可变量子逻辑门(VQG)

要在VQNet中使用量子操作 qop 或 qop_pmeasure ,就必须要包含可变量子线路(VQC)，而可变量子逻辑门则是构成 VQC 的基本单位。可变量子逻辑门(VariationalQuantumGate，别名: VQG)，内部维护着一组变量参数以及一组常量参数。在构造 VQG 的时候只能对其中一组参数进行赋值。若含有一组常量参数，则可以通过 VQG 生成含确定参数的普通量子逻辑门, 若含有变量参数，则可以动态修改参数值，并生成对应的参数的普通量子逻辑门。

目前在QPanda::Variational中定义了如下可变量子逻辑门，它们都继承自 VQG 。

VQG	别名
VariationalQuantumGate_H	VQG_H
VariationalQuantumGate_RX	VQG_RX
VariationalQuantumGate_RY	VQG_RY
VariationalQuantumGate_RZ	VQG_RZ
VariationalQuantumGate_CNOT	VQG_CNOT
VariationalQuantumGate_CZ	VQG_CZ

接口介绍

class VariationalQuantumGate

VariationalQuantumGate()

功能: 构造函数。
参数: 无

size_t n_var()

功能: 该可变量子逻辑门内部变量个数。
参数: 无
返回值: 变量个数。

std::vector<var> &get_vars()

功能: 获取该可变量子逻辑门内部变量。
参数: 无
返回值: 该可变量子逻辑门内部变量。

std::vector<double> &get_constants()

功能: 获取该可变量子逻辑门内部常量。
参数: 无
返回值: 该可变量子逻辑门内部常量。

int var_pos(var _var)

功能

获取变量在该可变量子逻辑门内部索引。

参数

_var 变量

返回值

内部索引，如果不存在在返回-1。

virtual QGate feed() const = 0

功能: 实例化 QGate 。
参数: 无
返回值: 普通量子逻辑门。

virtual QGate feed(std::map<size_t, double> offset) const

功能

通过指定偏移来实例化 QGate 。

参数

offset 变量对应的偏移映射

返回值

普通量子逻辑门。

下面将简要介绍各个可变量子逻辑门的构造方式

class VariationalQuantumGate_H

VariationalQuantumGate_H(Qubit *q)

功能

H门构造函数。

参数

q 目标比特

class VariationalQuantumGate_RX

VariationalQuantumGate_RX(Qubit *q, var _var)

功能

RX门构造函数。

参数

q 目标比特
_var 参数变量

VariationalQuantumGate_RX(Qubit *q, double angle)

功能

RX门构造函数。

参数

q 目标比特
angle 参数

class VariationalQuantumGate_RY

VariationalQuantumGate_RY(Qubit *q, var _var)

功能

RY门构造函数。

参数

q 目标比特
_var 参数变量

VariationalQuantumGate_RY(Qubit *q, double angle)

功能

RY门构造函数。

参数

q 目标比特
angle 参数

class VariationalQuantumGate_RZ

VariationalQuantumGate_RZ(Qubit *q, var _var)

功能

RZ门构造函数。

参数

q 目标比特
_var 参数变量

VariationalQuantumGate_RZ(Qubit *q, double angle)

功能

RZ门构造函数。

参数

q 目标比特
angle 参数

class VariationalQuantumGate_CZ

VariationalQuantumGate_CZ(Qubit *q1, Qubit *q2)

功能

CZ门构造函数。

参数

q1 控制比特
q2 目标比特

class VariationalQuantumGate_CNOT

VariationalQuantumGate_CNOT(Qubit *q1, Qubit *q2)

功能

CNOT门构造函数。

参数

q1 控制比特
q2 目标比特

实例

#include "QPanda.h"
#include "Variational/var.h"

int main()
{
    using namespace QPanda;
    using namespace QPanda::Variational;

    constexpr int qnum = 2;

    QuantumMachine *machine = initQuantumMachine(QuantumMachine_type::CPU_SINGLE_THREAD);
    std::vector<Qubit*> q;
    for (int i = 0; i < qnum; ++i)
    {
        q.push_back(machine->Allocate_Qubit());
    }

    MatrixXd m1(1, 1);
    MatrixXd m2(1, 1);
    m1(0, 0) = 1;
    m2(0, 0) = 2;

    var x(m1);
    var y(m2);

    VQC vqc;
    vqc.insert(VQG_H(q[0]));
    vqc.insert(VQG_RX(q[0], x));
    vqc.insert(VQG_RY(q[1], y));
    vqc.insert(VQG_RZ(q[0], 0.123));
    vqc.insert(VQG_CZ(q[0], q[1]));
    vqc.insert(VQG_CNOT(q[0], q[1]));

    QCircuit circuit = vqc.feed();
    QProg prog;
    prog << circuit;

    std::cout << convert_qprog_to_originirs(prog,machine) << std::endl << std::endl;

    m1(0, 0) = 3;
    m2(0, 0) = 4;

    x.setValue(m1);
    y.setValue(m2);

    QCircuit circuit2 = vqc.feed();
    QProg prog2;
    prog2 << circuit2;

    std::cout << convert_qprog_to_originirs(prog2,machine) << std::endl;

    return 0;
}