LinearAmplitudeFunctionGate

class qiskit.circuit.library.LinearAmplitudeFunctionGate(num_state_qubits, slope, offset, domain, image, rescaling_factor=1, breakpoints=None, label='F')

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Bases: Gate

Um circuito que implementa uma função linear (por partes) em amplitudes de qubit.

Uma função de amplitude $F$ de uma função $f$ é um mapeamento

F|x\rangle|0\rangle = \sqrt{1 - \hat{f}(x)} |x\rangle|0\rangle + \sqrt{\hat{f}(x)} |x\rangle|1\rangle.

para uma função $\hat{f}: \{ 0, ..., 2^n - 1 \} \rightarrow [0, 1]$ , em que $|x\rangle$ é um estado de qubit $n$ .

Esse circuito implementa o $F$ para funções lineares por partes $\hat{f}$ . Nesse caso, o mapeamento $F$ pode ser implementado aproximadamente usando uma expansão de Taylor e rotações Pauli-Y linearmente controladas; consulte [1, 2] para obter mais detalhes. Essa aproximação usa o site rescaling_factor para determinar a precisão da expansão de Taylor.

Em geral, a função de interesse $f$ é definida a partir de algum intervalo $[a,b]$ , o domain para $[c,d]$ , o image, em vez de $\{ 1, ..., N \}$ para $[0, 1]$ . Usando uma transformação afim, podemos redimensionar $f$ para $\hat{f}$ :

\hat{f}(x) = \frac{f(\phi(x)) - c}{d - c}

com o

\phi(x) = a + \frac{b - a}{2^n - 1} x.

Se $f$ for uma função linear por partes em intervalos $m$ $[p_{i-1}, p_i], i \in \{1, ..., m\}$ com inclinações $\alpha_i$ e deslocamentos $\beta_i$ , ela poderá ser escrita como

f(x) = \sum_{i=1}^m 1_{[p_{i-1}, p_i]}(x) (\alpha_i x + \beta_i)

onde $1_{[a, b]}$ é uma função indicadora que assume o valor 1 se o argumento estiver no intervalo $[a, b]$ e, caso contrário, 0. Os pontos de interrupção $p_i$ podem ser especificados pelo breakpoints argumento.

Referências

[1] Woerner, S., e Egger, D. J. (2018). Análise de risco quântico. arXiv:1806.06893

[2] Gacon, J., Zoufal, C., & Woerner, S. (2020). Otimização baseada em simulação com aprimoramento quântico. arXiv:2005.10780

Parâmetros

num_state_qubits (int) – O número de qubits usados para codificar a variável $x$ .
slope (float |list[float]) – A inclinação da função linear. Pode ser uma lista de inclinações se for uma função linear por partes.
offset (float |list[float]) – O deslocamento da função linear. Pode ser uma lista de deslocamentos se for uma função linear por partes.
domain (tuple[float, float]) – O domínio da função como uma tupla $(x_{\min}, x_{\max})$ .
image (tuple[float, float]) – A imagem da função como uma tupla $(f_{\min}, f_{\max})$ .
rescaling_factor (float) – O fator de redimensionamento para ajustar a precisão na aproximação de Taylor.
breakpoints (list[float] | None) – Os pontos de interrupção se a função for linear por partes. Se for None, a função não é por partes.
label (str) – Uma etiqueta para o portão.

Atributos

base_class

Obtém a classe base dessa instrução. É garantido que isso esteja na árvore de herança de self.

A "classe base" de uma instrução é a classe mais baixa em sua árvore de herança com a qual o objeto deve ser considerado totalmente compatível para aplicativos de circuito. Isso normalmente significa que a subclasse é definida apenas para oferecer algum tipo de conveniência ao programador em relação à classe base, e a classe base é a classe "verdadeira" em uma perspectiva comportamental. Em particular, você não deve substituir base_class se estiver definindo uma versão personalizada de uma instrução que será implementada de forma diferente pelo hardware, como uma estratégia de medição alternativa ou uma versão de uma porta parametrizada com um conjunto específico de parâmetros para fins de distinção em um Target da porta parametrizada completa.

Isso geralmente é exatamente equivalente a type(obj), exceto no caso de instâncias únicas de instruções de biblioteca padrão. Essas instâncias singleton são subclasses especiais de sua classe base, e essa propriedade retornará essa base. Por exemplo:

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

Em geral, não se deve confiar na classe precisa de uma instrução; em um determinado circuito, espera-se que Instruction.name seja um discriminador mais adequado na maioria das situações.

decompositions

Obtenha as decomposições da instrução no site SessionEquivalenceLibrary.

definition

Definição de retorno em termos de outros portões básicos.

label

Etiqueta de instruções de devolução

mutable

Essa instância é uma instância única mutável ou não.

Se esse atributo for False , a instância do portão será um singleton compartilhado e não será mutável.

name

Retorna o nome.

num_clbits

Retorna o número de clbits.

num_qubits

Retorna o número de qubits.

params

Os parâmetros do site Instruction. O ideal é que sejam ângulos de portão.

Métodos

add_decomposition

add_decomposition(decomposition)

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Adicione uma decomposição da instrução ao site SessionEquivalenceLibrary.

broadcast_arguments

broadcast_arguments(qargs, cargs)

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Validação e manipulação dos argumentos e seu relacionamento.

Por exemplo, cx([q[0],q[1]], q[2]) significa cx(q[0], q[2]); cx(q[1], q[2]). Esse método produz os argumentos no agrupamento correto. No exemplo dado:

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

As regras gerais de transmissão são:

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], ...]

Parâmetros

qargs (list) – Lista de argumentos de bits quânticos.
cargs (list) – Lista de argumentos clássicos de bits.

Retorna

Uma tupla com argumentos únicos.

Aumentos

CircuitError - Se a entrada não for válida. Por exemplo, o número de argumentos não corresponde à expectativa da porta.

Tipo de retorno

Iterável [ tupla [ lista, lista ]]

control

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

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Retorna a versão controlada de si mesmo.

A porta controlada é implementada como ControlledGate quando annotated é False, e como AnnotatedOperation quando annotated é True.

Obsoleto desde a versão 2.3

qiskit.circuit.gate.Gate.control()O argumento annotated está obsoleto a partir do Qiskit 2.3. Ele será removido no Qiskit 3.0. O método Gate.control não aceita mais annotated=None. O novo padrão é annotated=True, que representa o portão controlado como um portão controlado ( AnnotatedOperation ), a menos que já exista uma classe dedicada para portões controlados. Você pode definir explicitamente annotated=False para preservar o comportamento anterior. No entanto, recomenda-se usar annotated=True, pois isso adia a construção do circuito controlado para o transpiler e, além disso, permite otimizações adicionais do gate controlado (geralmente levando a circuitos de maior qualidade).

Parâmetros

num_ctrl_qubits (int) – Número de controles a serem adicionados. Padroniza para 1.
label (str | None) – Etiqueta opcional para o portão. Padroniza para None. Ignorado se o gate controlado for implementado como uma operação anotada.
ctrl_state (int |str | None) – O estado de controle da porta, especificado como um número inteiro ou uma sequência de bits (por exemplo "110"). Se None, o padrão é o estado 2**num_ctrl_qubits - 1todos-uns.
annotated (bool | None) – Indica se o gate controlado deve ser implementado como um gate controlado ou como uma operação anotada. Se None, tratado como False.

Retorna

Uma versão controlada deste portão.

Aumentos

QiskitError – inválido num_ctrl_qubits ou ctrl_state.

copy

copy(name=None)

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Cópia da instrução.

Parâmetros

name (str) – nome a ser dado ao circuito copiado; se for None , o nome permanecerá o mesmo.

Retorna

uma cópia da instrução atual, com o nome atualizado, caso tenha sido fornecido

Tipo de retorno

qiskit.circuit.Instruction

inverse

inverse(annotated=False)

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Inverta essa instrução.

Se annotated for False, a instrução inversa será implementada como uma nova instrução com a definição recursivamente invertida.

Se annotated for True, a instrução inversa será implementada como AnnotatedOperatione corresponde à instrução dada anotada com o "modificador inverso".

As instruções especiais herdadas de Instruction podem implementar seu próprio inverso (por exemplo, T e Tdg, Barrier, etc.) Em particular, eles podem escolher como lidar com o argumento annotated , o que pode incluir ignorá-lo e sempre retornar uma classe de porta concreta se o inverso for definido como uma porta padrão.

Parâmetros

annotated (bool) – se definido como True, a porta inversa de saída será retornada como AnnotatedOperation.

Retorna

A operação inversa.

Aumentos

CircuitError - se a instrução não for composta e não tiver sido implementado um inverso para ela.

is_parameterized

is_parameterized()

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Retorna se o site Instruction contém parâmetros de tempo de compilação.

post_processing

post_processing(scaled_value)

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Mapeie o valor da função do $\hat{f}$ aproximado para $f$ .

Parâmetros

scaled_value (float) – Um valor de função da expansão de Taylor de $\hat{f}(x)$ .

Retorna

O scaled_value foi mapeado de volta para o domínio do $f$ , primeiro invertendo a transformação usada para a aproximação de Taylor e depois mapeando de volta do $[0, 1]$ para o domínio original.

Tipo de retorno

Valor flutuante

power

power(exponent, annotated=False)

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Eleve esse portão ao poder de exponent.

Implementado como uma porta unitária (ref. UnitaryGate) ou como uma operação anotada (ref. AnnotatedOperation). No caso de várias portas padrão, como RXGatequando a potência de uma porta pode ser expressa em termos de outra porta padrão que é retornada diretamente.

Parâmetros

exponent (float) – o poder de elevar o portão para
annotated (bool) – indica se o power gate pode ser implementado como uma operação anotada. No caso de várias portas padrão, como RXGateesse argumento é ignorado quando a potência de uma porta pode ser expressa em termos de outra porta padrão.

Retorna

Uma operação que implementa gate^exponent

Aumentos

CircuitError - Se a porta não for unitária

repeat

repeat(n)

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Cria uma instrução com $n$ self repetido vezes.

Parâmetros

n (int) – Número de vezes para repetir a instrução

Retorna

Contendo a definição.

Tipo de retorno

qiskit.circuit.Instruction

Aumentos

CircuitError - Se n < 1.

reverse_ops

reverse_ops()

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Para uma instrução composta, inverta a ordem das subinstruções.

Isso é feito por meio da inversão recursiva de todas as subinstruções. Ele não inverte nenhuma porta.

Retorna

uma nova instrução com

subinstruções invertidas.

Tipo de retorno

qiskit.circuit.Instruction

soft_compare

soft_compare(other)

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Comparação suave entre portões. Seus nomes, número de qubits e números de bits clássicos devem corresponder. O número de parâmetros deve corresponder. Cada parâmetro é comparado. Se a pessoa for um ParameterExpression, isso não será levado em conta.

Parâmetros

other (instruction) – outras instruções.

Retorna

são iguais a si mesmo e ao outro até as expressões de parâmetro.

Tipo de retorno

bool

to_matrix

to_matrix()

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Retorna um Numpy.array para a matriz unitária da porta.

Retorna

se a subclasse Gate tiver uma definição de matriz.

Tipo de retorno

np.ndarray

Aumentos

CircuitError - Se uma subclasse do Gate não implementar esse método, será gerada uma exceção quando esse método da classe base for chamado.

to_mutable

to_mutable()

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Retorna uma cópia mutável desse portão.

Esse método retornará uma nova cópia mutável dessa instância de porta. Se uma instância singleton estiver sendo usada, essa será uma nova instância exclusiva que poderá ser alterada. Se a instância já for mutável, será uma cópia profunda dessa instância.

validate_parameter

validate_parameter(parameter)

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Os parâmetros do gate devem ser int, float ou ParameterExpression

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