CN111462825A - 计算化学分子基态能量的方法和装置以及计算机存储介质 - Google Patents
计算化学分子基态能量的方法和装置以及计算机存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111462825A CN111462825A CN202010274733.XA CN202010274733A CN111462825A CN 111462825 A CN111462825 A CN 111462825A CN 202010274733 A CN202010274733 A CN 202010274733A CN 111462825 A CN111462825 A CN 111462825A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- molecular model
- energy
- molecular
- ground state
- calculating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 230000005283 ground state Effects 0.000 title claims abstract description 85
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 80
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 18
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 11
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 9
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 37
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005610 quantum mechanics Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16C—COMPUTATIONAL CHEMISTRY; CHEMOINFORMATICS; COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE
- G16C10/00—Computational theoretical chemistry, i.e. ICT specially adapted for theoretical aspects of quantum chemistry, molecular mechanics, molecular dynamics or the like
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明公开了一种计算化学分子基态能量的方法和装置以及计算机存储介质，其中，所述方法用于量子计算，所述方法包括：接收到分子模型配置指令；根据所述分子模型配置指令生成待计算分子模型组中的每个分子模型；根据参数设置指令生成计算参数；响应于计算指令，根据所述计算参数计算每个所述分子模型的能量；以及确定所述待计算分子模型组中最小的所述分子模型的能量为所述分子模型对应化学分子的基态能量。本发明实施例的方法和装置，可以计算化学分子基态能量，进而可以确定该化学分子的基态，为量子计算研究提供支持，操作简单，易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及量子计算技术领域，尤其是涉及一种计算化学分子基态能量的方法，以及一种计算化学分子基态能量的装置和计算机存储介质。
背景技术
化学分子在不同键长时，具有不同分子势能，即具有不同能量。化学分子基态，是在正常状态下化学分子处于的最低能态，也是最稳定的状态。对于化学分子基态能量的计算，通常基于量子理论来进行分析和求解，所以需要比较专业的人员并且具有专业的知识，计算方法复杂，计算和分析专业化，不容易实现。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种计算化学分子基态能量的方法，该方法可以实现化学分子基态能量的计算，操作简单，容易实现。
本发明第二个目的在于提出一种非临时性计算机存储介质。
本发明第三个目的在于提出一种计算化学分子基态能量的装置。
为了达到上述目的，本发明第一方面实施例的计算化学分子基态能量的方法，用于量子结算，所述方法包括：接收到分子模型配置指令；根据所述分子模型配置指令生成待计算分子模型组中每个分子模型；根据参数设置指令生成计算参数；响应于计算指令，根据所述计算参数计算每个所述分子模型的能量；确定所述待计算分子模型组中最小的所述分子模型的能量为所述分子模型对应化学分子的基态能量。
根据本发明实施例的计算化学分子基态能量的方法，通过根据分子模型配置指令配置待计算分子模型组中每个分子模型以及根据参数设置指令生成计算参数，响应于计算指令，即可根据计算参数自动计算每个分子模型的能量，进而可以确定化学分子的基态能量，从而可以确定化学分子的基态，为量子计算的实现提供支持，操作简单，节省了大量时间，更加容易实现，实用性和通用性强。
在一些实施例中，所述计算参数包括分子模型的本征参数、变换参数和基于算法的设定参数，根据所述计算参数计算每个所述分子模型的能量，包括：利用所述分子模型和所述本征参数计算所述分子模型的哈密顿量，并基于所述分子模型的哈密顿量计算所述分子模型的费米子哈密顿量；根据所述费米子哈密顿量和所述变换参数获得所述分子模型的泡利运算符表示的分子哈密顿量；根据所述分子模型的泡利运算符表示的分子哈密顿量和所述基于算法的设定参数，采用可变量子本征求解算法计算所述分子模型的能量。
在一些实施例中，确定所述待计算分子模型组中最小的所述分子模型的能量为所述分子模型对应化学分子的基态能量包括：曲线获取步骤，获取所述待计算分子模型组中分子模型的能量曲线；区域确定步骤，确定所述能量曲线上能量低于预设能量阈值的曲线区域；调整步骤，调整所述曲线区域中每个分子模型的计算坐标，并根据所述计算参数计算调整后所述曲线区域中每个分子模型的能量；重复预设次数的所述曲线获取步骤、所述区域确定步骤和所述调整步骤，获得最终的所述调整步骤计算的所述曲线区域中最小的所述分子模型的能量，以作为所述化学分子的基态能量。
在一些实施例中，确定所述待计算分子模型组中最小的所述分子模型的能量为所述分子模型对应化学分子的基态能量包括：获取所述待计算分子模型组中分子模型的能量曲线；获取所述能量曲线上能量最低点的所述分子模型的能量为所述化学分子的基态能量。
在一些实施例中，所述根据所述分子模型配置指令生成待计算分子模型组中每个分子模型，包括：根据原子信息设置指令确定所述分子模型的原子类型和原子个数；通过坐标配置界面提供每个原子的三维坐标设置模块；根据所述三维坐标设置模块接收的输入指令生成对应每个原子的三维坐标值，以获得所述分子模型。
在一些实施例中，所述根据所述分子模型配置指令生成待计算分子模型组中每个分子模型，还包括：根据坐标输入指令确定所述分子模型的任意一个原子的任意一维坐标的坐标起始值、坐标结束值以及所述分子模型的设定数量；根据所述分子模型的设定数量扫描所述坐标起始值至所述坐标结束值的坐标值，以获得所述设定数量的所述分子模型。
在一些实施例中，所述方法还包括：提供坐标配置输入区域，所述待计算分子模型组中每个分子模型的原子坐标显示在所述坐标配置输入区域；响应于坐标编辑指令，根据所述坐标编辑指令对所述坐标配置输入区域的所述分子模型的原子坐标进行编辑。
在一些实施例中，所述方法还包括：在计算基态能量时，提示计算进行时间和计算状态。
在一些实施例中，所述方法还包括：存储每个所述分子模型的能量计算结果；响应于查询指令，提供所述分子模型的能量计算结果的历史数据。
基于上面实施例的方法，本发明第二方面实施例的非临时性计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算基程序被执行时实现所述的计算化学分子基态能量的方法。
为了达到上述目的，本发明第三方面实施例的计算化学分子基态能量的装置，包括：交互模块，用于接收输入指令以及提供配置界面；至少一个处理器；与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，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时，使所述至少一个处理器执行所述的计算化学分子基态能量的方法。
根据本发明实施例的计算化学分子基态能量的装置，基于交互模块、存储器和处理器，处理器执行所述的计算化学分子基态能量的方法，可以确定分组化学的基态，为量子计算的实现提供支持，操作简单，节省了大量时间，操作人员的专业性要求降低，更加容易实现，实用性强。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的计算化学分子基态能量的装置的框图；
图2是根据本发明的一个实施例的计算化学分子基态能量的方法的流程图；
图3是根据本发明的一个实施例的分子模型配置界面的示意图；
图4是根据本发明的一个实施例的计算参数配置界面的示意图；以及
图5是根据本发明的一个实施例的计算分子模型能量的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式，其中，量子计算基于的最基本的一个原理为量子力学态叠加原理，量子力学态叠加原理使得量子信息单元的状态可以处于多种可能性的叠加状态，从而使得量子信息处理从效率上相比于经典信息处理具有更大潜力。一个量子系统包含若干粒子，这些粒子按照量子力学的规律运动，称此系统处于态空间的某种量子态，而对于化学分子来说，可以实现量子化学模拟，为量子计算提供研究支持。本发明实施例的方法用于计算化学分子的基态能量，以确定该化学分子的基态。
下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的计算化学分子基态能量的方法和装置。
在实施例中，计算化学分子基态能量的装置可以为计算机设备，计算机设备上装载有计算化学分子基态能量的软件。图1为根据本发明的一个实施例的计算化学分子基态能量的装置的框图，如图1所示，计算化学分子基态能量的装置1包括交互模块11、至少一个处理器12和存储器13。
其中，交互模块11可以包括设备的输入/输出装置，例如显示屏、鼠标、键盘、触摸屏等，交互模块11用于接收输入指令以及提供配置界面，例如，用户触发计算机设备上的计算化学分子基态能量的软件图标，显示屏可以提供计算化学分子基态能量的配置界面，用户可以通过键盘或鼠标或触摸屏在配置界面输入配置指令，以生成化学分子模型的配置信息。
存储器13与至少一个处理器12通信连接，存储器13存储有可被至少一个存储器12执行的指令，指令被至少一个处理器12执行时，使至少一个处理器12执行计算化学分子基态能量的方法，进而计算出化学分子各个能态下的能量，并获得化学分子的基态能量，操作简单，容易实现。
下面参照附图描述根据本发明实施例的计算化学分子基态能量的方法。
在本发明的实施例中，将化学分子处于不同能态模拟为不同的分子模型，化学分子处于多个不同能态，例如包括各个激发态、基态，可以用一组分子模型模拟，例如可以称之为待计算分子模型组。
图2是根据本发明的一个实施例的计算化学分子基态能量的方法的流程图，如图2所示，本发明实施例的计算化学分子基态能量的方法至少包括步骤S1-S5，具体如下。
步骤S1，接收到分子模型配置指令。
其中，分子模型可以认为是用户意欲计算基态能量的分子结构建模，例如包括组成该化学分子的原子类型、原子个数以及原子坐标。
具体地，化学分子可以由同种原子构成，也可以由不同种类的原子构成。用户可以通过操作计算装置的相应图标进入分子模型的配置界面，通过计算装置的交互模块例如键盘、鼠标等即可输入在配置界面输入分子模型配置指令。
例如，图3为根据本发明的一个实施例的分子模型的配置界面的示意图，其中，显示为氢分子H2的配置界面，通过该界面用户可以输入原子类型、以及各个原子的坐标等信息，例如氢分子包括两个氢原子，配置界面中同时可以显示按照输入指令生成的分子模型，如图3中配置界面的左侧。
步骤S2，根据分子模型配置指令生成待计算分子模型组中的每个分子模型。
其中，分子模型包括原子类型、原子数量以及各个原子的坐标,坐标单位为皮米(pm)，例如图3中氢分子H2包括两个H原子，其中，一个H原子的坐标可以设置为(0，0，0),另外一个H原子的坐标可以设置为(0，0，0.74)，两个氢原子及其对应坐标构成一个氢分子模型。。
在实施例中，可以根据原子信息设置指令确定分子模型的原子类型和原子个数；通过坐标配置界面提供每个原子的三维坐标设置模块；根据三维坐标设置模块接收的输入指令生成对应每个原子的三维坐标值，以获得分子模型。
例如，如图3所示，用户可以通过计算装置的交互模块手动选择原子类型，在实施例中，原子类型可以包括化学周期表的前18号元素即H-Ar，当然该项目可以根据具体需求进行设置，以及可以通过配置界面中三维坐标设置模块接收的坐标输入指令，配置各个原子的三维坐标。其中，化学分子包括多个原子，可以自动为各个原子进行编号，以及通过“添加原子”可以添加新的原子以构成分子模型，以及通过“删除”可以对配置的原子信息进行删除操作。
在实施例中，对于分子模型的配置可以手动配置也可以自动快速配置。
例如，通过分子模型的配置界面，可以根据坐标输入指令确定分子模型的任意一个原子的任意一维坐标的坐标起始值、坐标结束值以及分子模型的设定数量，根据分子模型的设定数量扫描坐标起始值至坐标结束值的坐标值，以获得设定数量的分子模型。其中，分子模型的设定数量也就是模拟的该化学分子的能态的数量，通过改变一个原子的任意一维坐标值例如X坐标或Y坐标或者Z坐标，而该分子模型组中的分子模型的其他原子的坐标值相同，根据分子模型的设定数量分割坐标起始值与坐标结束值之间的坐标值，获得预设数量的分子模型。
例如，如图3所示，通过扫描坐标的方式可以快速设置一组坐标，即获得一组分子模型。以氢分子为例，氢分子包括两个氢原子，固定分子模型的一个原子的“X”、“Y”或“Z”坐标，例如设为H(0,0,0)，扫描另一个原子的坐标值例如选择Z坐标，坐标起始值为0.25，坐标结束值为1.25，节点个数设为10个即设定该分子模型组中包括10个分子模型，即相邻分子模型其中一个原子的坐标相差0.10，然后，操作“快速生成”即可从坐标“起始值”到“结束值”每隔0.10进行取值，从而快速生成设定数量即节点个数的分子模型，如图3中下方显示的节点对应的各个原子的坐标，从而达到自动快速配置多个分子模型的目的。
进一步地，如图3所示，在分子模型的配置界面可以提供坐标配置输入区域例如图3中右下方显示的坐标区域，快速自动生成的多个分子模型的坐标可以显示在坐标配置输入区域，在接收到坐标编辑指令时，可以根据坐标编辑指令对坐标配置输入区域的分子模型的原子坐标进行编辑，以对自动生成的坐标进行调整。再就是，在接收到坐标输入指令时，可以根据坐标输入指令在该坐标配置输入区域生成多个分子模型的原子坐标，即可以直接手动输入分子模型的原子坐标，更加灵活，满足具体需求。
步骤S3，根据参数设置指令生成计算参数。
在实施例中，计算参数包括反应分子模型本身固有且不受其他因素影响的性质的本征参数例如电荷数、重数(Multiplicity(chemistry))等，也可以包括与具体的能态能量计算方法相关的设定参数例如计算基、计算模式等，以及还包括能量计算过程中变量转换涉及的变换参数例如J-W(Jordan-Wigner)变换或B-K(Bravyi-Kitaev)变换的变换参数。其中，本征参数例如电荷数和重数这两参数的配置依据当前配置的分子模型，另外的参数依据用户想要选择什么模式进行计算，用户可以进行选择。
例如，图4为根据本发明的一个实施例的计算参数配置界面的示意图，用户可以通过计算装置的交互模块输入计算参数输入指令，进而处理器根据计算参数输入指令配置本征参数、基于能态能量算法的设定参数以及变换参数，例如计算基、计算模式、电荷数、转换模式、重数和优化参数等项目参数，其中，计算模式可以包括UCC(UnitaryCoupledCluster，幺正耦合簇法)模式，例如UCCS和UCCSD，优化参数可以包括优化器、迭代次数、变量收敛阈值、函数调用次数、函数值收敛阈值等，以便于后续计算各个分子模型能量时进行限定和优化。
步骤S4，响应于计算指令，根据计算参数计算每个分子模型的能量。
具体地，如上文说明，不同分子模型对应该化学分子处于不同能态，例如，氢分子处于不同能态时，其两个原子的距离不同，但是肯定会有一个距离对应最稳定状态，也就是能量最低的状态即氢分子的基态，本发明实施例的方法即计算该基态能量。
在本发明实施例中，可以采用VQE(Variational Quantum Eigensolver，可变量子本征求解)算法来计算每个分子模型的能量，将VQE算法预存在处理器中，其中，配置的计算参数作为该算法的输入量或约束值，在配置完分子模型及其各个原子坐标和计算参数后，即可调用该算法，计算分子模型的能量，例如计算氢分子的能量。
在计算时，首先可以通过配置界面如图4所示的计算参数界面配置相关参数例如基本参数和优化参数，包括本征参数、基于VQE算法的设定参数以及变换参数。将分子模型和本征参数传递给化学开源计算库，以构造分子模型的哈密顿量，并基于分子模型的哈密顿量计算分子模型的费米子哈密顿量；根据费米子哈密顿量和变换参数获得分子模型的泡利运算符表示的分子哈密顿量；以及，根据分子模型的泡利运算符表示的分子哈密顿量和基于算法的设定参数，采用可变量子本征求解算法计算分子模型的能量。
参照图3-5进行说明，通过如图3所示的界面配置的分子模型，获得待计算分子模型组，并通过如图4所示的计算参数配置界面配置相关计算参数，这些参数在前端配置界面配置完成后，会传给计算化学后端由处理器使用。处理器调用这些参数进行能量计算，如图5所示，描述了一个待计算分子模型的整体计算流程，对于包括多个分子模型的待计算分子模型组，则多次执行该流程即可。
如图5所示，具体来说，获取界面配置的参数例如分子模型和本征参数例如计算基、电荷数、重数，会传递给化学开源计算库模块进行使用。化学开源计算库内部通过上面输入的参数，构造真实空间分子的哈密顿量，进行伯恩海默近似，并计算出该分子对应的轨道和Hartree-Fock态等信息，最后得到该分子对应的二次量化的轨道基组或二次量化哈密顿量，也可以称为费米子哈密顿量。然后，该二次量化哈密顿量经过界面配置的Transform变换参数包括J-W变换或B-K变换，得到泡利运算符表示的分子哈密顿量。以及，将泡利运算符表示的分子哈密顿量、分子模型和基于算法的设定参数例如UCC模式、优化器、迭代次数、函数调用次数、变量收敛阈值和函数收敛阈值等参数传递给VQE算法模块，经VQE算法模块计算后，最终得到所计算分子模型对应的基态能量，其中，VQE算法可以参考相关技术记载。
步骤S5，确定待计算分子模型组中最小的分子模型的能量为分子模型对应化学分子的基态能量。
在实施例中，在计算完成后，可以通过显示界面提供每个分子模型的能量计算结果的文字信息和能量曲线，其中，用户可以通过计算装置例如计算机设备的鼠标或者键盘输入切换指令，进而处理器可以根据转换指令切换该计算结果的文字信息和能量曲线，以不同的形式提供计算信息，实现计算结果的可视化。
获得待计算分子模型组中各个分子模型的能量，将各个分子模型的能量进行比较，其中，可以将最小的分子模型能量确定为该化学分子的基态能量，进而可以确定化学分子的基态。在实施例中，本发明实施例的方法，可以计算符合量子规律运行的化学分子的基态。
例如，在一些实施例中，确定化学分子基态能量的过程包括以下几个步骤：曲线获取步骤，获取待计算分子模型组中分子模型的能量曲线；区域确定步骤，确定能量曲线上能量低于预设能量阈值的曲线区域；调整步骤，调整曲线区域中每个分子模型的计算坐标，并根据计算参数计算调整后曲线区域中每个分子模型的能量；重复预设次数的曲线获取步骤、区域确定步骤和调整步骤，获得最终的调整步骤计算的曲线区域中最小的分子模型的能量，以作为化学分子的基态能量。简单来说，先确定一个能量区域，再对该区域的分子模型中的原子距离即坐标进行调整，进一步计算坐标调整后的各个分子模型的能量，如此重复计算预设次数例如三次或四次后，再确定能量曲线中最低点的能量为该化学分子的基态能量。
再例如，在另一些实施例中，在分子模型的原子距离设置合理时，无需多次调整分子模型的原子坐标，确定基态能量的过程可以包括：获取待计算分子模型组中分子模型的能量曲线；获取能量曲线上能量最低点的分子模型的能量为该化学分子的基态能量，即可以直接获取能量曲线上的最低点的能量为该化学分子的基态能量。
或者，也可以根据各个分子模型的能量的具体数值，进行比较计算，以确定其中最小值，作为该化学分子的基态能量。
根据本发明实施例的计算化学分子基态能量的方法，通过根据分子模型配置指令配置分子模型以及根据参数设置指令生成计算参数，响应于计算指令，根据计算参数即可自动计算每个分子模型的能量，进而可以确定化学分子的基态能量，为量子计算提供基础，操作简单，节省了大量时间，更加容易实现，实用性和通用性强。
在一些实施例中，在计算化学分子基态能量时，可以提示计算进行时间和计算状态。例如，在处理器根据计算参数计算化学分子的各个态坐标的能量时，通过显示器中的运行界面显示当前计算的进行时间、以及计算过程是否完成或者计算成功还是失败或者进度比例，用户可以更加直观、方便地了解当前的计算进程。
在实施例中，计算完成后，可以存储待计算分子模型组中每个分子模型的能量计算结果，在用户通过交互模块输入查询指令时，响应于该查询指令，可以通过显示界面提供分子模型的能量计算结果的历史数据，即用户可以查看历史数据，进而基于该历史数据也可以进行分析，例如获取化学分子基态的原子距离，或者，分析化学分子不同原子距离时能量的变化规律，或者，验证获得的化学分子基态能量是否为真正的基态能量。
基于上面实施例的计算化学分子基态能量的方法，本发明还提出一种非临时性计算基存储介质，其上存储有计算基程序，计算机程序被执行时可实现上面实施例的计算化学分子基态能量的方法。
需要说明的是，本申请实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括一个或多个指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质，包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (11)
1.一种计算化学分子基态能量的方法，用于量子计算，其特征在于，所述方法包括：
接收到分子模型配置指令；
根据所述分子模型配置指令生成待计算分子模型组中的每个分子模型；
根据参数设置指令生成计算参数；
响应于计算指令，根据所述计算参数计算每个所述分子模型的能量；以及
确定所述待计算分子模型组中最小的所述分子模型的能量为所述分子模型对应化学分子的基态能量。
2.根据权利要求1所述的计算化学分子基态能量的方法，其特征在于，所述计算参数包括分子模型的本征参数、变换参数和基于算法的设定参数，根据所述计算参数计算每个所述分子模型的能量，包括：
利用所述分子模型和所述本征参数计算所述分子模型的哈密顿量，并基于所述分子模型的哈密顿量计算所述分子模型的费米子哈密顿量；
根据所述费米子哈密顿量和所述变换参数获得所述分子模型的泡利运算符表示的分子哈密顿量；
根据所述分子模型的泡利运算符表示的分子哈密顿量和所述基于算法的设定参数，采用可变量子本征求解算法计算所述分子模型的能量。
3.根据权利要求1所述的计算化学分子基态能量的方法，其特征在于，确定所述待计算分子模型组中最小的所述分子模型的能量为所述分子模型对应化学分子的基态能量包括：
曲线获取步骤，获取所述待计算分子模型组中分子模型的能量曲线；
区域确定步骤，确定所述能量曲线上能量低于预设能量阈值的曲线区域；
调整步骤，调整所述曲线区域中每个分子模型的计算坐标，并根据所述计算参数计算调整后所述曲线区域中每个分子模型的能量；
重复预设次数的所述曲线获取步骤、所述区域确定步骤和所述调整步骤，获得最终的所述调整步骤计算的所述曲线区域中最小的所述分子模型的能量，以作为所述化学分子的基态能量。
4.根据权利要求1所述的计算化学分子基态能量的方法，其特征在于，确定所述待计算分子模型组中最小的所述分子模型的能量为所述分子模型对应化学分子的基态能量包括：
获取所述待计算分子模型组中分子模型的能量曲线；
获取所述能量曲线上能量最低点的所述分子模型的能量为所述化学分子的基态能量。
5.根据权利要求1所述的计算化学分子基态能量的方法，其特征在于，所述根据所述分子模型配置指令生成待计算分子模型组中每个分子模型，包括：
根据原子信息设置指令确定所述分子模型的原子类型和原子个数；
通过坐标配置界面提供每个原子的三维坐标设置模块；
根据所述三维坐标设置模块接收的输入指令生成对应每个原子的三维坐标值，以获得所述分子模型。
6.根据权利要求5所述的计算化学分子基态能量的方法，其特征在于，所述根据所述分子模型配置指令生成待计算分子模型组中每个分子模型，还包括：
根据坐标输入指令确定所述分子模型的任意一个原子的任意一维坐标的坐标起始值、坐标结束值以及所述分子模型的设定数量；
根据所述分子模型的设定数量扫描所述坐标起始值至所述坐标结束值的坐标值，以获得所述设定数量的所述分子模型。
7.根据权利要求6所述的计算化学分子基态能量的方法，其特征在于，所述方法还包括：
提供坐标配置输入区域，所述待计算分子模型组中每个分子模型的原子坐标显示在所述坐标配置输入区域；
响应于坐标编辑指令，根据所述坐标编辑指令对所述坐标配置输入区域的所述分子模型的原子坐标进行编辑。
8.根据权利要求1所述的计算化学分子基态能量的方法，其特征在于，所述方法还包括：在计算基态能量时，提示计算进行时间和计算状态。
9.根据权利要求1所述的计算化学分子基态能量的方法，其特征在于，所述方法还包括：
存储每个所述分子模型的能量计算结果；
响应于查询指令，提供所述分子模型的能量计算结果的历史数据。
10.一种非临时性计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算基程序被执行时实现权利要求1-9任一项所述的计算化学分子基态能量的方法。
11.一种计算化学分子基态能量的装置，其特征在于，包括：
交互模块，用于接收输入指令以及提供配置界面；
至少一个处理器；
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
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时，使所述至少一个处理器执行权利要求1-9任一项所述的计算化学分子基态能量的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010274733.XA CN111462825B (zh) | 2020-04-09 | 2020-04-09 | 计算化学分子基态能量的方法和装置以及计算机存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010274733.XA CN111462825B (zh) | 2020-04-09 | 2020-04-09 | 计算化学分子基态能量的方法和装置以及计算机存储介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111462825A true CN111462825A (zh) | 2020-07-28 |
| CN111462825B CN111462825B (zh) | 2023-04-25 |
Family
ID=71683664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010274733.XA Active CN111462825B (zh) | 2020-04-09 | 2020-04-09 | 计算化学分子基态能量的方法和装置以及计算机存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111462825B (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114446401A (zh) * | 2022-02-07 | 2022-05-06 | 上海图灵智算量子科技有限公司 | 量子线路生成晶体原子坐标的方法、装置、产品及介质 |
| CN114512193A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-17 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 基于自旋对称性和等同粒子特性制备体系试验态的方法 |
| CN114511090A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-17 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 基于自旋对称性制备体系试验态的方法、装置及介质 |
| CN114528996A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-24 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种目标体系试验态初始参数的确定方法、装置及介质 |
| CN115116553A (zh) * | 2021-03-19 | 2022-09-27 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 分子的参数配置方法、装置、介质及电子装置 |
| CN115116552A (zh) * | 2021-03-19 | 2022-09-27 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种量子化学模拟的分子能量计算方法及装置 |
| CN115829039A (zh) * | 2021-09-17 | 2023-03-21 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种费米子系统的宇称分层方法、装置、电子设备及介质 |
| CN116239478A (zh) * | 2023-02-10 | 2023-06-09 | 南京高光半导体材料有限公司 | 一种螺环化合物及有机电致发光器件 |
| WO2023102688A1 (zh) * | 2021-12-06 | 2023-06-15 | 深圳晶泰科技有限公司 | 酸度系数确定方法、装置、设备及计算机可读存储介质 |
| CN116935977A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-10-24 | 微观纪元(合肥)量子科技有限公司 | 分子基态的电子结构计算方法及相关设备 |
| WO2024082694A1 (zh) * | 2022-10-18 | 2024-04-25 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 分子能量的预测方法、装置、设备及存储介质 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005122052A1 (en) * | 2004-06-05 | 2005-12-22 | D-Wave Systems, Inc. | Hybrid classical-quantum computer architecture for molecular modeling |
| CN101131707A (zh) * | 2006-08-25 | 2008-02-27 | 屹昂计算化学软件（上海）有限公司 | 分子力学力场参数的自动化生成方法 |
| CN102831256A (zh) * | 2011-06-16 | 2012-12-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种利用计算机模拟计算化学物质溶解度参数的方法 |
-
2020
- 2020-04-09 CN CN202010274733.XA patent/CN111462825B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005122052A1 (en) * | 2004-06-05 | 2005-12-22 | D-Wave Systems, Inc. | Hybrid classical-quantum computer architecture for molecular modeling |
| CN101131707A (zh) * | 2006-08-25 | 2008-02-27 | 屹昂计算化学软件（上海）有限公司 | 分子力学力场参数的自动化生成方法 |
| CN102831256A (zh) * | 2011-06-16 | 2012-12-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种利用计算机模拟计算化学物质溶解度参数的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 文家焱;梁世东;: "基于绝热量子演化的量子状态转换方法" * |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115116552A (zh) * | 2021-03-19 | 2022-09-27 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种量子化学模拟的分子能量计算方法及装置 |
| CN115116552B (zh) * | 2021-03-19 | 2024-08-13 | 本源量子计算科技（合肥）股份有限公司 | 一种量子化学模拟的分子能量计算方法及装置 |
| CN115116553A (zh) * | 2021-03-19 | 2022-09-27 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 分子的参数配置方法、装置、介质及电子装置 |
| CN115829039B (zh) * | 2021-09-17 | 2024-08-13 | 本源量子计算科技（合肥）股份有限公司 | 一种费米子系统的宇称分层方法、装置、电子设备及介质 |
| CN115829039A (zh) * | 2021-09-17 | 2023-03-21 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种费米子系统的宇称分层方法、装置、电子设备及介质 |
| WO2023102688A1 (zh) * | 2021-12-06 | 2023-06-15 | 深圳晶泰科技有限公司 | 酸度系数确定方法、装置、设备及计算机可读存储介质 |
| CN114528996A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-24 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 一种目标体系试验态初始参数的确定方法、装置及介质 |
| CN114511090B (zh) * | 2022-01-27 | 2023-08-04 | 本源量子计算科技（合肥）股份有限公司 | 基于自旋对称性制备体系试验态的方法、装置及介质 |
| CN114528996B (zh) * | 2022-01-27 | 2023-08-04 | 本源量子计算科技（合肥）股份有限公司 | 一种目标体系试验态初始参数的确定方法、装置及介质 |
| CN114512193B (zh) * | 2022-01-27 | 2023-08-08 | 本源量子计算科技（合肥）股份有限公司 | 基于自旋对称性和等同粒子特性制备体系试验态的方法 |
| CN114511090A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-17 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 基于自旋对称性制备体系试验态的方法、装置及介质 |
| CN114512193A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-17 | 合肥本源量子计算科技有限责任公司 | 基于自旋对称性和等同粒子特性制备体系试验态的方法 |
| CN114446401A (zh) * | 2022-02-07 | 2022-05-06 | 上海图灵智算量子科技有限公司 | 量子线路生成晶体原子坐标的方法、装置、产品及介质 |
| WO2024082694A1 (zh) * | 2022-10-18 | 2024-04-25 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 分子能量的预测方法、装置、设备及存储介质 |
| CN116239478A (zh) * | 2023-02-10 | 2023-06-09 | 南京高光半导体材料有限公司 | 一种螺环化合物及有机电致发光器件 |
| CN116935977A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-10-24 | 微观纪元(合肥)量子科技有限公司 | 分子基态的电子结构计算方法及相关设备 |
| CN116935977B (zh) * | 2023-07-17 | 2024-04-16 | 合肥微观纪元数字科技有限公司 | 分子基态的电子结构计算方法及相关设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111462825B (zh) | 2023-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111462825A (zh) | 计算化学分子基态能量的方法和装置以及计算机存储介质 | |
| Lyle et al. | A comparative analysis of expected and distributional reinforcement learning | |
| Miettinen et al. | Interactive nonlinear multiobjective optimization methods | |
| Knowles | ParEGO: A hybrid algorithm with on-line landscape approximation for expensive multiobjective optimization problems | |
| Gosavi | Simulation-based optimization | |
| Haskell et al. | Empirical dynamic programming | |
| Cruz et al. | Efficient differential evolution algorithms for multimodal optimal control problems | |
| Ansel et al. | Language and compiler support for auto-tuning variable-accuracy algorithms | |
| Agiza et al. | Nonlinear dynamics in the Cournot duopoly game with heterogeneous players | |
| Todorov | Efficient computation of optimal actions | |
| Rahimi-Vahed et al. | A multi-objective scatter search for a mixed-model assembly line sequencing problem | |
| Turkay et al. | Progressive data science: Potential and challenges | |
| Cohn et al. | Mean field variational approximation for continuous-time Bayesian networks | |
| US20220101093A1 (en) | Platform for selection of items used for the configuration of an industrial system | |
| Ruiz et al. | E-NAUTILUS: A decision support system for complex multiobjective optimization problems based on the NAUTILUS method | |
| JP6955811B1 (ja) | 試験評価システム、プログラムおよび試験評価方法 | |
| CN114528996A (zh) | 一种目标体系试验态初始参数的确定方法、装置及介质 | |
| CN111723076A (zh) | 一种生成数据库索引的方法和装置 | |
| Kaedi et al. | Biasing Bayesian optimization algorithm using case based reasoning | |
| Xie et al. | Least $ H^ 2$ Norm Updating Quadratic Interpolation Model Function for Derivative-free Trust-region Algorithms | |
| CN115116552B (zh) | 一种量子化学模拟的分子能量计算方法及装置 | |
| Rigas et al. | Adaptive training of grid-dependent physics-informed kolmogorov-arnold networks | |
| CN114239237A (zh) | 一种支持数字孪生的配电网仿真场景生成系统与方法 | |
| JP2013206460A (ja) | 多点境界値問題を解くことに基づいたシステム制御の最適化 | |
| Chen et al. | Quasi-Newton stochastic optimization algorithm for parameter estimation of a stochastic model of the budding yeast cell cycle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |