可蒸馏纠缠的估计方法、装置、设备及存储介质与流程

本公开涉及计算机，尤其涉及量子计算。

背景技术：

1、实际应用中，计算任意纠缠态所蕴含的量子纠缠资源是量子信息中最为核心的问题之一。比如，计算任意纠缠态的单向可蒸馏纠缠(one-way distillable entanglement)的下界，是十分重要的，可用于更好地估计该纠缠态的可蒸馏纠缠。但是如何估计给定纠缠态的单向可蒸馏纠缠，依旧被业界认为是很困难的任务。

技术实现思路

1、本公开提供了一种可蒸馏纠缠的估计方法、装置、设备及存储介质。

2、根据本公开的一方面，提供了一种可蒸馏纠缠的估计方法，包括：

3、得到k个目标量子态ρab；其中，所述k个目标量子态ρab中的目标量子态ρab表示包含有2n个量子比特的目标量子系统ab的纠缠态；所述目标量子系统ab为包含有n个量子比特的第一量子系统a和包含有n个量子比特的第二量子系统b所组成的双量子系统；所述k为给定的正整数；所述n为大于等于1的正整数；

4、获取对k个第一量子系统a进行总单向本地量子操作和经典通讯locc操作后所得的量子-经典信息其中，a′表示对第一量子系统a进行总单向locc操作后所得的新第一量子系统；m表示经典系统；

5、利用所述量子-经典信息估计得到正整数k所对应的、所述目标量子态ρab的单向可蒸馏纠缠的估计值，所述估计值用于估计所述目标量子态ρab的单向可蒸馏纠缠的下界。

6、根据本公开的另一方面，提供了一种可蒸馏纠缠的估计装置，包括：

7、获取单元，用于得到k个目标量子态ρab；其中，所述k个目标量子态ρab中的目标量子态ρab表示包含有2n个量子比特的目标量子系统ab的纠缠态；所述目标量子系统ab为包含有n个量子比特的第一量子系统a和包含有n个量子比特的第二量子系统b所组成的双量子系统；所述k为给定的正整数；所述n为大于等于1的正整数；

8、处理单元，用于获取对k个第一量子系统a进行总单向本地量子操作和经典通讯locc操作后所得的量子-经典信息其中，a′表示对第一量子系统a进行总单向locc操作后所得的新第一量子系统；m表示经典系统；利用所述量子-经典信息估计得到正整数k所对应的、所述目标量子态ρab的单向可蒸馏纠缠的估计值，所述估计值用于估计所述目标量子态ρab的单向可蒸馏纠缠的下界。

9、根据本公开的再一方面，提供了一种计算设备，包括：

10、至少一个量子处理单元qpu；

11、存储器，耦合到所述至少一个qpu并用于存储可执行指令，

12、所述指令被所述至少一个qpu执行，以使所述至少一个qpu能够执行以上所述的方法；

13、或者，包括：

14、至少一个处理器；以及

15、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

16、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行以上所述的方法。

17、根据本公开的再一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，当至少一个量子处理单元执行时，所述计算机指令使得所述至少一个量子处理单元执行以上所述的方法；

18、或者，所述计算机指令用于使所述计算机执行以上所述的方法。

19、根据本公开的再一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被至少一个量子处理单元执行时实现以上所述的方法；

20、或者所述计算机程序在被处理器执行时实现以上所述的方法。

21、这样，本公开方案提供了一种通过单向locc操作来得到量子-经典信息的具体方案，而且，该方式简便高效，能够在经典设备中模拟实现，具有实用性，同时，还兼具高效性。

22、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种可蒸馏纠缠的估计方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取对k个第一量子系统a进行总单向locc操作后所得的量子-经典信息包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述对k个第一量子系统a所对应的总系统进行总单向locc操作，得到量子-经典系统a'bm所对应的量子-经典信息包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述参数化量子电路所包含的量子比特的数量，与所述第一量子系统a所包含的量子比特的数量相关。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述参数化量子电路包含有作用于量子比特上的参数化单比特量子门，以及使两个量子比特之间产生纠缠的双比特量子门。

6.根据权利要求3-5任一项所述的方法，其中，所述利用所述量子-经典信息估计得到正整数k所对应的、所述目标量子态ρab的单向可蒸馏纠缠的估计值，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述目标损失函数是基于所述量子-经典信息的相干信息所得。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述目标损失函数的表达式为：

9.根据权利要求6-8任一项所述的方法，其中，所述得到基于量子-经典信息所构造的目标损失函数的目标函数值，包括：

10.一种可蒸馏纠缠的估计装置，包括：

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述处理单元，具体用于：

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述处理单元，具体用于：

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述参数化量子电路所包含的量子比特的数量，与所述第一量子系统a所包含的量子比特的数量相关。

14.根据权利要求12或13所述的装置，其中，所述参数化量子电路包含有作用于量子比特上的参数化单比特量子门，以及使两个量子比特之间产生纠缠的双比特量子门。

15.根据权利要求12-14任一项所述的装置，其中，所述处理单元，具体用于：

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述目标损失函数是基于所述量子-经典信息的相干信息所得。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述目标损失函数的表达式为：

18.根据权利要求15-17任一项所述的装置，其中，所述处理单元，具体用于：

19.一种计算设备，包括：

20.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，当至少一个量子处理单元执行时，所述计算机指令使得所述至少一个量子处理单元执行根据权利要求1至9任一项所述的方法；

21.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被至少一个量子处理单元执行时实现根据权利要求1-9中任一项所述的方法；

技术总结
本公开提供了可蒸馏纠缠的估计方法、装置、设备及存储介质，涉及计算机领域，尤其涉及量子计算领域。具体实现方案为：得到k个目标量子态ρ<subgt;AB</subgt;；目标量子态ρ<subgt;AB</subgt;表示包含有2n个量子比特的目标量子系统AB的纠缠态；目标量子系统AB为包含有n个量子比特的第一量子系统A和包含有n个量子比特的第二量子系统B所组成的双量子系统；所述k为给定的正整数；获取对k个第一量子系统A进行总单向LOCC操作后所得的量子‑经典信息利用所述量子‑经典信息估计得到目标量子态ρ<subgt;AB</subgt;的单向可蒸馏纠缠的估计值，所述估计值用于估计所述目标量子态ρ<subgt;AB</subgt;的单向可蒸馏纠缠的下界。

技术研发人员：朱成开,王鑫
受保护的技术使用者：北京百度网讯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13