一种量子电路评估方法的计算量子纠缠能力的流程示意图；
[0043]图4为本专利技术所提供实施例一种量子电路评估方法的计算量子表达性的流程示意图；
[0044]图5为本专利技术所提供实施例一种量子电路评估系统的模块示意图。
具体实施方式
[0045]下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
[0046]本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子电路评估方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：步骤S1、读取量子电路参数，根据量子电路的参数构建量子电路的参数化门；步骤S2、对所述参数化门进行多次采样，得到所述量子电路的弧度值，根据所述量子电路的参数及弧度值分析量子电路的品质因数；步骤S3、根据品质因数评估所述量子电路。2.如权利要求1所述的一种量子电路评估方法，其特征在于，所述品质因数包括量子纠缠能力与量子表达性；根据量子电路的参数及弧度值分析量子电路的量子纠缠能力包括以下步骤：弧度值内包含θ[i]，i＝0，1，...，n个元素，每个参数化门具有一个元素，对所述参数化门在(0，2π)间随机采样N次，得到集合其中，为对每次采样得到的一组向量，每组向量中均有a个元素；将每一组向量均返还到原量子电路中模拟，多次测量所述量子电路，根据测量结果分析条件下该量子电路的量子态分布，计算量子纠缠能力。3.如权利要求2所述的一种量子电路评估方法，其特征在于，根据测量结果分析条件下该量子电路的量子态分布，计算量子纠缠能力，具体为：获取所述量子电路的比特数量，由比特数量计算量子态数量及每个量子态的量子态分布将所有量子态分布的集合为d，则d在子集上的投影为ρ，对所有比特的投影按照量子纠缠能力计算公式进行累加，得到量子纠缠能力；所述量子纠缠能力公式为：其中，Q为量子纠缠能力，n为采样次数，k为比特数量。4.如权利要求2或3所述的一种量子电路评估方法，其特征在于，根据量子电路的参数及弧度制分析量子电路的量子表达性包括以下步骤：所述弧度值内包含θ[i]，i＝0，1，...，n个元素，每个参数化门具有一个元素，对所述参数化门在(0，2π)间随机采样N次，得到集合及集合其中，为每次采样得到的一组向量，每组向量中均有a个元素；将每一组向量均返还到原量子电路中模拟，多次测量所述量子电路，根据测量结果分析条件下该量子电路的量子态分布，计算量子表...

【专利技术属性】
技术研发人员：周青，周卓俊，丘秉宜，陈柳平，韩琢，罗乐，
申请(专利权)人：启科量子技术珠海有限公司，
类型：发明
国别省市：