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IBM Quantum Platform

PiecewisePolynomialPauliRotationsGate

class qiskit.circuit.library.PiecewisePolynomialPauliRotationsGate(num_state_qubits, breakpoints=None, coeffs=None, basis='Y', label=None)

GitHub

Bases : Gate

Rotations de Pauli contrôlées par la polynomie.

Cette classe met en œuvre une fonction polynomiale par morceaux (pas nécessairement continue), f(x)f(x), sur les amplitudes des qubits, qui est définie par des points de rupture et des coefficients comme suit.

Supposons que les points d'arrêt (x0,...,xJ)(x_0, ..., x_J) soient un sous-ensemble de [0,2n−1][0, 2^n-1], où nn est le nombre de qubits d'état. Plus loin, nous désignons les coefficients correspondants par [aj,1,...,aj,d][a_{j,1},...,a_{j,d}], où dd est le degré le plus élevé de tous les polynômes.

Le site f(x)f(x) est alors défini comme suit :

f(x)={0,x<x0∑i=0i=daj,i/2xi,xj≤x<xj+1f(x) = \begin{cases} 0, x < x_0 \\ \sum_{i=0}^{i=d}a_{j,i}/2 x^i, x_j \leq x < x_{j+1} \end{cases}

où si l'on donne le même nombre de points d'arrêt que les polynômes, nous supposons implicitement xJ+1=2nx_{J+1} = 2^n.

Remarque

Notez le facteur 1/21/2 dans les coefficients de f(x)f(x), ce qui est cohérent avec les rotations de Pauli de Qiskit.

Exemples

>>> from qiskit import QuantumCircuit
>>> from qiskit.circuit.library.arithmetic.piecewise_polynomial_pauli_rotations import\
... PiecewisePolynomialPauliRotationsGate
>>> qubits, breakpoints, coeffs = (2, [0, 2], [[0, -1.2],[-1, 1, 3]])
>>> poly_r = PiecewisePolynomialPauliRotationsGate(num_state_qubits=qubits,
...breakpoints=breakpoints, coeffs=coeffs)
>>>
>>> qc = QuantumCircuit(poly_r.num_qubits)
>>> qc.h(list(range(qubits)));
>>> qc.append(poly_r, list(range(qc.num_qubits)));
>>> qc.draw()
     ┌───┐┌──────────┐
q_0: ┤ H ├┤0         ├
     ├───┤│          │
q_1: ┤ H ├┤1         ├
     └───┘│          │
q_2: ─────┤2         ├
          │  pw_poly │
q_3: ─────┤3         ├
          │          │
q_4: ─────┤4         ├
          │          │
q_5: ─────┤5         ├
          └──────────┘

Références :

[1] Haener, T., Roetteler, M., et Svore, K. M. (2018). Optimisation des circuits quantiques pour l'arithmétique. arXiv:1805.12445

[2] Carrera Vazquez, A., Hiptmair, R. et Woerner, S. (2022). Amélioration de l'algorithme des systèmes linéaires quantiques à l'aide de l'extrapolation de Richardson. ACM Transactions on Quantum Computing 3, 1, Article 2

Paramètres

  • num_state_qubits (int) – Le nombre de qubits représentant l'état.
  • breakpoints (list[int] | None) – Les points de rupture pour définir la fonction linéaire par morceaux. Prend par défaut la valeur [0].
  • coeffs (list[list[float]] | None) – Les coefficients des polynômes pour différents segments de la fonction linéaire par morceaux. coeffs[j][i] est le coefficient de la i-ième puissance de x pour le j-ième polynôme. La valeur par défaut est linéaire : [[1]].
  • basis (str) – Le type de rotation de Pauli ('X', 'Y', 'Z').
  • label (str | None) – Une étiquette facultative pour la porte.

Attributs

base_class

Obtenir la classe de base de cette instruction. Il est assuré de figurer dans l'arbre généalogique de self.

La "classe de base" d'une instruction est la classe la plus basse de son arbre d'héritage avec laquelle l'objet doit être considéré comme entièrement compatible pour les applications de circuit. Cela signifie généralement que la sous-classe est définie uniquement pour offrir une certaine commodité au programmeur par rapport à la classe de base, et que la classe de base est la "vraie" classe d'un point de vue comportemental. En particulier, vous ne devez pas outrepasser base_class si vous définissez une version personnalisée d'une instruction qui sera implémentée différemment par le matériel, comme une stratégie de mesure alternative, ou une version d'une porte paramétrée avec un ensemble particulier de paramètres dans le but de la distinguer dans un Target à partir de la porte entièrement paramétrée.

Ceci est souvent exactement équivalent à type(obj), sauf dans le cas d'instances uniques d'instructions de la bibliothèque standard. Ces instances singleton sont des sous-classes spéciales de leur classe de base, et cette propriété renverra cette base. Par exemple :

>>> isinstance(XGate(), XGate)
True
>>> type(XGate()) is XGate
False
>>> XGate().base_class is XGate
True

En général, il ne faut pas se fier à la classe précise d'une instruction; dans un circuit donné, on s'attend à ce que Instruction.name soit un discriminant plus approprié dans la plupart des situations.

decompositions

Obtenir les décompositions de l'instruction à partir de SessionEquivalenceLibrary.

definition

Définition du retour en termes d'autres portes de base.

label

Étiquette d'instruction de retour

mutable

Cette instance est-elle une instance unique mutable ou non?

Si cet attribut est False , l'instance du portail est un singleton partagé et n'est pas mutable.

name

Renvoyer le nom.

num_clbits

Retourne le nombre de clbits.

num_qubits

Renvoie le nombre de qubits.

params

Les paramètres de ce site Instruction. Idéalement, il s'agit d'angles de porte.

Méthodes

add_decomposition

add_decomposition(decomposition)

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Ajouter une décomposition de l'instruction à l'adresse SessionEquivalenceLibrary.

broadcast_arguments

broadcast_arguments(qargs, cargs)

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Validation et traitement des arguments et de leur relation.

Par exemple, cx([q[0],q[1]], q[2]) signifie cx(q[0], q[2]); cx(q[1], q[2]). Cette méthode permet d'obtenir les arguments dans le bon groupe. Dans l'exemple donné :

in: [[q[0],q[1]], q[2]],[]
outs: [q[0], q[2]], []
      [q[1], q[2]], []

Les règles générales de diffusion sont les suivantes :

  • Si len(qargs) == 1 :

    [q[0], q[1]] -> [q[0]],[q[1]]

  • Si len(qargs) == 2 :

    [[q[0], q[1]], [r[0], r[1]]] -> [q[0], r[0]], [q[1], r[1]]
[[q[0]], [r[0], r[1]]]       -> [q[0], r[0]], [q[0], r[1]]
[[q[0], q[1]], [r[0]]]       -> [q[0], r[0]], [q[1], r[0]]

  • Si len(qargs) >= 3 :

    [q[0], q[1]], [r[0], r[1]],  ...] -> [q[0], r[0], ...], [q[1], r[1], ...]

Paramètres

  • qargs (list) – Liste des arguments des bits quantiques.
  • cargs (list) – Liste des arguments classiques en matière de bits.

Retours

Un tuple avec des arguments uniques.

Augmentations

CircuitError – Si la saisie n'est pas valide. Par exemple, le nombre d'arguments ne correspond pas à ce qu'on attend de la porte logique.

Type de retour

Iterable [ tuple [ liste, liste ]]

control

control(num_ctrl_qubits=1, label=None, ctrl_state=None, annotated=None)

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Renvoie la version contrôlée de lui-même.

La porte contrôlée est implémentée comme ControlledGate lorsque annotated est False, et comme AnnotatedOperation lorsque annotated est True.

Obsolète depuis la version 2.3

qiskit.circuit.gate.Gate.control()L'argument annotated est obsolète depuis Qiskit 2.3. Il sera supprimé dans Qiskit 3.0. La méthode Gate.control () n'accepte plus annotated=None. La nouvelle valeur par défaut est annotated=True, qui représente la porte contrôlée comme une porte à deux états ( AnnotatedOperation ) (à moins qu'une classe de porte contrôlée dédiée n'existe déjà). Vous pouvez explicitement définir annotated=False pour conserver le comportement précédent. Cependant, il est recommandé d'utiliser annotated=True, car cela reporte la construction du circuit contrôlé au transcompilateur et permet en outre des optimisations supplémentaires des portes contrôlées (ce qui conduit généralement à des circuits de meilleure qualité).

Paramètres

  • num_ctrl_qubits (int) – Nombre de contrôles à ajouter. Prend par défaut la valeur 1.
  • label (str | None) – Étiquette de porte facultative. Prend par défaut la valeur None. Ignoré si la porte contrôlée est implémentée en tant qu'opération annotée.
  • ctrl_state (int |str | None) – État de contrôle de la porte, spécifié soit sous forme d'entier, soit sous forme de chaîne de bits (par exemple "110"). Si None, la valeur par défaut est l'état « 2**num_ctrl_qubits - 1tous à 1 ».
  • annotated (bool | None) – Indique si la porte contrôlée doit être implémentée en tant que porte contrôlée ou en tant qu'opération annotée. Si None, traité comme False.

Retours

Une version contrôlée de cette porte.

Augmentations

QiskitError – invalide num_ctrl_qubits ou ctrl_state.

copy

copy(name=None)

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Copie de l'instruction.

Paramètres

name (str) – nom à donner au circuit copié, si None le nom reste le même.

Retours

une copie de l'instruction en cours, avec le nom mis à jour s'il a été fourni

Type de retour

qiskit.circuit.Instruction

evaluate

evaluate(x)

GitHub

Évaluer classiquement la rotation polynomiale par morceaux.

Paramètres

x (float) – Valeur à évaluer.

Retours

Valeur de la fonction polynomiale par morceaux en x.

Type de retour

Float

inverse

inverse(annotated=False)

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Inverser cette instruction.

Si l'annotation est False, l'instruction inverse est implémentée comme une nouvelle instruction avec la définition inversée récursivement.

Si annoté est Vrai, l'instruction inverse est implémentée comme AnnotatedOperationet correspond à l'instruction donnée annotée avec le "modificateur inverse".

Les instructions spéciales héritant de l'instruction peuvent implémenter leur propre inverse (par exemple T et Tdg, Barrière, etc.) En particulier, ils peuvent choisir comment gérer l'argument annotated , ce qui peut inclure de l'ignorer et de toujours renvoyer une classe de porte concrète si l'inverse est défini comme une porte standard.

Paramètres

annotated (bool) – si la valeur est True, la sortie de la porte inverse sera renvoyée sous forme de AnnotatedOperation.

Retours

L'opération inverse.

Augmentations

CircuitError – si l'instruction n'est pas composite et qu'aucune inverse n'a été implémentée pour celle-ci.

is_parameterized

is_parameterized()

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Indique si la fonction Instruction contient des paramètres définis à la compilation.

power

power(exponent, annotated=False)

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Élevez cette porte au pouvoir de exponent.

Mise en œuvre sous forme de porte unitaire (réf. UnitaryGate) ou en tant qu'opération annotée (réf. AnnotatedOperation). Dans le cas de plusieurs portes standard, telles que RXGatelorsque la puissance d'une porte peut être exprimée en termes d'une autre porte standard qui est renvoyée directement.

Paramètres

  • exponent (float) – le pouvoir d'élever la porte à
  • annotated (bool) – indique si la porte de puissance peut être mise en œuvre en tant qu'opération annotée. Dans le cas de plusieurs portes standard, telles que RXGatecet argument est ignoré lorsque la puissance d'une porte peut être exprimée en termes d'une autre porte standard.

Retours

Une opération mettant en œuvre gate^exponent

Augmentations

CircuitError – Si la porte n'est pas unitaire

repeat

repeat(n)

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Crée une instruction self répétée nn fois.

Paramètres

n (int) – Nombre de répétitions de l'instruction

Retours

Contenant la définition.

Type de retour

qiskit.circuit.Instruction

Augmentations

CircuitError – Si n < 1.

reverse_ops

reverse_ops()

GitHub

Pour une instruction composite, inverser l'ordre des sous-instructions.

Pour ce faire, toutes les sous-instructions sont inversées de manière récursive. Il n'inverse aucune porte.

Retours

une nouvelle instruction avec

les sous-instructions sont inversées.

Type de retour

qiskit.circuit.Instruction

soft_compare

soft_compare(other)

GitHub

Comparaison en douceur entre les portes. Leurs noms, le nombre de qubits et les numéros de bits classiques doivent correspondre. Le nombre de paramètres doit correspondre. Chaque paramètre est comparé. Si l'on est sur ParameterExpression, cela n'est pas pris en compte.

Paramètres

other (instruction) – d'autres instructions.

Retours

sont égaux à soi et à l'autre jusqu'à l'expression des paramètres.

Type de retour

booléen

to_matrix

to_matrix()

GitHub

Retourne un Numpy.array pour la matrice unitaire de la porte.

Retours

si la sous-classe Gate possède une définition de matrice.

Type de retour

np.ndarray

Augmentations

CircuitError – Si une sous-classe de Gate n'implémente pas cette méthode, une exception sera levée lors de l'appel de cette méthode de la classe de base.

to_mutable

to_mutable()

GitHub

Renvoie une copie mutable de cette porte.

Cette méthode renvoie une nouvelle copie mutable de cette instance de porte. Si une instance singleton est utilisée, il s'agit d'une nouvelle instance unique qui peut être modifiée. Si l'instance est déjà mutable, il s'agira d'une copie profonde de cette instance.

validate_parameter

validate_parameter(parameter)

GitHub

Les paramètres de la porte doivent être de type int, float ou ParameterExpression

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