CN113196309B 存在哈密顿对称性的情况下分子激发态的量子计算方法和系统 （国际商业机器公司）

2021.05.31PCT/EP2019/0827732019.11.27WO2020/120139EN2020.06.18MethodandtheExtendedShellModel.tosimulatefermionicHamiltonians.存在哈密顿对称性的情况下分子激发态的作地耦合到存储器并且可以执行存储在存储器子位哈密顿量中的具有对称性的多个激发算子的换向特性将多个激发算子从映射的量子位哈21.一种用于在存在哈密顿对称性的情况下对分子激发态进行量子计算的在云计算环的一个或多个组件在量子计算机上执行，并且系统的一个或多个组件在经典计算机上执处理器，可操作地耦合到存储器并执行存储在存储器中的计算在量子计算机上执行的初始化组件，初始化组件在量子计在量子计算机上执行的矩阵组件，矩阵组件在量子计算机上执其中，扇区中的第一扇区包括所述多个激发算子中的第一对发算子与对称性换向，其中扇区中的第二扇区包括所述多个激发算子中的第二对激发算其中，矩阵组件在量子计算机上执行时，使量子计算机基于第一对换向器组件，基于运动方程矩阵生成第一换向器并基于另一运动方程递减组件，基于考虑相对于对称性的映射的量子位哈密顿量的参考状在经典计算机上执行的计算组件，计算组件在经典计算或多个激发算子具有由初始化组件分类的扇区中4.一种用于在存在哈密顿对称性的情况下对分子激发态进行量子计算的在云计算环通过可操作地耦合到处理器的系统的初始化组件，在初始化组件在3通过所述系统的矩阵组件，在矩阵组件在量子计算机上执行时，基于述多个激发算子中的一个或多个激发算子生成一个或其中，扇区中的第一扇区包括所述多个激发算子中的第一对发算子与对称性换向，其中扇区中的第二扇区包括所述多个激发算子中的第二对激发算通过所述系统的矩阵组件，在矩阵组件在量子计算机上执行时，基于通过所述系统的递减组件，基于考虑相对于对称性的映射的量子位通过所述系统的计算组件，在计算组件在经典计算机上执行时，5.一种用于在云计算环境中的系统中在存在哈密顿对称性的情况下对分子激发态进计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有随其令在由处理器执行时使所述处理器执行根据权利6.一种用于在云计算环境中的系统中在存在哈密顿对称性的情况下对分子激发态进机程序产品包括存储在计算机可读介质上并且可加载到数字计算机的内部存储器中的计算机程序，该计算机程序包括当该程序在计算机上运行时用于执行根据权利要求4所述的4术仍在考虑的激发态数量上对矩阵进行二次缩放。二次缩放可能导致对量子计算资源和/化组件，基于映射的量子位哈密顿量中的具有对称性的多个激发算子的换向过该系统基于分类从多个激发算子中的一个激发算子从映射的量子位哈密顿量中的一对激发算子生成5过可操作地耦合到处理器的系统基于映射的量子位哈密顿量中的具有对称性的多个激发于多个激发算子到扇区的分类从多个激发算子中的一个激发算子[0011]一种用于在存在哈密顿对称性的情况下对分子激发态进行量子计算的计算机程算机可读存储介质可由处理电路读取并存储由处理电路执行以执行用于执行本发明步骤旨在标识关键或重要元素，也不旨在描绘特定实施例的任何范围或权利要求的任何范围。映射的量子位哈密顿量中的具有对称性的多个激发算子的换向特性将多个激发算子从映系统的优点是可以使用哈密顿对称性来减少运动确定方法方[0016]在一些示例中，扇区中的第一扇区可以包括多个激发算子中的第一对激发算方法还可以包括通过该系统基于分类从多个激发算子中的一个激发算子生成运动矩阵方6[0018]在一些示例中，扇区中的第一扇区可以包括多个激发算子中的第一对激发算序产品的优点是可以减少执行运动方程方法的优点可以是使用减少的计算机资源来对一个或多个运动矩阵方程式进行自机程序产品的优点可以是利用固有的对称性来增加运动方程7[0026]图1示出了根据本文描述的一个或多个实施例的示例性非限制性系统的框图，该示例性非限制性系统可以在存在哈密顿对称性的情况下促[0027]图2示出了根据本文描述的一个或多个实施例的示例性非限制性系统的框图，该示例性非限制性系统与常规技术相比，可以促进分子激发态的量子计算的同时减少构建[0028]图3示出了根据本文描述的一个或多个实施例的示例性非限制性系统的框图，该[0029]图4示出了根据本文描述的一个或多个实施例的示例性非限制性系统的框图，该示例性非限制性系统可以在存在哈密顿对称性的情况下促[0030]图5示出了根据本文描述的一个或多个实施例的示例性非限制性图的示图，该示例性非限制性图可以描述可以促进在存在哈密顿对称性的情况下分子激发态的量子计算[0031]图6示出了根据本文描述的一个或多个实施例的示例性非限制性图的示意图，该示例性非限制性图可以描绘可以促进在存在哈密顿对称性的情况下分子激发态的量子计[0032]图7示出了根据本文描述的一个或多个实施例的示例性非限制性方法的流程图，该示例性非限制性方法可以在存在哈密顿对称性的情况下促进分[0033]图8示出了根据本文描述的一个或多个实施例的示例性非限制性方法的流程图，该示例性非限制性方法可以在存在哈密顿对称性的情况下促进分[0036]图11示出了可以促进本文所述的一个或多个实施例的示例非限制性操作环境的实施期间计算的矩阵项的数量的过程的形式实施本公开来实现以产生解决这些问题中的所述的各种实施例可以预测EoM矩阵的哪些项将为零，从而节省了与所考虑的激发算子的8[0040]本发明的各种实施例可以存在一个或多个哈密顿对称性的情况下促进分子激发软件来解决本质上是高度技术性的问题(例如，在本文描述的实施例的各种特征可以针对量子计算，这不能通过个人的智力活动来容易和/[0042]图1示出了示例性非限制性系统100的框图，该示例性非限制性系统100可以促进等)，装置或过程的各方面可以构成体现在一台或多台机器内的一个或多个机器可执行组116或以其他方式与至少一个存储器116相关联。服务器102可以进一步包括系统总线118，其可以耦合到各种组件，例如但不限于控制组件108及相关组件，存储器116和/或处理器由一个或多个网络104与所描绘的云计算环[0044]一个或多个网络104可以包括有线和无线网络，包括但不限于蜂窝网络，广域网9生成的一个或多个输出。例如，一个或多个显示器可以包括但不限于：阴极管显示器[0046]系统100的用户可以利用一个或多个输入设备106和/或一个或多个网络104将一用户可以经由一个或多个输入设备106来操作和/或操纵服务器102和/或相关组件。另外，系统100的用户可以利用一个或多个输入设备106来显示由服务器102和/或相关组件生成利用一个或多个输入设备106和/或一个或多个网络104来向服务器102(例如，控制组件[0047]接收组件110可以可操作地耦合到一个或多个输入设备106(例如，经由直接电连[0048]例如，接收组件110可以可操作地耦合到控制组件108的一个或多个相关组件(例[0049]初始化组件112可以基于具有一个或多个哈密顿对称性(例如，粒子对称性和/或空间对称性)的激发算子的一个或多个换向特性来对一个或多个激发算子进行分类。初始化组件112分析的一个或多个激发算子和/或对称性可以包含在接收组件110接收的EoM数个对称性可以被用来使一个或多个递减值相关，该递减值可以被控制组件108用来使量子μ矩阵元素的计算是不必要的，因为它们的结果是已知的。因此，通过仅从其索引(例如， v”202可减值与目标量子位哈密顿量中的系数相乘以确保递减的哈密顿量具有到参考状态的正确或换向器组件202)生成的EoM矩阵来求解EoM算机上运行EoM方法所需的量子位数量和/或构建EoM方法的矩阵所需的矩阵元素的评估数[0070]图5示出了示例性非限制性图500的图，该图可以描述关于H2的解离曲线的系统[0071]图6示出了示例性非限制性图600的图，该图可以描述关于LiH的解离曲线的系统[0072]图7示出了根据本文描述的一个或多个实施例的示例性非限制性方法700的流程图，该示例性非限制性方法可以促进在存在哈密顿对称的情况下分子激发态的量子计算。202)基于在702的分类，从多个激发算子的一个或多个激发算子生成一个或多个EoM矩阵。μ[0075]图8示出了根据本文描述的一个或多个实施例的示例性非限制性方法800的流程图，该示例性非限制性方法可以促进在存在哈密顿对称的情况下分子激发态的量子计算。[0077]在804，方法800可以包括由系统100(例如，经由矩阵组件114和/或换向器组件μ类可以指导在804的EoM矩阵形成，以有效地选择可以推导EoM矩阵的等于零以外的整数的基于考虑映射的量子位哈密顿量的参考位置的递减值递减执行一个或多个换向器的多个方面自动地按需部署诸如服务器时间和网络存理PDA)对云的使用。(例如用于云之间的负载平衡的云突发流量分担[0099]现在参考图10，其中显示了根据本发明一个实施例的示例性的云计算环境100费者无需在本地计算设备上维护资源就能请求云计算环境1000提供的基础架构即服务1004_1010仅仅是示意性的，云计算节点1002以及云计算环境1000可以与任意类型网络上和/或网络可寻址连接的任意类型的计算设备(例如使用网络[0102]虚拟层1020提供一个抽象层，该层可以提供下列虚拟实体的例子：虚拟服务器在以下本公开的实施例中进行描述。本发明的各种实施例可以利用参考图9和图10描述的云计算环境来计算EoM方法的一个或多个特征(例如，一个或多个EoM矩阵和/或换向器)以[0105]在任何可能的技术细节结合层面，本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产[0106]这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定外部总线，和/或使用任何可用总线体系结构的本地总线，包括但不限于工业标准架构含诸如在启动期间在计算机1112内的元件之间传递信息的基本例程。作为说明而非限制，易失性存储器1120还可以包括用作外部高速缓冲存储器的随机存取存储器(RAM)。作为说数据速率SDRAM(DDRSDRAM)，增强型SDRAM(ESDRAM)，SynchlinkDRAM(SLDRAM)，直接向计算机1112中输入命令或信息。输入设备1136可以包括但不限于诸如鼠标等的指示设将信息从计算机1112输出到输出设备1140可以提供输出适配器1142以说明除了其他输出[0114]计算机1112可以使用到诸如远程计算机1144的一个或多个远程计算机的逻辑连机1144可以通过网络接口1148逻辑连接到计算机1112，然后通过通信连接1150物理连接。户线(DSL)。一个或多个通信连接1150是指用来将网络接口1148连接到系统总线1118的硬[0117]这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的[0120]尽管上面已经在运行在一个或多个计算机上的计算机程序产品的计算机可执行行。组件可以例如根据具有一个或多个数据分组的信号经由本地和/或远程过程进行通信示例方面或设计更优选或更具优势，也不意味着排除本领域普通技术人员已知的等效示例性结构和技术。可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除ROM(ESDRAM)、SynchlinkDRAM(SLDRAM)，直接RambusRAM(DRRAM)、直接Rambus动态RAM出于描述本公开的目的，不可能描述组件、产品和/或计算机实现的方法的每种可能的组的实际应用或对技术的改进，或者使本领域的其他普通技术人员能够理解这里公开的模