CN115659677B - 一种基于量子计算的动力学模拟方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种基于量子计算的动力学模拟方法及装置，该方法包括：将量子系统划分为具有关联的若干子系统；根据若干子系统，构建表征量子系统的第一网络，第一网络包括若干子网，若干子网分别对应于若干子系统；子网、以及子网之间的关联分别通过经典张量或量子线路表示；分别通过若干子网，模拟若干子系统的各自的动力学演化，获取各个子系统在目标时刻分别对应的第一量子态；根据各个子系统的第一量子态，获取量子系统在目标时刻的第二量子态。

Description

一种基于量子计算的动力学模拟方法及装置

技术领域

本发明涉及量子计算领域，尤其涉及一种基于量子计算的动力学模拟方法及装置。

背景技术

量子系统的动力学模拟对于研究量子系统至关重要，在包括固体材料、功能材料、化学分子、药物设计等很多领域中有广泛的应用。例如，在材料合成中，希望可以对材料的性质进行预测和分析。而通过对量子系统的动力学模拟，可以获得材料的关键性能参数，包括材料的电阻、发光效率、磁化率、响应函数等具体参数。但是，由于量子多体系统的计算量会随着量子系统规模指数级增加，经典的动力学模拟方法往往在计算精度、内存消耗和模拟速度等方面受到限制。所以，现有的经典计算方法很难对量子系统进行有效的模拟。

量子计算机可以有效模拟任意量子系统。但是，当前的通过量子计算机模拟量子系统的方案对于硬件具有很高的要求，包括需要可容错的量子计算机、或者较深的量子线路。所以，现有的量子计算机模拟方案，对于当前的量子计算技术具有很大挑战，很难在当前的中小规模且有噪声的量子设备进行实际问题的计算。

因此，需要一种新基于量子计算的动力学模拟方案。

发明内容

本发明实施例提供一种基于量子计算的动力学模拟方法及装置。利用该方法，可以利用小规模量子线路解决大规模的量子系统动力学问题，大大对于量子计算资源的消耗。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为，一方面提供一种基于量子计算的动力学模拟方法，包括：

将量子系统划分为具有关联的若干子系统；

根据所述若干子系统，构建表征所述量子系统的第一网络，所述第一网络包括分别对应于所述若干子系统的若干子网；所述子网、以及子网之间的关联分别通过经典张量或量子线路表示；

分别通过所述若干子网，模拟所述若干子系统的各自的动力学演化，获取各个子系统在目标时刻分别对应的第一量子态；根据各个子系统的第一量子态，获取量子系统在目标时刻的第二量子态。

优选地，所述方法还包括：

基于对第二量子态的测量结果，确定量子系统的物理参数。

优选地，所述物理参数包括电阻、磁化率、光电导、吸收能谱中的一个或多个。

优选地，所述若干子系统中包括第一子系统，所述若干子网中包括第一子网，所述第一子网对应于第一子系统，所述第一子网通过经典张量表示；

分别通过所述若干子网，进行所述若干子系统的各自的动力学演化，获取各个子系统在目标时刻分别对应的第一量子态，包括，基于经典张量的缩并，模拟第一子系统的动力学演化，获取第一子系统在目标时刻对应的第一量子态。

优选地，所述若干子系统中包括第二子系统，所述若干子网中包括第二子网，所述第二子网对应于第二子系统，所述第二子网通过量子线路表示；

分别通过所述若干子网，进行所述若干子系统的各自的动力学演化，获取各个子系统在目标时刻分别对应的第一量子态，包括，通过第二子网对应的量子线路的量子演化，模拟第二子系统的动力学演化，基于对所述量子线路的测量，获取第二子系统在目标时刻对应的第一量子态。

优选地，将量子系统划分为具有关联的若干子系统，包括，根据所述量子系统的自由度，将量子系统划分为具有关联的若干子系统。

第二方面，提供一种基于量子计算的动力学模拟装置，包括：

子系统确定单元，配置为，将量子系统划分为具有关联的若干子系统；

量子张量网络构建单元，配置为，根据所述若干子系统，构建表征所述量子系统的第一网络，所述第一网络包括分别对应于所述若干子系统的若干子网；所述子网、以及子网之间的关联分别通过经典张量或量子线路表示；

量子台演化单元，配置为，分别通过所述若干子网，模拟所述若干子系统的各自的动力学演化，获取各个子系统在目标时刻分别对应的第一量子态；根据各个子系统的第一量子态，获取量子系统在目标时刻的第二量子态。

第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行第一、第二方面任一项所述的方法。

第四方面，提供一种计算设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现第一、第二方面任一项所述的方法。

附图说明

为了更清楚说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于量子计算的动力学模拟方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的第一网络的几种结构示意图；

图3为本发明实施例提供的基于量子测量的量子张量缩并过程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种基于量子计算的动力学模拟装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如前所述，现有的经典模拟方法很难对量子系统进行有效的模拟，而现有的量子模拟方案，对于当前的量子计算技术具有很大挑战，很难在当前的中小规模且有噪声的量子设备进行实际问题的计算。为了更清晰的表述本说明书实施例提供的基于量子计算的动力学模拟方案的优点。下面先对现有的量子系统的动力学模拟技术及其缺点做进一步的概要说明。

第一类量子系统的动力学模拟，是经典模拟方案。具体的，量子系统通常可以用波函数进行描述，并通过求解薛定谔方程来获得希望得到的物理量。但是由于量子系统自身的量子力学特性，对量子波函数的计算代价随着量子体系的规模呈现指数级的增长。例如，现有的量子动力学的传统模拟方法包括张量网络模拟方案。张量网络方案采用张量网络对量子系统的波函数进行近似处理，来实现对量子系统的波函数的经典近似存储。张量网络方法、以及它的其他其衍生方案通常采用以下方式实现量子系统的动力学模拟：1)首先获得量子系统的初始状态，即初始波函数的近似张量网络表示。2)将量子系统的哈密顿量分解成L项局域的子哈密顿量，其中系统的动力学过程由系统的哈密顿量完备的描述，然后获得局域哈密顿量的近似张量网络表示。3)设置量子系统演化的目标演化时间T，演化的时间间隔dt，总的演化步数n＝T/dt。还可以例如设置计算演化过程使用的计算资源的上限，例如计算允许的最大内存上限、以及设置张量网络的最大键维度等指标。4)从演化初始时刻开始，对于每一时间间隔，针对量子系统按照局域哈密顿量进行演化，演化的过程可以通过局域哈密顿的张量网络的缩并实现。在L项哈密顿量演化完成之后，得到了更新后的量子系统的张量网络。在每一个时间间隔，重复演化更新过程，直到达到了目标演化时间T。5)在得到最终的T时刻的量子系统的张量网络之后，对待测量的可观测量进行测量，获得目标结果，可以通过对张量网络进行缩并完成。

但是，该方案存在如下问题，尽管通过对波函数做张量的近似可以部分地降低量子多体体系的波函数的指数级别上升的计算代价，但是经典张量网络近似在很多实际情况下不能很好的描述量子系统。例如，对于现实中二维或者三维量子系统的模拟问题，张量网络通常并不适用。具体的，由于张量网络采取了近似手段对量子系统进行描述，张量网络对于大多数量子问题并不适用，尤其是当量子系统具有较强的纠缠时(比如系统的纠缠超过面积定律)。张量网络方案通常难以处理超过一维的量子系统，而现实世界感兴趣的多数量子问题是二维或者三维的，张量网络很难对这类问题进行精确的描述。并且，张量网络也无法处理具有远程关联的体系，对于一般的晶格或者化学问题，经典张量网络不再适用。此外，张量网络对多数量子问题进行精确建模并计算动力学的传统方法还存在面临着可使用内存、计算精度和计算速度等方面的限制的问题。

第二类量子系统的动力学模拟，是量子模拟方案。随着量子技术的发展，量子计算解决动力学问题被认为是最有希望实现量子计算优势的领域之一。现有的采用量子模拟的技术方案例如包括乘积公式方案，该方案的主要思想，是将多体问题的哈密顿量拆解成局域的哈密顿量，但是由于其通常需要较多的量子门而较难再当前含噪声的量子设备上运行。另一种采用量子模拟的技术方案为变分量子方案，该方案主要通过参数化量子线路进行量子系统的演化模拟。

但是，这些传统的量子模拟方案存在如下问题：一方面，通常要求深层的量子线路，通常难以在实际的量子器件上实现。具体的，例如在乘积公式方法中考虑一阶切片的方法，需要的量子门的数目正比于L³J³T²/epsilon，其中L是局域哈密顿量的个数，J是哈密顿量强度中最大的值，T是演化时间，epsilon是目标的误差。可见，基于乘积公式的量子处理、以及其衍生方案，量子门的数目至少是正比于时间T，并且会引入较大的常数因子。因此，这类方案对于量子资源的要求较高，而难以在实际的量子器件上实现。另一方面，更为重要地，在对线路深度的要求之外，传统的量子技术方案要求量子逻辑比特的数目不小于目标问题的比特数目即计算需要的量子比特数量较大。例如，对于一个化学分子，需要N个量子比特对问题进行编码。因此，需要具有N个量子逻辑比特的量子计算机来处理这个问题。此外，现有的变分量子算法及其衍生算法，通常混合基于经典计算机的线路参数优化、以及量子门形式的量子线路，难以保证动力学演化的精度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于量子计算的动力学模拟方法。该方案的核心思想是，将量子系统根据自由度分解成若干具有关联的子系统，并根据获取的具有关联的子系统构建量子-张量网络(例如，第一网络)。在该网络中，对于各个子系统、以及各个子系统之间的关联则分别由对应的经典张量或量子线路(可以表示为对应的量子张量)来表示。然后，可以基于各个子系统对应的经典张量或量子线路，分别进行各个子系统的演化过程。最后，结合各个子系统的演化结果获取整个量子系统在目标演化时间的量子态，并可以基于对该量子态的测量结果，确定量子系统的物理参数。使用该方法，可以大大降低了对量子计算机硬件的要求，包括对于量子比特的数量、线路的深度、以及量子门的错误率的要求，节约了量子设备的资源。进而，可以通过小规模浅层量子线路来实现大规模量子系统动力学过程的模拟计算。

图1为本发明实施例提供的一种基于量子计算的动力学模拟方法的流程图。如图1所示，该方法至少包括如下步骤：

步骤11，将量子系统划分为具有关联的若干子系统；

步骤12，根据所述若干子系统，构建表征所述量子系统的第一网络，所述第一网络包括分别对应于所述若干子系统的若干子网；所述子网、以及子网之间的关联分别通过经典张量或量子线路表示；

步骤13，分别通过所述若干子网，模拟所述若干子系统的各自的动力学演化，获取各个子系统在目标时刻分别对应的第一量子态；根据各个子系统的第一量子态，获取量子系统在目标时刻的第二量子态。

首先，在步骤11，将量子系统划分为具有关联的若干子系统。

该步骤中，可以将目标量子系统划分具有关联的若干子系统。在不同的实施例中，该量子系统可以是不同的具体量子系统，本说明书对此不做限制。例如，在一个实施例中，目标量子系统可以为包括若干粒子的晶胞。在一个实施例中，目标量子系统可以为具有电子-声子相互作用的化学分子。在不同的实施例中，也可以将具体不同的目标量子系统，划分为不同的若干子系统，本说明书也对此不做限制。在一个实施例中，可以根据量子系统的自由度，将量子系统划分为具有关联的若干子系统。自由度，通常是指独立对量子系统的状态产生影响的变量的个数。在一个具体的实施例中，由于固体材料具有周期性结构，可以根据重复单元将晶胞划分成小的子系统。在一个具体的实施例中，对于具有电子-声子相互作用的化学分子或者化学材料，可以根据其不同的相互作用(即不同的自由度)将系统划分为若干更小的子系统。

接着，在步骤12，将根据所述若干子系统，构建表征所述量子系统的第一网络。

该步骤中，可以根据步骤11中获取若干子系统，构建表征该量子系统第一网络(本说明书中也称之为量子-张量网络)，该网络中可以包括分别对应于若干子系统的若干子网。并且，各子网、以及子网之间的关联可以分别通过经典张量或量子线路表示。

由于子网可以由经典张量或量子线路表示，因此，在一个实施例中，若干子系统中可以包括第一子系统，所述若干子网中包括第一子网，所述第一子网对应于第一子系统，所述第一子网通过经典张量表示。在另一个实施例中，若干子系统中可以包括第二子系统，所述若干子网中包括第二子网，所述第二子网对应于第二子系统，所述第二子网通过量子线路表示。

在不同的实施例中，构建的第一网络可以具有不同的具体结构。例如可以包括量子线路-量子线路网络(即各子网通过量子线路表示，子网之间的关联通过量子线路表示的量子-张量网络)，经典张量-量子线路网络(即各子网通过经典张量表示，子网之间的关联通过量子线路表示的量子-张量网络)，量子线路-经典张量网络(即各子网通过量子线路表示，子网之间的关联通过经典张量表示的量子-张量网络)。图2为本发明实施例提供的第一网络的几种结构示意图。其中，图2(a)显示了量子线路-经典张量网络的结构，图2(b)经典张量-量子张量的结构，图2(c)量子线路-量子线路网络的结构，以上各种网络结构均可以采用树状结构。其中，对于每个张量，上/下指标分别对应其经典/量子指标，每个子系统可以由量子或者经典张量表示，子系统之间的关联可以由量子或者经典张量表示。在一个实施例中，经典张量例如可以是：矩阵乘积态(matrix product state)、投影纠缠对状态(Projected Entangled Pair States)、多尺度纠缠重整化拟设(The MultiscaleEntanglement Renormalizaton Ansatz)等中的一种。如果量子体系的尺寸是n*k个量子比特，其可以分割成k个子系统(假设k<＝n)，每个子系统包含n个量子比特。传统的量子模拟方法至少需要使用n*k个量子比特，而本说明书实施例提供的量子模拟方案，可以仅仅操控n个比特来实现对n*k系统的模拟(可以利用n个比特依次处理不同的子系统)。

此后，在步骤13，分别通过所述若干子网，模拟所述若干子系统的各自的动力学演化，获取各个子系统在目标时刻分别对应的第一量子态；根据各个子系统的第一量子态，获取量子系统在目标时刻的第二量子态。

该步骤中，可以基于各个子网，模拟各子系统的动力学演化过程，然后结合各演化结果，获取量子系统在演化的目标时刻的量子态。

由于在不同的实施例中，各个子网可以表示为经典张量或量子线路。所以，在不同的实施例中，可以根据对于经典张量的缩并，模拟子系统的动力学演化过程。也可以利用量子线路的本身的演化，模拟子系统的动力学演化过程。在上述包括第一子系统的实施例中，可以基于经典张量的缩并，模拟第一子系统的动力学演化，获取第一子系统在目标时刻对应的第一量子态。在上述包括第二子系统的实施例中，通过第二子网对应的量子线路的演化，模拟第二子系统的动力学演化，基于对所述量子线路的测量，获取第二子系统在目标时刻对应的第一量子态。

在一个具体的实施例中，首先，例如可以设置参数化的量子线路的初始状态来表示第k个子系统初始时刻的量子态，同时设置例如目标演化的时间T、时间的间隔dt、演化步数n＝T/dt。然后，从初始时刻开始，在每一个时间间隔，对量子系统的每个子系统按照其哈密顿量进行演化。在演化中，可以按照含时变分原则确定更新的线路参数，并通过更新线路参数来实现量子系统的随时间演化。在一个具体的实施例中，在每一步的演化过程中，模拟误差可以通过对误差函数进行测量得到。在一个例子中，误差函数可以表达成可观测量的期待值，其中可以包含系统的哈密顿量的平方的期待值。在一个具体的例子中，如果误差超过的一定的阈值，还可以通过增加量子线路中的参数，以修正量子线路，使得演化过程更为准确。通过更新每一层量子线路的参数，可以得到每一个时刻演化后的量子张量网络，即含时的量子态。重复这一演化更新过程，直到达到了目标的演化时间T。

在另一个具体的实施例中，量子线路的演化可以通过为其对应的量子张量的缩并表示。图3为本发明实施例提供的基于量子测量的量子张量缩并过程示意图。其中，图3(a)示出表示量子系统的量子线路，该量子线路对应可以是多层量子张量。其中，O表示局域的(即子系统的)可观测量。任意的全局(即整个量子系统的)可观测量可以写成局域可观测量的直积态的求和。图3(b)示出如下过程，首先对底层的量子张量进行缩并，得到的测量结果M，其同样也是厄米形式的可观测量。图3(c)示出如下过程，在对第一层量子张量缩并之后得到的测量结果M将继续作为新的可观测量进入上层的量子张量线路。通过对M进行量子测量，可以得到原始的全局直积态的可观测量O的期待值。

在一个实施例中，还可以基于对第二量子态的测量结果，确定量子系统的物理参数。在不同的具体实施例中，确定的物理参数可以不同。在一个具体的实施例中，物理参数可以包括电阻、磁化率、光电导、吸收能谱中的一个或多个。在不同的实施例中，可以利用不同的具体方法，对第二量子态进行测量，并根据具体获取的测量结果，确定例如上述的物理参数，本说明书对此不做限制。

综上所述，本发明实施例提供的一种基于量子计算的动力学模拟方案，具有如下优点：第一，对于大规模量子系统，采用多子系统、多层级的模拟演化，可以实现利用小规模量子线路模拟大规模的量子系统动力学过程，极大地缓解了在处理上述问题中对于量子芯片资源的限制，包括但不限于量子比特数目、量子线路深度、噪声依赖性等。第二，在参数化量子线路来模拟量子系统的动力学过程中，不同于的传统的利用时间切片或者乘积公式方式来设计量子线路的量子门。而是对于量子线路部分，通过量子测量获得待测量的期待值，并通过测量结果对误差进行估计，进而实现准确的参数更新，实现高精度的动力学模拟。第三。可以利用低维量子处理器(空间拓扑结构为一维或者二维)处理具有长程关联或者高维(空间二维及其以上)的量子多体系统(例如包括化学分子和材料)，并对其动力学过程进行模拟计算，例如获取其响应函数或对其中的关键参数进行预测。第三、该方法将量子张量网络引入经典处理流程，增加了能够表达的纠缠特性，能够以更高的效率、精度完成目标量子系统的动力学模拟任务。还将子系统自身的关联部分和子系统外部的关联的部分用量子或者经典张量表述，从而可以对应于不同的硬件处理器进行处理。极大程度上扩展了经典张量网络和量子线路的表达能力，为其他类似的实现方案提供了基础。

根据又一方面的实施例，提供了一种基于量子计算的动力学模拟装置。图4为本发明实施例提供的一种基于量子计算的动力学模拟装置的结构图，如图4所示，该装置400包括:

子系统确定单元41，配置为，将量子系统划分为具有关联的若干子系统；

网络构建单元42，配置为，根据所述若干子系统，构建表征所述量子系统的第一网络，所述第一网络包括分别对应于所述若干子系统的若干子网；所述子网、以及子网之间的关联分别通过经典张量或量子线路表示；

量子态演化单元43，配置为，分别通过所述若干子网，模拟所述若干子系统的各自的动力学演化，获取各个子系统在目标时刻分别对应的第一量子态；根据各个子系统的第一量子态，获取量子系统在目标时刻的第二量子态。

根据又一方面的实施例，还提供一种计算机可读介质，包括存储于其上的计算机程序，所述计算机在运行时执行上述的方法。

根据又一方面的实施例，还提供一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现上述的方法。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于量子计算的动力学模拟方法，包括：

将量子系统划分为具有关联的若干子系统；

根据所述若干子系统，构建表征所述量子系统的第一网络，所述第一网络包括分别对应于所述若干子系统的若干子网；所述子网、以及子网之间的关联分别通过经典张量或量子线路表示；

分别通过所述若干子网，模拟所述若干子系统的各自的动力学演化，获取各个子系统在目标时刻分别对应的第一量子态；根据各个子系统的第一量子态，获取量子系统在目标时刻的第二量子态；所述若干子系统中包括第二子系统，所述若干子网中包括第二子网，所述第二子网对应于第二子系统，所述第二子网通过量子线路表示；所述分别通过所述若干子网，进行所述若干子系统的各自的动力学演化，获取各个子系统在目标时刻分别对应的第一量子态，包括，通过第二子网对应的量子线路的演化，模拟第二子系统的动力学演化，基于对所述量子线路的测量，获取第二子系统在目标时刻对应的第一量子态；其中，在所述第二子系统的动力学演化的每一步演化过程中通过误差函数测量模拟误差，若模拟误差超过一定阈值，增加所述第二子网对应的量子线路量子线路中的参数;

基于对第二量子态的测量结果，确定量子系统的物理参数，所述物理参数包括电阻、磁化率、光电导、吸收能谱中的一个或多个，所述量子系统为包括若干粒子的晶胞。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述若干子系统中包括第一子系统，所述若干子网中包括第一子网，所述第一子网对应于第一子系统，所述第一子网通过经典张量表示；

分别通过所述若干子网，进行所述若干子系统的各自的动力学演化，获取各个子系统在目标时刻分别对应的第一量子态，包括，基于经典张量的缩并，模拟第一子系统的动力学演化，获取第一子系统在目标时刻对应的第一量子态。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，将量子系统划分为具有关联的若干子系统，包括，根据所述量子系统的自由度，将量子系统划分为具有关联的若干子系统。

4.一种基于量子计算的动力学模拟装置，包括：

子系统确定单元，配置为，将量子系统划分为具有关联的若干子系统；

网络构建单元，配置为，根据所述若干子系统，构建表征所述量子系统的第一网络，所述第一网络包括分别对应于所述若干子系统的若干子网；所述子网、以及子网之间的关联分别通过经典张量或量子线路表示；

量子态演化单元，配置为，分别通过所述若干子网，模拟所述若干子系统的各自的动力学演化，获取各个子系统在目标时刻分别对应的第一量子态；根据各个子系统的第一量子态，获取量子系统在目标时刻的第二量子态；所述若干子系统中包括第二子系统，所述若干子网中包括第二子网，所述第二子网对应于第二子系统，所述第二子网通过量子线路表示；所述分别通过所述若干子网，进行所述若干子系统的各自的动力学演化，获取各个子系统在目标时刻分别对应的第一量子态，包括，通过第二子网对应的量子线路的演化，模拟第二子系统的动力学演化，基于对所述量子线路的测量，获取第二子系统在目标时刻对应的第一量子态；其中，在所述第二子系统的动力学演化的每一步演化过程中通过误差函数测量模拟误差，若模拟误差超过一定阈值，增加所述第二子网对应的量子线路量子线路中的参数；

量子态演化单元，还配置为，基于对第二量子态的测量结果，确定量子系统的物理参数，所述物理参数包括电阻、磁化率、光电导、吸收能谱中的一个或多个，所述量子系统为包括若干粒子的晶胞。

5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行权利要求1-3中任一项的所述的方法。

6.一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现权利要求1-3中任一项所述的方法。