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202110616914.0
2021-06-02
CN113379056B
2023-10-31
G06N10/80
2023-10-31
王鑫,王友乐
王鑫,王友乐
100085 北京市海淀区上地十街10号百度大厦2层
王萌
北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
本公开提出了量子态数据处理方法、装置、电子设备及存储介质,涉及量子计算技术领域,具体涉及量子神经网络技术领域,包括:获取待处理数据,并确定处理待处理数据所需要的参考条件和参考精度信息,并根据参考条件和参考精度信息,生成与待处理数据对应的参考描述数据,参考描述数据包括:参数数据,和与参数数据对应的标注数据,并根据参数数据和标注数据,生成与待处理数据对应的映射信息,以及根据映射信息生成与待处理数据对应的数据处理结果。从而,采用本公开技术方案,能够有效地减少量子态数据处理过程中所需的辅助量子比特数量,降低量子态数据处理所占据的运算资源消耗,有效地提升量子态数据处理的效率,有效提升量子态数据处理效果。
法律状态公告日 | 法律状态 | 法律状态信息 |
2023-10-31 | 授权 | 授权 |
2021-09-28 | 实质审查的生效 | 实质审查的生效 IPC(主分类):G06N10/00 |
2021-09-10 | 公开 | 公开 |
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其中al>0,El是n个泡利矩阵的张量积,并且带有一个全局相位。
K∈Θ(p log(p/∈))。其余的参数满足条件/>
yj=jΔy,zk=kΔz。f∈Θ(g)表示存在正常数w,q使得w·g≤f≤q·g。
其中,参数数据c(j,k,j′,k′)是实数,/>
是一个超算子。
和超算子数据/>
生成与待处理数据对应的映射信息
后,进一步地根据映射信息生成与待处理数据对应的数据处理结果。
其中,tr表示取矩阵A的迹,b对应的量子态σ=|b><b|是可制备的,可以在不得到量子态数据的实际处理结果的情况下,给出其在某种可观测量下的信息,该量可以包含实际处理结果的特征,进而可以根据该特征去推断实际处理结果。
估计tr(A-1σA-1O),得到第一描述信息,可以用G表示。
估计tr(A-1σA-1),得到第二描述信息,可以用M表示。
的估计值,该数据特征可作为数据处理结果。
表示。图3是根据本公开实施例提供的初始算子的电路示意图,如图3所示,初始算子中可以包括多个子程序,可以调用子程序模拟每个H(j,j′,k,k′)的时间演化/>
在量子态ρ上的作用。假设/>
其中hl>0,Hl是n个泡利矩阵的张量积,并且带有一个全局相位,模拟过程如下:
其中/>
应用到量子态σ上。
先经过随机选择,再通过量子电路构造。最后输出的量子态形式为/>
需要说明的是,输出量子态不近似目标量子态/>
但是,从统计的角度看,输出的量子态的期望近似目标量子态/>
而这是由于随机采样,可以采用下列公式表示:
演化后,在工作寄存器上的部分近似目标量子态/>
因此,本实施例可以通过随机选择量子电路/>
模拟目标量子信道/>
对应一个酉算子Al,其表达式为/>
其中
图4是根据本公开实施例提供的Wl的量子电路的示意图,如图4所示,其中Vl=-iHl,它的受控形式可以由受控泡利门构造。比如,假设
那么受控门/>
R1和R2是两个单比特旋转门,满足条件
一般T可以取足够大来提高精度。特别地,当给定精度∈>0,T=C(∧t)2/∈,其中C是个固定的常数。通过/>
输出的量子态/>
与目标量子态/>
的迹距离小于∈。
(多个子程序)对第一量子态数据/>
进行处理,得到第一测量结果数据,第一测量结果数据可以表示为:O(j,k,j′,k′)。
(对应于图3中的后处理)。
一些实施例中,第二量子态数据可以与第一量子态数据相同或者不同,对此不做限制。
生成与超算子数据
对应的第二测量结果数据。
电路结构可以同理于上述的初始算子/>
的电路结构(图3结构),此处不再赘述。上述确定第二量子态数据后,可以调用/>
中的子程序模拟每个H(j,j′,k,k′)的时间演化U(j,k,j′,k′)。进一步地,可以采用可观测量/>
进行测量计算,得到第二测量结果数据,可以表示为D(j,k,j′,k′)。
对应的电路可以包括多个子程序(参考图3),子程序可以模拟超算子U(·)=e-iH(·)eiH在量子态ρ上的作用。假设/>
其中hl>0,Hl是n个泡利矩阵的张量积,并且带有一个全局相位。
其中/>
将概率分布p作为该概率分布集合。进一步地,根据多个概率分布信息和超算子数据,确定目标数量,例如:在{1,2,…,L}中根据p采样N个整数,记为l1,l2,…,lN。进一步地,创建目标数量的目标量子电路/>
并制备量子态/>
并将/>
应用到量子态σ上,而后采用目标量子电路处理第二量子态数据,以生成第二测量结果数据。从而./>
先经过随机选择,再通过量子电路构造,因此可以提高生成第二测量结果数据的速度以及准确性。
条件数p,精度∈;
具体如下:
K∈Θ(p log(p/∈))。其余的参数满足条件/>
yj=jΔy,zk=kΔz。f∈Θ(g)表示存在正常数w,q使得w·g≤f≤q·g。
分别估计tr(A-1σA-1O)和tr(A-1σA-1),并记为G和M;
的估计值,即我们感兴趣的线性方程组的解的特征。
时的电路),分别估计tr(A-1σA-1O)和tr(A-1σA-1)算法流程:
测量,结果记为O(j,k,j′,k′);
进行测量,结果记为D(j,k,j′,k′);
在量子态ρ上的作用,假设/>
其中hl>0,Hl是n个泡利矩阵的张量积,并且带有一个全局相位。
其中/>
应用到量子态σ上。
先经过随机选择,再通过量子电路构造。最后输出的量子态形式为/>
值得指出的是,输出量子态不近似目标量子态/>
但是,从统计的角度看,输出的量子态的期望近似目标量子态/>
而这是由于随机采样。我们用下列公式表示:
演化后,在工作寄存器上的部分近似目标量子态/>
因此,该方案通过随机选择量子电路/>
模拟了目标量子信道/>
对应一个酉算子Al,其表达式为/>
其中
Wl的量子电路如图4所示,其中,Vl=-iHl,它的受控形式可以由受控泡利门构造。比如,假设/>
那么受控门
R1和R2是两个单比特旋转门,满足条件
一般T可以取足够大来提高精度。特别地,当给定精度∈>0,T=C(∧t)2/∈,其中C是个固定的常数。通过/>
输出的量子态/>
与目标量子态
的迹距离小于∈。
其中tr表示取矩阵的迹,可以在不解出这个线性方程组的情况下,给出其在某种可观测量下的信息。特别的,这个量包含了方程组的解的特征,也在机器学习等方面中有具体应用,也可以根据这些信息去推断线性方程组的具体解。本实施例技术方案的核心思想是实现一个映射/>
使其替换目标量中的A-1(·)A-1。其中c(j,k,j′,k′)是实数,每个/>
是一个超算子,并且可以通过量子电路实现。该方案是为了适应近期的量子计算机而设计的,特别地,只使用了单量子比特门和两量子比特受控门,以及三个辅助量子比特。在该方案中,输入矩阵A是泡利算子的组合,即/>
其中al>0,El是n个泡利矩阵的张量积,并且带有一个全局相位,另一个关于矩阵的输入是条件数(Condition number)p。此外,假设b对应的量子态σ=|b><b|是可制备的。
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