【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子计算，尤其涉及一种目标体系基态能量的计算方法及相关装置。
技术介绍
1、变分量子本征求解器(variational quantum eigensolver，vqe)是一种利用经典优化器训练参数化量子电路求解矩阵特征值和特征向量的算法，是最早的变分量子算法。该矩阵特征值和特征向量如果在经典计算机上进行表示和计算，消耗的存储容量随着需要计算的物理系统大小指数增长，而在量子计算机上消耗的计算资源随需要计算的物理系统大小呈多项式增长。由于这一性质，vqe被广泛用于解决量子化学中量子系统的基态和低激发的问题。
2、目前的变分量子算法中通过求解损失函数(即能量)的梯度以对量子电路中的参数进行更新，该方法需要精确的求解能量，是目标体系基态能量计算中最耗时且最耗费硬件资源的步骤。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种目标体系基态能量的计算方法及相关装置，有利于提升目标体系基态能量的计算速度和减少硬件资源的消耗。
2、本申请实施例第一方面提供了一种目标体系基态能量的计算方法，所述方法包括：
3、计算待求解目标体系的哈密顿量与预定义的算符池中的算符的对易子；
4、通过影子层析方法对所述对易子进行去随机化处理，得到优化后的对易子，所述优化后的对易子包括的分量少于优化前的对易子包括的分量；
5、根据所述优化后的对易子的期望值的大小确定所述待求解体系的基态能量。
6、可选的，所述计算待求解目标体系的哈密顿量与预定义的
7、根据所述待求解目标体系的分子结构确定单电子积分和双电子积分；
8、根据所述单电子积分和双电子积分确定费米哈密顿量中的单体算符和双体算符的系数，得到所述待求解目标体系的费米哈密顿量，所述单体算符和双体算符根据所述分子结构中的电子轨道数确定；
9、将所述费米哈密顿量转化为泡利哈密顿量。
10、可选的，所述计算待求解目标体系的哈密顿量与预定义的算符池中的算符的对易子之前，所述方法还包括：
11、将耦合簇算符分解得到的每一项子算符放入算符池中，得到预定义的算符池；
12、将所述预定义的算符池中的每一项算符转化为泡利算符，得到预定义的泡利算符池。
13、可选的，所述根据所述优化后的对易子的期望值确定所述待求解体系的基态能量之前，所述方法还包括：
14、运行当前时刻的变分量子电路，测量得到当前时刻的量子态；
15、根据所述优化后的对易子和所述当前时刻的量子态确定所述优化后的对易子的期望值。
16、可选的，所述根据所述优化后的对易子的期望值的大小确定所述待求解体系的基态能量，包括：
17、将最大的所述期望值对应的算符添加至当前时刻的变分量子电路中，得到下一时刻的变分量子电路；
18、将下一时刻作为当前时刻，以及执行步骤所述运行当前时刻的变分量子电路，测量得到当前时刻的量子态；
19、若根据所述当前时刻的量子态确定的当前时刻的能量收敛，则将当前时刻的能量作为所述待求解体系的基态能量。
20、可选的，所述方法还包括：
21、若根据所述当前时刻的量子态确定的当前时刻的能量不收敛，则执行步骤所述根据所述优化后的对易子和所述当前时刻的量子态确定所述优化后的对易子的期望值。
22、可选的，所述方法还包括：
23、确定所述待求解目标体系的哈特里-福克基态；
24、构造用于将量子态从0态演化至所述哈特里-福克基态的编码量子电路；
25、将所述编码量子电路作为初始时刻的变分量子电路。
26、本申请实施例第二方面提供了目标体系基态能量的计算装置，包括：
27、对易子计算单元，用于计算待求解目标体系的哈密顿量与预定义的算符池中的算符的对易子；
28、随机化单元，用于通过影子层析方法对所述对易子进行去随机化处理，得到优化后的对易子，所述优化后的对易子包括的分量少于优化前的对易子包括的分量；
29、能量计算单元，用于根据所述优化后的对易子的期望值的大小确定所述待求解体系的基态能量。
30、本申请实施例第三方面提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；
31、处理器和存储器相连，其中，存储器用于存储计算机程序，处理器用于调用计算机程序，以执行如本申请实施例中第姨方面中的方法。
32、本申请实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序包括程序指令，程序指令当被处理器执行时，执行如本申请实施例中第一方面中的方法。
33、可以看出，本申请提供的一种目标体系基态能量的计算方法及相关装置，通过计算待求解目标体系的哈密顿量与预定义的算符池中的算符的对易子，根据对易子的期望值的大小确定待求解体系的基态能量，从而将现有方法中通过损失函数的精确计算去更新量子电路中的参数转化为本申请中的通过比较对易子期望值的大小实现量子电路结构和参数的更新；而对易子期望值的大小比较并不需要精确计算，只需要知道其大小即可，因此通过影子层析方法对对易子进行去随机化处理，得到优化后的对易子，优化后的对易子包括的分量少于优化前的对易子包括的分量，这样可以省略贡献较小的对易子分量项，从而实现对易子期望值的快速比较，实现了目标体系基态能量计算速度的提升；同样，由于省略贡献较小的对易子分量项，因此在计算和表示时，可以节省其消耗的存储容量。
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1.一种目标体系基态能量的计算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算待求解目标体系的哈密顿量与预定义的算符池中的算符的对易子之前，所述方法还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算待求解目标体系的哈密顿量与预定义的算符池中的算符的对易子之前，所述方法还包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述优化后的对易子的期望值确定所述待求解体系的基态能量之前，所述方法还包括：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述优化后的对易子的期望值的大小确定所述待求解体系的基态能量，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
7.根据权利要求4-6任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
8.一种目标体系基态能量的计算装置，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；
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存储有计算
...【技术特征摘要】
1.一种目标体系基态能量的计算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算待求解目标体系的哈密顿量与预定义的算符池中的算符的对易子之前，所述方法还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算待求解目标体系的哈密顿量与预定义的算符池中的算符的对易子之前，所述方法还包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述优化后的对易子的期望值确定所述待求解体系的基态能量之前，所述方法还包括：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，窦猛汉，
申请(专利权)人：本源量子计算科技合肥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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