【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种量子计算，特别地涉及一种确定函数分类的量子计算方法、量子线路、设备及介质。
技术介绍
1、量子算法是一种基于量子力学原理执行计算的新型算法，它利用量子比特（qubit）作为信息的基本单位，通过量子叠加、量子纠缠和量子干涉等特性来解决一些经典算法难以有效解决的问题。在某些情况下，量子算法具有经典算法无法比拟的优势和潜力。例如，著名的量子算法有解决整数质因数分解问题的shor算法，以及解决无序数据库搜索问题的grover算法等。
2、deutsch-jozsa问题是量子计算中的一个承诺问题。对于一个布尔函数f:{0,1}^n→{0,1}，承诺它要么是常值函数（所有自变量的函数值相等），要么是平衡函数（一半自变量的函数值为0，另一半自变量的函数值为1）。deutsch-jozsa问题的目标是尽可能少地利用量子线路（oracle）查询布尔函数的函数值，来判定布尔函数是常值函数还是平衡函数。针对该问题，经典确定性算法需要查询2(n-1)+1次，而著名的量子算法deutsch-jozsa算法，只需查询一次oracle，即可实现对布尔函数的精确分类。相比于经典确定性算法，deutsch-jozsa算法在查询复杂度上实现了超指数加速。
3、但是，由于量子计算机的纠错机制尚未得到充分实现，量子线路中存在噪声和误差，因此，解决布尔函数二分类问题的准确率不高。另外，目前的量子计算机还比较昂贵和复杂，所需的硬件要求较高，限制其在解决deutsch-jozsa问题方面的应用范围。
技术实现
1、针对现有技术中存在的技术问题，本申请提出了一种确定函数分类的量子计算方法，包括以下步骤：s1，初始化n+1个|0>态的量子比特；s2，对前n个量子比特依次执行rz门、ry门和rz门操作，或者rz门和ry门操作，或者ry门操作；s3，对第n+1个量子比特依次执行x门和h门操作；s4，对依次执行rz门、ry门和rz门操作，或者rz门和ry门操作，或者ry门操作后的前n个量子比特和依次执行x门和h门操作后的第n+1个量子比特输入所述酉矩阵操作门执行布尔函数对应的量子酉操作；s5，根据预设的次数，对执行布尔函数对应的量子酉操作后的前n个量子比特重复执行步骤s2；s6，测量执行步骤s5后的前n个量子比特并统计前n个所述量子比特中全0态的量子比特的概率p0；s7，基于概率p0的大小，确定布尔函数的类型。
2、如上所述的确定函数分类的量子计算方法，在对前n个量子比特依次执行rz门、ry门和rz门操作，或者rz门和ry门操作，或者ry门操作之后，所述量子计算方法还包括：对前n个量子比特中相邻的量子比特执行cnot门操作。
3、如上所述的确定函数分类的量子计算方法，在确定布尔函数的类型之后，所述量子计算方法还包括：将所述rz门和/或所述ry门的旋转角度初始化为0；根据计算得到的布尔函数的类型与实际类型，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rz门和/或ry门的旋转角度参数值；将优化后的rz门和/或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，直至优化后的损失函数值收敛于设定阈值。
4、根据本申请的另一方面，提出一种确定函数分类的量子线路，包括：n路第一量子线路，其中，每路第一量子线路包括连续的rz门、ry门和rz门，或者连续的rz门和ry门，或者ry门，用于对输入的前n个量子比特重复依次执行rz门、ry门和rz门操作，或者rz门和ry门操作，或者ry门操作，其中，n是大于或等于1的正整数；第二量子线路，包括x门和h门，用于对输入的第n+1个量子比特执行x门和h门操作；酉矩阵操作门，用于对经过所述n路第一量子线路和所述第二量子线路的前n个量子比特和第n+1个量子比特执行布尔函数对应的酉矩阵操作；n路第三量子线路，其中，每个第三量子线路包括连续的rz门、ry门和rz门，或者连续的rz门和ry门，或者ry门，用于对所述酉矩阵操作门输出的前n个量子比特执行rz门、ry门和rz门操作，或者rz门和ry门操作，或者ry门操作；其中，所述rz门和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。
5、如上所述的确定函数分类的量子线路，n路所述第一量子线路还包括n-1个cnot门，用于对前n个量子比特执行相邻比特的cnot门操作。
6、如上所述的确定函数分类的量子线路，所述第一量子线路与所述第三量子线路的结构一致。
7、根据本申请的另一方面，提出一种电子设备，包括处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如上所述的确定函数分类的量子计算方法。
8、根据本申请的另一方面，提出一种计算机可读存储介质，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上所述的确定函数分类的量子计算方法。
9、本申请基于有效的hea设计一种量子线路，其可以灵活设置rz门、ry门和rz门或者rz门和ry门或者ry门，上述门的设置和操作能够比较容易地映射至很多的量子硬件平台，只需执行单量子门和相邻量子比特间的cont门，无须执行多量子门，易于通过物理实验实现，降低了对硬件特定性的依赖。另外，本申请通过训练获得rz门和/或ry门的最佳旋转角度参数，使得分类准确率为100%，即实现了精确分类。
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1.一种确定函数分类的量子计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的确定函数分类的量子计算方法，其特征在于，在对前n个量子比特依次执行RZ门、RY门和RZ门操作，或者RZ门和RY门操作，或者RY门操作之后，所述量子计算方法还包括：
3.根据权利要求1或2所述的确定函数分类的量子计算方法，其特征在于，在确定布尔函数的类型之后，所述量子计算方法还包括：
4.一种确定函数分类的量子线路，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的确定函数分类的量子线路，其特征在于，n路所述第一量子线路还包括n-1个CNOT门，用于对前n个量子比特执行相邻比特的CNOT门操作。
6.根据权利要求5所述的确定函数分类的量子线路，其特征在于，所述第一量子线路与所述第三量子线路的结构一致。
7.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1-3中任一项所述的确定函数分类的量子计算方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算
...【技术特征摘要】
1.一种确定函数分类的量子计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的确定函数分类的量子计算方法，其特征在于，在对前n个量子比特依次执行rz门、ry门和rz门操作，或者rz门和ry门操作，或者ry门操作之后，所述量子计算方法还包括：
3.根据权利要求1或2所述的确定函数分类的量子计算方法，其特征在于，在确定布尔函数的类型之后，所述量子计算方法还包括：
4.一种确定函数分类的量子线路，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的确定函数分类的量子线路，其特征在于，n路所述第一量子线路还包括n-1...
【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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