量子计算机状态向量/稳定器电路模拟器及汇编语言
qs的Python项目详细描述
qsy
量子计算机状态矢量/稳定器电路模拟与组装 语言。
目录
安装
$ pip install qsy
这将安装python库qsy和命令行工具qsyam。
qsy
qsy是一个用于模拟量子电路的python库。
示例
下面的代码创建一个纠缠态并将其状态向量打印到 狄拉克符号。
fromqsyimportQuantumRegister,gatesqr=QuantumRegister(2)qr.apply_gate(gates.H,0)qr.apply_gate(gates.CX,0,1)print(qr.to_dirac())
输出为：
+0.70711|00> +0.70711|11>
qsyam
qsyam是一种量子汇编语言，充当qsy的前端。它允许
您可以快速编写和调试Quantum程序。它还允许高效
使用chp后端模拟稳定器电路。
使用量
usage: qsyasm [-h] [-V] [-v] [-t] [-b B] [-s SHOTS] [--ignore-print-warning]
[--skip-zero-amplitudes]
filename
qsyasm assembly runner
positional arguments:
filename qsyasm file to execute
optional arguments:
-h, --help show this help message and exit
-V, --version show program's version number and exit
-v, --verbose verbose output
-t, --time time program execution
-b B, --backend B simulator back-end to use: chp or statevector
(default: statevector)
-s SHOTS, --shots SHOTS
amount of shots to run
--ignore-print-warning
ignore register too large to print warning
--skip-zero-amplitudes
don't print states with an amplitude of 0
示例
下面的qsysm程序创建一个纠缠态并测量 经典寄存器：
qreg[2]qcreg[2]chq[0]cxq[0],q[1]measq,c
运行它：
$ qsyasm examples/qsyasm/bell.qs
q[2]: +1|11>
+0 | 00
+0 | 01
+0 | 10
+1 | 11
c[2]: 11
或者多次运行：
$ qsyasm examples/qsyasm/bell.qs --shots=1024
q[2]: +1|00>
+1 | 00
+0 | 01
+0 | 10
+0 | 11
c[2]: {'11': 550, '00': 474}
更多的例子如量子相位估计算法可以在 examples/qsyasm文件夹。
语法
qsyam程序的结构由一系列指令组成。一个 指令定义为一个操作，后面跟着它的参数。
操作
指令
cxq[0],q[1]
应用带有控制qubitq[0]和目标qubitq[1]的cnot操作。
有些操作将角度（以弧度为单位）作为参数。参数化操作
rz(pi/2)q[0]
围绕z轴旋转^ ^ {CD2>}π/2弧度。中允许使用表达式
参数化操作。支持的表达式运算符有+、-、*、/。
以及**（电源）。为了方便起见，变量pi是可用的。
伴随运算
要应用门的伴随，可以使用adj关键字。例如，到
使用s（s匕首）的伴随：
adjsq[0]
操作列表
| Gate | qsyASM operation |
|---|---|
| Pauli I | ^{ |
| Pauli X | ^{ |
| Pauli Y | ^{ |
| Pauli Z | ^{ |
| Hadamard | ^{ |
| S | ^{ |
| T | ^{ |
| Rx | ^{ |
| Ry | ^{ |
| Rz | ^{ |
| CNOT | ^{ |
| CZ | ^{ |
| CRx | ^{ |
| CRy | ^{ |
| CRz | ^{ |
| Toffoli | ^{ |
寄存器
定义量子寄存器是通过qreg操作完成的。指令
qreg[5]q
定义一个名为q的5位量子寄存器。同样，经典寄存器（用于测量）可以定义为
creg[5]c
量子寄存器中的量子位初始化为0，经典寄存器中的位初始化为0。
测量
测量可以在单个量子位上进行，也可以在一个完整的量子态上进行。程序
qreg[5]qcreg[1]chq[0]measq[0],c[0]
测量q[0]到c[0]，折叠状态并将结果存储到c[0]。只需将一个参数传递给meas：
measq[0]
要测量完整的量子态，可以通过整个量子和经典寄存器：
qreg[3]qcreg[3]c; 3 qubit GHZ statehq[0]cxq[0],q[1]cxq[0],q[2]measq,c
折叠量子寄存器q，并将测量结果存储在c。只有当量子寄存器和经典寄存器大小相等时，这才有效。
稳定器电路的有效模拟
仅由cnot、h、s、x、y、z和cz门组成的电路可以有效地 用CHP后端模拟。对CHP使用任何其他操作 后端将导致错误。
例如，我们可以模拟一个部分纠缠的750量子比特态：
$ qsyasm examples/qsyasm/750_qubits.qs --backend=chp
c[750]: 000000000000000000000000000000000000000000000000001111111111100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
此后端是由 Scott Aaronson和Daniel Gottesman在他们的论文“稳定器电路的改进模拟” （arXiv:quant-ph/0406196）。
许可证
这个项目是由麻省理工学院授权的。查看LICENSE文件 获得完整的许可证。
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