Operatore

class qiskit.quantum_info.Operator(data, input_dims=None, output_dims=None)

Basi: LinearOp

Classe dell'operatore di matrice

Rappresenta un operatore matriciale $M$ che evolve() a Statevector $|\psi\rangle$ per moltiplicazione matrice-vettore

|\psi\rangle \mapsto M|\psi\rangle,

e sarà evolve() a DensityMatrix $\rho$ per moltiplicazione destra e sinistra

\rho

Ad esempio, il seguente operatore $M = X$ applicato allo stato zero $|\psi\rangle=|0\rangle (\rho = |0\rangle\langle 0|)$ lo trasforma nello stato uno $|\psi\rangle=|1\rangle (\rho = |1\rangle\langle 1|)$ :

>>> import numpy as np
>>> from qiskit.quantum_info import Operator
>>> op = Operator(np.array([[0.0, 1.0], [1.0, 0.0]]))  # Represents Pauli X operator

>>> from qiskit.quantum_info import Statevector
>>> sv = Statevector(np.array([1.0, 0.0]))
>>> sv.evolve(op)
Statevector([0.+0.j, 1.+0.j],
            dims=(2,))

>>> from qiskit.quantum_info import DensityMatrix
>>> dm = DensityMatrix(np.array([[1.0, 0.0], [0.0, 0.0]]))
>>> dm.evolve(op)
DensityMatrix([[0.+0.j, 0.+0.j],
            [0.+0.j, 1.+0.j]],
            dims=(2,))

Inizializza un oggetto operatore.

Parametri

data (QuantumCircuit |Operation | BaseOperator | np.ndarray) – dati per l'inizializzazione dell'operatore.
input_dims (tuple | None) – le dimensioni del sottosistema di ingresso.
output_dims (tuple | None) – le dimensioni del sottosistema di uscita.

Aumenti

QiskitError – se i dati di input non possono essere inizializzati come operatore.

Ulteriori informazioni:

Se le dimensioni di ingresso o di uscita sono Nessuna, vengono determinate automaticamente dai dati di ingresso. Se i dati di input sono una matrice Numpy di forma ( 2**N, 2**N ) verranno utilizzati sistemi di qubit. Se l'operatore di input non è un operatore N-qubit, assegnerà un singolo sottosistema con dimensione specificata dalla forma dell'input. Si noti che due operatori inizializzati con questo metodo sono considerati equivalenti solo se corrispondono al loro ordine canonico dei qubit (o: permutazione). Vedere Operator.from_circuit() per specificare una diversa permutazione dei qubit.

Attributi

atol

Valore predefinito: 1e-08

data

L'array Numpy sottostante.

dim

Restituisce una tupla (forma_ingresso, forma_uscita).

num_qubits

Restituisce il numero di qubit se si tratta di un operatore a N qubit o altrimenti None.

qargs

Restituisce i qarg per l'operatore.

rtol

Valore predefinito: 1e-05

settings

Restituire le impostazioni dell'operatore.

Metodi

adjoint

adjoint()

Restituisce l'adjoint dell'Operatore.

Tipo di restituzione

apply_permutation

apply_permutation(perm, front=False)

Modifica i dati dell'operatore componendoli con una permutazione.

Parametri

perm (list) – schema di permutazione, che descrive quali qubit occupano le posizioni 0, 1, 2, ecc. dopo l'applicazione della permutazione.
front (bool) – Se impostato su True , la permutazione viene applicata prima dell'operatore, se impostato su False , la permutazione viene applicata dopo l'operatore.

Risultati

L'operatore modificato.

Tipo di restituzione

Aumenti

QiskitError – se la dimensione dello schema di permutazione non corrisponde alle dimensioni dell'operatore.

compose

compose(other, qargs=None, front=False)

Restituisce la composizione dell'operatore con un altro Operatore.

Parametri

Risultati

L'operatore composto.

Tipo di restituzione

Aumenti

QiskitError – se l’altro non può essere convertito in un operatore o presenta dimensioni incompatibili con i sottosistemi specificati.

Nota

La composizione (&) per default è definita come moltiplicazione matriciale sinistra per gli operatori matriciali, mentre @ (equivalente a dot()) è definita come moltiplicazione matriciale destra. Cioè A & B == A.compose(B) è equivalente a B @ A == B.dot(A) quando A e B sono dello stesso tipo.

Impostando il kwarg front=True si passa alla moltiplicazione matriciale destra ed è equivalente al metodo dot()A.dot(B) == A.compose(B, front=True) .

conjugate

conjugate()

Restituisce il coniugato dell'operatore.

copy

copy()

Eseguire una copia profonda dell'operatore corrente.

dot

dot(other, qargs=None)

Restituisce l'operatore moltiplicato a destra self * altro.

Parametri

Risultati

La matrice destra moltiplicata Operatore.

Tipo di restituzione

Nota

Il prodotto di punti può essere ottenuto utilizzando l'operatore binario @ . Quindi a.dot(b) è equivalente a a @ b.

draw

draw(output=None, **drawer_args)

Restituisce una visualizzazione dell'Operatore.

repr : Stringa dello Stato __repr__.

testo : ASCII TextMatrix che può essere stampato nella console.

latex : Un oggetto IPython Latex da visualizzare in Jupyter Notebook.

latex_source : Sorgente ASCII grezzo e non compilato per generare l'array usando LaTeX.

Parametri

output (str) – Selezionare il metodo di output da utilizzare per disegnare lo stato. Le scelte valide sono repr, text, latex, latex_source, l'impostazione predefinita è repr.
drawer_args - Argomenti da passare direttamente alla funzione o al costruttore di disegno pertinente ( TextMatrix( ), array_to_latex()). Per la documentazione della funzione in questione, vedere la funzione corrispondente in qiskit.visualization.

Risultati

Disegno dell'operatore.

Tipo di restituzione

str o TextMatrix o IPython.display.Latex

Aumenti

ValueError - quando viene selezionato un metodo di uscita non valido.
MissingOptionalLibrary - Se SymPy non è installato e 'latex' o 'latex_source' sono selezionati per output.

equiv

equiv(other, rtol=None, atol=None)

Restituisce True se gli operatori sono equivalenti fino alla fase globale.

Parametri

Risultati

Vero se gli operatori sono equivalenti fino alla fase globale.

Tipo di restituzione

expand

expand(other)

Restituisce il prodotto tensoriale di ordine inverso con un altro Operatore.

Parametri

other (Operator) – un oggetto Operatore.

Risultati

il prodotto tensoriale $b \otimes a$ , dove $a$

è l'Operatore corrente e $b$ è l'altro Operatore.

Tipo di restituzione

from_circuit

classmethod from_circuit(circuit, ignore_set_layout=False, layout=None, final_layout=None)

Crea un nuovo oggetto Operator a partire da un QuantumCircuit

OperatorSebbene un QuantumCircuit oggetto possa essere passato direttamente come parametro data al costruttore della classe, ciò non offre alcuna possibilità di scegliere come utilizzare il circuito per creare un oggetto. Questo metodo costruttore consente di controllare le modalità di creazione dell'oggetto Operator , in modo da poterlo adattare a un caso d'uso specifico.

Per impostazione predefinita, questo metodo del costruttore permuta i qubit in base a una disposizione iniziale configurata (cioè dopo la trasposizione). Fornisce anche un'opzione per fornire manualmente un oggetto Layout direttamente.

Parametri

circuit (QuantumCircuit) – Da cui QuantumCircuit creare un oggetto Operator.
ignore_set_layout (bool) – Se impostato su True , se l'ingresso circuit ha un layout impostato, questo verrà ignorato
layout (Layout) – Se specificato, questo kwarg può essere usato per specificare un particolare layout da usare per permutare i qubit nel file creato Operator. Se viene specificato, verrà utilizzato al posto di un layout contenuto nell'input circuit . Se specificato, i bit virtuali nel campo Layout devono essere presenti nell'ingresso circuit .
final_layout (Layout) – Se specificato, questo kwarg può essere usato per rappresentare la permutazione dell'uscita causata dagli inserimenti di swap durante la fase di instradamento del transpiler.

Risultati

Un operatore che rappresenta il circuito di ingresso

Tipo di restituzione

from_label

classmethod from_label(label)

Restituisce un prodotto tensoriale di operatori single-qubit.

Parametri

label (string) – stringa di operatori a singolo qubit.

Risultati

L'operatore N-qubit.

Tipo di restituzione

Operatore

Aumenti

QiskitError – se l'etichetta contiene caratteri non validi oppure se la lunghezza dell'etichetta è superiore a un numero di qubit specificato esplicitamente (num_qubits).

Ulteriori informazioni:

Le etichette corrispondono alle matrici a qubit singolo: 'I': [ [1, 0], [0, 1] ] 'X': [ [0, 1], [1, 0] ] 'Y': [ [0, -1j], [1j, 0] ] 'Z': [ [1, 0], [0, -1] ] 'H': [ [1, 1], [1, -1] ] / sqrt(2) 'S': [ [1, 0], [0, 1j] ] 'T': [ [1, 0], [0, ( 1+1j ) / sqrt(2)] ] '0': [ [1, 0], [0, 0] ] '1': [ [0, 0], [0, 1] ] '+': [ [0.5, 0.5], [0.5, 0.5] ] '-': [ [0.5, -0.5], [-0.5, 0.5] ] 'r': [ [0.5, -0.5j], [0.5j, 0.5] ] 'l': [ [0.5, 0.5j], [-0.5j, 0.5] ]

input_dims

input_dims(qargs=None)

Restituisce una tupla di dimensioni di ingresso per i sottosistemi specificati.

is_unitary

is_unitary(atol=None, rtol=None)

Restituisce True se l'operatore è una matrice unitaria.

output_dims

output_dims(qargs=None)

Restituisce una tupla di dimensioni di uscita per i sottosistemi specificati.

power

power(n, branch_cut_rotation=3.141592653589793e-12, assume_unitary=False)

Restituisce la potenza della matrice dell'operatore.

Le potenze non intere di operatori con un autovalore la cui fase complessa è $\pi$ hanno un taglio di ramo nel piano complesso, che rende il calcolo della radice principale intorno a questo taglio soggetto a precisione / differenze nell'implementazione BLAS. Ad esempio, la radice quadrata di Pauli Y può restituire la rotazione $\pi$ o $-\pi/2$ Y a seconda che l'autovalore -1 sia trovato come complex(-1, tiny) o complex(-1, -tiny). Tali autovalori sono molto comuni nell'informazione quantistica, quindi questa funzione prima ruota in fase la matrice di ingresso per spostare il taglio del ramo in un punto molto meno comune. I problemi di precisione numerica intorno al punto di divisione rimangono, se un operatore ha un autovalore vicino a questa fase. L'entità di questa rotazione può essere controllata con il parametro branch_cut_rotation .

La scelta di branch_cut_rotation influisce sulla radice principale che viene trovata. Ad esempio, la radice quadrata di ZGate sarà calcolata come SGate o SdgGate a seconda del modo in cui viene eseguita la rotazione:

from qiskit.circuit import library
from qiskit.quantum_info import Operator

z_op = Operator(library.ZGate())
assert z_op.power(0.5, branch_cut_rotation=1e-3) == Operator(library.SGate())
assert z_op.power(0.5, branch_cut_rotation=-1e-3) == Operator(library.SdgGate())

Parametri

n (float) – il potere di elevare la matrice a.
branch_cut_rotation (float) – L'angolo di rotazione da applicare al taglio del ramo nel piano complesso. Questo sposta il taglio del ramo lontano dal punto comune di $-1$ , ma può far sì che venga selezionata una radice diversa come radice principale. La rotazione è in senso antiorario, secondo la convenzione standard per la fase complessa.
assume_unitary (bool) – se True, si assume che l'operatore sia unitario. In questo caso, per le potenze frazionarie utilizziamo un'implementazione più rapida basata sulla decomposizione di Schur.

Risultati

l'operatore risultante O ** n.

Tipo di restituzione

Aumenti

QiskitError – se le dimensioni di ingresso e di uscita dell'operatore non sono uguali.

Nota

È sicuro impostare l'argomento assume_unitary a True solo quando l'operatore è unitario (o, più in generale, normale). In caso contrario, la funzione restituirà un risultato errato.

reshape

reshape(input_dims=None, output_dims=None, num_qubits=None)

Restituisce una copia superficiale con le dimensioni dei sottosistemi di ingresso e di uscita rimodellate.

Parametri

input_dims (None or tuple) – nuove dimensioni di input del sottosistema. Se Nessuno, le attenuazioni dell'input originale verranno mantenute. [Predefinito: Nessuno].
output_dims (None or tuple) – nuove dimensioni di uscita del sottosistema. Se Nessuno, le gradazioni di output originali verranno mantenute. [Predefinito: Nessuno].
num_qubits (None or int) – rimodella in un operatore N-qubit [Predefinito: Nessuno].

Risultati

restituisce self con le dimensioni di ingresso e di uscita rimodellate.

Tipo di restituzione

BaseOperator

Aumenti

QiskitError – se la somma delle dimensioni di ingresso o di uscita di tutti i sottosistemi non è costante.

reverse_qargs

reverse_qargs()

Restituisce un Operatore con l'ordinamento dei sottosistemi invertito.

Per un operatore di prodotto tensoriale ciò equivale a invertire l'ordine dei sottosistemi del prodotto tensoriale. Per un operatore $A = A_{n-1} \otimes ... \otimes A_0$ l'operatore restituito sarà $A_0 \otimes ... \otimes A_{n-1}$ .

Risultati

l'operatore con l'ordine dei sottosistemi invertito.

Tipo di restituzione

tensor

tensor(other)

Restituisce il prodotto tensoriale con un altro Operatore.

Parametri

other (Operator) – un oggetto Operatore.

Risultati

il prodotto tensoriale $a \otimes b$ , dove $a$

è l'Operatore corrente e $b$ è l'altro Operatore.

Tipo di restituzione

Nota

Il prodotto tensoriale può essere ottenuto utilizzando l'operatore binario ^ . Quindi a.tensor(b) è equivalente a a ^ b.

to_instruction

to_instruction()

Convertire in un'istruzione UnitaryGate.

to_matrix

to_matrix()

Converte l'operatore in matrice NumPy.

to_operator

to_operator()

Convertire l'operatore in classe di operatori matriciali

Tipo di restituzione

transpose

transpose()

Restituisce la trasposizione dell'Operatore.

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