qiskit是乙個python庫,是ibm用於開發完成量子計算程式。
安裝qiskit通常需要兩個步驟。第乙個是安裝anaconda,這是乙個python包管理工具,幾乎附帶了需要的所有依賴項。完成此操作後,可以參見這篇文章來安裝qiskit)
from qiskit import
*
# for jupyter notebooks:
%config inlinebackend.figure_format =
'svg'
# makes the images look nice
qiskit的核心物件是量子電路。以下為建立方法,將其稱為qc
qc = quantumcircuit(
)
該電路當前完全為空,沒有量子位,也沒有輸出。
為了減少電路的瑣碎性,我們需要定義乙個量子位暫存器。這是使用quantumregister物件完成的。例如,讓我們定義乙個由兩個量子位組成的暫存器,並將其稱為qr。
qr = quantumregister(2,
'qreg'
)
現在我們可以使用add_register方法將其新增到電路中,並通過檢查qregs電路物件的變數來檢視是否已新增它。
qc.add_register( qr )
qc.qregs
[quantumregister(2,
'qreg'
)]
現在我們的電路具有兩個量子位,我們可以使用電路的另乙個方法來檢視其外觀:draw()。
此時兩個暫存器中的狀態均為 |0⟩
為了對量子態進行操作,需要新增邏輯門
qc.h(
)
如果此時你直接這麼執行,會報錯如下
typeerror traceback (most recent call last)
input-7
-68b196ebf214
>
in--
-->
1 qc.h(
)/usr/local/anaconda3/lib/python3.
7*args,
**kwargs)
106if kwargs:
107 _rename_kwargs(func.__name__, kwargs, kwarg_map)--
>
108return func(
*args,
**kwargs)
109 110
return decorator
typeerror: h(
) missing 1 required positional argument:
'qubit'
這裡我們遇到了乙個錯誤,因為我們沒有告訴該操作的物件是哪個量子位。前面已經定義的暫存器中有兩個qubit 暫存器分別稱為qr[0]和qr[1]。
qc.h(qr[0]
)
此時,在暫存器qr[0]上,我們作用了乙個哈達瑪門h。
qc.cx(qr[0]
, qr[1]
);
可以將此時的電路繪製出來
為了檢視電路的輸出,需要使用特定的「狀態向量模擬器」來執行設計的電路。
如下,使用statevector_simulator模擬器
vector_sim = aer.get_backend(
'statevector_simulator'
)
在qiskit中,後端(backend)指量子程式實際執行時的後台裝置(可以是模擬器或真實的量子計算機)。
指定所需的模擬器名稱,則可通過aer的get_backend() 的方法得到所需的後端物件。上述例子指定的模擬器為』statevector_simulator』。
可以使用以下命令找到aer中所有模擬器的列表
aer.backends(
)
[
'qasm_simulator'
)from aerprovider(
)>
,'statevector_simulator'
)from aerprovider(
)>
,'unitary_simulator'
)from aerprovider(
)>
,'pulse_simulator'
)from aerprovider(
)>
]
所有這些模擬器都是「本地」的,這意味著它們可以在裝有qiskit的計算機上執行。
指定模擬器以後,執行**是由qiskit的execute方法完成的,該方法的引數包含,電路以及指定「後端」(在本例中為模擬器)。
job = execute(qc, vector_sim)
此時產生了乙個處理execute的物件稱為job。接著就是提取運算結果,即提取最終狀態向量。
ket = job.result(
).get_statevector(
)for amplitude in ket:
print
(amplitude)
(
0.7071067811865476+0j
)0j0j(
0.7071067811865475+0j
)
此時的結果代表得到乙個 bell 態
qiskit的另乙個功能是可以用以任意純態初始化電路。
new_qc = quantumcircuit(qr)
new_qc.initialize(ket, qr)
>
下一節將繼續介紹基礎語法(下)
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