本发明涉及量子计算，特别是涉及一种量子预言机。
背景技术：
1、在工业生产和学术研究等诸多领域中，常将各类实际问题描述为0-1规划问题，以进行问题求解。0-1规划问题的决策变量仅取值0或1，其是一种组合优化问题，目标是从组合问题的可行解集中求出最优解。通过求解0-1规划问题，可获得实际问题的最优决策方案。
2、随着量子计算技术的发展，量子搜索算法已成为0-1规划问题的求解方式之一。量子搜索算法基于叠加和纠缠等量子力学效应，可有效提升问题求解的速度。0-1规划问题可视为一个搜索问题，以0-1序列的形式表征问题所有有可能的解，其搜索目标是问题的最优解或近优解(近似最优解)。在具体的0-1规划问题上进行量子搜索时，需依赖量子预言机检验给定的0-1序列是否为搜索目标。故需应用量子搜索算法求解0-1规划问题，则需构建相应的量子预言机。目前主要是以直接描述目标函数的方式构建量子预言机，以在量子搜索过程中对指定的0-1序列进行判定。
3、发明人经研究发现，在许多应用场景中，0-1规划问题的目标函数是0-1变量的隐性函数，而并非是0-1变量的显性表达式，例如目标函数需计算线性规划的值函数。在现有的量子预言机的设计中，需对目标函数进行描述，仅能适用于目标函数具有显性表达式的0-1规划问题。当0-1规划问题的目标函数为隐性函数时，则无法构建出适用的量子预言机，难以基于量子搜索算法对这类0-1规划问题进行求解，使得量子搜索算法求解0-1规划问题的应用覆盖面较低，不利于0-1规划问题求解过程的速度提升。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明实施例提供了一种量子预言机，以解决现有的量子预言机的设计，仅适用于求解目标函数具有显性表达式的0-1规划问题，难以求解目标函数为隐性函数的0-1规划问题的问题。
2、为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
3、一种量子预言机，包括：
4、布尔模块、变分量子模块和结果判定模块；
5、所述布尔模块，用于对预设的第一量子寄存器的量子态进行可行性检验，并将可行性检验结果标记在预设的第二量子寄存器上；所述第一量子寄存器的量子态为基于所述第一量子寄存器中的各个量子比特所制备的叠加态，所述第一量子寄存器的量子态表征待求解的0-1规划问题的各个解；所述可行性检验结果表征搜索对象是否符合所述0-1规划问题的所有约束条件；所述搜索对象为所述第一量子寄存器的量子态所表征的解；
6、所述变分量子模块中设置有变分量子线路；所述变分量子线路为基于预设的训练数据集进行训练所得到的线路；所述训练数据集包括使所述0-1规划问题的目标函数的函数值接近最优值的多个样本；
7、所述变分量子模块，用于对所述第一量子寄存器的量子态进行近优性预测，并将近优性预测结果标记在预设的第三量子寄存器上；所述近优性预测结果为关于所述搜索对象是否接近最优解的预测结果；
8、所述结果判定模块，用于根据所述可行性检验结果和所述近优性预测结果，确定判定结果，并将所述判定结果标记在预设的第四量子寄存器上；所述判定结果表征所述搜索对象是否为搜索目标。
9、上述的量子预言机，可选的，所述布尔模块中设置有所述0-1规划问题的每个约束条件所对应的约束线路；每个所述约束条件对应的约束线路为描述该约束条件对应的布尔物理约束的量子线路；
10、所述布尔模块，具体用于通过各个所述约束条件对应的约束线路对所述第一量子寄存器的量子态进行可行性检验；
11、每个所述约束条件对应的约束线路中包含该约束线路对应的辅助量子比特；
12、每个所述约束线路，用于判断所述搜索对象是否符合该约束线路对应的约束条件，并将判断结果标记在该约束线路对应的辅助量子比特上。
13、上述的量子预言机，可选的，所述布尔模块中设置有第一多受控非门；
14、所述第一多受控非门包含第一目标量子比特和多个第一控制量子比特；所述多个第一控制量子比特与各个所述约束线路对应的辅助量子比特一一对应；
15、每个所述第一控制量子比特作用于该控制量子比特对应的辅助量子比特；所述第一目标量子比特作用于所述第二量子寄存器；
16、所述第一多受控非门，用于当各个所述辅助量子比特上标记的判断结果均表征所述搜索对象符合相应的约束条件时，将所述第二量子寄存器的状态修改为表征第一预设检验结论的状态，当并非所有所述辅助量子比特上标记的判断结果均表征所述搜索对象符合相应的约束条件时，将所述第二量子寄存器的状态修改为表征第二预设检验结论的状态，以将所述第一预设检验结论或所述第二预设检验结论，作为所述可行性检验结果标记在所述第二量子寄存器上；
17、其中，所述第一预设检验结论为所述搜索对象符合所述0-1规划问题的所有约束条件，所述第二预设检验结论为所述搜索对象并未符合所述0-1规划问题的所有约束条件。
18、上述的量子预言机，可选的，所述变分量子线路由多个子模块连接而成；
19、每个所述子模块包含该子模块对应的单量子比特门和双量子比特门，该单量子比特门为经训练的旋转门，该双量子比特门为经训练的受控旋转门；
20、各个所述子模块中的单量子比特门的旋转参数及双量子比特门的旋转参数，基于所述训练数据集和预设的梯度下降法训练得到。
21、上述的量子预言机，可选的，所述结果判定模块中设置有第二多受控非门；所述第二多受控非门包含第二控制量子比特、第三控制量子比特和第二目标量子比特；
22、所述第二控制量子比特作用于所述第二量子寄存器，所述第三控制量子比特作用于所述第三量子寄存器，所述第二目标量子比特作用于所述第四量子寄存器；
23、所述第二多受控非门，用于当所述可行性检验结果表征所述搜索对象符合所述0-1规划问题的所有约束条件，且所述近优性预测结果表征所述搜索对象接近最优解时，将所述第四量子寄存器的状态修改为表征第一预设判定结论的状态，当所述可行性检验结果表征所述搜索对象并未符合所述0-1规划问题的所有约束条件，或所述近优性预测结果表征所述搜索对象并未接近最优解时，将所述第四量子寄存器的状态修改为表征第二预设判定结论的状态，以将所述第一预设判定结论或所述第二预设判定结论，作为所述判定结果标记在所述第四量子寄存器上；
24、其中，所述第一预设判定结论表征所述搜索对象为搜索目标，所述第二预设判定结论表征所述搜索对象并非搜索目标。
25、上述的量子预言机，可选的，所述第三量子寄存器由所述第一量子寄存器中的一个量子比特构成。
26、上述的量子预言机，可选的，所述布尔模块，还用于在将所述可行性检验结果标记在所述第二量子寄存器上后，使所述第一量子寄存器的量子态维持在所述叠加态。
27、上述的量子预言机，可选的，还包括：变分量子逆模块；
28、所述变分量子逆模块，用于在所述变分量子模块将所述近优性预测结果标记在所述第三量子寄存器上后，使所述第一量子寄存器的量子态维持在所述叠加态。
29、上述的量子预言机，可选的，所述叠加态为通过预设的多个第一哈达玛门制备得到；
30、所述多个第一哈达玛门与所述第一量子寄存器中的各个量子比特一一对应；
31、每个所述第一哈达玛门作用于该第一哈达玛门对应的量子比特。
32、上述的量子预言机，可选的，所述结果判定模块中设置有量子非门和第二哈达玛门；
33、所述量子非门和所述第二哈达玛门作用于所述第四量子寄存器，以对所述第四量子寄存器的状态进行初始化。
34、基于上述本发明实施例提供的一种量子预言机，包括：布尔模块、变分量子模块和结果判定模块；布尔模块，用于对预设的第一量子寄存器的量子态进行可行性检验，并将可行性检验结果标记在预设的第二量子寄存器上；第一量子寄存器的量子态为基于第一量子寄存器中的各个量子比特所制备的叠加态，第一量子寄存器的量子态表征待求解的0-1规划问题的各个解；可行性检验结果表征搜索对象是否符合所述0-1规划问题的所有约束条件；搜索对象为第一量子寄存器的量子态所表征的解；变分量子模块中设置有变分量子线路；变分量子线路为基于预设的训练数据集进行训练所得到的线路；训练数据集包括使0-1规划问题的目标函数的函数值接近最优值的多个样本；变分量子模块，用于对第一量子寄存器的量子态进行近优性预测，并将近优性预测结果标记在预设的第三量子寄存器上；近优性预测结果为关于搜索对象是否接近最优解的预测结果；结果判定模块，用于根据可行性检验结果和近优性预测结果，确定判定结果，并将判定结果标记在预设的第四量子寄存器上；判定结果表征搜索对象是否为搜索目标。应用本发明实施例提供的量子预言机，可通过布尔模块检验搜索对象是否符合待求解问题的所有约束条件，通过变分量子模块预测搜索对象是否接近最优解，以此确定搜索对象是否为搜索目标。在量子预言机的设计中，应用经训练的变分量子线路预测搜索对象是否接近最优解，而非通过目标函数的函数值对搜索对象的近优性进行判断，故无需对目标函数进行直接描述。无论待求解的0-1规划问题的目标函数是否具有显性表达式，均可基于本发明实施例提供的量子预言机部署量子搜索算法，继而通过量子搜索算法实现问题求解，有利于提高量子搜索算法求解0-1规划问题的应用覆盖面，提升各类0-1规划问题的求解速度。
1.一种量子预言机，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的量子预言机，其特征在于，所述布尔模块中设置有所述0-1规划问题的每个约束条件所对应的约束线路；每个所述约束条件对应的约束线路为描述该约束条件对应的布尔物理约束的量子线路；
3.根据权利要求2所述的量子预言机，其特征在于，所述布尔模块中设置有第一多受控非门；
4.根据权利要求1所述的量子预言机，其特征在于，所述变分量子线路由多个子模块连接而成；
5.根据权利要求1所述的量子预言机，其特征在于，所述结果判定模块中设置有第二多受控非门；所述第二多受控非门包含第二控制量子比特、第三控制量子比特和第二目标量子比特；
6.根据权利要求1所述的量子预言机，其特征在于，所述第三量子寄存器由所述第一量子寄存器中的一个量子比特构成。
7.根据权利要求1所述的量子预言机，其特征在于，所述布尔模块，还用于在将所述可行性检验结果标记在所述第二量子寄存器上后，使所述第一量子寄存器的量子态维持在所述叠加态。
8.根据权利要求1所述的量子预言机，其特征在于，还包括：变分量子逆模块；
9.根据权利要求1所述的量子预言机，其特征在于，所述叠加态为通过预设的多个第一哈达玛门制备得到；
10.根据权利要求1所述的量子预言机，其特征在于，所述结果判定模块中设置有量子非门和第二哈达玛门；
