量子程序转化QASM


通过该功能模块,你可以解析通过QPanda2构建的量子程序,将其中包含的量子比特信息以及量子逻辑门操作信息提取出来,得到按固定格式存储的QASM指令集。

QASM介绍


QASM(Quantum Assembly Language)是IBM公司提出的量子汇编语言,与 QRunes介绍 中的语法规则类似,一段QASM代码如下所示:

OPENQASM 2.0;
include "qelib1.inc";
qreg q[10];
creg c[10];

x q[0];
h q[1];
tdg q[2];
sdg q[2];
cx q[0],q[2];
cx q[1],q[4];
u1(pi) q[0];
u2(pi,pi) q[1];
u3(pi,pi,pi) q[2];
cz q[2],q[5];
ccx q[3],q[4],q[6];
cu3(pi,pi,pi) q[0],q[1];
measure q[2] -> c[2];
measure q[0] -> c[0];

需要注意的是,QASM的语法格式与QRunes形相似而神不同,主要区别有以下几点:

  • QRunes对于需要进行转置共轭操作的量子逻辑门与量子线路,需要将目标置于DAGGER与ENDAGGER语句之间,而QASM会直接进行转化。
  • QRunes支持对量子逻辑门与量子线路施加控制操作,而QASM不支持,在对量子程序转化QASM指令集之前,会对其中包含的控制操作进行分解。

关于QASM更多详细信息的介绍、使用与体验请参考 IBM Q Experience量子云平台

QPanda2提供了QASM转换工具接口 convert_qprog_to_qasm 该接口使用非常简单,具体可参考下方示例程序。

实例


下面的例程通过简单的接口调用演示了量子程序转化QASM指令集的过程

from pyqpanda import *

if __name__ == "__main__":
    qvm = CPUQVM()
    qvm.init_qvm()
    q = qvm.qAlloc_many(6)
    c = qvm.cAlloc_many(6)
    prog = QProg()
    cir = QCircuit()
    cir << T(q[0]) << S(q[1]) << CNOT(q[1], q[0])
    prog << cir
    prog << X(q[0]) << Y(q[1]) << CU(1.2345, 3, 4, 5, q[5], q[2])\
        << H(q[2]) << RX(q[3], 3.14)\
        << Measure(q[0], c[0])

    qasm = convert_qprog_to_qasm(prog, qvm)
    print(qasm)

具体步骤如下:

  • 首先在主程序中用 init_quantum_machine 初始化一个量子虚拟机对象,用于管理后续一系列行为
  • 接着用 qAlloc_manycAlloc_many 初始化量子比特与经典寄存器数目
  • 然后调用 QProg 构建量子程序
  • 最后调用接口 convert_qprog_to_qasm 输出QASM指令集。finalize() 用于释放系统资源

运行结果如下:

OPENQASM 2.0;
include "qelib1.inc";
qreg q[6];
creg c[6];
u3(0,0.78539816339744828,0) q[0];
u3(0,1.5707963267948966,0) q[1];
u3(0,-0.67259265358979359,0) q[2];
u3(3.1400000000000001,-1.5707963267948966,1.5707963267948966) q[3];
u3(0,-0.33629632679489674,0) q[5];
cx q[1],q[0];
cx q[5],q[2];
u3(3.1415926535897931,3.14159265358979,0) q[0];
u3(3.1415926535897931,6.2831853071795827,0) q[1];
u3(0,0.33629632679489674,0) q[2];
measure q[0] -> c[0];
cx q[5],q[2];
u3(1.1415926535897933,3.1415926535897931,2.8672963267948974) q[2];
u3(0,1.5707963267948963,0) q[5];
cx q[5],q[2];
u3(1.1415926535897929,-1.1947036732051033,0) q[2];
cx q[5],q[2];
u3(1.5707963267949037,0,-1.3362963267948968) q[2];