PiecewisePolynomialPauliRotationsGate

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

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ベース： Gate

断片的に多項式に制御されたパウリ回転。

このクラスは、量子ビットの振幅に関する区分的多項式（連続である必要はない）関数 $f(x)$ を実装している。

ブレークポイント $(x_0, ..., x_J)$ が $[0, 2^n-1]$ のサブセットであるとする。 $n$ は状態量子ビットの数である。さらに、対応する係数を $[a_{j,1},...,a_{j,d}]$ 、ここで $d$ はすべての多項式の中で最も次数の高いものである。

そして、 $f(x)$ は次のように定義される：

f(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}

ここで、多項式と同じ数のブレークポイントが与えられた場合、暗黙のうちに $x_{J+1} = 2^n$ を仮定する。

注

$1/2$ $f(x)$ これはQiskitのパウリ回転と一致する。

例

>>> 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         ├
          └──────────┘

参照資料：

[1] ヘーナー, T., ロエテラー, M. およびスヴォア, K. M. (2018). 算術演算のための量子回路の最適化。 arXiv:1805.12445

[2] カレラ・バスケス、A、 Hiptmair, R., & Woerner, S. (2022). リチャードソン外挿を用いた量子線形システムアルゴリズムの強化。 ACM Transactions on Quantum Computing 3, 1, Article 2

パラメーター

num_state_qubits (int) – 状態を表す量子ビットの数。
breakpoints (list[int] | None) – 区分線形関数を定義するブレークポイント。デフォルトは[0]です。
coeffs (list[list[float]] | None) – 区分線形関数の異なる区分に対する多項式の係数。 coeffs[j][i] はj番目の多項式におけるxのi乗の係数である。デフォルトはリニア [[1]]。
basis (str) – パウリ回転のタイプ ('X', 'Y', 'Z')。
label (str | None) – ゲートの任意のラベル。

属性

base_class

この命令の基本クラスを取得します。これは self の継承ツリーにあることが保証されている。

命令の "基本クラス "とは、そのオブジェクトが回路アプリケーションのために完全に互換性があると考えるべき、継承ツリーで最も低いクラスのことである。これは通常、サブクラスが純粋にベースクラスよりもプログラマーの利便性を向上させるために定義され、ベースクラスが動作の観点から「真の」クラスであることを意味する。特に、上書きしないでください base_class 代替測定戦略や、特定のパラメータセットを持つパラメータ化されたゲートのバージョンなど、ハードウェアによって異なる方法で実装される命令のカスタムバージョンを定義する場合、 Target 完全にパラメータ化されたゲートから。

これは、標準ライブラリ命令のシングルトン・インスタンスの場合を除き、 type(obj) と正確に等価であることが多い。これらのシングルトン・インスタンスはベース・クラスの特別なサブクラスであり、このプロパティはそのベースを返す。例:

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

一般的に、命令の正確なクラスは当てにすべきではない。与えられた回路内では、ほとんどの状況で Instruction.name 。

decompositions

SessionEquivalenceLibrary から命令の分解を取得する。

definition

他の基本ゲートの観点から定義を返す。

label

返品指示ラベル

mutable

このインスタンスはミュータブルなユニークインスタンスかどうか。

この属性が False である場合、ゲートのインスタンスは共有シングルトンであり、ミュータブルではありません。

name

名前を返す。

num_clbits

clbits の数を返す。

num_qubits

量子ビットの数を返す。

params

この Instruction のパラメーターは以下の通りである。理想はゲートアングルだ。

方法

add_decomposition

add_decomposition(decomposition)

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SessionEquivalenceLibrary に命令の分解を追加する。

broadcast_arguments

broadcast_arguments(qargs, cargs)

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引数とその関係の検証と処理。

例えば、 cx([q[0],q[1]], q[2]) は cx(q[0], q[2]); cx(q[1], q[2]) を意味する。この方法は、引数を正しいグループ分けで返す。与えられた例では

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

一般的な放送ルールは以下の通り：

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

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]]

len(qargs) >= 3：

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

パラメーター

qargs (list) – 量子ビット引数のリスト。
cargs (list) – 古典的なビット引数のリスト。

戻り値

単一の引数を持つタプル。

レイズ

CircuitError - 入力が有効でない場合。例えば、引数の数がゲートの予想と一致しない。

戻りの型

Iterable [ tuple [ list, list ]]

control

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

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それ自身のコントロールされたバージョンを返す。

制御ゲートは、 Falseが annotated の場合に ControlledGate として実装され、が annotated の場合に AnnotatedOperation として実装される True。

2.3 以降非推奨

qiskit.circuit.gate.Gate.control()’の引数は、Qiskit 2.3annotated 以降で非推奨となっています。 Qiskit では削除されます。 3.0 Gate.control メソッドは、annotated=Noneを受け付けなくなりました。新しいデフォルトはannotated=Trueであり、これは制御ゲートを AnnotatedOperation として表現します（専用の制御ゲートクラスが既に存在しない場合）。以前の動作を維持するには、明示的にannotated=Falseを設定できます。ただし、annotated=Trueの使用が推奨されます。これにより制御回路の構築がトランスパイラに委ねられ、さらに追加の制御ゲート最適化が可能となるためです（通常、より高品質な回路につながります）。

パラメーター

num_ctrl_qubits (int) – 追加するコントロールの数。デフォルトは1です。
label (str | None) – オプションのゲートラベル。デフォルトはNoneです。制御ゲートがアノテーション付き操作として実装されている場合は無視される。
ctrl_state (int |str | None) – ゲートの制御状態。整数またはビット列（例： "110"）として指定される。デフォルトでは None、全ビットが1の状態になります 2**num_ctrl_qubits - 1。
annotated (bool | None) – 制御ゲートを制御ゲートとして実装するか、注釈付き操作として実装するかを示します。もし None、として False扱われるなら。

戻り値

このゲートの制御版。

レイズ

QiskitError – 無効 num_ctrl_qubits または ctrl_state。

copy

copy(name=None)

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インストラクションのコピー

パラメーター

name (str) – コピーされた回路に与えられる名前。 None の場合、名前はそのまま。

戻り値

現在の命令のコピーで、名前が与えられていればそれを更新する

戻りの型

qiskit.circuit.Instruction

evaluate

evaluate(x)

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古典的に区分多項式回転を評価する。

パラメーター

x (float) – 評価される値。

戻り値

xにおける区分的多項式関数の値。

戻りの型

浮動小数点

inverse

inverse(annotated=False)

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この指示を反転させる。

注釈付きが偽の場合、逆命令は、再帰的に反転された定義を持つ新しい命令として実装される。

アノテーションが True の場合、逆命令は次のように実装されます。 AnnotatedOperationとして実装され、"inverse modifier "でアノテーションされた命令に対応します。

インストラクションを継承する特殊な命令は、それ自身の逆数を実装できる（例：TとTdg、バリアなど）特に、引数 annotated をどのように扱うかを選択することができる。これには、無視することや、逆ゲートが標準ゲートとして定義されている場合は常に具象ゲートクラスを返すことなどが含まれる。

パラメーター

annotated (bool) – として返される。 AnnotatedOperation.

戻り値

逆の操作。

レイズ

CircuitError - 命令が複合命令でなく、その逆数が実装されていない場合。

is_parameterized

is_parameterized()

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Instruction にコンパイル時パラメータが含まれているかどうかを返す。

power

power(exponent, annotated=False)

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このゲートを exponent のパワーに引き上げる。

ユニタリーゲート(ref. UnitaryGate) または注釈付き操作（ref. AnnotatedOperation). のような複数の標準ゲートの場合、ゲートのべき乗は、直接返される別の標準ゲートで表すことができる。 RXGateゲートのパワーが、直接返される別の標準ゲートで表現できる場合。

パラメーター

exponent (float) – に引き上げる力がある
annotated (bool) – は、パワーゲートが注釈付き操作として実装できるかどうかを示す。のような複数の標準ゲートの場合、この引数は無視される。 RXGateゲートのべき乗が別の標準ゲートで表現できる場合、この引数は無視される。

戻り値

を実施するオペレーション。 gate^exponent

レイズ

CircuitError - ゲートがユニタリーでない場合