mindquantum.io
MindQuantum的输入/输出模块。
- class mindquantum.io.BlochScene(config=None)[源代码]
在布洛赫球中展示单量子比特的量子态。
- 参数：
config (Union[dict, str]) - 布洛赫球风格配置文件。如果为 None ，系统将会使用内置的风格配置文件。除了内置格式，当前还支持 dark 风格。默认值： None 。
样例：
>>> import matplotlib.pyplot as plt >>> import numpy as np >>> from mindquantum.core.gates import RX, RZ >>> from mindquantum.io.display import BlochScene >>> state = np.array([1, 1 + 1j])/np.sqrt(3) >>> scene = BlochScene() >>> fig, ax = scene.create_scene() >>> scene.add_state(ax, state) >>> plt.show() >>> n_step = 100 >>> amps = np.zeros((n_step, 2), dtype=np.complex128) >>> for i, angle in enumerate(np.linspace(0, np.pi * 2, n_step)): ... state = RZ(angle).matrix() @ RX(np.pi / 4).matrix() @ np.array([[1], [0]]) ... state = state.T[0] ... amps[i] = state >>> scene = BlochScene('dark') >>> fig, ax = scene.create_scene() >>> scene.add_state(ax, np.array([1, 1 - 1j])/np.sqrt(3), with_proj=False) >>> objs = scene.add_state(ax, amps[0], linecolor='r') >>> anim = scene.animation(fig, ax, objs, amps,history_len=10) >>> plt.show()
- add_3d_arrow(ax, data, *args, **kwargs)[源代码]
在给定Axes中添加一个三维方向箭头。
- 参数：
ax (mpl_toolkits.mplot3d.axes3d.Axes3D) - 想要添加三维箭头的三维Axes。
data (list) - 具有六个元素的列表，其中前三个表示箭头的起始坐标，后三个表示箭头相对与起始位置的偏移量。
args (tuple) - FancyArrowPatch 所需要的其他位置参数。
kwargs (dict) - FancyArrowPatch 所需要的其他关键字参数。
- add_ket_label(ax, *args, fontsize=None, **kwargs)[源代码]
在给定的Axes中设置布洛赫球坐标轴的右矢标签。
- 参数：
ax (mpl_toolkits.mplot3d.axes3d.Axes3D) - 想要添加右矢标签的三维Axes。
args (tuple) - 右矢标签中 matplotlib 的 text 对象的其他位置参数。
kwargs (dict) - 右矢标签中 matplotlib 的 text 对象的其他关键字参数。
fontsize (int) - 标签字体大小。如果为 None ，字体大小将取 BlochScene 的配置文件中键 ket_label_fs 对应的值。默认值： None 。
- add_state(ax, amp, linecolor=None, linewidth=None, pointcolor=None, pointsize=None, marker=None, projcolor=None, mode=None, with_proj=None, stick_args=None, stick_kwargs=None, point_args=None, point_kwargs=None, proj_args=None, proj_kwargs=None)[源代码]
在布洛赫球中添加一个单比特量子态。
- 参数：
ax (mpl_toolkits.mplot3d.axes3d.Axes3D) - 想要添加量子态的三维Axes。
amp (numpy.ndarray) - 量子态。
linecolor (str) - 线的颜色。如果为 None ，系统将会从 BlochScene 的 config 中取键 stick_c 对应的值。默认值： None 。
linewidth (numbers.Number) - 线宽度。如果为 None ，系统将会从 BlochScene 的 config 中取键 stick_w 对应的值。默认值： None 。
pointcolor (str) - 顶点的颜色。如果为 None ，系统将会从 BlochScene 的 config 中取键 point_c 对应的值。默认值： None 。
pointsize (numbers.Number) - 顶点的大小。如果为 None ，系统将会从 BlochScene 的 config 中取键 point_s 对应的值。默认值： None 。
marker (str) - 顶点的标记。如果为 None ，系统将会从 BlochScene 的 config 中取键 point_m 对应的值。默认值： None 。
projcolor (str) - 投影线的颜色。如果为 None ， 系统将会从 BlochScene 的 config 中取键 proj_c 对应的值。默认值： None 。
mode (str) - 怎样展示量子态。可以是 ‘stick’、 ‘point’ 或 ‘both’。如果为 None ，系统将会从 BlochScene 的 config 中取键 state_mode 对应的值。默认值： None 。
with_proj (bool) - 是否展示量子态在x、y和z轴上的投影。如果为 None ，系统将会从 BlochScene 的 config 中取键 with_proj 对应的值。默认值： None 。
stick_args (tuple) - 绘制量子态的轴线的位置参数。这些参数会被传入到 Axes3D.plot 中。默认值： None 。
stick_kwargs (dict) - 绘制量子态的轴线的关键字参数。这些参数会被传入到 Axes3D.plot 中。默认值： None 。
point_args (tuple) - 量子态端点的其他位置参数。这些参数会被传入到 Axes3D.scatter 中。默认值： None 。
point_kwargs (dict) - 量子态端点的其他关键字参数。这些参数会被传入到 Axes3D.scatter 中。默认值： None 。
proj_args (tuple) - 投影线的其他位置参数。这些参数会被传入到 Axes3D.plot 中。默认值： None 。
proj_kwargs (dict) - 投影线的其他关键字参数。这些参数会被传入到 Axes3D.plot 中。默认值： None 。
- 返回：
dict，由折线、端点和投影线构成的字典。
- animation(fig, ax, objs, new_amps: np.ndarray, interval=15, with_trace=True, history_len=None, **kwargs)[源代码]
在布洛赫球上动画展示给定量子态。
- 参数：
fig (matplotlib.figure.Figure) - 布洛赫球场景所在的figure。
ax (mpl_toolkits.mplot3d.axes3d.Axes3D) - 布洛赫球场景所在的Axes。
objs (dict) - 通过
mindquantum.io.BlochScene.add_state产生的对象。new_amps (numpy.ndarray) - 所有需要动画展示的量子态。
interval (int) - 帧之间的时间间隔，单位为毫秒。默认值：15。
with_trace (bool) - 是否展示量子态动画的轨迹。默认值：True。
history_len (int) - 量子态动画的轨迹长度。如果为 None ，长度为所有需要动画展示的量子态的个数。默认自： None 。
kwargs (dict) - 传入 animation.FuncAnimation 的其他关键字参数。
- 返回：
animation.FuncAnimation，matplotlib中的动画句柄对象。
- circle_xy(ax, *args, angle=np.pi / 2, **kwargs)[源代码]
在布洛赫球上绘制于xy平面平行的圆。
- 参数：
ax (mpl_toolkits.mplot3d.axes3d.Axes3D) - 想要绘制平行于xy平面的圆的Axes。
args (tuple) - 传入给 Axes3D.plot 的位置参数。
angle (numbers.Number) - 圆相对于z轴的仰角。默认值：π / 2。
kwargs (dict) - 传入给 Axes3D.plot 的关键字参数。
- circle_yz(ax, *args, angle=0, **kwargs)[源代码]
在布洛赫球上绘制于yz平面平行的圆。
- 参数：
ax (mpl_toolkits.mplot3d.axes3d.Axes3D) - 想要绘制平行于yz平面的圆的Axes。
args (tuple) - 传入给 Axes3D.plot 的位置参数。
angle (numbers.Number) - 相对与z轴的旋转角度。默认值：0。
kwargs (dict) - 传入给 Axes3D.plot 的关键字参数。
- gen_fig_ax(boxes=None)[源代码]
创建一个三维的画布。
- 参数：
boxes (list) - 四维的浮点数数组，分别为左边界，底边，宽度和高度。如果为 None ，左边界和底边将为0，宽度和高度将为1。默认值： None 。
- plot_slice(ax, x, y, z, frame_color, frame_alpha, surface_color, surface_alpha, frame_args=None, frame_kwargs=None, surface_args=None, surface_kwargs=None)[源代码]
在xy、yz和zx平面上创建参考平面。
- 参数：
ax (mpl_toolkits.mplot3d.axes3d.Axes3D) - 需要添加参考面的三维Axes。
x (numpy.ndarray) - 参考面的x轴坐标。
y (numpy.ndarray) - 参考面的y轴坐标。
z (numpy.ndarray) - 参考面的z轴坐标。
frame_color (str) - 边框的颜色。
frame_alpha (numbers.Number) - 边框的透明度。
surface_color (str) - 参考面的颜色。
surface_alpha (numbers.Number) - 参考面的透明度。
frame_args (tuple) - 传入给 Axes3D.plot_wireframe 的其他位置参数。
frame_kwargs (dict) - 传入给 Axes3D.plot_wireframe 的其他关键字参数。
surface_args (tuple) - 传入给 Axes3D.plot_surface 的其他位置参数。
surface_kwargs (dict) - 传入给 Axes3D.plot_surface 的其他关键字参数。
- set_view(ax, elev=0, azim=0)[源代码]
以合适的角度来展示布洛赫球。
- 参数：
ax (mpl_toolkits.mplot3d.axes3d.Axes3D) - 需要设置视图的三维Axes。
elev (numbers.Number) - 以度为单位时，当前方位绕z轴转动的角度。
azim (numbers.Number) - 以度为单位时，当前方位相对与 (x, y) 平面的仰角。默认值：0。
- static state_to_cor(amp: np.ndarray)[源代码]
将单比特量子态转化为布洛赫球上的三维坐标。
- 参数：
amp (numpy.ndarray) - 单比特量子态。
- 返回：
numpy.ndarray，量子态在布洛赫球中的三维坐标。
- update(objs: dict, new_amp: np.ndarray)[源代码]
利用给定的量子态来更新通过
mindquantum.io.BlochScene.add_state接口输出的对象。- 参数：
objs (dict) - 通过
mindquantum.io.BlochScene.add_state接口输出的对象。new_amp (numpy.ndarray) - 新的量子态。
- class mindquantum.io.HiQASM[源代码]
将线路转换为HiQASM格式。
样例：
>>> import numpy as np >>> from mindquantum.io.qasm import HiQASM >>> from mindquantum.core import Circuit >>> circuit = Circuit().rx(0.3, 0).z(0, 1).zz(np.pi, [0, 1]) >>> HiQASM = HiQASM() >>> circuit_str = HiQASM.to_string(circuit) >>> print(circuit_str[68: 80]) CZ q[1],q[0] >>> circuit_2 = HiQASM.from_string(circuit_str) >>> circuit_2 q0: ──RX(3/10)────Z────ZZ(π)── │ │ q1: ──────────────●────ZZ(π)──
- from_file(file_name)[源代码]
读取HiQASM文件。
- 参数：
file_name (str) - 以HiQASM格式存储量子线路的文件路径。
- 返回：
线路，从HiQASM文件转换过来的量子线路。
- class mindquantum.io.OpenQASM[源代码]
将电路转换为openqasm格式的模块。
样例：
>>> import numpy as np >>> from mindquantum.core import Circuit >>> from mindquantum.io import OpenQASM >>> circuit = Circuit().rx(0.3, 0).z(0, 1).zz(np.pi, [0, 1]) >>> openqasm = OpenQASM() >>> circuit_str = openqasm.to_string(circuit) >>> circuit_str[47:60] 'rx(0.3) q[0];'
- from_file(file_name)[源代码]
读取openqasm文件。
- 参数：
file_name (str) - 以openqasm格式存储量子线路的文件路径。
- 返回：
Circuit，从openqasm文件翻译过来的量子线路。
- mindquantum.io.bprint(strings: list, align=':', title='', v_around='=', h_around='|', fill_char=' ')[源代码]
以block形状打印信息。
- 参数：
strings (list[str]) - 需要输出的信息。
align (str) - 仅对齐字符的垂直方向，默认值：”：”。
title (str) - 此信息块的标题，默认值：””。
v_around (str) - 垂直边界字符，默认值：”=”。
h_around (str) - 水平边界字符，默认值：”|”。
fill_char (str) - 用该字符填充空格。默认值：””。
- 返回：
列表，格式化字符串的列表。
样例：
>>> from mindquantum.io import bprint >>> title='Info of Bob' >>> o = bprint(['Name:Bob', 'Age:17', 'Nationality:China'], ... title=title) >>> for i in o: ... print(i) ====Info of Bob==== |Name :Bob | |Age :17 | |Nationality:China| ===================
- mindquantum.io.random_hiqasm(n_qubits, gate_num, version='0.1', seed=42)[源代码]
生成随机的hiqasm格式支持的量子线路。
- 参数：
n_qubits (int) - 此量子线路中的量子比特总数。
gate_num (int) - 此量子线路中的门总数。
version (str) - HIQASM的版本。默认值：”0.1”。
seed (int) - 生成此随机量子线路的随机种子。默认值：42。
- 返回：
str，HIQASM格式的量子线路。
样例：
>>> from mindquantum.io import random_hiqasm >>> from mindquantum.io import HiQASM >>> HiQASM_str = random_hiqasm(2, 5) >>> HiQASM = HiQASM() >>> circuit = HiQASM.from_string(HiQASM_str) >>> circuit q0: ──RZ(-2.513)────RZ(-3.012)────RX(0.738)────M(k0)─────────── │ q1: ──────S───────────────────────────●──────────Z──────M(k1)──