量子设备验证复杂度确定方法及装置、电子设备和介质与流程

本公开涉及量子计算机领域，尤其涉及量子局域验证，具体涉及一种量子设备性能验证的复杂度确定方法、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、量子纠缠在量子计算和量子信息处理领域有着十分重要的应用，非精确的量子纠缠态将会显著影响量子计算和量子信息处理的结果。因此，在使用量子设备以生成纠缠态之前，需要完成量子设备性能验证以保证纠缠的质量。而对量子设备进行性能验证需要大量重复实验以降低错误断言的概率，实验次数越多，消耗的时间和量子态等资源也越多。

技术实现思路

1、本公开提供了一种量子设备性能验证的复杂度确定方法、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性能验证的复杂度确定方法，包括：获取待验证的量子设备需要生成的目标量子态；获取用于表征所述量子设备的性能验证策略的第一矩阵ω的初始值，其中，所述第一矩阵ω与所述目标量子态的维数相同，并且0≤ω≤i，i为单位矩阵；基于所述第一矩阵ω和所述目标量子态，确定所述性能验证策略所对应的目标优化函数，其中所述目标优化函数包括目标函数以及约束函数，其中所述目标函数基于所述第一矩阵ω的第二大特征值确定，所述约束函数包括用于约束所述性能验证策略为正部分转置(ppt)操作的第一函数；基于所述目标优化函数对所述第一矩阵ω进行优化，以确定优化后的所述第一矩阵ω的值；以及基于优化后的所述第一矩阵ω的值，确定通过所述性能验证策略对所述量子设备进行性能验证所需实验次数的下限。

3、根据本公开的另一方面，提供了一种量子设备性能验证的复杂度确定装置，包括：第一获取单元，配置为获取待验证的量子设备需要生成的目标量子态；第二获取单元，配置为获取用于表征所述量子设备的性能验证策略的第一矩阵ω的初始值，其中，所述第一矩阵ω与所述目标量子态的维数相同，并且0≤ω≤i，i为单位矩阵；第一确定单元，配置为基于所述第一矩阵ω和所述目标量子态，确定所述性能验证策略所对应的目标优化函数，其中所述目标优化函数包括目标函数以及约束函数，其中所述目标函数基于所述第一矩阵ω的第二大特征值确定，所述约束函数包括用于约束所述性能验证策略为正部分转置(ppt)操作的第一函数；优化单元，配置为基于所述目标优化函数对所述第一矩阵ω进行优化，以确定优化后的所述第一矩阵ω的值；以及第二确定单元，配置为基于优化后的所述第一矩阵ω的值，确定通过所述性能验证策略对所述量子设备进行性能验证所需实验次数的下限。

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，可以高效地对量子设备性能验证所需的实验次数进行估计，并且所给出的实验次数估计也是在满足预设置信度要求下对量子态验证资源消耗的有效估计，在实际验证场景中至关重要，方便对实验次数进行有效调整，以实现在满足预设置信度要求的前提下，还能有效节省计算资源。

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：

1.一种量子设备性能验证的复杂度确定方法，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，基于以下公式确定通过所述性能验证策略对所述量子设备进行性能验证所需实验次数的下限m：

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述目标函数用于最小化实数p，其中，所述实数p基于所述第一矩阵ω的第二大特征值确定，并且，

4.如权利要求3所述的方法，其中，基于以下公式确定通过所述性能验证策略对所述量子设备进行性能验证所需实验次数的下限m：

5.如权利要求1或3所述的方法，其中，通过半正定规划问题的求解算法对所述第一矩阵ω进行优化。

6.一种量子设备性能验证的复杂度确定装置，包括：

7.如权利要求6所述的装置，其中，基于以下公式确定通过所述性能验证策略对所述量子设备进行性能验证所需实验次数的下限m：

8.如权利要求6所述的装置，其中，所述目标函数用于最小化实数p，其中，所述实数p基于所述第一矩阵ω的第二大特征值确定，并且，

9.如权利要求8所述的装置，其中，基于以下公式确定通过所述性能验证策略对所述量子设备进行性能验证所需实验次数的下限m：

10.如权利要求6或8所述的装置，其中，通过半正定规划问题的求解算法对所述第一矩阵ω进行优化。

11.一种电子设备，包括：

12.一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1-5中任一项所述的方法。

13.一种计算机程序产品，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1-5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性能验证的复杂度确定方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，涉及量子计算机领域，尤其涉及量子局域验证技术领域。实现方案为：获取待验证的量子设备需要生成的目标量子态；获取用于表征量子设备的性能验证策略的第一矩阵Ω初始值；基于第一矩阵Ω和目标量子态，确定性能验证策略所对应的目标优化函数，目标优化函数包括目标函数以及约束函数，目标函数基于第一矩阵Ω的第二大特征值确定，约束函数包括用于约束性能验证策略为正部分转置操作的第一函数；基于目标优化函数对第一矩阵Ω进行优化，以基于优化后的第一矩阵Ω的值，确定通过性能验证策略对量子设备进行性能验证所需实验次数的下限。

技术研发人员：方堃,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：2024/2/29