[发明专利]量子神经网络训练方法及装置、电子设备和介质

说明书

本公开提供了一种量子神经网络训练方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，涉及量子计算领域，尤其涉及量子信息传输技术领域。实现方案为：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，并获取量子态训练集；设置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：将量子态组合中的量子态输入各自对应的第一量子神经网络中，并测量其输出的且不输入到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；根据测量的结果选择性运行第二量子神经网络，以获得双方输出量子比特的量子态以计算损失函数；以及调整参数值，以使得损失函数达到最小值。

技术领域

本公开涉及量子计算领域，尤其涉及量子信息传输技术领域，具体涉及一种量子神经网络训练方法、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

人类正处于新一轮量子科技高速兴起的浪潮之中，越来越多的量子科技在不断涌现，量子硬件的技术也在逐年提升，量子通信以及量子互联网也在不断发展，这其中最根本的一项技术就是量子隐形传态(Quantum Teleportation，QT)，泛指通过量子纠缠和经典通信来实现量子信息的传输。该技术通过利用量子纠缠(Quantum entanglement)，可以实现任意距离上的量子信息传输，因此对量子通信、分布式量子计算和量子网络的发展都有着不可替代的重要性。

当前对量子双向隐形传态需要进行两次量子单向隐形传态，而量子纠缠资源的制备和分配是困难的。因此，如何利用尽可能少的纠缠资源来完成更多量子信息的传输，对于量子科技的实际应用有着至关重要的意义。

发明内容

本公开提供了一种量子神经网络训练方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

根据本公开的一方面，提供了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。

根据本公开的另一方面，提供了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根据本公开所述的量子神经网络训练方法获得。