qiskit.circuit.library.pauli_two_design

qiskit.circuit.library.pauli_two_design(num_qubits, reps=3, seed=None, insert_barriers=False, parameter_prefix='θ', name='PauliTwoDesign')

Konstruieren Sie einen Pauli-2-Entwurf-Ansatz.

Diese Klasse implementiert eine besondere Form eines 2-Design-Schaltkreises [1], der in der Literatur zum maschinellen Quantenlernen häufig untersucht wird, wie z. B. die Untersuchung von Barren-Plateaus in Variationsalgorithmen [2].

Die Schaltung besteht aus abwechselnden Rotations- und Verschränkungsschichten mit einer Anfangsschicht aus „ $\sqrt{H} = RY(\pi/4)$ “-Gattern. Die Rotationsschichten enthalten Pauli-Rotationen eines einzelnen Qubits, wobei die Achse zufällig und gleichmäßig aus den Richtungen X, Y oder Z ausgewählt wird. Die Verschränkungsschichten bestehen aus paarweisen CZ-Gattern mit einer Gesamttiefe von 2.

Die Schaltung könnte zum Beispiel so aussehen:

     ┌─────────┐┌──────────┐       ░ ┌──────────┐       ░  ┌──────────┐
q_0: ┤ RY(π/4) ├┤ RZ(θ[0]) ├─■─────░─┤ RY(θ[4]) ├─■─────░──┤ RZ(θ[8]) ├
     ├─────────┤├──────────┤ │     ░ ├──────────┤ │     ░  ├──────────┤
q_1: ┤ RY(π/4) ├┤ RZ(θ[1]) ├─■──■──░─┤ RY(θ[5]) ├─■──■──░──┤ RX(θ[9]) ├
     ├─────────┤├──────────┤    │  ░ ├──────────┤    │  ░ ┌┴──────────┤
q_2: ┤ RY(π/4) ├┤ RX(θ[2]) ├─■──■──░─┤ RY(θ[6]) ├─■──■──░─┤ RX(θ[10]) ├
     ├─────────┤├──────────┤ │     ░ ├──────────┤ │     ░ ├───────────┤
q_3: ┤ RY(π/4) ├┤ RZ(θ[3]) ├─■─────░─┤ RX(θ[7]) ├─■─────░─┤ RY(θ[11]) ├
     └─────────┘└──────────┘       ░ └──────────┘       ░ └───────────┘

Beispiele:

from qiskit.circuit.library import pauli_two_design
circuit = pauli_two_design(4, reps=2, seed=5, insert_barriers=True)
circuit.draw("mpl")

Parameter

• num_qubits (int) – Die Anzahl der Qubits der Pauli-Zweier-Schaltung.
• reps (int) – Gibt an, wie oft ein aus einer Rotationsschicht und einer Verschränkungsschicht bestehender Block wiederholt wird.
• seed (int | None) – Der Keim für die zufällige Auswahl der Achsen der Pauli-Drehungen.
• parameter_prefix (str) – Das Präfix, das für die Rotationsparameter verwendet wird.
• insert_barriers (bool) – Wenn True, werden zwischen den einzelnen Schichten Barrieren eingefügt. Wenn False, werden keine Barrieren eingefügt. Die Standardeinstellung ist False.
• name (str) – Der Name des Stromkreises.

Rückgabe

Eine Pauli 2-Schaltung.

Rückgabetyp

QuantumCircuit

Quellenangaben:

[1] Nakata et al, Unitäre 2-Entwürfe aus zufälligen X- und Z-Diagonalen-Unitariern. arXiv:1502.07514

[2] McClean et al., Unfruchtbare Plateaus in Trainingslandschaften für Quantenneuronale Netze. arXiv:1803.11173