[发明专利]基态能量的确定方法、装置、设备及存储介质

权利要求书

1.一种量子系统的基态能量的确定方法，包括：

初始化施密特数；其中，所述施密特数能够在预设范围内从预设初始值起进行调整，所述预设范围包括：[所述预设初始值，预设最大施密特数]；其中，所述预设初始值小于所述预设最大施密特数，所述预设最大施密特数小于第一子系统或第二子系统中计算基的总数量；

迭代执行以下操作a和b，直至得到的包含有可调参数的待处理函数的最小特征值收敛至固定值：

操作a，迭代执行以下操作1-4，直至得到的包含有可调参数的待处理函数的最小特征值相对于第一参数和第二参数的梯度信息的模小于预设阈值：

操作1，获取包含有2N个量子比特的目标量子系统中第一子系统的第一能量期望，以及所述目标量子系统中第二子系统的第二能量期望；其中，所述目标量子系统拆分成在中等规模量子NISQ设备上实现并包含有所述2N个量子比特中的N-m个量子比特的所述第一子系统和在NISQ设备上实现并包含有所述2N个量子比特中除所述第一子系统所包含的所述N-m个量子比特之外的N+m个量子比特的所述第二子系统，所述第一能量期望是将第一参数化量子电路作用到所述第一子系统后所得；所述第二能量期望信息是将第二参数化量子电路作用到所述第二子系统后所得；其中，所述N为大于等于1的正整数，所述m为小于N的自然数；

操作2，利用所述第一能量期望和所述第二能量期望，得到包含有可调参数的待处理函数的最小特征值；其中，所述待处理函数能够表征所述目标量子系统的基态能量，与所述第一子系统的能量期望以及所述第二子系统的能量期望三者之间的关系；所述可调参数至少包括所述第一参数化量子电路的第一参数和所述第二参数化量子电路的第二参数；所述可调参数还包括：所述施密特数；

操作3，计算所述最小特征值相对于所述第一参数和所述第二参数的梯度信息；以及

操作4，在所述梯度信息的模大于等于所述预设阈值的情况下，使用梯度下降法调整所述第一参数化量子电路的第一参数和所述第二参数化量子电路的第二参数；

操作b，在当前的施密特数小于所述预设最大施密特数的情况下，增大施密特数；

将收敛至所述固定值的最小特征值作为目标最小特征值，其中，所述目标最小特征值表征所述目标量子系统的基态能量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一能量期望与所述第一子系统所使用的计算基有关；所述第一子系统所使用的计算基是基于处于预设范围内的施密特数而确定出的；

和/或，所述第二能量期望与所述第二子系统所使用的计算基有关；所述第二子系统所使用的计算基是基于处于预设范围内的施密特数而确定出的。

3.根据权利要求1至2任一项所述的方法，还包括：

确定第一关系，所述第一关系表征所述目标量子系统的总哈密顿量、与所述总哈密顿量在所述第一子系统中的分量，以及所述总哈密顿量在所述第二子系统中的分量三者之间的关系；

确定第二关系，所述第二关系表征所述目标量子系统的量子态，与所述第一参数化量子电路作用到所述第一子系统所得到的第一量子态、以及所述第二参数化量子电路作用到所述第二子系统所得到的第二量子态三者之间的关系；

基于所述第一关系、所述第二关系，以及所述目标量子系统的基态能量与目标量子系统的总哈密顿量、所述目标量子系统的量子态三者之间的第三关系，得到包含有所述可调参数的所述待处理函数。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一量子态与所述第一子系统所使用的计算基有关；所述第一子系统所使用的计算基是基于处于预设范围内的施密特数而确定出的；和/或，

所述第二量子态与所述第二子系统所使用的计算基有关；所述第二子系统所使用的计算基是基于处于预设范围内的施密特数而确定出的。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一子系统的计算基包括：i|和|j，其中，所述i＝0,…,S₀，所述j＝0,…,S₀，所述S₀表征处于所述预设范围内的施密特数；和/或，

所述第二子系统的计算基包括：i|和|j，其中，所述i＝0,…,S₀，所述j＝0,…,S₀，所述S₀表征处于预设范围内的施密特数。