量子电路模拟方法、装置及电子设备与流程

本公开涉及量子计算，尤其涉及量子电路，具体涉及一种量子电路模拟方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、量子计算领域的技术突破已在科学界和产业界引发广泛关注，其广阔的应用场景为产业发展带来新的机遇。其中，量子电路模拟是关键技术之一，它旨在模拟和研究量子系统的行为，为衡量量子计算机性能、验证量子算法有效性以及探索潜在量子算法应用提供了关键工具和方法。

2、而张量网络由于其能够高效表达量子电路的复杂结构，在模拟大规模量子电路任务中起到重要作用。张量网络允许将复杂量子态和量子门表示成张量，并通过张量节点间的张量缩并，来逐步模拟量子电路演化过程。

技术实现思路

1、本公开提供了一种量子电路模拟方法、装置及电子设备。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种量子电路模拟方法，包括：

3、获取量子电路的结构信息；

4、基于所述结构信息，确定用于表达所述量子电路结构的目标网络，所述目标网络包括所述量子电路模拟过程中进行张量缩并的对象，所述对象包括所述量子电路的初始量子态和量子门，每个所述对象的表示信息包括张量指标信息，在所述对象为量子门的情况下，所述对象的表示信息还包括量子门的矩阵表示；

5、基于所述张量指标信息，对从所述目标网络中获取的对象的张量缩并处理方式进行判断，得到判断结果，所述判断结果用于指示张量缩并的两个对象的矩阵表示在张量缩并过程中是否进行目标操作，所述目标操作包括矩阵整形操作和移轴操作；

6、对从所述目标网络中获取的对象按照所述判断结果指示的处理方式进行张量缩并，得到所述量子电路的模拟结果，所述模拟结果用于确定所述量子电路执行的量子计算任务的任务结果。

7、根据本公开的第二方面，提供了一种量子电路模拟装置，包括：

8、第一获取模块，用于获取量子电路的结构信息；

9、第一确定模块，用于基于所述结构信息，确定用于表达所述量子电路结构的目标网络，所述目标网络包括所述量子电路模拟过程中进行张量缩并的对象，所述对象包括所述量子电路的初始量子态和量子门，每个所述对象的表示信息包括张量指标信息，在所述对象为量子门的情况下，所述对象的表示信息还包括量子门的矩阵表示；

10、判断模块，用于基于所述张量指标信息，对从所述目标网络中获取的对象的张量缩并处理方式进行判断，得到判断结果，所述判断结果用于指示张量缩并的两个对象的矩阵表示在张量缩并过程中是否进行目标操作，所述目标操作包括矩阵整形操作和移轴操作；

11、张量缩并模块，用于对从所述目标网络中获取的对象按照所述判断结果指示的处理方式进行张量缩并，得到所述量子电路的模拟结果，所述模拟结果用于确定所述量子电路执行的量子计算任务的任务结果。

12、根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：

13、至少一个处理器；以及

14、与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

15、存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，该指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行第一方面中的任一项方法。

16、根据本公开的第四方面，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，该计算机指令用于使计算机执行第一方面中的任一项方法。

17、根据本公开的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现第一方面中的任一项方法。

18、根据本公开的技术解决了相关技术中量子电路模拟的效率比较低的问题。

19、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：

1.一种量子电路模拟方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，所述基于所述张量指标信息，对从所述目标网络中获取的对象的张量缩并处理方式进行判断，得到判断结果之前，还包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述张量指标信息，对从所述目标网络中获取的对象的张量缩并处理方式进行判断，得到判断结果，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述张量指标信息包括对象的张量表示中左矢量对应的指标和右矢量对应的指标，张量缩并的两个对象从左至右依次包括第一对象和第二对象，所述第一对象和所述第二对象中至少之一是从所述目标网络中获取的，所述基于所述张量指标信息，确定从所述目标网络中获取的对象的张量缩并的作用比特，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述基于所述张量指标信息和张量缩并的作用比特，对张量缩并处理方式进行判断，得到判断结果，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述针对张量缩并的每一对象，从所述张量指标信息中获取所述对象的目标指标信息，包括：

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述基于所述比较结果，对所述对象在张量缩并过程中的处理方式进行判断，得到第一判断结果，包括：

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述基于所述张量指标信息，对从所述目标网络中获取的对象的张量缩并处理方式进行判断，得到判断结果，包括：

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标网络中，在所述对象为所述量子电路的初始量子态的情况下，所述对象的表示信息还包括所述量子电路的初始量子态的张量表示。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述对从所述目标网络中获取的对象按照所述判断结果指示的处理方式进行张量缩并，得到所述量子电路的模拟结果，包括：

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述对从所述目标网络中获取的对象按照所述判断结果指示的处理方式进行张量缩并，得到所述量子电路的模拟结果，包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中，张量缩并的两个对象从左至右依次包括第一对象和第二对象；

13.根据权利要求10或11所述的方法，其中，张量缩并的两个对象从左至右依次包括第一对象和第二对象；当前张量缩并得到的更新对象的张量指标信息中，矩阵表示的左指标包括所述第一对象的所有指标中除张量缩并的作用比特之外的其他指标，矩阵表示的右指标包括所述第二对象的所有指标中除张量缩并的作用比特之外的其他指标。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述得到所述量子电路的模拟结果，包括：

15.一种量子电路模拟装置，包括：

16.根据权利要求15所述的装置，还包括：

17.根据权利要求15所述的装置，其中，所述判断模块包括：

18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述张量指标信息包括对象的张量表示中左矢量对应的指标和右矢量对应的指标，张量缩并的两个对象从左至右依次包括第一对象和第二对象，所述第一对象和所述第二对象中至少之一是从所述目标网络中获取的，所述确定子模块，具体用于：

19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述判断子模块包括：

20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述获取单元，具体用于：

21.根据权利要求19所述的装置，其中，所述判断单元，具体用于：

22.根据权利要求15至21中任一项所述的装置，其中，所述判断模块，具体用于：

23.根据权利要求15所述的装置，其中，所述目标网络中，在所述对象为所述量子电路的初始量子态的情况下，所述对象的表示信息还包括所述量子电路的初始量子态的张量表示。

24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述张量缩并模块，具体用于：

25.根据权利要求23所述的装置，其中，所述张量缩并模块，具体用于：

26.根据权利要求25所述的装置，其中，张量缩并的两个对象从左至右依次包括第一对象和第二对象；

27.根据权利要求24或25所述的装置，其中，张量缩并的两个对象从左至右依次包括第一对象和第二对象；当前张量缩并得到的更新对象的张量指标信息中，矩阵表示的左指标包括所述第一对象的所有指标中除张量缩并的作用比特之外的其他指标，矩阵表示的右指标包括所述第二对象的所有指标中除张量缩并的作用比特之外的其他指标。

28.根据权利要求15所述的装置，其中，所述张量缩并模块，具体用于：

29.一种电子设备，包括：

30.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-14中任一项所述的方法。

31.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据权利要求1-14中任一项所述的方法。

技术总结
本公开提供了一种量子电路模拟方法、装置及电子设备，涉及量子计算技术领域，具体涉及量子电路技术领域。具体实现方案为：获取量子电路的结构信息；基于结构信息，确定用于表达量子电路结构的目标网络，目标网络包括量子电路模拟过程中进行张量缩并的对象，对象包括量子电路的初始量子态和量子门，每个对象的表示信息包括张量指标信息；基于张量指标信息，对从目标网络中获取的对象的张量缩并处理方式进行判断，得到判断结果，判断结果用于指示张量缩并的两个对象的矩阵表示在张量缩并过程中是否进行目标操作，目标操作包括矩阵整形操作和移轴操作；对从目标网络中获取的对象按照判断结果指示的处理方式进行张量缩并，得到量子电路的模拟结果。

技术研发人员：曹雅
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：2024/2/19