mindquantum.core.gates

量子门模块，提供不同的量子门。

基类

mindquantum.core.gates.BasicGate	BasicGate是所有门的基类。
mindquantum.core.gates.NoneParameterGate	非参数化的门。
mindquantum.core.gates.ParameterGate	参数化的门。
mindquantum.core.gates.QuantumGate	非参数化的门。
mindquantum.core.gates.NoiseGate	噪声信道。

通用量子门

接口名	概述	数学表示
mindquantum.core.gates.CNOTGate	控制X门。	暂无表达式
mindquantum.core.gates.FSim	FSim 门表示费米子模拟门。	$\mathrm{F}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{m}(\theta ,\varphi )=\left(\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& \cos (\theta )& -i\sin (\theta )& 0\\ 0& -i\sin (\theta )& \cos (\theta )& 0\\ 0& 0& 0& e^{-i\varphi }\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.GlobalPhase	全局相位门。	$\mathrm{G}\mathrm{l}\mathrm{o}\mathrm{b}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{P}\mathrm{h}\mathrm{a}\mathrm{s}\mathrm{e}=\left(\begin{array}{cc}\exp (-i\theta )& 0\\ 0& \exp (-i\theta )\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.HGate	Hadamard门。	$\mathrm{H}=\frac{1}{\sqrt{2}}\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.IGate	Identity门。	$\mathrm{I}=\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.ISWAPGate	ISWAP门会交换两个不同的量子比特并且为 $|01⟩$ 和 $|10⟩$ 的振幅增加相位 $i$。	暂无表达式
mindquantum.core.gates.Measure	测量量子比特的测量门。	暂无表达式
mindquantum.core.gates.PhaseShift	相移门。	$\mathrm{P}\mathrm{h}\mathrm{a}\mathrm{s}\mathrm{e}\mathrm{S}\mathrm{h}\mathrm{i}\mathrm{f}\mathrm{t}=\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \exp (i\theta )\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.Rn	Rn 门表示绕布洛赫球中给定轴旋转的量子门。	$\begin{array}{rl}\mathrm{R}\mathrm{n}(\alpha ,\beta ,\gamma )& =e^{-i(\alpha {\sigma }_x+\beta {\sigma }_y+\gamma {\sigma }_z)/2}\\ & =\cos (f/2)I-i\sin (f/2)(\alpha {\sigma }_x+\beta {\sigma }_y+\gamma {\sigma }_z)/f\\ & \text{where }f=\sqrt{{\alpha }^2+{\beta }^2+{\gamma }^2}\end{array}$
mindquantum.core.gates.RX	围绕x轴的旋转门。	$\mathrm{R}\mathrm{X}=\left(\begin{array}{cc}\cos (\theta /2)& -i\sin (\theta /2)\\ -i\sin (\theta /2)& \cos (\theta /2)\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.Rxx	Rxx 门。	$\mathrm{R}\mathrm{x}{\mathrm{x}}_{\theta }=\exp (-i\frac{\theta }{2}X\otimes X)=\left(\begin{array}{cccc}\cos \frac{\theta }{2}& 0& 0& -i\sin \frac{\theta }{2}\\ 0& \cos \frac{\theta }{2}& -i\sin \frac{\theta }{2}& 0\\ 0& -i\sin \frac{\theta }{2}& \cos \frac{\theta }{2}& 0\\ -i\sin \frac{\theta }{2}& 0& 0& \cos \frac{\theta }{2}\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.Rxy	Rxy 门。	$\mathrm{R}\mathrm{x}{\mathrm{y}}_{\theta }=\exp (-i\frac{\theta }{2}Y\otimes X)=\left(\begin{array}{cccc}\cos \frac{\theta }{2}& 0& 0& -\sin \frac{\theta }{2}\\ 0& \cos \frac{\theta }{2}& -\sin \frac{\theta }{2}& 0\\ 0& \sin \frac{\theta }{2}& \cos \frac{\theta }{2}& 0\\ \sin \frac{\theta }{2}& 0& 0& \cos \frac{\theta }{2}\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.Rxz	Rxz 门。	$\mathrm{R}\mathrm{x}{\mathrm{z}}_{\theta }=\exp (-i\frac{\theta }{2}Z\otimes X)=\left(\begin{array}{cccc}\cos \frac{\theta }{2}& -i\sin \frac{\theta }{2}& 0& 0\\ -i\sin \frac{\theta }{2}& \cos \frac{\theta }{2}& 0& 0\\ 0& 0& \cos \frac{\theta }{2}& i\sin \frac{\theta }{2}\\ 0& 0& i\sin \frac{\theta }{2}& \cos \frac{\theta }{2}\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.RY	围绕y轴的旋转门。	$\mathrm{R}\mathrm{Y}=\left(\begin{array}{cc}\cos (\theta /2)& -\sin (\theta /2)\\ \sin (\theta /2)& \cos (\theta /2)\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.Ryy	Ryy 门。	$\mathrm{R}\mathrm{y}{\mathrm{y}}_{\theta }=\exp (-i\frac{\theta }{2}Y\otimes Y)=\left(\begin{array}{cccc}\cos \frac{\theta }{2}& 0& 0& i\sin \frac{\theta }{2}\\ 0& \cos \frac{\theta }{2}& -i\sin \frac{\theta }{2}& 0\\ 0& -i\sin \frac{\theta }{2}& \cos \frac{\theta }{2}& 0\\ i\sin \frac{\theta }{2}& 0& 0& \cos \frac{\theta }{2}\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.Ryz	Ryz 门。	$\mathrm{R}\mathrm{y}{\mathrm{z}}_{\theta }=\exp (-i\frac{\theta }{2}Z\otimes Y)=\left(\begin{array}{cccc}\cos \frac{\theta }{2}& -\sin \frac{\theta }{2}& 0& 0\\ \sin \frac{\theta }{2}& \cos \frac{\theta }{2}& 0& 0\\ 0& 0& \cos \frac{\theta }{2}& \sin \frac{\theta }{2}\\ 0& 0& -\sin \frac{\theta }{2}& \cos \frac{\theta }{2}\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.RZ	围绕z轴的旋转门。	$\mathrm{R}\mathrm{Z}=\left(\begin{array}{cc}\exp (-i\theta /2)& 0\\ 0& \exp (i\theta /2)\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.Rzz	Rzz 门。	$\mathrm{R}\mathrm{z}{\mathrm{z}}_{\theta }=\exp (-i\frac{\theta }{2}Z\otimes Z)=\left(\begin{array}{cccc}{e}^{-i\frac{\theta }{2}}& 0& 0& 0\\ 0& e^{i\frac{\theta }{2}}& 0& 0\\ 0& 0& e^{i\frac{\theta }{2}}& 0\\ 0& 0& 0& e^{-i\frac{\theta }{2}}\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.RotPauliString	任意泡利串的旋转门。	$U(\theta )=e^{-i\theta P/2},P={\otimes }_i{\sigma }_i,\text{where }\sigma \in \{X,Y,Z\}$
mindquantum.core.gates.SGate	S门。	$\mathrm{S}=\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& i\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.SWAPalpha	SWAPalpha 门。	$\text{SWAP}(\alpha )=\left(\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& \frac{1}{2}(1+e^{i\pi \alpha })& \frac{1}{2}(1-e^{i\pi \alpha })& 0\\ 0& \frac{1}{2}(1-e^{i\pi \alpha })& \frac{1}{2}(1+e^{i\pi \alpha })& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.SWAPGate	SWAP门可以交换两个不同的量子比特。	暂无表达式
mindquantum.core.gates.SXGate	SX门。	$\mathrm{S}\mathrm{X}=\frac{1}{2}\left(\begin{array}{cc}1+i& 1-i\\ 1-i& 1+i\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.TGate	T门。	$\mathrm{T}=\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& (1+i)/\sqrt{(}2)\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.U3	U3 门表示单比特的任意幺正门。	$\mathrm{U}3(\theta ,\varphi ,\lambda )=\left(\begin{array}{cc}\cos (\theta /2)& -e^{i\lambda }\sin (\theta /2)\\ e^{i\varphi }\sin (\theta /2)& e^{i(\varphi +\lambda )}\cos (\theta /2)\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.XGate	泡利X门。	$\mathrm{X}=\left(\begin{array}{cc}0& 1\\ 1& 0\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.YGate	泡利Y门。	$\mathrm{Y}=\left(\begin{array}{cc}0& -i\\ i& 0\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.ZGate	泡利Z门。	$\mathrm{Z}=\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& -1\end{array}\right)$
mindquantum.core.gates.GroupedPauli	多比特泡利串旋转门。	$U={\otimes }_i{\sigma }_i,\text{where }\sigma \in \{I,X,Y,Z\}$
mindquantum.core.gates.Givens	Givens 门。	$\mathrm{G}(\theta )=\exp (-i\frac{\theta }{2}(Y\otimes X-X\otimes Y))=\left(\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& \cos \theta & -\sin \theta & 0\\ 0& \sin \theta & \cos \theta & 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right)$

功能量子门

mindquantum.core.gates.UnivMathGate	通用数学门。
mindquantum.core.gates.gene_univ_parameterized_gate	基于单参数幺正矩阵生成自定义参数化门。
mindquantum.core.gates.gene_univ_two_params_gate	基于双参数幺正矩阵生成自定义参数化门。
mindquantum.core.gates.BarrierGate	栅栏门会将两个量子门分开在不同的层级上。

预实例化门

如下量子门是预实例化的量子门，可直接作为对应量子门的实例来使用。

functional	gates
mindquantum.core.gates.CNOT	CNOTGate
mindquantum.core.gates.I	IGate
mindquantum.core.gates.ISWAP	ISWAPGate
mindquantum.core.gates.H	HGate
mindquantum.core.gates.S	PhaseShift (numpy.pi/2)
mindquantum.core.gates.SWAP	SWAPGate
mindquantum.core.gates.SX	SXGate
mindquantum.core.gates.T	PhaseShift (numpy.pi/4)
mindquantum.core.gates.X	XGate
mindquantum.core.gates.Y	YGate
mindquantum.core.gates.Z	ZGate

量子信道

接口名	概述	数学表示
mindquantum.core.gates.AmplitudeDampingChannel	振幅阻尼信道。	$\begin{array}{c}ϵ(\rho )=E_0\rho E_0^{†}+E_1\rho E_1^{†}\\ \text{其中}{E}_0=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \sqrt{1-\gamma }\end{array}\right],E_1=\left[\begin{array}{cc}0& \sqrt{\gamma }\\ 0& 0\end{array}\right]\end{array}$
mindquantum.core.gates.BitFlipChannel	比特翻转信道。	$ϵ(\rho )=(1-P)\rho +PX\rho X$
mindquantum.core.gates.BitPhaseFlipChannel	比特相位翻转信道。	$ϵ(\rho )=(1-P)\rho +PY\rho Y$
mindquantum.core.gates.DepolarizingChannel	去极化信道。	$ϵ(\rho )=(1-P)\rho +P/4(I\rho I+X\rho X+Y\rho Y+Z\rho Z)$
mindquantum.core.gates.KrausChannel	Kraus 信道接受两个或多个 2x2 矩阵作为 Kraus 算子，以在量子电路中构造自定义（单量子比特）噪声。	$ϵ(\rho )=\sum _{k=0}^{m-1}{E}_k\rho E_k^{†}$
mindquantum.core.gates.PauliChannel	泡利信道。	$ϵ(\rho )=(1-P_x-P_y-P_z)\rho +P_{x}X\rho X+P_{y}Y\rho Y+P_{z}Z\rho Z$
mindquantum.core.gates.GroupedPauliChannel	组合泡利信道。	$ϵ(\rho )={\otimes }_i{ϵ}_{\text{pauli}}^i(\rho )$
mindquantum.core.gates.PhaseDampingChannel	相位阻尼信道。	$\begin{array}{c}ϵ(\rho )=E_0\rho E_0^{†}+E_1\rho E_1^{†}\\ \text{其中}{E}_0=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \sqrt{1-\gamma }\end{array}\right],E_1=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& \sqrt{\gamma }\end{array}\right]\end{array}$
mindquantum.core.gates.PhaseFlipChannel	相位翻转信道。	$ϵ(\rho )=(1-P)\rho +PZ\rho Z$
mindquantum.core.gates.ThermalRelaxationChannel	热弛豫信道。	$\begin{array}{c}ϵ(\rho )={\text{tr}}_1\left[\mathrm{\Lambda }({\rho }^T\otimes I)\right],\mathrm{\Lambda }=\left(\begin{array}{cccc}{ϵ}_{T_1}& 0& 0& {ϵ}_{T_2}\\ 0& 1-{ϵ}_{T_1}& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0\\ {ϵ}_{T_2}& 0& 0& 1\end{array}\right)\\ \text{其中}{ϵ}_{T_1}=e^{-T_g/T_1},{ϵ}_{T_2}=e^{-T_g/T_2}\end{array}$

功能类

mindquantum.core.gates.MeasureResult	测量结果容器。
mindquantum.core.gates.Power	作用在非参数化门上的指数运算符。