本申請涉及量子計算，尤其涉及一種量子本征態(tài)求解任務(wù)的控制執(zhí)行方法及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)(variational?quantum?eigensolver，vqe)在量子計算領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，它正成為量子化學(xué)、材料科學(xué)、核物理等多個學(xué)科研究的強大工具。通過精確模擬和分析復(fù)雜的量子系統(tǒng)，vqe為這些領(lǐng)域帶來了新的解決方案。

2、在目前的變分量子本征態(tài)求解方案中，哈密頓量的處理、量子態(tài)的制備以及優(yōu)化器的使用等模塊通?；诟唏詈戏绞綄崿F(xiàn)，需要在同一個經(jīng)典計算框架內(nèi)完成。這使得vqe涉及的不同計算任務(wù)(如哈密頓量的優(yōu)化、量子態(tài)參數(shù)更新等)難以實現(xiàn)并行化處理和計算資源的靈活管理，影響了整體的計算速度和性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┝艘环N量子本征態(tài)求解任務(wù)的控制執(zhí)行方法及設(shè)備，能夠提升變分量子本征態(tài)求解的計算速度和性能。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N量子本征態(tài)求解任務(wù)的控制執(zhí)行方法，求解任務(wù)利用經(jīng)典計算模擬的變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)進行，變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)包括基于工作流架構(gòu)設(shè)計并解耦的多個模塊，多個模塊包括，用于構(gòu)造哈密頓量的哈密頓量模塊，用于模擬量子電路的量子電路模塊，以及用于進行量子態(tài)參數(shù)迭代的優(yōu)化器模塊；方法通過任務(wù)控制系統(tǒng)執(zhí)行，方法包括：

3、接收第一用戶的第一配置操作，第一配置操作至少指定，多個模塊中的至少一個模塊，以及輸入數(shù)據(jù)；

4、根據(jù)輸入數(shù)據(jù)調(diào)用至少一個模塊的接口，從而構(gòu)建第一工作流任務(wù)；

5、調(diào)度執(zhí)行第一工作流任務(wù)，得到任務(wù)輸出，任務(wù)輸出為變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)的最終態(tài)或中間態(tài)結(jié)果。

6、由此，通過對解耦后多個模塊的靈活配置和調(diào)用以構(gòu)建工作流任務(wù)，以及對工作流任務(wù)的靈活調(diào)度和管理以完成變分量子本征態(tài)的求解，提升了變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)的計算速度和性能。

7、第二方面，本申請?zhí)峁┮环N量子本征態(tài)求解任務(wù)的控制執(zhí)行設(shè)備，求解任務(wù)利用經(jīng)典計算模擬的變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)進行，變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)包括基于工作流架構(gòu)設(shè)計并解耦的多個模塊，多個模塊包括，用于構(gòu)造哈密頓量的哈密頓量模塊，用于模擬量子電路的量子電路模塊，以及用于進行量子態(tài)參數(shù)迭代的優(yōu)化器模塊；設(shè)備包括：

8、接收模塊，用于接收第一用戶的第一配置操作，第一配置操作至少指定，多個模塊中的至少一個模塊，以及輸入數(shù)據(jù)；

9、構(gòu)建模塊，用于根據(jù)輸入數(shù)據(jù)調(diào)用至少一個模塊的接口，從而構(gòu)建第一工作流任務(wù)；

10、調(diào)度執(zhí)行模塊，用于調(diào)度執(zhí)行第一工作流任務(wù)，得到任務(wù)輸出，任務(wù)輸出為變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)的最終態(tài)或中間態(tài)結(jié)果。

11、第三方面，本申請?zhí)峁┮环N計算機可讀存儲介質(zhì)，計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，當(dāng)計算機程序在處理器上運行時，使得處理器執(zhí)行第一方面或第一方面的任一種可能的實現(xiàn)方式所描述的方法。

12、可以理解的是，上述第二方面至第三方面的有益效果可以參見上述第一方面中的相關(guān)描述，在此不再贅述。

技術(shù)特征：

1.一種量子本征態(tài)求解任務(wù)的控制執(zhí)行方法，所述求解任務(wù)利用經(jīng)典計算模擬的變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)進行，所述變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)包括基于工作流架構(gòu)設(shè)計并解耦的多個模塊，所述多個模塊包括，用于構(gòu)造哈密頓量的哈密頓量模塊，用于模擬量子電路的量子電路模塊，以及用于進行量子態(tài)參數(shù)迭代的優(yōu)化器模塊；所述方法通過任務(wù)控制系統(tǒng)執(zhí)行，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述任務(wù)控制系統(tǒng)具有前端界面，所述前端界面包括所述變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)的多個模塊各自對應(yīng)的用戶交互單元，所述第一配置操作包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述第一工作流任務(wù)包括多個子任務(wù)，每個子任務(wù)均基于所述至少一個模塊執(zhí)行，不同子任務(wù)具有不同的輸入數(shù)據(jù)；所述調(diào)度執(zhí)行所述第一工作流任務(wù)，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個模塊為單個模塊；所述構(gòu)建第一工作流任務(wù)，包括：以所述輸入數(shù)據(jù)為輸入，調(diào)用所述單個模塊的接口；該單個模塊的輸出作為任務(wù)輸出；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，所述變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)應(yīng)用于量子化學(xué)或材料科學(xué)領(lǐng)域；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個模塊為所述哈密頓量模塊和所述量子電路模塊；所述輸入數(shù)據(jù)包括，第一用戶提供的量子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，以及量子電路類型和量子門信息；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個模塊為所述量子電路模塊和優(yōu)化器模塊；所述輸入數(shù)據(jù)包括第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)，第一數(shù)據(jù)包括所述第一用戶提供的第二哈密頓量、量子電路類型和量子門信息，第二數(shù)據(jù)包括所述第一用戶提供的優(yōu)化器類型、優(yōu)化迭代次數(shù)和優(yōu)化約束條件；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述任務(wù)控制系統(tǒng)還包括可視化觀測工具；所述第一配置操作還包括，為所述至少一個模塊連接可視化觀測工具，用于對至少一個模塊在求解過程中的計算結(jié)果實時進行觀測。

10.一種量子本征態(tài)求解任務(wù)的控制執(zhí)行設(shè)備，所述求解任務(wù)利用經(jīng)典計算模擬的變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)進行，所述變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)包括基于工作流架構(gòu)設(shè)計并解耦的多個模塊，所述多個模塊包括，用于構(gòu)造哈密頓量的哈密頓量模塊，用于模擬量子電路的量子電路模塊，以及用于進行量子態(tài)參數(shù)迭代的優(yōu)化器模塊；所述設(shè)備包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請實施例提供了一種量子本征態(tài)求解任務(wù)的控制執(zhí)行方法及設(shè)備，求解任務(wù)利用經(jīng)典計算模擬的變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)進行，變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)包括基于工作流架構(gòu)設(shè)計并解耦的多個模塊，方法通過任務(wù)控制系統(tǒng)執(zhí)行，方法包括：接收第一用戶的第一配置操作；根據(jù)第一配置操作指定的輸入數(shù)據(jù)調(diào)用至少一個模塊的接口，從而構(gòu)建第一工作流任務(wù)；調(diào)度執(zhí)行第一工作流任務(wù)，得到任務(wù)輸出。由此，通過對多個模塊中的任意模塊進行自由組合和配置以產(chǎn)生不同的工作流任務(wù)，并調(diào)度執(zhí)行工作流任務(wù)得到求解結(jié)果，可以提升變分量子本征態(tài)求解系統(tǒng)的計算速度和性能。

技術(shù)研發(fā)人員：黃蕾蕾
受保護的技術(shù)使用者：正則量子（北京）技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9