量子全连接网络的实现方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本申请属于量子计算领域，特别是一种量子全连接网络的实现方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机因其具有相对普通计算机更高效的处理数学问题的能力，例如，能将破解rsa密钥的时间从数百年加速到数小时，故成为一种正在研究中的关键技术。

2、在经典计算机领域，全连接神经网络模型可以用于图像识别、语言数据处理、语音识别等领域，旨在提取图像、语言、语音等信息载体中的特征信息，以神经网络中全连接层为例，全连接层的输入是n，输出是m，其计算的乘法和加法次数均为m*n，以提取出来的特征输入维度是1024，输出维度是10为例，需要进行10240次加法操作和10240次乘法操作，可以看出当维度达到一定数值时，所需要的计算量较大，造成了计算资源的浪费。

3、申请内容

4、本申请的目的是提供一种量子全连接网络的实现方法、装置、电子设备及存储介质，以解决现有技术中的不足，它能够根据量子技术实现全连接层的模拟，降低了计算量，提升了计算效率。

5、第一方面，本申请实施例提供一种量子全连接网络的实现方法，包括：

6、获取目标对象的特征信息；

7、将所述特征信息输入预先训练完成的量子全连接模型，其中，所述量子全连接模型由量子线路构建，所述量子线路内的线路参数由所述特征信息和预设的对应关系确定；

8、运行所述量子线路并进行测量，输出与所述特征信息对应的全连接结果。

9、可选地，所述线路参数包括：第一参数和第二参数，所述量子线路包括：

10、包括第一预设量子逻辑门的量子态编码子线路，所述量子态编码子线路用于将所述特征信息编码到量子态上，其中，所述第一预设量子逻辑门的第一参数根据所述特征信息确定；

11、包括第二预设量子逻辑门的量子全连接子线路，所述量子全连接子线路用于针对编码的量子态信息执行全连接操作，其中，所述第二预设量子逻辑门的第二参数根据所述特征信息从所述预设的对应关系中确定。

12、可选地，所述预先训练完成的量子全连接模型通过以下方式训练得到：

13、构建包括量子态编码子线路、量子全连接子线路的量子线路；

14、获得训练对象的特征信息，并将所述特征信息输入所述量子线路，所述量子线路的第一参数根据所述特征信息确定，所述第二参数当前为预设的初始训练值；

15、运行当前量子线路，对当前量子线路预设位量子比特的量子态进行测量，并输出与所述训练对象对应的全连接结果；

16、将所述全连接结果与预设期望值进行对比，若所述全连接结果未达到预设期望值，利用预设训练算法对所述第二参数进行迭代，直至计算得到的全连接结果达到预设期望值；

17、将包含迭代完成的第二参数的量子线路，作为训练完成的量子全连接模型。

18、可选地，所述利用预设训练算法对所述第二参数进行迭代后，所述方法还包括：

19、记录每一次迭代过程中的所述特征信息、所述第二参数、以及根据所述特征信息与所述第二参数得到的所述全连接结果，以形成所述预设的对应关系，所述预设的对应关系用于根据所述特征信息与所述全连接结果确定所述第二参数。

20、可选地，所述目标对象与所述训练对象为图像数据、语言数据、语音数据中的一种。

21、可选地，所述输出与所述特征信息对应的全连接结果包括：

22、运行包含所述第一参数和所述迭代完成的第二参数的量子线路，输出特征信息对应的量子态；

23、对所述量子线路中所述预设位量子比特的量子态进行测量，确定测量的量子态为|1>态的概率，作为所述特征信息对应的全连接结果。

24、可选地，所述输出与所述特征信息对应的全连接结果包括：

25、运行包含所述第一参数和所述迭代完成的第二参数的量子线路，输出特征信息对应的量子态；

26、对所述量子线路中所述预设位量子比特的量子态进行测量，确定所述量子态的测量期望，作为所述特征信息对应的全连接结果。

27、第二方面，本申请实施例提供一种量子全连接网络的实现装置，包括：

28、获取单元，用于获取目标对象的特征信息；

29、输入单元，用于将所述特征信息输入预先训练完成的量子全连接模型，其中，所述量子全连接模型由量子线路构建，所述量子线路内的线路参数由所述特征信息和预设的对应关系确定；

30、运行单元，用于运行所述量子线路并进行测量，输出与所述特征信息对应的全连接结果。

31、第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器、存储器、通信接口以及一个或多个程序，其中，上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置由上述处理器执行，上述程序包括用于执行本申请实施例第一方面所述的方法中的步骤的指令。

32、第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其中，上述计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，上述计算机程序使得计算机执行如本申请实施例第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤。

33、第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，其中，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如本申请实施例第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。

34、第六方面，本申请实施例提供了一种量子计算机操作系统，其中，上述量子计算机操作系统根据本申请实施例第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤实现量子全连接网络的实现的处理。

35、与现有技术相比，本申请获取目标对象的特征信息，将所述特征信息输入预先训练完成的量子全连接模型，其中，所述量子全连接模型由量子线路构建，所述量子线路内的线路参数由所述特征信息和预设的对应关系确定，运行所述量子线路并进行测量，输出与所述特征信息对应的全连接结果。采用本申请实施例能够根据量子技术实现全连接层的模拟，降低了计算量，提升了计算效率。

技术实现思路

技术特征：

1.一种量子全连接网络的实现方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线路参数包括：第一参数和第二参数，所述量子线路包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预先训练完成的量子全连接模型通过以下方式训练得到：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用预设训练算法对所述第二参数进行迭代后，所述方法还包括：

5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述目标对象与所述训练对象为图像数据、语言数据、语音数据中的一种。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述输出与所述特征信息对应的全连接结果包括：

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述输出与所述特征信息对应的全连接结果包括：

8.一种量子全连接的实现装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器、通信接口，以及一个或多个程序，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置由所述处理器执行，所述程序包括用于执行如权利要求1-7任一项所述的方法中的步骤的指令。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现权利要求1-7任一项所述的方法。

技术总结
本申请公开了一种量子全连接网络的实现方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：获取目标对象的特征信息，将所述特征信息输入预先训练完成的量子全连接模型，其中，所述量子全连接模型由量子线路构建，所述量子线路内的线路参数由所述特征信息和预设的对应关系确定，运行所述量子线路并进行测量，输出与所述特征信息对应的全连接结果。采用本申请实施例能够根据量子技术实现全连接层的模拟，降低了计算量，提升了计算效率。

技术研发人员：方圆,周照辉,王汉超,李蕾
受保护的技术使用者：合肥本源量子计算科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13