量子门库

量子门库#

Janus 提供 60+ 种标准量子门。

单比特门#

Pauli 门#

门

方法

说明

I

qc.id(q)

恒等门

X

qc.x(q)

Pauli-X (NOT)

Y

qc.y(q)

Pauli-Y

Z

qc.z(q)

Pauli-Z

Clifford 门#

门

方法

说明

H

qc.h(q)

Hadamard

S

qc.s(q)

√Z

S†

qc.sdg(q)

S 共轭转置

√X

qc.sx(q)

√X

旋转门#

门

方法

参数

RX

qc.rx(θ, q)

θ: 旋转角度

RY

qc.ry(θ, q)

θ: 旋转角度

RZ

qc.rz(θ, q)

θ: 旋转角度

P

qc.p(λ, q)

λ: 相位

U

qc.u(θ, φ, λ, q)

通用单比特门

两比特门#

基本两比特门#

门

方法

说明

CX

qc.cx(c, t)

CNOT

CY

qc.cy(c, t)

受控 Y

CZ

qc.cz(c, t)

受控 Z

CH

qc.ch(c, t)

受控 H

SWAP

qc.swap(q1, q2)

交换门

iSWAP

qc.iswap(q1, q2)

iSWAP

受控旋转门#

qc.crx(θ, c, t)  # 受控 RX
qc.cry(θ, c, t)  # 受控 RY
qc.crz(θ, c, t)  # 受控 RZ
qc.cp(θ, c, t)   # 受控 Phase

两比特旋转门#

qc.rxx(θ, q1, q2)  # XX 旋转
qc.ryy(θ, q1, q2)  # YY 旋转
qc.rzz(θ, q1, q2)  # ZZ 旋转
qc.rzx(θ, q1, q2)  # ZX 旋转

多比特门#

三比特门#

qc.ccx(c1, c2, t)     # Toffoli
qc.ccz(c1, c2, t)     # 双控制 Z
qc.cswap(c, t1, t2)   # Fredkin

多控制门#

qc.mcx([0, 1], 2)              # 多控制 X
qc.mcp(np.pi/4, [0, 1], 2)     # 多控制 Phase
qc.mcrx(np.pi/4, [0, 1], 2)    # 多控制 RX
qc.mcry(np.pi/3, [0, 1, 2], 3) # 多控制 RY
qc.mcrz(np.pi/2, [0], 1)       # 多控制 RZ

链式创建受控门#

from janus.circuit.library import U3Gate, RXGate, HGate

qc.gate(RXGate(np.pi/4), 2).control(0)
qc.gate(HGate(), 2).control([0, 1])
qc.gate(U3Gate(np.pi/4, 0, 0), 3).control([0, 1, 2])

特殊操作#

操作

方法

说明

Barrier

qc.barrier()

屏障

Measure

qc.measure(q, c)

测量

Reset

qc.reset(q)

重置

Delay

qc.delay(duration, q)

延迟

参数化门#

from janus.circuit import Parameter

theta = Parameter('theta')
phi = Parameter('phi')

qc = Circuit(2)
qc.rx(theta, 0)
qc.ry(phi, 1)

# 检查参数
print(qc.parameters)
print(qc.is_parameterized())

# 绑定参数
bound_qc = qc.bind_parameters({theta: np.pi/2, phi: np.pi/4})
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