QuadraticFormGate

class qiskit.circuit.library.QuadraticFormGate(num_result_qubits=None, quadratic=None, linear=None, offset=None, label='Q(x)')

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Basi: Gate

Implementa una forma quadratica su variabili binarie codificate in registri di qubit.

Una forma quadratica su variabili binarie è una funzione quadratica $Q$ che agisce su una variabile binaria di $n$ bit, $x = x_0 ... x_{n-1}$ . Per una matrice intera $A$ , un vettore intero $b$ e un intero $c$ la funzione può essere scritta come

Q(x) = x^T A x + x^T b + c

Se $A$ , $b$ o $c$ contengono valori scalari, questo circuito calcola solo un'approssimazione della forma quadratica.

Dotato di $m$ qubit per codificare il valore, questo circuito calcola $Q(x) \mod 2^m$ nella rappresentazione [a complemento di due] ( https://stackoverflow.com/questions/1049722/what-is-twos-complement ).

|x\rangle_n |0\rangle_m \mapsto |x\rangle_n |(Q(x) + 2^m) \mod 2^m \rangle_m

Poiché utilizziamo il complemento a due, ad esempio il valore di $Q(x) = 3$ richiede 2 bit per rappresentare il valore e 1 bit per il segno: 3 = '011', dove il primo 0 indica un valore positivo. D'altra parte, $Q(x) = -3$ sarebbe -3 = '101', dove il primo 1 indica un valore negativo e 01 è il complemento a due di 3.

Se il valore di $Q(x)$ è troppo grande per essere rappresentato con m qubit, la stringa di bit risultante è $(Q(x) + 2^m) \mod 2^m)$ .

L'implementazione di questo circuito è illustrata in [1], Fig. 6.

Riferimenti:

[1] Gilliam et al, Ricerca adattiva di Grover per l'ottimizzazione binaria polinomiale vincolata. arXiv:1912.04088

Parametri

nome - Il nome del cancello.
num_qubit - Il numero di qubit su cui agisce il gate.
params - Un elenco di parametri.
label (str) – Un'etichetta opzionale per il cancello.
num_result_qubits (int | None)
quadratic (Sequence[Sequence[float]] | None)
linear (Sequence[Sequence[float]] | None)
offset (float | None)

Attributi

base_class

Ottiene la classe base di questa istruzione. È garantita la presenza nell'albero ereditario di self.

La "classe base" di un'istruzione è la classe più bassa dell'albero di ereditarietà con cui l'oggetto deve essere considerato completamente compatibile per le applicazioni dei circuiti. Questo in genere significa che la sottoclasse è definita solo per offrire una sorta di comodità al programmatore rispetto alla classe base, mentre la classe base è la "vera" classe dal punto di vista comportamentale. In particolare, non si dovrebbe sovrascrivere base_class se si sta definendo una versione personalizzata di un'istruzione che sarà implementata in modo diverso dall'hardware, come ad esempio una strategia di misura alternativa, o una versione di un gate parametrizzato con un particolare insieme di parametri per distinguerlo in un file Target dalla porta parametrizzata completa.

Spesso è esattamente equivalente a type(obj), tranne nel caso di istanze singleton di istruzioni della libreria standard. Queste istanze singleton sono sottoclassi speciali della loro classe base e questa proprietà restituirà la classe base. Ad esempio:

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

In generale, non si dovrebbe fare affidamento sulla classe precisa di un'istruzione; all'interno di un determinato circuito, si prevede che Instruction.name sia un discriminante più adatto nella maggior parte delle situazioni.

decompositions

Ottenere le scomposizioni dell'istruzione da SessionEquivalenceLibrary.

definition

Definizione di ritorno in termini di altri cancelli di base.

label

Etichetta di istruzioni per la restituzione

mutable

Questa istanza è un'istanza unica mutabile o meno.

Se questo attributo è False , l'istanza del gate è un singleton condiviso e non è mutabile.

name

Restituisce il nome.

num_clbits

Restituisce il numero di clbit.

num_qubits

Restituisce il numero di qubit.

params

I parametri di questo Instruction. Idealmente si tratta di angoli di passaggio.

Metodi

add_decomposition

add_decomposition(decomposition)

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Aggiungere una decomposizione dell'istruzione a SessionEquivalenceLibrary.

broadcast_arguments

broadcast_arguments(qargs, cargs)

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Convalida e gestione degli argomenti e delle loro relazioni.

Ad esempio, cx([q[0],q[1]], q[2]) significa cx(q[0], q[2]); cx(q[1], q[2]). Questo metodo produce gli argomenti nel giusto raggruppamento. Nell'esempio dato:

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

Le regole generali di trasmissione sono:

Se len(qargs) == 1:
```
[q[0], q[1]] -> [q[0]],[q[1]]
```

Se 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]]

Se len(qargs) >= 3:

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

Parametri

qargs (list) – Elenco degli argomenti dei bit quantici.
cargs (list) – Elenco degli argomenti classici dei bit.

Risultati

Una tupla con argomenti singoli.

Aumenti

CircuitError – Se l'input non è valido. Ad esempio, il numero di argomenti non corrisponde a quanto previsto dal gate.

Tipo di ritorno

Iterable [ tuple [ lista, lista ]]

control

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

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Restituisce la versione controllata di se stesso.

Il gate controllato è implementato come ControlledGate quando annotated è False, e come AnnotatedOperation quando annotated è True.

Deprecato dalla versione 2.3

qiskit.circuit.gate.Gate.control()L'argomento annotated è deprecato a partire dalla versione Qiskit 2.3. Verrà rimosso in Qiskit 3.0. Il metodo Gate.control () non accetta più annotated=None. Il nuovo valore predefinito è annotated=True, che rappresenta il gate controllato come un gate controllato ( AnnotatedOperation ) (a meno che non esista già una classe dedicata al gate controllato). È possibile impostare esplicitamente annotated=False per mantenere il comportamento precedente. Tuttavia, si consiglia di utilizzare annotated=True, poiché rimanda la costruzione del circuito controllato al transpiler e consente inoltre ulteriori ottimizzazioni del gate controllato (che in genere portano a circuiti di qualità superiore).

Parametri

num_ctrl_qubits (int) – Numero di controlli da aggiungere. Il valore predefinito è 1.
label (str | None) – Etichetta cancello opzionale. Il valore predefinito è None. Ignorato se il gate controllato è implementato come operazione annotata.
ctrl_state (int |str | None) – Lo stato di controllo del gate, specificato come numero intero o stringa di bit (ad esempio "110"). Se None, il valore predefinito è lo stato 2**num_ctrl_qubits - 1 tutto uno.
annotated (bool | None) – Indica se il gate controllato deve essere implementato come gate controllato o come operazione annotata. Se None, trattato come False.

Risultati

Una versione controllata di questo cancello.

Aumenti

QiskitError – non valido num_ctrl_qubits o ctrl_state.

copy

copy(name=None)

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Copia dell'istruzione.

Parametri

name (str) – nome da assegnare al circuito copiato, se None il nome rimane invariato.

Risultati

una copia dell'istruzione corrente, con il nome aggiornato se è stato fornito

Tipo di ritorno

qiskit.circuit.Instruction

inverse

inverse(annotated=False)

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Invertire questa istruzione.

Se annotated è False, l'istruzione inversa viene implementata come una nuova istruzione con la definizione ricorsivamente invertita.

Se annotated è True, l'istruzione inversa è implementata come AnnotatedOperatione corrisponde all'istruzione data annotata con il "modificatore inverso".

Le istruzioni speciali che ereditano da Instruction possono implementare il proprio inverso (ad esempio T e Tdg, Barrier, ecc.) In particolare, possono scegliere come gestire l'argomento annotated , tra cui ignorarlo e restituire sempre una classe gate concreta se l'inverso è definito come gate standard.

Parametri

annotated (bool) – se impostato su True, l'uscita del gate inverso sarà restituita come AnnotatedOperation.

Risultati

L'operazione inversa.

Aumenti

CircuitError – se l'istruzione non è composta e non è stata implementata la sua inversa.

is_parameterized

is_parameterized()

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Restituisce se il Instruction contiene parametri di compilazione.

power

power(exponent, annotated=False)

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Innalzate questo cancello al potere di exponent.

Implementato come gate unitario (rif. UnitaryGate) o come operazione annotata (rif. AnnotatedOperation). Nel caso di diversi gate standard, come ad esempio RXGatequando la potenza di un gate può essere espressa in termini di un altro gate standard che viene restituito direttamente.

Parametri

exponent (float) – il potere di alzare il cancello per
annotated (bool) – indica se il power gate può essere implementato come operazione annotata. Nel caso di più porte standard, come ad esempio RXGatequesto argomento viene ignorato quando la potenza di un gate può essere espressa in termini di un altro gate standard.

Risultati

Un'operazione che attua gate^exponent

Aumenti

CircuitError – Se il gate non è unitario

repeat

repeat(n)

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Crea un'istruzione con self la ripetizione di « $n$ » volte.

Parametri

n (int) – Numero di volte in cui ripetere l'istruzione

Risultati

Contiene la definizione.

Tipo di ritorno

qiskit.circuit.Instruction

Aumenti

CircuitError – Se n < 1.

required_result_qubits

static required_result_qubits(quadratic, linear, offset)

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Ottenere il numero di qubit di risultato richiesti.

Parametri

quadratic (Sequence[Sequence[float]]) – Una matrice contenente i coefficienti quadratici.
linear (Sequence[float]) – Una matrice contenente i coefficienti lineari.
offset (float) – Un offset costante.

Risultati

Il numero di qubit necessari per rappresentare il valore della forma quadratica in complemento a due.

Tipo di ritorno

int

reverse_ops

reverse_ops()

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Per un'istruzione composta, invertire l'ordine delle sottoistruzioni.

Ciò avviene invertendo ricorsivamente tutte le sottoistruzioni. Non inverte alcun cancello.

Risultati

una nuova istruzione con

le sottoistruzioni invertite.

Tipo di ritorno

qiskit.circuit.Instruction

soft_compare

soft_compare(other)

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Confronto morbido tra le porte. I loro nomi, il numero di qubit e i numeri di bit classici devono corrispondere. Il numero di parametri deve corrispondere. Ogni parametro viene confrontato. Se uno è un ParameterExpression non viene preso in considerazione.

Parametri

other (instruction) – altre istruzioni.

Risultati

sono auto e altri uguali fino a espressioni parametriche.

Tipo di ritorno

bool

to_matrix

to_matrix()

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Restituisce un Numpy.array per la matrice unitaria del gate.

Risultati

se la sottoclasse Gate ha una definizione di matrice.

Tipo di ritorno

np.ndarray

Aumenti

CircuitError – Se una sottoclasse di Gate non implementa questo metodo, verrà generata un'eccezione quando viene chiamato questo metodo della classe base.

to_mutable

to_mutable()

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Restituisce una copia mutabile di questo gate.

Questo metodo restituisce una nuova copia mutabile di questa istanza di gate. Se si utilizza un'istanza singleton, questa sarà una nuova istanza unica che può essere mutata. Se l'istanza è già mutabile, sarà una copia profonda di quell'istanza.

validate_parameter

validate_parameter(parameter)

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I parametri del gate devono essere int, float o ParameterExpression

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