[发明专利]量子神经网络训练方法及装置、电子设备和介质

权利要求书

1.一种量子神经网络训练方法，包括：

对于量子通信双方中的每一方：初始化待训练的第一量子神经网络和至少两个第二量子神经网络，并获取对应于待传输的量子比特的量子态训练集，其中，所述第一量子神经网络被配置为接收用于量子通信的量子比特，所述至少两个第二量子神经网络中的每一个被配置为接收所述第一量子神经网络输出的与待传输的量子比特数量相同的量子比特；

设置量子通信双方共享的一个或多个处于纠缠态的量子比特对；

对于每一个量子态组合，其中所述每一个量子态组合包括分别来自两组所述训练集的一个量子态：

将所述量子态组合中的量子态以及所述处于纠缠态的量子比特对中的量子比特输入各自对应的所述第一量子神经网络中，并测量所述第一量子神经网络输出的且不输入到所述至少两个第二量子神经网络中的每一个的量子比特以得到相应的量子态；

根据对方的所述测量的结果选择性运行相应的第二量子神经网络，以获得双方的所述相应的第二量子神经网络各自输出的量子比特的量子态，作为进行所述量子通信后双方交换得到的量子信息；以及

计算所述量子通信双方中的每一方所得到的量子态与所述量子态组合中的相应量子态之间的误差；

基于所有所述量子态组合所对应的误差计算损失函数；以及

调整量子通信双方中的每一方的所述第一量子神经网络和所述第二量子神经网络的参数值，以使得所述损失函数达到最小值，从而获得训练后的所述第一量子神经网络和所述第二量子神经网络。

2.如权利要求1所述的方法，其中，对于量子通信双方中的每一方：

响应于所述处于纠缠态的量子比特对的个数小于待传输的量子比特个数，所述至少两个第二量子神经网络中的每一个被配置为接收所述第一量子神经网络输出的与所述设置的处于纠缠态的量子比特以及一个或多个所述待传输的量子比特相对应的量子比特。

3.如权利要求1所述的方法，其中，对于量子通信双方中的每一方：

响应于所述处于纠缠态的量子比特对的个数不小于待传输的量子比特个数，所述至少两个第二量子神经网络中的每一个被配置为接收所述第一量子神经网络输出的与处于纠缠态的量子比特相对应的量子比特。

4.如权利要求1所述的方法，其中，基于以下公式计算所述损失函数：

其中，L为损失函数，{σ_j，ρ_i}表示来自其中一个训练集的量子态σ_j和来自另一个训练集的量子态ρ_i组成的一个量子态组合，g(σ_j，θ_k)和f(ρ_i，θ_k)分别表示在量子神经网络的参数为θ_k时、σ_j和ρ_i传输到对方后得到的量子态，其中，θ_k表示第k次训练过程中的一组参数值，所述一组参数值中的每一个参数值分别对应于所述量子通信双方中的每一方的所述第一量子神经网络以及所述至少两个第二量子神经网络中的每一个，F()表示保真度函数，m和n分别表示所述其中一个训练集的量子态个数和所述另一个训练集的量子态个数。

5.如权利要求1所述的方法，其中，通过最优化方法调整所述第一量子神经网络和所述第二量子神经网络的参数值。

6.一种双向量子隐形传态方法，包括：

设置量子通信双方共享的一个或多个处于纠缠态的量子比特对；

对于量子通信双方中的每一方：将用于量子通信的量子比特输入第一量子神经网络，并将所述第一量子神经网络输出的与待传输的量子比特数量相同的量子比特输入第二量子神经网络；

测量所述第一量子神经网络输出的且不输入到所述第二量子神经网络中的量子比特，以得到相应的量子态；

根据对方的所述测量的结果选择性运行相应的第二量子神经网络，以获得双方的所述相应的第二量子神经网络各自输出的量子比特的量子态，作为进行所述量子通信后双方交换得到的量子信息，

其中，所述量子通信双方的所述第一量子神经网络以及所述第二量子神经网络通过如权利要求1-5中任一项所述的方法获得。