本发明公开了一种基于机器学习框架的量子程序优化方法及相关设备，所述方法包括：调用量子模块创建包括待替换量子逻辑门的量子程序，并获取所述待替换量子逻辑门的候选量子逻辑门；调用所述量子模块用所述候选量子逻辑门替换所述待替换量子逻辑门，得到替换后的量子程序；在替换后的所述量子程序的输出对应的目标函数值小于替换前所述量子程序的输出对应的所述目标函数值时，确定替换后的所述量子程序为优化后的量子程序，所述目标函数值为损失函数值或目标系统的基态能量。通过该技术方案，可以实现对量子程序的优化。