Quanteninformation

qiskit.quantum_info

Operatoren

Kolumne „ 1 “	Kolumne „ 2 “
`Operator`(Daten[, input_dims, output_dims] )	Matrix-Operator-Klasse
`Pauli`( [Daten] )	N-qubit Pauli-Operator.
`Clifford`(Daten[, Validieren, Kopieren] )	Ein N-Qubit-Unitaroperator aus der Clifford-Gruppe.
`ScalarOp`( [Abmessungen, Koeffizient] )	Skalar-Identitätsoperator-Klasse.
`SparseObservable`(Daten, /[, Anzahl_Qubits] )	Ein Observable über Pauli-Basen, das seine Daten in einem Qubit-sparsen Format speichert.
`SparsePauliOp`(Daten[, Koeffizienten, …] )	Sparse N-Qubit-Operator in einer Pauli-Basis-Darstellung.
`PauliLindbladMap`(Daten, /[, Anzahl_Qubits] )	Eine Pauli-Lindblad-Karte, die in einem Qubit-armen Format gespeichert ist.
`QubitSparsePauli`(Daten, /[, Anzahl_Qubits] )	Ein phasenloser Pauli-Operator, der in einem Qubit-armen Format gespeichert ist.
`QubitSparsePauliList`(Daten, /[, Anzahl_Qubits] )	Eine Liste phasenloser Pauli-Operatoren, die in einem Qubit-sparsen Format gespeichert ist.
`PhasedQubitSparsePauli`(Daten, /[, Anzahl_Qubits] )	Ein Pauli-Operator, der in einem Qubit-sparse-Format gespeichert ist.
`PhasedQubitSparsePauliList`(Daten, /[, Anzahl_Qubits] )	Eine Liste von Pauli-Operatoren mit Phasen, die in einem Qubit-armen Format gespeichert sind.
`CNOTDihedral`( [Daten, Anzahl_Qubits, Validierung] )	Ein N-Qubit-Operator aus der CNOT-Dihedral-Gruppe.
`PauliList`(Daten)	Liste der N-Qubit Pauli-Operatoren.
`pauli_basis`(Anzahl_Qubits[, Gewicht] )	Rückgabe der geordneten PauliList für die n-Qubit-Pauli-Basis.
`get_clifford_gate_names`()	Gibt die Liste der Namen der Clifford-Gatter zurück.

Status

Kolumne „ 1 “	Kolumne „ 2 “
`Statevector`(Daten[, Dimensionen] )	Zustandsvektor-Klasse
`DensityMatrix`(Daten[, Dimensionen] )	DensityMatrix klasse
`StabilizerState`(Daten[, Validierung] )	StabilizerState klasse.

Kanäle

Kolumne „ 1 “	Kolumne „ 2 “
`Choi`(Daten[, input_dims, output_dims] )	Choi-Matrix-Darstellung eines Quantenkanals.
`SuperOp`(Daten[, input_dims, output_dims] )	Superoperator-Darstellung eines Quantenkanals.
`Kraus`(Daten[, input_dims, output_dims] )	Kraus-Darstellung eines Quantenkanals.
`Stinespring`(Daten[, input_dims, output_dims] )	Stinespring-Darstellung eines Quantenkanals.
`Chi`(Daten[, input_dims, output_dims] )	Pauli-Basis-Chi-Matrix-Darstellung eines Quantenkanals.
`PTM`(Daten[, input_dims, output_dims] )	Pauli Transfer Matrix (PTM) Darstellung eines Quantenkanals.

Messungen

average_gate_fidelity

qiskit.quantum_info.average_gate_fidelity(channel, target=None, require_cp=True, require_tp=False)

GitHub

Rückgabe der durchschnittlichen Gattertreue eines verrauschten Quantenkanals.

Die durchschnittliche Gattertreue $F_{\text{ave}}$ ist gegeben durch

\begin{aligned} F_{\text{ave}}(\mathcal{E}, U) &= \int d\psi \langle\psi|U^\dagger \mathcal{E}(|\psi\rangle\!\langle\psi|)U|\psi\rangle \\ &= \frac{d F_{\text{pro}}(\mathcal{E}, U) + 1}{d + 1} \end{aligned}

wobei $F_{\text{pro}}(\mathcal{E}, U)$ die process_fidelity() des Eingangs-Quantenkanals $\mathcal{E}$ mit einer Ziel-Unitarität $U$ und $d$ die Dimension des Kanals ist.

Parameter

channel (QuantumChannel or Operator) – rauschbehafteter Quantenkanal.
target (Operator or None) – Ziel-Unitaroperator. Wenn „None“ als Ziel angegeben ist, gilt der Identitätsoperator[. Standardwert: None].
require_cp (bool) – prüft, ob Eingangs- und Zielkanäle vollständig positiv sind und ob Nicht-CP-Log-Warnungen negative Eigenwerte der Choi-Matrix enthalten [Standard: Wahr].
require_tp (bool) – prüft, ob Eingangs- und Zielkanäle spurenerhaltend sind und ob nicht-TP-Log-Warnungen negative Eigenwerte der partiellen Choi-Matrix enthalten $Tr_{\text{out}}[\mathcal{E}] - I$ [Standard: Wahr].

Rückgabe

Die durchschnittliche Gattertreue $F_{\text{ave}}$ .

Rückgabetyp

Gleitkomma

Erhöht

QiskitError - wenn der Kanal und das Ziel nicht die gleichen Abmessungen haben oder unterschiedliche Eingangs- und Ausgangsabmessungen haben.

process_fidelity

qiskit.quantum_info.process_fidelity(channel, target=None, require_cp=True, require_tp=True)

GitHub

Rückgabe der Prozesstreue eines verrauschten Quantenkanals.

Die Prozesstreue $F_{\text{pro}}(\mathcal{E}, \mathcal{F})$ zwischen zwei Quantenkanälen $\mathcal{E}, \mathcal{F}$ ist gegeben durch

F_{\text{pro}}(\mathcal{E}, \mathcal{F}) = F(\rho_{\mathcal{E}}, \rho_{\mathcal{F}})

wobei $F$ die state_fidelity(), $\rho_{\mathcal{E}} = \Lambda_{\mathcal{E}} / d$ die normierte Choi Matrix für den Kanal $\mathcal{E}$ und $d$ die Eingangsdimension von $\mathcal{E}$ ist.

Wenn der Zielkanal einheitlich ist, ist dies gleichbedeutend mit

F_{\text{pro}}(\mathcal{E}, U) = \frac{Tr[S_U^\dagger S_{\mathcal{E}}]}{d^2}

wobei $S_{\mathcal{E}}, S_{U}$ die SuperOp Matrizen für den Eing angsquantenkanal $\mathcal{E}$ bzw. die Zielunitarität $U$ sind und $d$ die Eingangsdimension des Kanals ist.

Parameter

channel (Operator or QuantumChannel) – Eingangs-Quantenkanal.
target (Operator or QuantumChannel or None) – Ziel-Quantenkanal. Wenn „None“ als Ziel angegeben ist, gilt der Identitätsoperator[. Standardwert: None].
require_cp (bool) – prüft, ob Eingangs- und Zielkanäle vollständig positiv sind und ob Nicht-CP-Log-Warnungen negative Eigenwerte der Choi-Matrix enthalten [Standard: Wahr].
require_tp (bool) – prüft, ob Eingangs- und Zielkanäle spurenerhaltend sind und ob nicht-TP-Log-Warnungen negative Eigenwerte der partiellen Choi-Matrix enthalten $Tr_{\text{out}}[\mathcal{E}] - I$ [Standard: Wahr].

Rückgabe

Die Prozesstreue $F_{\text{pro}}$ .

Rückgabetyp

Gleitkomma

Erhöht

QiskitError - wenn der Kanal und das Ziel nicht dieselben Abmessungen haben.

gate_error

qiskit.quantum_info.gate_error(channel, target=None, require_cp=True, require_tp=False)

GitHub

Rückgabe des Gate-Fehlers eines verrauschten Quantenkanals.

Der Gatterfehler $E$ wird durch die durchschnittliche Untreue des Gatters bestimmt

E(\mathcal{E}, U) = 1 - F_{\text{ave}}(\mathcal{E}, U)

dabei ist $F_{\text{ave}}(\mathcal{E}, U)$ die average_gate_fidelity() des Eingangs-Quantenkanals $\mathcal{E}$ mit einer Ziel-Unitarität $U$ ist.

Parameter

channel (QuantumChannel) – verrauschter Quantenkanal.
target (Operator or None) – Ziel-Unitaroperator. Wenn „None“ als Ziel angegeben ist, gilt der Identitätsoperator[. Standardwert: None].
require_cp (bool) – prüft, ob Eingangs- und Zielkanäle vollständig positiv sind und ob Nicht-CP-Log-Warnungen negative Eigenwerte der Choi-Matrix enthalten [Standard: Wahr].
require_tp (bool) – prüft, ob Eingangs- und Zielkanäle spurenerhaltend sind und ob nicht-TP-Log-Warnungen negative Eigenwerte der partiellen Choi-Matrix enthalten $Tr_{\text{out}}[\mathcal{E}] - I$ [Standard: Wahr].

Rückgabe

Der durchschnittliche Gatterfehler $E$ .

Rückgabetyp

Gleitkomma

Erhöht

QiskitError - wenn der Kanal und das Ziel nicht die gleichen Abmessungen haben oder unterschiedliche Eingangs- und Ausgangsabmessungen haben.

diamond_norm

qiskit.quantum_info.diamond_norm(choi, solver='SCS', **kwargs)

GitHub

Rückgabe der Diamantnorm des Eingabe-Quantenkanalobjekts.

Diese Funktion berechnet die vollständig begrenzte Spurennorm (oft auch als Diamantnorm bezeichnet) des eingegebenen Quantenkanalobjekts unter Verwendung des semidefiniten Programms aus Referenz [1].

Parameter

choi (Choi or QuantumChannel) – ein Quantenkanalobjekt oder ein Choi-Matrix-Array.
solver (str) – Der zu verwendende Solver.
kwargs - optionale Argumente zur Übergabe an den CVXPY-Löser.

Rückgabe

Die vollständig begrenzte Spurennorm $\|\mathcal{E}\|_{\diamond}$ .

Rückgabetyp

Gleitkomma

Erhöht

QiskitError - wenn das CVXPY-Paket nicht gefunden wird.

Weitere Informationen:

Die Eingabe für diese Funktion ist in der Regel kein CPTP-Quantenkanal, sondern die Differenz zwischen zwei Quantenkanälen $\|\Delta\mathcal{E}\|_\diamond$ mit $\Delta\mathcal{E} = \mathcal{E}_1 - \mathcal{E}_2$ .

Referenz:

J. Watrous. "Simpler semidefinite programs for completely bounded norms", arXiv:1207.5726 [quant-ph] (2012).

Anmerkung

Für diese Funktion muss das optionale CVXPY-Paket installiert sein. Alle zusätzlichen kwargs werden an die Funktion cvxpy.solve übergeben. In der CVXPY-Dokumentation finden Sie Informationen über die verfügbaren SDP-Löser.

state_fidelity

qiskit.quantum_info.state_fidelity(state1, state2, validate=True)

GitHub

Rückgabe der Zustandstreue zwischen zwei Quantenzuständen.

Die Zustandstreue $F$ für Dichtematrix-Eingangszustände $\rho_1, \rho_2$ ist gegeben durch

F(\rho_1, \rho_2) = Tr[\sqrt{\sqrt{\rho_1}\rho_2\sqrt{\rho_1}}]^2.

Wenn einer der Zustände ein reiner Zustand ist, vereinfacht sich dies zu $F(\rho_1, \rho_2) = \langle\psi_1|\rho_2|\psi_1\rangle$ , wobei $\rho_1 = |\psi_1\rangle\!\langle\psi_1|$ .

Parameter

state1 (Statevector orDensityMatrix) – der erste Quantenzustand.
state2 (Statevector orDensityMatrix) – der zweite Quantenzustand.
validate (bool) – prüfen, ob die Eingaben gültige Quantenzustände sind [Standard: True]

Rückgabe

Die Staatstreue $F(\rho_1, \rho_2)$ .

Rückgabetyp

Gleitkomma

Erhöht

QiskitError - wenn validate=True und die Eingänge ungültige Quantenzustände sind.

purity

qiskit.quantum_info.purity(state, validate=True)

GitHub

Berechnen Sie die Reinheit eines Quantenzustands.

Die Reinheit einer Dichtematrix $\rho$ ist

\text{Purity}(\rho) = Tr[\rho^2]

Parameter

state (Statevector orDensityMatrix) – ein Quantenzustand.
validate (bool) – prüfen, ob der Eingabezustand gültig ist [Standard: True]

Rückgabe

die Reinheit $Tr[\rho^2]$ .

Rückgabetyp

Gleitkomma

Erhöht

QiskitError - wenn es sich bei der Eingabe nicht um einen gültigen Quantenzustand handelt.

concurrence

qiskit.quantum_info.concurrence(state)

GitHub

Berechnen Sie die Gleichzeitigkeit eines Quantenzustands.

Die Konkordanz eines bipartiten Statevector $|\psi\rangle$ s ist gegeben durch

C(|\psi\rangle) = \sqrt{2(1 - Tr[\rho_0^2])}

wobei $\rho_0 = Tr_1[|\psi\rangle\!\langle\psi|]$ der reduzierte Zustand ist, der durch Reduzierung partial_trace() des Eingabezustands erhalten wird.

Für Dichtematrizen ist die Gleichzeitigkeit nur für 2-Qubit-Zustände definiert, sie ist gegeben durch:

C(\rho) = \max(0, \lambda_1 - \lambda_2 - \lambda_3 - \lambda_4)

wobei $\lambda _1 \ge \lambda _2 \ge \lambda _3 \ge \lambda _4$ die geordneten Eigenwerte der Matrix $R=\sqrt{\sqrt{\rho }(Y\otimes Y)\overline{\rho}(Y\otimes Y)\sqrt{\rho}}$ sind.

Parameter

state (Statevector orDensityMatrix) – ein 2-Qubit-Quantenzustand.

Rückgabe

Das Einverständnis.

Rückgabetyp

Gleitkomma

Erhöht

QiskitError - wenn der Eingangszustand kein gültiger QuantumState ist.
QiskitError - wenn die Eingabe nicht zweistufig ist QuantumState.
QiskitError - wenn der Eingang der Dichtematrix kein 2-Qubit-Zustand ist.

entropy

qiskit.quantum_info.entropy(state, base=2)

GitHub

Berechnen Sie die von-Neumann-Entropie eines Quantenzustands.

Die Entropie $S$ ist gegeben durch

S(\rho) = - Tr[\rho \log(\rho)]

Parameter

state (Statevector orDensityMatrix) – ein Quantenzustand.
base (int) – die Basis des Logarithmus [Standard: 2].

Rückgabe

Die von-Neumann-Entropie S(rho).

Rückgabetyp

Gleitkomma

Erhöht

QiskitError - wenn der Eingangszustand kein gültiger QuantumState ist.

entanglement_of_formation

qiskit.quantum_info.entanglement_of_formation(state)

GitHub

Berechnen Sie die Verschränkung bei der Bildung eines Quantenzustands.

Der Eingangsquantenzustand muss entweder ein zweistufiger Zustandsvektor oder eine 2-Qubit-Dichtematrix sein.

Parameter

state (Statevector orDensityMatrix) – ein 2-Qubit-Quantenzustand.

Rückgabe

Die Verflechtung der Bildung.

Rückgabetyp

Gleitkomma

Erhöht

QiskitError - wenn der Eingangszustand kein gültiger QuantumState ist.
QiskitError - wenn die Eingabe nicht zweistufig ist QuantumState.
QiskitError - wenn der Eingang der Dichtematrix kein 2-Qubit-Zustand ist.

mutual_information

qiskit.quantum_info.mutual_information(state, base=2)

GitHub

Berechnen Sie die gegenseitige Information eines zweiseitigen Zustands.

Die gegenseitige Information $I$ ist gegeben durch:

I(\rho_{AB}) = S(\rho_A) + S(\rho_B) - S(\rho_{AB})

wobei $\rho_A=Tr_B[\rho_{AB}], \rho_B=Tr_A[\rho_{AB}]$ , die reduzierten Dichtematrizen des zweiseitigen Zustands $\rho_{AB}$ sind.

Parameter

state (Statevector orDensityMatrix) – ein zweigeteilter Staat.
base (int) – die Basis des Logarithmus [Standard: 2].

Rückgabe

Die gegenseitige Information $I(\rho_{AB})$ .

Rückgabetyp

Gleitkomma

Erhöht

QiskitError - wenn der Eingangszustand kein gültiger QuantumState ist.
QiskitError - wenn die Eingabe nicht zweistufig ist QuantumState.

Dienstprogrammfunktionen

Kolumne „ 1 “	Kolumne „ 2 “
`Quaternion`(Daten)	Eine Klasse, die ein Quaternion darstellt.

partial_trace

qiskit.quantum_info.partial_trace(state, qargs)

GitHub

Rückgabe der reduzierten Dichtematrix durch Aufspüren eines Teils des Quantenzustands.

Wenn alle Teilsysteme durchlaufen werden, wird der trace() Zustand des Eingangs zurückgegeben.

Parameter

state (Statevector orDensityMatrix) – der Eingabezustand.
qargs (list) – Die zu überprüfenden Teilsysteme.

Rückgabe

Die reduzierte Dichtematrix.

Rückgabetyp

DensityMatrix

Erhöht

QiskitError - wenn der Eingangszustand ungültig ist.

schmidt_decomposition

qiskit.quantum_info.schmidt_decomposition(state, qargs)

GitHub

Gibt die Schmidt-Zerlegung eines reinen Quantenzustands zurück.

Für einen beliebigen zweistufigen Zustand:

|\psi\rangle_{AB} = \sum_{i,j} c_{ij} |x_i\rangle_A \otimes |y_j\rangle_B,

seine Schmidt-Zerlegung ist durch die Ein-Index-Summe über k gegeben:

|\psi\rangle_{AB} = \sum_{k} \lambda_{k} |u_k\rangle_A \otimes |v_k\rangle_B

wobei $|u_k\rangle_A$ und $|v_k\rangle_B$ eine orthonormale Menge von Vektoren in ihren jeweiligen Räumen $A$ und $B$ sind, und die Schmidt-Koeffizienten $\lambda_k$ positive reelle Werte sind.

Parameter

state (Statevector orDensityMatrix) – der Eingabezustand.
qargs (list) – die Liste der Positionen des Eingangszustands, die dem Teilsystem $B$ entsprechen.

Rückgabe

liste der Tupel (s, u, v), wobei s (float) die Schmidt-Koeffizienten $\lambda_k$ und u (Statevector), v (Statevector) die Schmidt-Vektoren $|u_k\rangle_A$ bzw. $|u_k\rangle_B$ sind.

Rückgabetyp

Liste

Erhöht

QiskitError - wenn Input qargs nicht eine Liste von Positionen des Input-Status ist.
QiskitError - wenn Input qargs keine geeignete Teilmenge von Input state ist.

Anmerkung

In Qiskit werden die Qubits in Little-Endian-Notation angeordnet, wobei die niederwertigsten Qubits kleinere Indizes haben. Zum Beispiel wird ein Vier-Qubit-System als $|q_3q_2q_1q_0\rangle$ dargestellt. Wenn man diese Konvention anwendet und qargs=[0] setzt, wird der Zustand als $|q_3q_2q_1\rangle_A\otimes|q_0\rangle_B$ aufgeteilt. Außerdem werden die Qubits unabhängig von der Reihenfolge, in der sie übergeben werden, in dieser Notation organisiert. Wenn Sie zum Beispiel entweder qargs=[1,2] oder qargs=[2,1] angeben, wird der Zustand als $|q_3q_0\rangle_A\otimes|q_2q_1\rangle_B$ partitioniert.

shannon_entropy

qiskit.quantum_info.shannon_entropy(pvec, base=2)

GitHub

Berechnen Sie die Shannon-Entropie eines Wahrscheinlichkeitsvektors.

Die Shannon-Entropie eines Wahrscheinlichkeitsvektors $\vec{p} = [p_0, ..., p_{n-1}]$ ist definiert als

H(\vec{p}) = \sum_{i=0}^{n-1} p_i \log_b(p_i)

wobei $b$ die Log-Basis und (Standardwert 2) und $0 \log_b(0) \equiv 0$ ist.

Parameter

pvec (array_like) – ein Wahrscheinlichkeitsvektor.
base (int) – die Basis des Logarithmus [Standard: 2].

Rückgabe

Die Shannon-Entropie H(pvec).

Rückgabetyp

Gleitkomma

commutator

qiskit.quantum_info.commutator(a, b)

GitHub

Berechne den Kommutator von a und b.

ab - ba.

Parameter

a (OperatorTypeT) – Bediener a.
b (OperatorTypeT) – Bediener b.

Rückgabe

Der Kommutator

Rückgabetyp

OperatorTypeT

anti_commutator

qiskit.quantum_info.anti_commutator(a, b)

GitHub

Berechnen Sie den Anti-Kommutator von a und b.

ab + ba.

Parameter

a (OperatorTypeT) – Bediener a.
b (OperatorTypeT) – Bediener b.

Rückgabe

Der Anti-Kommutator

Rückgabetyp

OperatorTypeT

double_commutator

qiskit.quantum_info.double_commutator(a, b, c, *, commutator=True)

GitHub

Berechne den symmetrischen Doppelkommutator von a, b und c.

Siehe auch Gleichung ( 13.6.18 ) in [1].

Wenn commutator True ist, gibt er

[[A, B], C]/2 + [A, [B, C]]/2 = (2ABC + 2CBA - BAC - CAB - ACB - BCA)/2.

Wenn der Kommutator falsch ist, gibt er

\lbrace[A, B], C\rbrace/2 + \lbrace A, [B, C]\rbrace/2 = (2ABC - 2CBA - BAC + CAB - ACB + BCA)/2.

Parameter

a (OperatorTypeT) – Bediener a.
b (OperatorTypeT) – Bediener b.
c (OperatorTypeT) – Bediener c.
commutator (bool) – Wenn True wird der doppelte Kommutator berechnet, wenn False der doppelte Antikommutator.

Rückgabe

Der Doppelkommutator

Rückgabetyp

OperatorTypeT

Referenzen

[1] : R. McWeeny.

Methoden der molekularen Quantenmechanik. 2. Auflage, Academic Press, 1992. ISBN 0-12-486552-6.

Beliebig

random_statevector

qiskit.quantum_info.random_statevector(dims, seed=None)

GitHub

Erzeuge einen zufälligen Zustandsvektor.

Der Zustandsvektor wird der Gleichverteilung entnommen. Dies ist das Maß, das durch das Haar-Maß für unitäre Matrizen induziert wird.

Parameter

dims (int ortuple) – die Dimensionen des Staates.
seed (int or np.random.Generator) – Optional. Setzen Sie einen festen Seed oder Generator für RNG.

Rückgabe

der zufällige Zustandsvektor.

Rückgabetyp

Zustandsvektor

Referenz:

K. Zyczkowski und H. Sommers (2001), "Induced measures in the space of mixed quantum states", J. Phys. A: Mathematik. Gen. 34 7111.

random_density_matrix

qiskit.quantum_info.random_density_matrix(dims, rank=None, method='Hilbert-Schmidt', seed=None)

GitHub

Erzeuge eine zufällige Dichtematrix.

Parameter

dims (int ortuple) – die Abmessungen der Website DensityMatrix.
rank (int or None) – die Rangzahl der Dichtematrix. Der Standardwert ist „full-rank“.
method (string) – Optional. Die zu verwendende Methode. hilbert-Schmidt': (Standard) Stichprobe aus der Hilbert-Schmidt-Metrik. bures": Probe aus der Bures-Metrik.
seed (int or np.random.Generator) – Optional. Setzen Sie einen festen Seed oder Generator für RNG.

Rückgabe

die Matrix der zufälligen Dichte.

Rückgabetyp

DensityMatrix

Erhöht

QiskitError - wenn die Methode nicht gültig ist.

random_unitary

qiskit.quantum_info.random_unitary(dims, seed=None)

GitHub

Gibt einen zufälligen unitären Operator zurück.

Der Operator wird aus dem unitären Haar-Maß abgetastet.

Parameter

dims (int ortuple) – die Eingangsabmessungen des Operators.
seed (int or np.random.Generator) – Optional. Setzen Sie einen festen Seed oder Generator für RNG.

Rückgabe

ein einheitlicher Operator.

Rückgabetyp

Bediener

random_hermitian

qiskit.quantum_info.random_hermitian(dims, traceless=False, seed=None)

GitHub

Gibt einen zufälligen hermitschen Operator zurück.

Der Operator wird aus dem Gauß'schen unitären Ensemble entnommen.

Parameter

dims (int ortuple) – die Eingangsdimension des Operators.
traceless (bool) – Optional. Bei True werden die diagonalen Einträge subtrahiert, um einen spurlosen hermitschen Operator zu erhalten (Standard: False).
seed (int or np.random.Generator) – Optional. Setzen Sie einen festen Seed oder Generator für RNG.

Rückgabe

ein hermitescher Operator.

Rückgabetyp

Bediener

random_pauli

qiskit.quantum_info.random_pauli(num_qubits, group_phase=False, seed=None)

GitHub

Gibt einen Zufallswert zurück Pauli.

Parameter

num_qubits (int) – Die Anzahl der Qubits.
group_phase (bool) – Optional. Falls eine zufällige Phase generieren True . Andernfalls wird die Phase so eingestellt, dass der Pauli-Koeffizient +1 beträgt (Standard: False).
seed (int |Generator | None) – Optional. Legen Sie einen festen Startwert oder Generator für den Zufallsgenerator fest.

Rückgabe

Ein beliebiger Pauli.

Rückgabetyp

Pauli

random_clifford

qiskit.quantum_info.random_clifford(num_qubits, seed=None)

GitHub

Gibt einen zufälligen Clifford-Operator zurück.

Die Clifford-Probe wird nach der Methode von Referenz [1] entnommen.

Parameter

num_qubits (int) – Die Anzahl der Qubits für den Clifford-Operator.
seed (int |Generator | None) – Optional. Legen Sie einen festen Startwert oder Generator für den Zufallsgenerator fest.

Rückgabe

Ein beliebiger Clifford-Operator.

Rückgabetyp

Clifford

Quellenangaben:

[1] S. Bravyi und D. Maslov (2020). Hadamard-freie Schaltungen legen die Struktur der Clifford-Gruppe offen. arXiv:2003.09412

random_quantum_channel

qiskit.quantum_info.random_quantum_channel(input_dims=None, output_dims=None, rank=None, seed=None)

GitHub

Rückgabe eines zufälligen CPTP-Quantenkanals.

Damit wird der Stinespring-Operator für den Quantenkanal konstruiert, indem eine zufällige Isometrie aus dem unitären Haar-Maß ausgewählt wird.

Parameter

input_dims (int ortuple) – die Eingangsgröße des Kanals.
output_dims (int ortuple) – die Ausgabegröße des Kanals.
rank (int) – Optional. Der Rang der Choi-Matrix des Quantenkanals.
seed (int or np.random.Generator) – Optional. Setzen Sie einen festen Seed oder Generator für RNG.

Rückgabe

ein Quantenkanaloperator.

Rückgabetyp

Stinespring

Erhöht

QiskitError - wenn Rang oder Abmessungen ungültig sind.

random_cnotdihedral

qiskit.quantum_info.random_cnotdihedral(num_qubits, seed=None)

GitHub

Gibt ein zufälliges CNOTDihedral-Element zurück.

Parameter

num_qubits (int) – die Anzahl der Qubits für das CNOTDihedral-Objekt.
seed (int or RandomState) – Optional. Setzen Sie einen festen Seed oder Generator für RNG.

Rückgabe

ein zufälliges CNOTDihedral-Element.

Rückgabetyp

CNOT-Dihedral

random_pauli_list

qiskit.quantum_info.random_pauli_list(num_qubits, size=1, seed=None, phase=True)

GitHub

Gibt einen Zufallswert zurück PauliList.

Parameter

num_qubits (int) – Die Anzahl der Qubits.
size (int) – Optional. Die Länge der Pauli-Liste (Standardwert: 1).
seed (int |Generator | None) – Optional. Legen Sie einen festen Startwert oder Generator für den Zufallsgenerator fest.
phase (bool) – Optional. Wenn True die Pauli-Phasen zufällig verteilt sind, andernfalls sind die Phasen auf 0 festgelegt (Standard: True).

Rückgabe

Einfach so PauliList.

Rückgabetyp

PauliList

Analyse

hellinger_distance

qiskit.quantum_info.hellinger_distance(dist_p, dist_q)

GitHub

Berechnet den Hellinger-Abstand zwischen zwei Zählverteilungen.

Parameter

dist_p (dict) – Erstes Diktat der Zählungen.
dist_q (dict) – Zweites Diktat der Zählungen.

Rückgabe

Entfernung

Rückgabetyp

Gleitkomma

Referenzen

Hellinger Entfernung @ wikipedia

hellinger_fidelity

qiskit.quantum_info.hellinger_fidelity(dist_p, dist_q)

GitHub

Berechnet die Hellinger-Treue zwischen zwei Zählverteilungen.

Die Wiedergabetreue ist definiert als $\left(1-H^{2}\right)^{2}$ , wobei H die Hellinger-Distanz ist. Dieser Wert ist durch den Bereich [0, 1] begrenzt.

Dies entspricht der klassischen Standardtreue $F(Q,P)=\left(\sum_{i}\sqrt{p_{i}q_{i}}\right)^{2}$ , die wiederum gleich der Quantenzustandstreue für diagonale Dichtematrizen ist.

Parameter

dist_p (dict) – Erstes Diktat der Zählungen.
dist_q (dict) – Zweites Diktat der Zählungen.

Rückgabe

Genauigkeit

Rückgabetyp

Gleitkomma

Beispiel

from qiskit import QuantumCircuit
from qiskit.quantum_info.analysis import hellinger_fidelity
from qiskit.providers.basic_provider import BasicSimulator

qc = QuantumCircuit(5, 5)
qc.h(2)
qc.cx(2, 1)
qc.cx(2, 3)
qc.cx(3, 4)
qc.cx(1, 0)
qc.measure(range(5), range(5))

sim = BasicSimulator()
res1 = sim.run(qc).result()
res2 = sim.run(qc).result()

hellinger_fidelity(res1.get_counts(), res2.get_counts())

Referenzen

Quantum Fidelity @ wikipedia Hellinger Distanz @ wikipedia

Kolumne „ 1 “	Kolumne „ 2 “
`Z2Symmetries`(Symmetrien, sq_paulis, sq_list)	Der $Z_2$ Symmetriekonverter identifiziert Symmetrien aus dem Problem-Hamiltonian und nutzt sie, um eine verjüngte - effizientere - Darstellung von Operatoren als Paulis für dieses Problem zu liefern.

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