量子设备酉变换程度确定方法及装置、电子设备和介质与流程

本公开涉及计算机领域，尤其涉及量子计算机，具体涉及一种量子设备酉变换程度确定方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

背景技术：

1、量子计算是下一代计算科技的核心，也是新一轮产业变革的突破口，相关技术正在飞速地发展。随着量子硬件飞速发展，有噪中等规模量子(noisy intermediate-scalequantum、nisq)时代已经到来，该阶段的量子设备拥有50～100物理量子比特，不管数量和质量均达到经典计算机难以模拟的程度。理想情况下，量子设备实现的是酉变换(unitarytransformation)演化。

2、但是在可预见的未来量子设备中的噪声问题是难以避免的：量子比特中的热量耗散，或是更底层的量子物理过程中产生的随机波动，都会导致量子设备实现的演化过程不再是酉变换，而非酉变换演化过程可能会导致比如量子比特状态翻转或随机化等，使得整个计算过程失败。

技术实现思路

1、本公开提供了一种量子设备酉变换程度确定方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

2、根据本公开的一方面，提供了一种量子设备酉变换程度确定方法，包括：执行以下操作共n次，其中n为正整数；在预设的单比特量子门集合中随机有放回地采样2n个单比特量子门，其中n为所述量子设备的相应量子操作对应的量子比特数，n为正整数；执行以下操作共m次，其中m为正整数；在预设的n比特标准基态集合中随机采样一个基态，以作为第一量子态；将所述2n个单比特量子门中的前n个量子门各自对应的转置操作依次作用到所述第一量子态的每个量子比特上，以获得第二量子态；通过对所述第二量子态执行所述量子操作，获得第三量子态；将所述2n个单比特量子门中的后n个量子门依次作用到所述第三量子态的每个量子比特上，以获得第四量子态；以及对所述第四量子态进行标准基测量，以获得第一字符串，其中，所述第一量子态所对应的字符串和所述第一字符串形成字符串组合；基于所述m次操作后所获得的所有字符串组合，确定每个相同字符串组合所出现的概率分布；以及基于n次操作后所获得的所述概率分布、各个第一量子态所对应字符串之间的相似度以及各个第一字符串之间的相似度，确定所述量子设备的所述量子操作所对应的酉变换程度。

3、根据本公开的另一方面，提供了一种量子设备酉变换程度确定装置，包括：操作单元，配置为执行以下操作共n次，其中n为正整数；在预设的单比特量子门集合中随机有放回地采样2n个单比特量子门，其中n为所述量子设备的相应量子操作对应的量子比特数，n为正整数；执行以下操作共m次，其中m为正整数；在预设的n比特标准基态集合中随机采样一个基态，以作为第一量子态；将所述2n个单比特量子门中的前n个量子门各自对应的转置操作依次作用到所述第一量子态的每个量子比特上，以获得第二量子态；通过对所述第二量子态执行所述量子操作，获得第三量子态；将所述2n个单比特量子门中的后n个量子门依次作用到所述第三量子态的每个量子比特上，以获得第四量子态；以及对所述第四量子态进行标准基测量，以获得第一字符串，其中，所述第一量子态对应的字符串和所述第一字符串形成字符串组合；基于所述m次操作后所获得的所有字符串组合，确定每个相同字符串组合所出现的概率分布；以及确定单元，配置为基于n次操作后所获得的所述概率分布、各个第一量子态所对应字符串之间的相似度以及各个第一字符串之间的相似度，确定所述量子设备的所述量子操作所对应的酉变换程度。

4、根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，该指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本公开所述的方法。

5、根据本公开的另一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，该计算机指令用于使计算机执行本公开所述的方法。

6、根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现本公开所述的方法。

7、根据本公开的一个或多个实施例，不依赖于辅助量子比特，通过对系统输入态进行随机采样以等效模拟辅助量子比特的效果，从而实现了以较少的量子资源估计量子设备的酉变换程度的目的。

8、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种量子设备酉变换程度确定方法，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，基于n次操作后所获得的所述概率分布、各个第一量子态所对应字符串之间的相似度以及各个第一字符串之间的相似度，确定所述量子设备的所述量子操作所对应的酉变换程度包括：

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述单比特量子门集合中的单比特量子门满足unitary 2-design性质。

4.如权利要求1所述的方法，其中，各个第一量子态所对应字符串之间的相似度以及所述各个第一字符串之间的相似度包括汉明距离。

5.一种量子设备酉变换程度确定装置，包括：

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述确定单元包括：

7.如权利要求5所述的装置，其中，所述单比特量子门集合中的单比特量子门满足unitary 2-design性质。

8.如权利要求5所述的装置，其中，各个第一量子态所对应字符串之间的相似度以及所述各个第一字符串之间的相似度包括汉明距离。

9.一种电子设备，包括：

10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-4中任一项所述的方法。

11.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，所述计算机程序在被处理器执行时实现权利要求1-4中任一项所述的方法。

技术总结
本公开提供了一种量子设备酉变换程度确定方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，涉及计算机领域，尤其涉及量子计算机技术领域。实现方案为：执行以下操作共N次：在单比特量子门集合中随机采样2n个量子门；执行以下操作共M次：在预设的标准基态集合中随机采样一个基态作为第一量子态；将2n个量子门中的前n个量子门对应的转置操作作用到第一量子态的每个比特上，获得第二量子态；对第二量子态执行量子操作获得第三量子态；将后n个量子门依次作用到第三量子态的每个比特上，获得第四量子态；以及对第四量子态进行标准基测量获得输入输出字符串组合；确定字符串组合出现的概率分布以进一步确定量子操作所对应的酉变换程度。

技术研发人员：王琨
受保护的技术使用者：北京百度网讯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13