Qibo API电路构建
In [2]:
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from qibo import Circuit, gates # 导入Qibo库中的Circuit和gates模块
from qibo.models import QFT # 导入Qibo库中的QFT（量子傅里叶变换）模型
# Create a small circuit of 4 qubits
nqubits = 4
small_circuit = Circuit(nqubits)
small_circuit.add((gates.RX(i, theta=0.1) for i in range(4)))
small_circuit.add((gates.CNOT(0, 1), gates.CNOT(2, 3)))
# Create a large circuit on 8 qubits
nqubits = 8
large_circuit = Circuit(nqubits)
from qibo import Circuit, gates # 导入Qibo库中的Circuit和gates模块
from qibo.models import QFT # 导入Qibo库中的QFT（量子傅里叶变换）模型
# Create a small circuit of 4 qubits
nqubits = 4
small_circuit = Circuit(nqubits)
small_circuit.add((gates.RX(i, theta=0.1) for i in range(4)))
small_circuit.add((gates.CNOT(0, 1), gates.CNOT(2, 3)))
# Create a large circuit on 8 qubits
nqubits = 8
large_circuit = Circuit(nqubits)
In [ ]:
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# 将小电路添加到大电路的偶数量子比特上
large_circuit.add(small_circuit.on_qubits(*range(0, nqubits, 2)))
# 绘制大电路
large_circuit.draw()
# 将小电路添加到大电路的偶数量子比特上
large_circuit.add(small_circuit.on_qubits(*range(0, nqubits, 2)))
# 绘制大电路
large_circuit.draw()
0: ─RX─o─── 1: ────|─── 2: ─RX─X─── 3: ──────── 4: ─RX───o─ 5: ──────|─ 6: ─RX───X─ 7: ────────
on_qubits 是一个用于量子电路操作的方法，它的主要功能是将一个量子电路应用到另一个电路的特定量子比特上。这在构建复杂量子电路时非常有用，可以让我们重用已有的子电路。
让我们详细解释这个方法的使用方法：
- 基本语法：
new_circuit = original_circuit.on_qubits(qubit1, qubit2, ...)
- 参数说明：
qubit1, qubit2, ...：目标量子比特的索引，可以指定多个量子比特
- 功能：
- 将原始电路中的量子门操作映射到指定的目标量子比特上
- 保持原始电路的结构，只改变操作的量子比特位置
- 使用示例：
from qiskit import QuantumCircuit
# 创建一个小电路
small_circuit = QuantumCircuit(2)
small_circuit.h(0) # 在第0个量子比特上应用H门
small_circuit.cx(0, 1) # 在0和1之间应用CNOT门
# 创建一个大电路
large_circuit = QuantumCircuit(4)
# 将小电路添加到大电路的第0和第2个量子比特上
large_circuit.add(small_circuit.on_qubits(0, 2))
# 绘制大电路
large_circuit.draw()
- 实际应用场景：
- 构建重复的量子门模式
- 实现量子算法中的子程序
- 创建参数化的量子电路
- 注意事项：
- 目标量子比特的数量必须与原始电路的量子比特数量相同
- 目标量子比特的索引必须在有效范围内
- 可以使用
*操作符来展开量子比特列表
在我们的例子中：
large_circuit.add(small_circuit.on_qubits(*range(0, nqubits, 2)))
这行代码做了以下事情：
range(0, nqubits, 2)生成一个从0开始到nqubits-1的偶数序列*操作符将序列展开为单独的参数on_qubits将small_circuit应用到这些偶数索引的量子比特上add将结果添加到large_circuit中
这是一种高效地在多个量子比特上重复应用相同量子操作的方法。
In [4]:
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# Add a QFT on odd qubits
large_circuit.add(QFT(4).on_qubits(*range(1, nqubits, 2)))
large_circuit.draw()
# Add a QFT on odd qubits
large_circuit.add(QFT(4).on_qubits(*range(1, nqubits, 2)))
large_circuit.draw()
0: ─RX─o───────────────────────────────── 1: ────|───H─U1─U1─U1────────────────x─── 2: ─RX─X─────|──|──|─────────────────|─── 3: ──────────o──|──|──H─U1─U1────────|─x─ 4: ─RX───o──────|──|────|──|─────────|─|─ 5: ──────|──────o──|────o──|──H─U1───|─x─ 6: ─RX───X─────────|───────|────|────|─── 7: ────────────────o───────o────o──H─x───
In [5]:
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# Add an inverse QFT on first 6 qubits
large_circuit.add(QFT(6).invert().on_qubits(*range(6)))
large_circuit.draw()
# Add an inverse QFT on first 6 qubits
large_circuit.add(QFT(6).invert().on_qubits(*range(6)))
large_circuit.draw()
0: ─RX─o─────────────────────────────────────x─────────────────────────── ... 1: ────|───H─U1─U1─U1────────────────x─────x─|─────────────────────────── ... 2: ─RX─X─────|──|──|─────────────────|───x─|─|────────────────U1─U1─U1─H─ ... 3: ──────────o──|──|──H─U1─U1────────|─x─x─|─|────────U1─U1─H─|──|──o──── ... 4: ─RX───o──────|──|────|──|─────────|─|───x─|───U1─H─|──o────|──o─────── ... 5: ──────|──────o──|────o──|──H─U1───|─x─────x─H─o────o───────o────────── ... 6: ─RX───X─────────|───────|────|────|─────────────────────────────────── ... 7: ────────────────o───────o────o──H─x─────────────────────────────────── ... 0: ... ──────────────U1─U1─U1─U1─U1─H─ 1: ... U1─U1─U1─U1─H─|──|──|──|──o──── 2: ... |──|──|──o────|──|──|──o─────── 3: ... |──|──o───────|──|──o────────── 4: ... |──o──────────|──o───────────── 5: ... o─────────────o──────────────── 6: ... ─────────────────────────────── 7: ... ───────────────────────────────
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