本发明属于量子计算，具体涉及一种用于求解电子结构问题的光学实验装置及方法，尤其涉及尤其是如何通过调控光学输入，干涉仪以及输出的测量从而用来求解电子结构的基态能量的光学实验装置及方法。
背景技术：
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
2、量子计算机是利用量子态对信息进行编码和计算的设备。相对于传统计算机，由于量子态的叠加性、相干性等特点，其运算效率可以得到指数级的提升，在解决复杂问题方面具有潜在的应用价值。在量子计算的众多实现路径中，光量子计算具备实验装置搭建简便成本低，可拓展性强，室温下运行等优势。
3、在一类复杂问题--玻色采样及其变体高斯玻色采样中，量子计算机相比经典计算机取得指数的加速，从而使得原本在经典计算机上无法被解决的问题可以被解决。受益于该类问题与光学实验平台的契合以及光学实验平台本身的优势，该种优势已经被实验实现检验，并且被用于求解多种图论中的复杂问题。尽管如此，其在实际工业需求中如化学材料以及药物设计方面并没有相应的应用。
4、电子结构问题是量子化学中的一类重要问题，其主要关注点包括在系列电子轨道近似下的基态能量。求解电子结构问题能够帮助解决高温超导，过渡金属合成，固体物理以及化学反应中的疑难问题，在如材料药物设计等方面具备较高应用价值。在量子计算领域，变分量子算法通过实现量子线路变换输入量子态，量子测量获得态能量，经典优化量子线路得到最小能量来求解电子结构问题，被认为是量子计算现有发展阶段的重要应用之一。变分量子算法针对量子线路模型提出，并不适用于光量子计算中的实验装置。
技术实现思路
1、本发明为了解决上述问题，提出了一种用于求解电子结构问题的光学实验装置及方法，本发明通过光学实验仪器设计用来实现变分量子算法，从而实现电子结构问题的求解，具有较强的损耗抵抗能力。
2、根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：
3、一种用于求解电子结构问题的光学实验装置，包括线性光学干涉仪和处理器，其中：
4、所述线性光学干涉仪，用于接收光学压缩态输入或压缩态和单光子的融合输入，生成光学量子态；
5、所述处理器，被配置为构建待求化学电子结构问题的哈密顿量和参考初态，初始化线性光学干涉仪的参数，根据生成的光学量子态，生产变换后的哈密顿量，确定变换后哈密顿量在光学量子态下的期望值，将其作为目标函数，优化目标函数，并更新所述线性光学干涉仪的参数，直至达到迭代要求。
6、作为可选择的实施方式，所述处理器，被配置为利用经典优化算法优化目标函数。
7、作为可选择的实施方式，所述处理器的迭代要求被配置为目标函数达到阈值或和设定阈值的差值小于设定值。
8、作为可选择的实施方式，当所述线性光学干涉仪接收的是光学压缩态输入时，还包括一分束器，所述分束器设置于所述线性光学干涉仪的后端，用于将线性光学干涉仪输出的每个模式分别与一个单光子混合。
9、作为可选择的实施方式，所述参考初态用于对应光学输入。
10、一种用于求解电子结构问题的方法，包括以下步骤：
11、(1)构建待求化学电子结构问题的哈密顿量和参考初态；
12、(2)初始化线性光学干涉仪的参数，初始化经典化学计算方法的参数；
13、(3)参考初态用于对应压缩态输入或压缩态输入和单光子输入；
14、(4)根据初始化的参数，利用线性干涉仪生成光学量子态，经典化学方法生成变换后的哈密顿量；
15、(5)以当前能量期望值作为目标函数，优化目标函数，以更新线性干涉仪和经典方法的参数；
16、(6)重复步骤(4)-(5)，直到达到迭代条件。
17、作为可选择的实施方式，在步骤(5)中，利用零差测量技术测量得到当前能量期望值。
18、作为可选择的实施方式，在步骤(5)中，当前能量期望值为变换后哈密顿量在光学量子态下的期望值。
19、作为可选择的实施方式，在步骤(5)中，利用经典优化算法优化目标函数。
20、作为可选择的实施方式，在步骤(6)中，迭代条件为目标函数达到阈值或和设定阈值的差值小于设定值。
21、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
22、本发明通过将低成本的光学实验仪器设计用来实现变分量子算法，从而实现电子结构问题的求解。对比基于玻色采样实现变分量子算法的装置而言，该装置具有对损耗抵抗能力更强的优势。对比其他量子计算平台，该装置具备成本低，装置简易和可拓展性强的特点。该发明有助于将原本难以应用的量子平台的优点投入实际工业需求的应用。
23、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
1.一种用于求解电子结构问题的光学实验装置，其特征是，包括线性光学干涉仪和处理器，其中：
2.如权利要求1所述的一种用于求解电子结构问题的光学实验装置，其特征是，所述处理器，被配置为利用经典优化算法优化目标函数。
3.如权利要求1所述的一种用于求解电子结构问题的光学实验装置，其特征是，所述处理器的迭代要求被配置为目标函数达到阈值或和设定阈值的差值小于设定值。
4.如权利要求1所述的一种用于求解电子结构问题的光学实验装置，其特征是，当所述线性光学干涉仪接收的是光学压缩态输入时，还包括一分束器，所述分束器设置于所述线性光学干涉仪的后端，用于将线性光学干涉仪输出的每个模式分别与一个单光子混合。
5.如权利要求1所述的一种用于求解电子结构问题的光学实验装置，其特征是，所述参考初态用于对应光学输入。
6.一种用于求解电子结构问题的方法，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的一种用于求解电子结构问题的方法，其特征是，在步骤(5)中，利用零差测量技术测量得到当前能量期望值。
8.如权利要求6所述的一种用于求解电子结构问题的方法，其特征是，在步骤(5)中，当前能量期望值为变换后哈密顿量在光学量子态下的期望值。
9.如权利要求6所述的一种用于求解电子结构问题的方法，其特征是，在步骤(5)中，利用经典优化算法优化目标函数。
10.如权利要求6所述的一种用于求解电子结构问题的方法，其特征是，在步骤(6)中，迭代条件为目标函数达到阈值或和设定阈值的差值小于设定值。
