QuadraticFormGate

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

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ベース： Gate

量子ビットレジスタにエンコードされた2値変数に2次形式を実装する。

2進変数上の2次形式とは、 $n$ ビットの2進変数 $x = x_0 ... x_{n-1}$ に作用する2次関数 $Q$ のことである。整数行列 $A$ 、整数ベクトル $b$ 、整数 $c$ の場合、関数は次のように書ける

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

$A$ , $b$ または $c$ にスカラー値が含まれている場合、この回路は2次形式の近似値のみを計算する。

この回路は、値をエンコードするための $m$ 量子ビットを備え、 $Q(x) \mod 2^m$ を [2の補数表現] ( https://stackoverflow.com/questions/1049722/what-is-twos-complement )表現で計算する。

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

2の補数を使うので、例えば $Q(x) = 3$ の値を表すには2ビット、符号には1ビットが必要である。一方、 $Q(x) = -3$ は、 -3 = '101'となり、最初の1は負の値を示し、01は3の2の補数である。

もし $Q(x)$ の値が大きすぎてm量子ビットで表現できない場合、結果のビット列は $(Q(x) + 2^m) \mod 2^m)$ 。

この回路の実装については、 [1]、図6で説明する。

参照資料：

[1] ギリアムら制約付き多項式2値最適化のためのグローバー適応探索. arXiv:1912.04088

パラメーター

name - ゲートの名前。
num_qubits - ゲートが作用する量子ビットの数。
params - パラメータのリスト．
label (str) – ゲートの任意のラベル。
num_result_qubits (int | None)
quadratic (Sequence[Sequence[float]] | None)
linear (Sequence[Sequence[float]] | None)
offset (float | None)

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。このメソッドでは、正しいグループ分けの引数が得られる。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。

**リターンタイプ

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

**リターンタイプ

qiskit.circuit.Instruction

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 にコンパイル時の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ゲートのべき乗が、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