量子位元#

量子计算的量子比特。

待办事项： 完成测量逻辑的实现。这应该包括POVM。 更新docstrings。*更新测试。

class sympy.physics.quantum.qubit.IntQubit(*args, **kwargs)[源代码]#

一种量子位ket，它将整数作为二进制数存储在量子位值中。

这个班和 Qubit 是：

构造函数的形式。
qubit值被打印为其对应的整数，而不是原始的qubit值。qubit值的内部存储格式与 Qubit .

参数:

价值观 ：int，元组

如果是单个参数，则是我们要用qubit值表示的整数。这个整数将用尽可能少的量子位来表示。如果一对整数和第二个值大于一，则第一个整数给出以二进制形式表示的整数，第二个整数给出要使用的量子位数。零和一的列表也被接受来生成逐位模式。

纳比特 ：内景

表示量子位数的整数。此数字应与关键字一起传递 nqubits=N . 您可以使用它来避免Qubit样式的位元组的模糊性。请参阅下面的示例了解更多详细信息。

实例

为整数5创建一个量子位：

>>> from sympy.physics.quantum.qubit import IntQubit
>>> from sympy.physics.quantum.qubit import Qubit
>>> q = IntQubit(5)
>>> q
|5>

我们还可以创建一个 IntQubit 通过一个 Qubit 实例。

>>> q = IntQubit(Qubit('101'))
>>> q
|5>
>>> q.as_int()
5
>>> q.nqubits
3
>>> q.qubit_values
(1, 0, 1)

我们可以回到正常的量子位形式。

>>> Qubit(q)
|101>

请注意 IntQubit 也接受 Qubit -位的样式列表。所以，下面的代码产生量子比特3，而不是一个比特 1 .

>>> IntQubit(1, 1)
|3>

为避免歧义，请使用 nqubits 参数。建议使用此关键字，尤其是当您按变量提供值时。

>>> IntQubit(1, nqubits=1)
|1>
>>> a = 1
>>> IntQubit(a, nqubits=1)
|1>

class sympy.physics.quantum.qubit.IntQubitBra(*args, **kwargs)[源代码]#: 一种量子位bra，它将整数作为二进制数存储在qubit值中。

class sympy.physics.quantum.qubit.Qubit(*args, **kwargs)[源代码]#

在计算（z）基础上的一种多量子比特ket。

我们使用最不重要的量子位在右边，所以 |00001> 在最低有效量子位中有1。

参数:: 价值观 ：列表，str

作为整数列表的qubit值( [0,0,0,1,1，] )或字符串（'011'）。

实例

用几种不同的方法创建一个量子位，并查看它们的属性：

>>> from sympy.physics.quantum.qubit import Qubit
>>> Qubit(0,0,0)
|000>
>>> q = Qubit('0101')
>>> q
|0101>

>>> q.nqubits
4
>>> len(q)
4
>>> q.dimension
4
>>> q.qubit_values
(0, 1, 0, 1)

我们可以翻转单个量子比特的值：

>>> q.flip(1)
|0111>

我们可以拿一把匕首去买一个胸罩：

>>> from sympy.physics.quantum.dagger import Dagger
>>> Dagger(q)
<0101|
>>> type(Dagger(q))
<class 'sympy.physics.quantum.qubit.QubitBra'>

内部产品按预期工作：

>>> ip = Dagger(q)*q
>>> ip
<0101|0101>
>>> ip.doit()
1

class sympy.physics.quantum.qubit.QubitBra(*args, **kwargs)[源代码]#

计算基（quz）多比特bra。

我们使用最不重要的量子位在右边，所以 |00001> 在最低有效量子位中有1。

参数:: 价值观 ：列表，str

作为整数列表的qubit值( [0,0,0,1,1，] )或字符串（'011'）。

参见

Qubit: 使用量子位的例子

sympy.physics.quantum.qubit.matrix_to_density(mat)[源代码]#: 通过求矩阵的特征向量和特征值来工作。我们知道我们可以分解rho，方法是：求和（EigenVal*| Eigenvect><Eigenvect |）

sympy.physics.quantum.qubit.matrix_to_qubit(matrix)[源代码]#

从矩阵表达式转换。一个量子比特对象的总和。

参数:: 矩阵：矩阵，numpy.matrix公司, 稀疏稀疏

The matrix to build the Qubit representation of. This works with SymPy matrices, numpy matrices and scipy.sparse sparse matrices.

实例

表示一个状态，然后返回到它的量子位形式：

>>> from sympy.physics.quantum.qubit import matrix_to_qubit, Qubit
>>> from sympy.physics.quantum.represent import represent
>>> q = Qubit('01')
>>> matrix_to_qubit(represent(q))
|01>

sympy.physics.quantum.qubit.measure_all(qubit, format='sympy', normalize=True)[源代码]#

对所有量子位进行系综测量。

参数:

量子比特 ：Qubit，添加

要测量的量子位。这可以是任何量子位，也可以是它们的线性组合。

格式：结构

要使用的中间矩阵的格式。可能的值是（'sypy'，'numpy'，'稀疏稀疏'). 当前只实现了“sympy”。

返回:

结果：列表

由原始状态及其概率组成的列表。

实例

>>> from sympy.physics.quantum.qubit import Qubit, measure_all
>>> from sympy.physics.quantum.gate import H
>>> from sympy.physics.quantum.qapply import qapply

>>> c = H(0)*H(1)*Qubit('00')
>>> c
H(0)*H(1)*|00>
>>> q = qapply(c)
>>> measure_all(q)
[(|00>, 1/4), (|01>, 1/4), (|10>, 1/4), (|11>, 1/4)]

sympy.physics.quantum.qubit.measure_all_oneshot(qubit, format='sympy')[源代码]#

对所有量子位执行一次集成测量。

一次测量相当于对量子系统进行测量。这种测量不像集合测量那样返回概率，而是返回 one 可能的结果状态。返回的确切状态是通过根据集合概率随机选取一个状态来确定的。

参数:

量子比特 ：量子比特

要测量的量子位。这可以是任何量子位，也可以是它们的线性组合。

格式：结构

要使用的中间矩阵的格式。可能的值是（'sypy'，'numpy'，'稀疏稀疏'). 当前只实现了“sympy”。

返回:

结果：量子比特

测量时系统崩溃的量子位。

sympy.physics.quantum.qubit.measure_partial(qubit, bits, format='sympy', normalize=True)[源代码]#

对指定的量子位执行部分集成测量。

参数:

量子比特 ：量子比特

要测量的量子位。这可以是任何量子位，也可以是它们的线性组合。

bits ：元组

要测量的量子位。

格式：结构

要使用的中间矩阵的格式。可能的值是（'sypy'，'numpy'，'稀疏稀疏'). 当前只实现了“sympy”。

返回:

结果：列表

由原始状态及其概率组成的列表。

实例

>>> from sympy.physics.quantum.qubit import Qubit, measure_partial
>>> from sympy.physics.quantum.gate import H
>>> from sympy.physics.quantum.qapply import qapply

>>> c = H(0)*H(1)*Qubit('00')
>>> c
H(0)*H(1)*|00>
>>> q = qapply(c)
>>> measure_partial(q, (0,))
[(sqrt(2)*|00>/2 + sqrt(2)*|10>/2, 1/2), (sqrt(2)*|01>/2 + sqrt(2)*|11>/2, 1/2)]

sympy.physics.quantum.qubit.measure_partial_oneshot(qubit, bits, format='sympy')[源代码]#

对指定的量子位执行部分一次性测量。

参数:

量子比特 ：量子比特

要测量的量子位。这可以是任何量子位，也可以是它们的线性组合。

bits ：元组

要测量的量子位。

格式：结构

要使用的中间矩阵的格式。可能的值是（'sypy'，'numpy'，'稀疏稀疏'). 当前只实现了“sympy”。

返回:

结果：量子比特

测量时系统崩溃的量子位。

sympy.physics.quantum.qubit.qubit_to_matrix(qubit, format='sympy')[源代码]#

将Qubit对象的Add/Mul转换为它的矩阵表示

这个函数与 matrix_to_qubit 它是 represent(qubit) .