本技术实施例涉及量子信息，尤其涉及测量样品哈密顿量的方法、系统及相关设备。
背景技术：
1、核磁共振(nuclear magnetic resonance，nmr)量子计算，是构建量子计算机的拟议方法之一，其作为一项应用广泛的技术，除了日常生活中常见的医用核磁共振成像，还应用于如石油探测、化学分析或生物制药等领域。这些应用得以实现的背后，都少不了对哈密顿量的研讨，因为量子计算的控制操作是基于对哈密顿量的调控，故对核磁共振(nmr)系统的哈密顿量的研究至关重要。
2、一般的，nmr量子计算使用分子上自旋量子数为1/2的原子核作为量子比特，然后在nmr系统哈密顿量和控制场的共同作用下对量子比特进行调控，从而实现对信息的处理；其中，量子比特的哈密顿量，由原子核在磁场中的能量h0以及化合物的原子核之间的两种相互作用决定，此两种相互作用包含矢量相互作用即d耦合(d-coupling，指原子核产生的磁矩就像磁铁一样相互影响)、标量相互作用即j耦合(j-coupling，指原子核之间通过化学键相互作用)。因此，除了控制场，样品中核自旋系统在nmr系统下的总哈密顿量可表示为h＝h0+hj+hd，hj、hd分别为j耦合和d耦合下的哈密顿量。此核自旋，指原子核内部的质子和中子自身的自旋运动，是原子核的重要性质之一，是核自旋角动量的简称。
3、现有技术中，最直接的方法是，从液体或固体nmr系统的热平衡谱中读取样品中核自旋系统的总哈密顿量h，但这需要事先知道构成h的jij、dij等参数，因为前述h0、hj、hd分别需由这些参数中的至少一者表示或构成，其中，表示第i个核自旋的拉莫尔频率，jij和dij分别表示标量耦合强度和矢量耦合强度。然而事实上，在第一次获得nmr频谱时，并不知道前述jij、dij，这便给nmr实验中对样品哈密顿量h的确定工作带来了困难。
技术实现思路
1、本技术实施例提供了测量样品哈密顿量的方法、系统及相关设备，用于为核磁共振实验中对样品哈密顿量参数的标定提供便利。
2、本技术实施例第一方面提供一种测量样品哈密顿量的方法，包括：
3、获取待测样品被溶于预设液体溶剂后得到的液态样品，及所述液态样品的液态热平衡谱；所述热平衡谱指，样品中处于热平衡态的核自旋系统被施加预设脉冲后，被采样得到的核磁共振频谱；
4、假定所述液态样品中的核自旋系统满足预设耦合条件，根据所述预设耦合条件下核自旋信号的频率和总哈密顿量各构成参数间的换算关系，及所述液态热平衡谱反映的各频率值，计算所述待测样品的所述构成参数值；
5、其中，所述构成参数，包含样品中各核自旋的拉莫尔频率、每两个核自旋间的标量耦合强度，用于确定所述待测样品的总哈密顿量。
6、可选地，计算所述待测样品的所述构成参数值之后，所述方法还包括：
7、将算得的所述构成参数值作为猜测值，预测所述核自旋系统在所述猜测值下对应的本征能量差；
8、确定预测的所述本征能量差与所述液态热平衡谱反映的真实本征能量差间的损失值，并在所述损失值大于等于阈值时调整所述猜测值，并返回预测所述核自旋系统在所述猜测值下对应的本征能量差的步骤，直至新得到的损失值小于所述阈值，以获得所述构成参数的真实值；所述真实值替代所述猜测值用于确定所述待测样品的总哈密顿量。
9、可选地，所述预测所述核自旋系统在所述猜测值下对应的本征能量差，包括：
10、将所述猜测值代入液态核磁共振的总哈密顿量矩阵；
11、根据所述总哈密顿量矩阵的对角元之差，预测所述猜测值下对应的本征能量差。
12、可选地，所述预设耦合条件下核自旋信号的频率和总哈密顿量各构成参数间的换算关系，包括：所述预设耦合条件下，
13、样品中每一个核自旋的拉莫尔频率为，来自所述核自旋的所有自由感应衰减信号频率的平均值；所述核自旋的标量耦合强度为，所述自由感应衰减信号被劈裂形成的裂分峰之间的频率差值。
14、可选地，所述预设耦合条件指样品中核自旋系统的标量耦合强度至少比化学位移之差小两个数量级，所述化学位移之差指所述样品中每两个核自旋间的拉莫尔频率之差，一个所述数量级指10倍。
15、可选地，若所述待测样品被限定处于非液体状态，则计算所述待测样品的所述构成参数值之后，所述方法还包括：
16、获取所述待测样品作为非液态样品时的非液态热平衡谱；
17、假定所述非液态样品中的核自旋系统满足预设耦合条件，根据所述预设耦合条件下核自旋信号的频率分别和拉莫尔频率、总耦合强度间的换算关系，计算所述非液态样品时的拉莫尔频率值、总耦合强度，并通过所述总耦合强度和所述标量耦合强度，计算所述待测样品中每两个核自旋间的矢量耦合强度；
18、其中，所述矢量耦合强度值、所述非液态样品时的拉莫尔频率值、所述标量耦合强度值作为替补的构成参数值，用于重新确定所述待测样品的总哈密顿量。
19、可选地，计算所述待测样品的矢量耦合强度之后，所述方法还包括：
20、将所述替补的构成参数值作为猜测值，代入非液态核磁共振的总哈密顿量矩阵；
21、根据所述总哈密顿量矩阵的对角元之差，预测所述非液态样品的核自旋系统在所述猜测值下对应的本征能量差；
22、确定预测的所述本征能量差与所述非液态热平衡谱反映的真实本征能量差间的损失值，并在所述损失值大于等于阈值时调整所述猜测值，并返回预测所述非液态样品的核自旋系统在所述猜测值下对应的本征能量差的步骤，直至新得到的损失值小于所述阈值，以获得所述替补的构成参数的真实值；所述真实值替代所述猜测值用于确定所述待测样品的总哈密顿量。
23、本技术第一方面所述的方法在具体实施时可采用本技术第二方面所述的内容实现。
24、本技术实施例第二方面提供一种测量样品哈密顿量的系统，包括：获取单元和处理单元；
25、所述获取单元用于，获取待测样品被溶于预设液体溶剂后得到的液态样品，及所述液态样品的液态热平衡谱；所述热平衡谱指，样品中处于热平衡态的核自旋系统被施加预设脉冲后，被采样得到的核磁共振频谱；
26、所述处理单元用于，假定所述液态样品中的核自旋系统满足预设耦合条件，根据所述预设耦合条件下核自旋信号的频率和总哈密顿量各构成参数间的换算关系，及所述液态热平衡谱反映的各频率值，计算所述待测样品的所述构成参数值；
27、其中，所述构成参数，包含样品中各核自旋的拉莫尔频率、每两个核自旋间的标量耦合强度，用于确定所述待测样品的总哈密顿量。
28、本技术实施例第三方面提供一种电子设备，包括：
29、中央处理器，存储器以及输入输出接口；
30、所述存储器为短暂存储存储器或持久存储存储器；
31、所述中央处理器配置为与所述存储器通信，并执行所述存储器中的指令操作以执行本技术实施例第一方面或第一方面的任一具体实现方式所描述的方法。
32、本技术实施例第四方面提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如本技术实施例第一方面或第一方面的任一具体实现方式所描述的方法。
33、本技术实施例第五方面提供一种包含指令或计算机程序的计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如本技术实施例第一方面或第一方面的任一具体实现方式所描述的方法。
34、从以上技术方案可以看出，本技术实施例至少具有以下优点：
35、假设液态样品中的核自旋系统满足预设耦合条件，可规避判断核自旋系统是否满足预设耦合条件，或非预设耦合条件下计算各构成参数等步骤的实施，从而减少测量总哈密顿量过程中的计算难度、结果反馈用时。此外，根据本发明人发现的，预设耦合条件下核自旋信号的频率和各构成参数间有换算关系这一规律，能进一步便捷确定标量耦合强度、拉莫尔频率等构成参数，使得未来正确且简单地获得待测样品的总哈密顿量。
1.一种测量样品哈密顿量的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述待测样品的所述构成参数值之后，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预测所述核自旋系统在所述猜测值下对应的本征能量差，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设耦合条件下核自旋信号的频率和总哈密顿量各构成参数间的换算关系，包括：所述预设耦合条件下，
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设耦合条件指样品中核自旋系统的标量耦合强度至少比化学位移之差小两个数量级，所述化学位移之差指所述样品中每两个核自旋间的拉莫尔频率之差，一个所述数量级指10倍。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，若所述待测样品被限定处于非液体状态，则计算所述待测样品的所述构成参数值之后，所述方法还包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，计算所述待测样品的矢量耦合强度之后，所述方法还包括：
8.一种测量样品哈密顿量的系统，其特征在于，包括：获取单元和处理单元；
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至7中任意一项所述的方法。
