学習した内容を保存してみる
グラフの頂点数を変えて, 実行結果を確認する
Momentの個数を削減することが出来る場合があるとのこと
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[編集内容(Circuit optimizers)] import cirq # Moment の 個数 を 削減できるケース. c = cirq.Circuit() c.append(cirq.Moment([])) c.append(cirq.Moment([cirq.X(cirq.GridQubit(1, 1))])) c.append(cirq.Moment([])) print(f'Before optimization, Circuit has {len(c)} moments') cirq.DropEmptyMoments().optimize_circuit(circuit=c) print(f'After optimization, Circuit has {len(c)} moments') |
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[出力結果] Before optimization, Circuit has 3 moments After optimization, Circuit has 1 moments |
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[編集内容(Circuit optimizers)] import cirq # Moment の 個数 を 削減できないケース. c = cirq.Circuit() q0, q1 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(0, 1) c.append(cirq.Moment(cirq.SWAP(q0, q1))) c.append(cirq.Moment(cirq.SWAP(q0, q1))) c.append(cirq.Moment(cirq.SWAP(q0, q1))) print(f'Before optimization, Circuit has {len(c)} moments') cirq.DropEmptyMoments().optimize_circuit(circuit=c) print(f'After optimization, Circuit has {len(c)} moments') |
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[出力結果] Before optimization, Circuit has 3 moments After optimization, Circuit has 3 moments |
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[編集内容(Circuit optimizers)] import cirq # Moment の 個数 を 削減できるケース. c = cirq.Circuit() c.append(cirq.SWAP(q, q + 1) for q in cirq.LineQubit.range(3)) c.append([cirq.Moment()]) c.append([cirq.Moment()]) print(f'Before optimization, Circuit has {len(c)} moments') cirq.DropEmptyMoments().optimize_circuit(circuit=c) print(f'After optimization, Circuit has {len(c)} moments') |
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[出力結果] Before optimization, Circuit has 5 moments After optimization, Circuit has 3 moments |
量子回路を変形することができる
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[編集内容(Decompositions)] import cirq c1, c2 = cirq.Circuit(), cirq.Circuit() q0 = cirq.GridQubit(0, 0) c1.append(cirq.H(q0)) print('Before Decompositions:\n', c1) c2.append(cirq.H(q0)) print('After Decompositions:\n', cirq.Circuit(cirq.decompose(c2))) |
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[出力結果] Before Decompositions: (0, 0): ───H─── After Decompositions: (0, 0): ───Y^0.5───X─── |
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[編集内容(Decompositions)] import cirq c1, c2 = cirq.Circuit(), cirq.Circuit() q0, q1 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(0, 1) c1.append(cirq.X(q0)) c1.append(cirq.CNOT(q0, q1)) print('Before Decompositions:\n', c1) c2.append(cirq.X(q0)) c2.append(cirq.CNOT(q0, q1)) print('After Decompositions:\n', cirq.Circuit(cirq.decompose(c2))) |
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[出力結果] Before Decompositions: (0, 0): ───X───@─── │ (0, 1): ───────X─── After Decompositions: (0, 0): ───X────────@─────────── │ (0, 1): ───Y^-0.5───@───Y^0.5─── |
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[編集内容(Decompositions)] import cirq c1, c2 = cirq.Circuit(), cirq.Circuit() q0, q1, q2 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(0, 1), cirq.GridQubit(0, 2) c1.append(cirq.X(q0)) c1.append(cirq.X(q1)) c1.append(cirq.CCNOT(q0, q1, q2)) print('Before Decompositions:\n', c1) c2.append(cirq.X(q0)) c2.append(cirq.X(q1)) c2.append(cirq.CCNOT(q0, q1, q2)) print('After Decompositions:\n', cirq.Circuit(cirq.decompose(c2))) |
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[出力結果] Before Decompositions: (0, 0): ───X───@─── │ (0, 1): ───X───@─── │ (0, 2): ───────X─── After Decompositions: (0, 0): ───X───────T────────────@─────────────────────────────────────@─────────────────────────────@────────────────────────────@─────────────────────────────────────── │ │ │ │ (0, 1): ───X───────T───Y^-0.5───@────────Y^0.5───@───T^-1────Y^-0.5───@────────Y^0.5───@───Y^-0.5───@──────Y^0.5────@───Y^-0.5───@──────Y^0.5────@─────────────────────── │ │ │ │ (0, 2): ───Y^0.5───X───T────────Y^-0.5───────────@───Y^0.5───T────────Y^-0.5───────────@───Y^0.5────T^-1───Y^-0.5───@───Y^0.5────T^-1───Y^-0.5───@───Y^0.5───Y^0.5───X─── |
例えば, 測定を後から外すことも出来るとのこと
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[編集内容(Create your own optimizers)] import cirq class RemoveMeasurements(cirq.PointOptimizer): def optimization_at(self, circuit: cirq.Circuit, index: int, op: cirq.Operation): if isinstance(op.gate, cirq.MeasurementGate): return cirq.PointOptimizationSummary(clear_span=1, new_operations=[], clear_qubits=op.qubits) else: return None q0, q1, q2 = cirq.LineQubit(0), cirq.LineQubit(1), cirq.LineQubit(2) c = cirq.Circuit() c.append(cirq.X(q0)) c.append(cirq.X(q1)) c.append(cirq.CCNOT(q0, q1, q2)) c.append(cirq.CSWAP(q1, q2, q0)) c.append(cirq.measure(q0, key='result 0')) c.append(cirq.measure(q1, key='result 1')) c.append(cirq.measure(q2, key='result 2')) print('Before optimization') print(c) RemoveMeasurements().optimize_circuit(c) print('After optimization') print(c) |
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[出力結果] Before optimization 0: ───X───@───×───M('result 0')─── │ │ 1: ───X───@───@───M('result 1')─── │ │ 2: ───────X───×───M('result 2')─── After optimization 0: ───X───@───×─────── │ │ 1: ───X───@───@─────── │ │ 2: ───────X───×─────── |
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[編集内容(Heatmaps)] import cirq cirq.Heatmap({ (cirq.GridQubit(0, 0),): 0.07, (cirq.GridQubit(0, 2),): 0.002, (cirq.GridQubit(0, 4),): 0.15, (cirq.GridQubit(1, 1),): 0.08, (cirq.GridQubit(1, 3),): 0.14, (cirq.GridQubit(2, 0),): 0.001, (cirq.GridQubit(2, 2),): 0.09, (cirq.GridQubit(2, 4),): 0.003, (cirq.GridQubit(3, 1),): 0.12, (cirq.GridQubit(3, 3),): 0.10, (cirq.GridQubit(4, 0),): 0.13, (cirq.GridQubit(4, 2),): 0.004, (cirq.GridQubit(4, 4),): 0.11, }, plot_colorbar = True, colorbar_position = 'right', colorbar_size = '3%', colorbar_pad = '5%', title = "Heatmap Sample").plot() |
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[出力結果] ※Heatmapsが表示された. |
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[編集内容(TwoQubitInteractionHeatmap)] import cirq cirq.TwoQubitInteractionHeatmap({ (cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(0, 1)): 0.1, (cirq.GridQubit(0, 1), cirq.GridQubit(0, 2)): 0.2, (cirq.GridQubit(0, 1), cirq.GridQubit(1, 1)): 0.3, # ValueError: (1, 1)-(2, 2) is not supported because they are not nearest neighbors # (cirq.GridQubit(1, 1), cirq.GridQubit(2, 2)): 0.4, (cirq.GridQubit(2, 0), cirq.GridQubit(2, 1)): 0.5, (cirq.GridQubit(2, 0), cirq.GridQubit(3, 0)): 0.6, (cirq.GridQubit(3, 0), cirq.GridQubit(3, 1)): 0.7, (cirq.GridQubit(3, 1), cirq.GridQubit(2, 1)): 0.8, (cirq.GridQubit(2, 1), cirq.GridQubit(2, 2)): 0.9, (cirq.GridQubit(3, 1), cirq.GridQubit(3, 2)): 1.0, (cirq.GridQubit(3, 1), cirq.GridQubit(3, 2)): 1.1, (cirq.GridQubit(2, 2), cirq.GridQubit(3, 2)): 1.2, (cirq.GridQubit(5, 0), cirq.GridQubit(5, 1)): 1.3, (cirq.GridQubit(5, 1), cirq.GridQubit(4, 1)): 1.4, (cirq.GridQubit(5, 1), cirq.GridQubit(5, 2)): 1.5, }, annotation_format="0.3f", title = 'Dummy Two Qubit Manual Plot').plot() |
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[出力結果] ※TwoQubitInteractionHeatmapが表示された. |
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[編集内容(Qudits)] import numpy as np import cirq class QutritPlusGate1(cirq.SingleQubitGate): def _qid_shape_(self): return (3,) def _unitary_(self): return np.array([[0, 0, 1], [1, 0, 0], [0, 1, 0]]) def _circuit_diagram_info_(self, args): return '[+1]' class QutritPlusGate2(cirq.SingleQubitGate): def _qid_shape_(self): return (3,) def _unitary_(self): return np.array([[0, 1, 0], [0, 0, 1], [1, 0, 0]]) def _circuit_diagram_info_(self, args): return '[+2]' # 以下のように理解. # [前提] # 量子ビットの取り得る値が, 三通りあると見る. # 列ベクトル [1, 0, 0], [0, 1, 0], [0, 0, 1] を それぞれ, 状態 0, 1, 2 を 取ると見る. # # [操作] # 1. ↑(1量子ビット, 0 と見る) を 用意. # 2-1. QutritPlusGate1 ゲート を 操作する場合. # -> 状態 0 から 1 に変わったとみる(ここでは, q0 の 出力が, 1 のようになるはず). # 2-2. QutritPlusGate2 ゲート を 操作する場合. # -> 状態 0 から 2 に変わったとみる(ここでは, q1 の 出力が, 2 のようになるはず). Gate1, Gate2 = QutritPlusGate1(), QutritPlusGate2() # Pick two qubits. q0, q1 = cirq.LineQid(0, dimension=3), cirq.LineQid(1, dimension=3) for y in range(3): circuit = cirq.Circuit() op_1, op_2 = Gate1.on(q0), Gate2.on(q1) circuit.append([op_1, op_2]) circuit.append([cirq.measure(q0, key='q0'), cirq.measure(q1, key='q1')]) print("Circuit with a custom rotation gate: ", y, "times") print(circuit) # Simulate 5 times. simulator = cirq.Simulator() results = simulator.run(circuit, repetitions=5) # Output result. print(results) print("") |
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[出力結果] Circuit with a custom rotation gate: 0 times 0 (d=3): ───[+1]───M('q0')─── 1 (d=3): ───[+2]───M('q1')─── q0=11111 q1=22222 Circuit with a custom rotation gate: 1 times 0 (d=3): ───[+1]───M('q0')─── 1 (d=3): ───[+2]───M('q1')─── q0=11111 q1=22222 Circuit with a custom rotation gate: 2 times 0 (d=3): ───[+1]───M('q0')─── 1 (d=3): ───[+2]───M('q1')─── q0=11111 q1=22222 |
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[編集内容(Qudits)] import numpy as np import cirq class QutritPlusGate(cirq.SingleQubitGate): r = -1 def __init__(self): self.r = int(np.random.rand() * 3) def _qid_shape_(self): return (3,) def _unitary_(self): if self.r < 1: return np.array([[1, 0, 0], [0, 1, 0], [0, 0, 1]]) elif self.r < 2: return np.array([[0, 0, 1], [1, 0, 0], [0, 1, 0]]) else: return np.array([[0, 1, 0], [0, 0, 1], [1, 0, 0]]) def _circuit_diagram_info_(self, args): if self.r < 1: return '[+0]' elif self.r < 2: return '[+1]' else: return '[+2]' # 以下のように理解. # [前提] # 量子ビットの取り得る値が, 三通りあると見る. # 列ベクトル [1, 0, 0], [0, 1, 0], [0, 0, 1] を それぞれ, 状態 0, 1, 2 を 取ると見る. # # [操作] # 1. ↑(1量子ビット, 0 と見る) を 用意. # 2. QutritPlusGate ゲート を 操作する場合. # -> r の 値(0, 1, 2) に応じて, q0 の 出力が, 以下のように変化するはず. # r = 0: q0 の 出力 は, 0. # r = 1: q0 の 出力 は, 1. # r = 2: q0 の 出力 は, 2. for y in range(5): q0 = cirq.LineQid(0, dimension=3) Gate = QutritPlusGate() circuit = cirq.Circuit( Gate.on(q0) ) circuit.append([cirq.measure(q0, key='q0')]) print("Circuit with a custom rotation gate: ", y, "times") print(circuit) # Simulate 5 times. simulator = cirq.Simulator() results = simulator.run(circuit, repetitions=5) # Output result. print("r = " + str(Gate.r)) print(results) print("") |
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[出力結果] 測定を繰り返すと, 出力結果 も 変化. Circuit with a custom rotation gate: 0 times 0 (d=3): ───[+1]───M('q0')─── r = 1 q0=11111 Circuit with a custom rotation gate: 1 times 0 (d=3): ───[+2]───M('q0')─── r = 2 q0=22222 Circuit with a custom rotation gate: 2 times 0 (d=3): ───[+0]───M('q0')─── r = 0 q0=00000 Circuit with a custom rotation gate: 3 times 0 (d=3): ───[+2]───M('q0')─── r = 2 q0=22222 Circuit with a custom rotation gate: 4 times 0 (d=3): ───[+0]───M('q0')─── r = 0 q0=00000 |
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[編集内容(Qudits)] import numpy as np import cirq class QutritPlusGate(cirq.SingleQubitGate): r = -1 def __init__(self): self.r = int(np.random.rand() * 5) def _qid_shape_(self): return (5,) def _unitary_(self): if self.r < 1: return np.array([[1, 0, 0, 0, 0], [0, 1, 0, 0, 0], [0, 0, 1, 0, 0], [0, 0, 0, 1, 0], [0, 0, 0, 0, 1]]) elif self.r < 2: return np.array([[0, 0, 0, 0, 1], [1, 0, 0, 0, 0], [0, 1, 0, 0, 0], [0, 0, 1, 0, 0], [0, 0, 0, 1, 0]]) elif self.r < 3: return np.array([[0, 0, 0, 1, 0], [0, 0, 0, 0, 1], [1, 0, 0, 0, 0], [0, 1, 0, 0, 0], [0, 0, 1, 0, 0]]) elif self.r < 4: return np.array([[0, 0, 1, 0, 0], [0, 0, 0, 1, 0], [0, 0, 0, 0, 1], [1, 0, 0, 0, 0], [0, 1, 0, 0, 0]]) else: return np.array([[0, 1, 0, 0, 0], [0, 0, 1, 0, 0], [0, 0, 0, 1, 0], [0, 0, 0, 0, 1], [1, 0, 0, 0, 0]]) def _circuit_diagram_info_(self, args): if self.r < 1: return '[+0]' elif self.r < 2: return '[+1]' elif self.r < 3: return '[+2]' elif self.r < 4: return '[+3]' else: return '[+4]' # 以下のように理解. # [前提] # 量子ビットの取り得る値が, 五通りあると見る. # 列ベクトル [1, 0, 0, 0, 0], [0, 1, 0, 0, 0], [0, 0, 1, 0, 0], [0, 0, 0, 1, 0], [0, 0, 0, 0, 1] # を それぞれ, 状態 0, 1, 2, 3, 4 を 取ると見る. # # [操作] # 1. ↑(1量子ビット, 0 と見る) を 用意. # 2. QutritPlusGate ゲート を 操作する場合. # -> r の 値(0, 1, 2, 3, 4) に応じて, q0 の 出力が, 以下のように変化するはず. # r = 0: q0 の 出力 は, 0. # r = 1: q0 の 出力 は, 1. # r = 2: q0 の 出力 は, 2. # r = 3: q0 の 出力 は, 3. # r = 4: q0 の 出力 は, 4. for y in range(7): q0 = cirq.LineQid(0, dimension=5) Gate = QutritPlusGate() circuit = cirq.Circuit( Gate.on(q0) ) circuit.append([cirq.measure(q0, key='q0')]) print("Circuit with a custom rotation gate: ", y, "times") print(circuit) # Simulate 5 times. simulator = cirq.Simulator() results = simulator.run(circuit, repetitions=5) # Output result. print("r = " + str(Gate.r)) print(results) print("") |
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[出力結果] 測定を繰り返すと, 出力結果 も 変化. Circuit with a custom rotation gate: 0 times 0 (d=5): ───[+1]───M('q0')─── r = 1 q0=11111 Circuit with a custom rotation gate: 1 times 0 (d=5): ───[+3]───M('q0')─── r = 3 q0=33333 Circuit with a custom rotation gate: 2 times 0 (d=5): ───[+1]───M('q0')─── r = 1 q0=11111 Circuit with a custom rotation gate: 3 times 0 (d=5): ───[+4]───M('q0')─── r = 4 q0=44444 Circuit with a custom rotation gate: 4 times 0 (d=5): ───[+3]───M('q0')─── r = 3 q0=33333 Circuit with a custom rotation gate: 5 times 0 (d=5): ───[+2]───M('q0')─── r = 2 q0=22222 Circuit with a custom rotation gate: 6 times 0 (d=5): ───[+0]───M('q0')─── r = 0 q0=00000 |
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[編集内容(RotationGate)] import numpy as np import cirq """Define a custom gate with a parameter.""" class RotationGate(cirq.Gate): def __init__(self, theta): super(RotationGate, self) self.theta = theta def _num_qubits_(self): return 1 def _unitary_(self): return np.array([ [np.cos(self.theta), np.sin(self.theta)], [np.sin(self.theta), -np.cos(self.theta)] ]) / np.sqrt(2) def _circuit_diagram_info_(self, args): return f"R({self.theta})" # Pick two qubits. q0, q1 = cirq.GridQubit(0, 1), cirq.GridQubit(2, 3) # 以下のように理解. # 1. ↑↑(2量子ビット, 00 と見る) を 用意. # 2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↑ もしくは ↓ に 変わるはず. # 3. 2量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 2量子ビット目が, ↑ もしくは ↓ に 変わるはず. # -> 1量子ビット目, 2量子ビット目の操作結果によって, # ↑↑(00, つまり, q0 = 0, q1 = 0), ↑↓(01, つまり, q0 = 0, q1 = 1), # ↓↑(10, つまり, q0 = 1, q1 = 0), ↓↓(11, つまり, q0 = 1, q1 = 1) の 4種類 の 出力結果があり得る. """Use the custom gate in a circuit.""" for y in range(5): circuit = cirq.Circuit() op_1 = RotationGate(theta = np.around(0.1 * (y + 1), 3)).on(q0) op_2 = RotationGate(theta = np.around(0.2 * (y + 1), 3)).on(q1) circuit.append([op_1, op_2]) circuit.append([cirq.measure(q0, key='q0'), cirq.measure(q1, key='q1')]) print("Circuit with a custom rotation gate: ", y, "times") print(circuit) # Simulate 10 times. simulator = cirq.Simulator() results = simulator.run(circuit, repetitions=10) # Output result. print(results) print("") |
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[出力結果] Circuit with a custom rotation gate: 0 times (0, 1): ───R(0.1)───M('q0')─── (2, 3): ───R(0.2)───M('q1')─── q0=0000000000 q1=0010000000 Circuit with a custom rotation gate: 1 times (0, 1): ───R(0.2)───M('q0')─── (2, 3): ───R(0.4)───M('q1')─── q0=0000000000 q1=0000100010 Circuit with a custom rotation gate: 2 times (0, 1): ───R(0.3)───M('q0')─── (2, 3): ───R(0.6)───M('q1')─── q0=0100000000 q1=0000000100 Circuit with a custom rotation gate: 3 times (0, 1): ───R(0.4)───M('q0')─── (2, 3): ───R(0.8)───M('q1')─── q0=0000000000 q1=1000110101 Circuit with a custom rotation gate: 4 times (0, 1): ───R(0.5)───M('q0')─── (2, 3): ───R(1.0)───M('q1')─── q0=0100010000 q1=1011111111 -> シュミレート結果 は, プログラム実行ごとに違った値が出力される. |
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[編集内容(decomposition)] import numpy as np import cirq class MySwap(cirq.TwoQubitGate): def __init__(self): super(MySwap, self) def _decompose_(self, qubits): a, b = qubits yield cirq.CNOT(a, b) yield cirq.CNOT(b, a) yield cirq.CNOT(a, b) def _circuit_diagram_info_(self, args): return ["CustomSWAP"] * self.num_qubits() my_swap = MySwap() # Pick two qubits. q = [cirq.GridQubit(0, 1), cirq.GridQubit(2, 3)] """Use the custom gate in a circuit.""" for y in range(3): circuit = cirq.Circuit() op_1 = cirq.X(q[0]) ** 0.52 # TypeError: on() argument after * must be an iterable, not GridQubit op_2 = my_swap.on(*q) circuit.append([op_1, op_2]) circuit.append([cirq.measure(q[0], key='q0'), cirq.measure(q[1], key='q1')]) print("Circuit: ", y, "times") print(circuit) # Simulate 10 times. simulator = cirq.Simulator() results = simulator.run(circuit, repetitions=10) # Output result. print(results) print("") |
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[出力結果] Circuit: 0 times (0, 1): ───X^0.52───CustomSWAP───M('q0')─── │ (2, 3): ────────────CustomSWAP───M('q1')─── q0=0000000000 q1=0001111011 Circuit: 1 times (0, 1): ───X^0.52───CustomSWAP───M('q0')─── │ (2, 3): ────────────CustomSWAP───M('q1')─── q0=0000000000 q1=0000100101 Circuit: 2 times (0, 1): ───X^0.52───CustomSWAP───M('q0')─── │ (2, 3): ────────────CustomSWAP───M('q1')─── q0=0000000000 q1=0111001011 -> シュミレート結果 は, プログラム実行ごとに違った値が出力される. |
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[編集内容(decomposition)] import numpy as np import cirq class MyCCNOT(cirq.ThreeQubitGate): def __init__(self): super(MyCCNOT, self) def _decompose_(self, qubits): a, b, c = qubits yield cirq.CCNOT(a, b, c) yield cirq.CCNOT(c, b, a) def _circuit_diagram_info_(self, args): return ["Custom CCNOT"] * self.num_qubits() my_ccnot = MyCCNOT() # Pick three qubits. q = [cirq.GridQubit(0, 1), cirq.GridQubit(1, 2), cirq.GridQubit(2, 3)] """Use the custom gate in a circuit.""" for y in range(3): circuit = cirq.Circuit() op_1, op_2 = cirq.X(q[0]) ** 0.5, cirq.X(q[1]) ** 0.6 # TypeError: on() argument after * must be an iterable, not GridQubit op_3 = my_ccnot.on(*q) circuit.append([op_1, op_2, op_3]) circuit.append([cirq.measure(q[0], key='q0'), cirq.measure(q[1], key='q1'), cirq.measure(q[2], key='q2')]) print("Circuit: ", y, "times") print(circuit) # Simulate 10 times. simulator = cirq.Simulator() results = simulator.run(circuit, repetitions=10) # Output result. print(results) print("") |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 |
[出力結果] Circuit: 0 times (0, 1): ───X^0.5───Custom CCNOT───M('q0')─── │ (1, 2): ───X^0.6───Custom CCNOT───M('q1')─── │ (2, 3): ───────────Custom CCNOT───M('q2')─── q0=0000000000 q1=1111111011 q2=1110110000 Circuit: 1 times (0, 1): ───X^0.5───Custom CCNOT───M('q0')─── │ (1, 2): ───X^0.6───Custom CCNOT───M('q1')─── │ (2, 3): ───────────Custom CCNOT───M('q2')─── q0=0000000000 q1=1110101111 q2=1110101010 Circuit: 2 times (0, 1): ───X^0.5───Custom CCNOT───M('q0')─── │ (1, 2): ───X^0.6───Custom CCNOT───M('q1')─── │ (2, 3): ───────────Custom CCNOT───M('q2')─── q0=0000100001 q1=1110011110 q2=1000001010 -> シュミレート結果 は, プログラム実行ごとに違った値が出力される. |
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[編集内容(cirq.NamedQubit)] import cirq # This examples uses named qubits to remain abstract. # However, we can also use LineQubits or GridQubits to specify a geometry a, b, c = cirq.NamedQubit('a'), cirq.NamedQubit('b'), cirq.NamedQubit('c') # Example Operations, that correspond to the moments above print(cirq.X(a), cirq.X(b), cirq.X(c)) print(cirq.Y(a), cirq.Z(a), cirq.H(a), cirq.S(a), cirq.T(a)) print(cirq.CNOT(a, b), cirq.CNOT(b, c), cirq.SWAP(a, b)) print(cirq.CCNOT(a, b, c), cirq.ISWAP(a, b)) print(cirq.measure(a, b, c)) |
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[出力結果] X(a) X(b) X(c) Y(a) Z(a) H(a) S(a) T(a) CNOT(a, b) CNOT(b, c) SWAP(a, b) TOFFOLI(a, b, c) ISWAP(a, b) cirq.MeasurementGate(3, 'a,b,c', ())(a, b, c) |
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[編集内容(cirq.Gate)] import cirq import numpy as np """Define a custom single-qubit gate.""" class ExOneQubitGate(cirq.Gate): def __init__(self): super(ExOneQubitGate, self) def _num_qubits_(self): return 1 def _unitary_(self): return np.array([ [1.0, 1.0], [-1.0, 1.0] ]) / np.sqrt(2) def _circuit_diagram_info_(self, args): return " Gate 0 " my_gate = ExOneQubitGate() """Use the custom gate in a circuit.""" circ = cirq.Circuit( my_gate.on(cirq.LineQubit(0)) ) print("Circuit with custom gates:") print(circ) """Simulate a circuit with a custom gate.""" sim = cirq.Simulator() res = sim.simulate(circ) print(res) |
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[出力結果] Circuit with custom gates: 0: ─── Gate 0 ─── measurements: (no measurements) output vector: 0.707|0⟩ - 0.707|1⟩ |
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[編集内容(cirq.TwoQubitGate)] import cirq import numpy as np """Define a custom two-qubit gate.""" class ExTwoQubitGate(cirq.TwoQubitGate): def __init__(self): super(ExTwoQubitGate, self) def _unitary_(self): return np.array([ [1.0, -1.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 1.0, 1.0], [1.0, 1.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 1.0, -1.0] ]) / np.sqrt(2) def _circuit_diagram_info_(self, args): return " Gate 0 ", " Gate 1 " this_gate = ExTwoQubitGate() """Use the custom two-qubit gate in a circuit.""" circ = cirq.Circuit( this_gate.on(*cirq.LineQubit.range(2)) ) print("Circuit with custom two-qubit gate:") print(circ) """Simulate a circuit with a custom gate.""" sim = cirq.Simulator() res = sim.simulate(circ) print(res) |
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[出力結果] Circuit with custom two-qubit gate: 0: ─── Gate 0 ─── │ 1: ─── Gate 1 ─── measurements: (no measurements) output vector: 0.707|00⟩ + 0.707|10⟩ |
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[編集内容(cirq.ThreeQubitGate)] import cirq import numpy as np """Define a custom three-qubit gate.""" class ExThreeQubitGate(cirq.ThreeQubitGate): def __init__(self): super(ExThreeQubitGate, self) def _unitary_(self): return np.array([ [1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], [-1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, -1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, -1.0, 1.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0], [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, -1.0, 1.0] ]) / np.sqrt(2) def _circuit_diagram_info_(self, args): return " Gate 0 ", " Gate 1 ", " Gate 2 " this_gate = ExThreeQubitGate() """Use the custom three-qubit gate in a circuit.""" circ = cirq.Circuit( this_gate.on(*cirq.LineQubit.range(3)) ) print("Circuit with custom three-qubit gate:") print(circ) """Simulate a circuit with a custom gate.""" sim = cirq.Simulator() res = sim.simulate(circ) print(res) |
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[出力結果] Circuit with custom three-qubit gate: 0: ─── Gate 0 ─── │ 1: ─── Gate 1 ─── │ 2: ─── Gate 2 ─── measurements: (no measurements) output vector: 0.707|000⟩ - 0.707|001⟩ |
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[編集内容(Check Unitary Matrix)] import numpy as np a0 = np.array([ [1.0, 1.0], [-1.0, 1.0] ]) / np.sqrt(2) b0 = np.array([ [1.0, -1.0], [1.0, 1.0] ]) / np.sqrt(2) a1 = np.array([ [1.0, -1.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 1.0, 1.0], [1.0, 1.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 1.0, -1.0] ]) / np.sqrt(2) b1 = np.array([ [1.0, 0.0, 1.0, 0.0], [-1.0, 0.0, 1.0, 0.0], [0.0, 1.0, 0.0, 1.0], [0.0, 1.0, 0.0, -1.0] ]) / np.sqrt(2) a2 = np.array([ [1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], [-1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, -1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, -1.0, 1.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0], [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, -1.0, 1.0] ]) / np.sqrt(2) b2 = np.array([ [1.0, -1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], [1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 1.0, -1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, -1.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0], [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0,-1.0], [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0] ]) / np.sqrt(2) print(np.around(np.dot(a0, b0), 3)) print(np.around(np.dot(a1, b1), 3)) print(np.around(np.dot(a2, b2), 3)) |
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[出力結果] [[1. 0.] [0. 1.]] [[ 1. 0. -0. 0.] [ 0. 1. 0. -0.] [-0. 0. 1. 0.] [ 0. -0. 0. 1.]] [[1. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.] [0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 0.] [0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0.] [0. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0.] [0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 0.] [0. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 0.] [0. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 0.] [0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 1.]] |
cirq.DensityMatrixSimulator の 使い方 を 確認
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[編集内容(cirq.DensityMatrixSimulator)] import cirq import numpy as np from cirq import Simulator # Pick one qubit and Use Symbol value. q = cirq.NamedQubit('a') # 以下のコメントを, 随時外して, 動作確認する. # 1. # circuit = cirq.Circuit(cirq.X(q)) # 2. # circuit = cirq.Circuit(cirq.Y(q)) # 3. # circuit = cirq.Circuit(cirq.Z(q)) # 4. # circuit = cirq.Circuit(cirq.H(q)) # 5. # circuit = cirq.Circuit(cirq.T(q)) # 6. # circuit = cirq.Circuit(cirq.S(q)) # 7. # circuit = cirq.Circuit(cirq.X(q), cirq.amplitude_damp(0.23)(q)) # 8. # circuit = cirq.Circuit(cirq.Y(q), cirq.amplitude_damp(0.34)(q)) # 9. # circuit = cirq.Circuit(cirq.Z(q), cirq.amplitude_damp(0.45)(q)) # 10. # circuit = cirq.Circuit(cirq.H(q), cirq.amplitude_damp(0.56)(q)) # 11. # circuit = cirq.Circuit(cirq.T(q), cirq.amplitude_damp(0.67)(q)) # 12. # circuit = cirq.Circuit(cirq.S(q), cirq.amplitude_damp(0.78)(q)) # Use cirq.DensityMatrixSimulator. simulator = cirq.DensityMatrixSimulator() result = simulator.simulate(circuit) # Display Final Density Matrix. print(np.around(result.final_density_matrix, 3)) |
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[出力結果] # 1. の 場合(cirq.X(q)). [[0.+0.j 0.+0.j] [0.+0.j 1.+0.j]] # 2. の 場合(cirq.Y(q)). [[ 0.+0.j 0.-0.j] [-0.-0.j 1.-0.j]] # 3. の 場合(cirq.Z(q)). [[ 1.+0.j 0.-0.j] [-0.+0.j 0.-0.j]] # 4. の 場合(cirq.H(q)). [[0.5-0.j 0.5-0.j] [0.5-0.j 0.5-0.j]] # 5. の 場合(cirq.T(q)). [[1.+0.j 0.-0.j] [0.+0.j 0.-0.j]] # 6. の 場合(cirq.S(q)). [[1.+0.j 0.-0.j] [0.+0.j 0.-0.j]] # 7. の 場合(cirq.X(q), cirq.amplitude_damp(0.23)(q)). [[0.23+0.j 0. +0.j] [0. +0.j 0.77+0.j]] -> 100個の中で, 23個は, そのまま, 77個が, 反転したと理解. # 8. の 場合(cirq.Y(q), cirq.amplitude_damp(0.34)(q)). [[0.34+0.j 0. +0.j] [0. +0.j 0.66+0.j]] -> 100個の中で, 34個は, そのまま, 66個が, 反転したと理解. # 9. の 場合(cirq.Z(q), cirq.amplitude_damp(0.45)(q)). [[1.+0.j 0.+0.j] [0.+0.j 0.+0.j]] -> 100個の中で, 100個は, そのまま, 0個が, 反転したと理解. # 10. の 場合(cirq.H(q), cirq.amplitude_damp(0.56)(q)). [[0.78 +0.j 0.332+0.j] [0.332+0.j 0.22 +0.j]] -> もともと, 100個の中で, 50個は, そのまま, 50個が, 反転した状態だった. -> すでに反転済 の 50個のうち, 28個(56%)が, 反転しない状態に戻ってきたので, 100個の中で, 78個は, そのまま, 22個が, 反転したと理解？ # 11. の 場合(cirq.T(q), cirq.amplitude_damp(0.67)(q)). [[1.+0.j 0.+0.j] [0.+0.j 0.+0.j]] -> 100個の中で, 100個は, そのまま, 0個が, 反転したと理解. # 12. の 場合(cirq.S(q), cirq.amplitude_damp(0.78)(q)). [[1.+0.j 0.+0.j] [0.+0.j 0.+0.j]] -> 100個の中で, 100個は, そのまま, 0個が, 反転したと理解. |
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[編集内容(cirq.DensityMatrixSimulator)] import cirq import numpy as np from cirq import Simulator # Pick one qubit and Use Symbol value. q0, q1 = cirq.NamedQubit('a'), cirq.NamedQubit('b') # 以下のコメントを, 随時外して, 動作確認する. # 1. # 以下のように理解. # 1-1. ↑↑(2量子ビット, 00 と見る) を 用意. # 1-2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # 1-3. 2量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 2量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # -> ↓↓(2量子ビット, 11 と見る) が出力されるはず. # circuit = cirq.Circuit(cirq.X(q0), cirq.X(q1)) # 2. # 以下のように理解. # 2-1. ↑↑(2量子ビット, 00 と見る) を 用意. # 2-2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # 2-3. すべての量子ビットに, CNOT ゲート を 操作. # ※ 制御ビット(1量子ビット目)が, 1 なので, 2量子ビット目は, ↑ から ↓ に 変化する. # -> ↓↓(2量子ビット, 11 と見る) が出力されるはず. # circuit = cirq.Circuit(cirq.X(q0), cirq.CNOT(q0, q1)) # 3. # 以下のように理解. # 3-1. ↑↑(2量子ビット, 00 と見る) を 用意. # 3-2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↓(0.8個) と ↑(0.2個) に 変わるはず. # 3-3. 2量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 2量子ビット目が, ↓(0.7個) と ↑(0.3個) に 変わるはず. # -> ↑↑(2量子ビット, 00 と見る, 0.06個), ↑↓(2量子ビット, 01 と見る, 0.14個) # , ↓↑(2量子ビット, 10 と見る, 0.24個), ↓↓(2量子ビット, 11 と見る, 0.56個) # が, 相互に独立した状態で, 出力されるはず. # circuit = cirq.Circuit(cirq.X(q0), cirq.X(q1), cirq.amplitude_damp(0.2)(q0), cirq.amplitude_damp(0.3)(q1)) # 4. 以下のように理解. # 4-1. ↑↑(2量子ビット, 00 と見る) を 用意. # 4-2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↓(0.7個) と ↑(0.3個) に 変わるはず. # 4-3. すべての量子ビットに, CNOT ゲート を 操作. # ※ 2量子ビット目は, 60% の 確率で, ↑ から ↓ に 変化する？ # -> ↑↑(2量子ビット, 00 と見る, 0.12個), ↑↓(2量子ビット, 01 と見る, 0.18個) # , ↓↑(2量子ビット, 10 と見る, 0.28個), ↓↓(2量子ビット, 11 と見る, 0.42個) # が, 相互に独立した状態で, 出力されるはず. # circuit = cirq.Circuit(cirq.X(q0), cirq.CNOT(q0, q1), cirq.amplitude_damp(0.3)(q0), cirq.amplitude_damp(0.4)(q1)) # Use cirq.DensityMatrixSimulator. simulator = cirq.DensityMatrixSimulator() result = simulator.simulate(circuit) # Display Final Density Matrix. print(np.around(result.final_density_matrix, 3)) |
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[出力結果] # 1. の 場合(cirq.X(q0), cirq.X(q1)). [[0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j] [0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j] [0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j] [0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 1.+0.j]] # 2. の 場合(cirq.X(q0), cirq.CNOT(q0, q1)). [[0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j] [0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j] [0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j] [0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 1.+0.j]] # 3. の 場合(cirq.X(q0), cirq.X(q1), cirq.amplitude_damp(0.2)(q0), cirq.amplitude_damp(0.3)(q1)). [[0.06+0.j 0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j] [0. +0.j 0.14+0.j 0. +0.j 0. +0.j] [0. +0.j 0. +0.j 0.24+0.j 0. +0.j] [0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j 0.56+0.j]] # 4. の 場合(cirq.X(q0), cirq.CNOT(q0, q1), cirq.amplitude_damp(0.3)(q0), cirq.amplitude_damp(0.4)(q1)). [[0.12+0.j 0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j] [0. +0.j 0.18+0.j 0. +0.j 0. +0.j] [0. +0.j 0. +0.j 0.28+0.j 0. +0.j] [0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j 0.42+0.j]] |
cirq.ParamResolver の 使い方 を 確認
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 |
[編集内容(cirq.ParamResolver)] import cirq from cirq import Simulator import numpy as np import sympy # Pick one qubit. q0 = cirq.GridQubit(0, 0) # Use Symbol value. rot_w_gate = cirq.X ** sympy.Symbol('x') circuit = cirq.Circuit() circuit.append([rot_w_gate(q0)]) simulator = Simulator() # Simulate 10 times. for y in range(10): resolver = cirq.ParamResolver({'x': y / 5.0}) result = simulator.simulate(circuit, resolver) print(np.round(result.final_state_vector, 3)) # 小数点以下3桁まで表示. |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
[出力結果] [1.+0.j 0.+0.j] [0.905+0.294j 0.095-0.294j] [0.655+0.476j 0.345-0.476j] [0.345+0.476j 0.655-0.476j] [0.095+0.294j 0.905-0.294j] [0.+0.j 1.+0.j] [0.095-0.294j 0.905+0.294j] [0.345-0.476j 0.655+0.476j] [0.655-0.476j 0.345+0.476j] [0.905-0.294j 0.095+0.294j] |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 |
[編集内容(cirq.ParamResolver is not used)] import cirq from cirq import Simulator import numpy as np # Pick one qubit. q0 = cirq.GridQubit(0, 0) # Simulate 10 times. for y in range(10): circuit = cirq.Circuit() op = cirq.X(q0) ** (y / 5.0) circuit.append(op) simulator = cirq.Simulator() result = simulator.simulate(circuit) print(np.round(result.final_state_vector, 3)) # 小数点以下3桁まで表示. |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
[出力結果] [1.+0.j 0.+0.j] [0.905+0.294j 0.095-0.294j] [0.655+0.476j 0.345-0.476j] [0.345+0.476j 0.655-0.476j] [0.095+0.294j 0.905-0.294j] [0.+0.j 1.+0.j] [0.095-0.294j 0.905+0.294j] [0.345-0.476j 0.655+0.476j] [0.655-0.476j 0.345+0.476j] [0.905-0.294j 0.095+0.294j] ※前項と同様の出力を確認出来た. |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 |
[編集内容(cirq.ParamResolver)] import cirq from cirq import Simulator import numpy as np import sympy # Pick two qubits. q0, q1 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(1, 0) # Use Symbol value. rot_w1_gate, rot_w2_gate = cirq.X ** sympy.Symbol('a'), cirq.X ** sympy.Symbol('b') circuit = cirq.Circuit() circuit.append([rot_w1_gate(q0), rot_w2_gate(q1)]) simulator = Simulator() # Simulate 7 times. for y in range(7): resolver = cirq.ParamResolver({'a': y / 3.0, 'b': y / 7.0}) result = simulator.simulate(circuit, resolver) print(np.round(result.final_state_vector, 1)) # 小数点以下1桁まで表示. |
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[出力結果] [1.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j] [ 0.6+0.6j 0.1-0.1j 0.3-0.4j -0.1-0.1j] [ 0. +0.4j 0.2-0.j 0.8-0.1j -0. -0.4j] [0. +0.j 0. +0.j 0.6+0.5j 0.4-0.5j] [ 0.3-0.j -0.1-0.4j 0.1+0.5j 0.7-0.1j] [ 0.3+0.2j 0.4-0.6j -0.1+0.2j 0.4+0.3j] [0.+0.2j 1.-0.2j 0.+0.j 0.+0.j ] |
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[編集内容(cirq.ParamResolver is not used)] import cirq from cirq import Simulator import numpy as np # Pick two qubits. q0, q1 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(1, 0) # Simulate 7 times. for y in range(7): circuit = cirq.Circuit() op_1, op_2 = cirq.X(q0) ** (y / 3.0), cirq.X(q1) ** (y / 7.0) circuit.append([op_1, op_2]) simulator = cirq.Simulator() result = simulator.simulate(circuit) print(np.round(result.final_state_vector, 1)) # 小数点以下1桁まで表示. |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
[出力結果] [1.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j] [ 0.6+0.6j 0.1-0.1j 0.3-0.4j -0.1-0.1j] [ 0. +0.4j 0.2-0.j 0.8-0.1j -0. -0.4j] [0. +0.j 0. +0.j 0.6+0.5j 0.4-0.5j] [ 0.3-0.j -0.1-0.4j 0.1+0.5j 0.7-0.1j] [ 0.3+0.2j 0.4-0.6j -0.1+0.2j 0.4+0.3j] [0.+0.2j 1.-0.2j 0.+0.j 0.+0.j ] ※前項と同様の出力を確認出来た. |
simulator.run_sweep の 使い方 を 確認
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[編集内容(simulator.run_sweep)] import cirq from cirq import Simulator import numpy as np import sympy # Pick two qubits. q0, q1 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(1, 0) # Use Symbol value. rot_w_gate = cirq.X ** sympy.Symbol('x') # Use cirq.ParamResolver. resolvers = [cirq.ParamResolver({'x': y / 2.0}) for y in range(3)] circuit = cirq.Circuit() circuit.append([rot_w_gate(q0), rot_w_gate(q1)]) circuit.append([cirq.measure(q0, key='q0'), cirq.measure(q1, key='q1')]) results = simulator.run_sweep(program=circuit, params=resolvers, repetitions=2) # 以下のように理解. # 1. ↑↑(2量子ビット, 00 と見る) を 用意. # 2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↑ もしくは ↓ に 変わるはず. # 3. 2量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 2量子ビット目が, ↑ もしくは ↓ に 変わるはず. # -> 1量子ビット目, 2量子ビット目の操作結果によって, # ↑↑(00, つまり, q0 = 0, q1 = 0), ↑↓(01, つまり, q0 = 0, q1 = 1), # ↓↑(10, つまり, q0 = 1, q1 = 0), ↓↓(11, つまり, q0 = 1, q1 = 1) の 4種類 の 出力結果があり得る. # Output result. for result in results: print(result) |
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[出力結果] 測定を繰り返すと, 出力結果 も 変化. ※1回目. q0=00 q1=00 q0=00 q1=10 q0=11 q1=11 ※2回目. q0=00 q1=00 q0=10 q1=01 q0=11 q1=11 ※3回目. q0=00 q1=00 q0=10 q1=00 q0=11 q1=11 |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 |
[編集内容(simulator.run_sweep is not used)] import cirq from cirq import Simulator import numpy as np # Pick two qubits. q0, q1 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(1, 0) # 以下のように理解. # 1. ↑↑(2量子ビット, 00 と見る) を 用意. # 2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↑ もしくは ↓ に 変わるはず. # 3. 2量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 2量子ビット目が, ↑ もしくは ↓ に 変わるはず. # -> 1量子ビット目, 2量子ビット目の操作結果によって, # ↑↑(00, つまり, q0 = 0, q1 = 0), ↑↓(01, つまり, q0 = 0, q1 = 1), # ↓↑(10, つまり, q0 = 1, q1 = 0), ↓↓(11, つまり, q0 = 1, q1 = 1) の 4種類 の 出力結果があり得る. # Repeat 3 sets. for y in range(3): circuit = cirq.Circuit() op_1, op2 = cirq.X(q0) ** (y / 2.0), cirq.X(q1) ** (y / 2.0) circuit.append([op_1, op_2]) circuit.append([cirq.measure(q0, key='q0'), cirq.measure(q1, key='q1')]) # Simulate 2 times. simulator = cirq.Simulator() results = simulator.run(circuit, repetitions=2) # Output result. print(results) |
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[出力結果] 測定を繰り返すと, 出力結果 も 変化. ※1回目. q0=00 q1=11 q0=00 q1=11 q0=11 q1=11 ※2回目. q0=00 q1=11 q0=10 q1=11 q0=11 q1=11 ※3回目. q0=00 q1=11 q0=11 q1=11 q0=11 q1=10 |
cirq.DensityMatrixSimulator の 使い方 を 確認
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 |
[編集内容(cirq.DensityMatrixSimulator)] import cirq from cirq import Simulator # Pick one qubit and Use Symbol value. q = cirq.NamedQubit('a') circuit = cirq.Circuit(cirq.H(q), cirq.amplitude_damp(0.2)(q), cirq.measure(q)) # Use cirq.DensityMatrixSimulator. simulator = cirq.DensityMatrixSimulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=100) # Display histogram. print(result.histogram(key='a')) |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
[出力結果] 測定を繰り返すと, 出力結果 も 変化. ※1回目. Counter({0: 62, 1: 38}) ※2回目. Counter({0: 59, 1: 41}) ※3回目. Counter({1: 51, 0: 49}) |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 |
[編集内容(cirq.DensityMatrixSimulator is not used)] import cirq from cirq import Simulator # Pick one qubit and Use Symbol value. q = cirq.NamedQubit('a') circuit = cirq.Circuit(cirq.H(q), cirq.amplitude_damp(0.2)(q), cirq.measure(q)) # Use cirq.Simulator. simulator = cirq.Simulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=100) # Display histogram. print(result.histogram(key='a')) |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
[出力結果] 測定を繰り返すと, 出力結果 も 変化. ※1回目. Counter({0: 70, 1: 30}) ※2回目. Counter({0: 67, 1: 33}) ※3回目. Counter({0: 58, 1: 42}) -> 本家サイトの以下のような説明から, 0: 60, 1: 40 が 期待される出力結果とのこと. We see that instead of about 50 percent of the timing being in 0, about 20 percent of the 1 has been converted into 0, so we end up with total around 60 percent in the 0 state. -> cirq.DensityMatrixSimulator を 使用した前項の方が, 期待される出力結果に近く, cirq.Simulatorを使用するよりも, 測定の精度が高くなると理解. |
量子ビットの出力順を操作出来るとのこと.
numpy.kron に 類似しているとのこと.
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[編集内容(numpy.kron)] import numpy as np o, i = [9, 0, 8], [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] print(np.kron(o, i)) |
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[出力結果] [ 9 18 27 36 45 54 63 0 0 0 0 0 0 0 8 16 24 32 40 48 56] ※ np.kron は, 引数は, 二個までしか取れないので要注意. |
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1 2 3 4 5 6 7 |
[編集内容(loop)] i = 0 for a0 in [0, 1]: for a1 in [0, 1]: for a2 in [0, 1]: print('amps[{}] is for a0={}, a1={}, a2={}'.format(i, a0, a1, a2)) i += 1 |
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[出力結果] amps[0] is for a0=0, a1=0, a2=0 amps[1] is for a0=0, a1=0, a2=1 amps[2] is for a0=0, a1=1, a2=0 amps[3] is for a0=0, a1=1, a2=1 amps[4] is for a0=1, a1=0, a2=0 amps[5] is for a0=1, a1=0, a2=1 amps[6] is for a0=1, a1=1, a2=0 amps[7] is for a0=1, a1=1, a2=1 |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 |
[編集内容(qubit flip)] import cirq import numpy as np from cirq import Simulator # 1. q_stay = [1 0], q_flip = [1 0] を 用意. # 2. Xゲートを適用して, q_flip = [0 1] に 変更. # 3. q_stay を 内側と見て, 量子ビットを並べる. # -> 出力結果のイメージ => [0 * q_stay 1 * q_stay] = [0 * [1 0] 1 * [1 0]] = [0 0 1 0] q_stay = cirq.NamedQubit('q_stay') q_flip = cirq.NamedQubit('q_flip') c = cirq.Circuit(cirq.X(q_flip)) # first qubit in order flipped simulator = Simulator() result = simulator.simulate(c, qubit_order=[q_flip, q_stay]) print(abs(result.final_state_vector).round(3)) |
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[出力結果] [0. 0. 1. 0.] |
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[編集内容(qubit flip)] import cirq import numpy as np from cirq import Simulator # 1. q_stay = [1 0], q_flip = [1 0] を 用意. # 2. Xゲートを適用して, q_flip = [0 1] に 変更. # 3. q_flip を 内側と見て, 量子ビットを並べる. # -> 出力結果のイメージ => [1 * q_flip 0 * q_flip] = [1 * [0 1] 0 * [0 1]] = [0 1 0 0] q_stay = cirq.NamedQubit('q_stay') q_flip = cirq.NamedQubit('q_flip') c = cirq.Circuit(cirq.X(q_flip)) # second qubit in order flipped simulator = Simulator() result = simulator.simulate(c, qubit_order=[q_stay, q_flip]) print(abs(result.final_state_vector).round(3)) |
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1 2 |
[出力結果] [0. 1. 0. 0.] |
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[編集内容(qubit flip)] import cirq import numpy as np from cirq import Simulator # 1. q0 = [1 0], q1 = [1 0], q2 = [1 0] を 用意. # 2. Xゲートを適用して, q1 = [0 1] に 変更. # 3. Xゲートを適用して, q2 = [0 1] に 変更. # 4. q2 を 内側と見て, 量子ビットを並べる. # -> 出力結果のイメージ # => まず, [q1, q2] = q12 について [0 * q2 1 * q2] = [0 * [0 1] 1 * [0 1]] = [0 0 0 1] # => 次に, [q0, q12] について [1 * q12 0 * q12] = [1 * [0 0 0 1] 0 * [0 0 0 1]] = [0 0 0 1 0 0 0 0] q0, q1, q2 = cirq.NamedQubit('q0'), cirq.NamedQubit('q1'), cirq.NamedQubit('q2') c = cirq.Circuit() c.append(cirq.X(q1)) c.append(cirq.X(q2)) simulator = Simulator() result = simulator.simulate(c, qubit_order=[q0, q1, q2]) print(abs(result.final_state_vector).round(3)) |
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[出力結果] [0. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0.] |
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[編集内容(qubit flip)] import cirq import numpy as np from cirq import Simulator # 1. q0 = [1 0], q1 = [1 0], q2 = [1 0] を 用意. # 2. Xゲートを適用して, q0 = [0 1] に 変更. # 3. Yゲートを適用して, q1 = [0 1] に 変更([0 i]でなく, [0 1]とみなす). # 4. Zゲートを適用して, q2 = [1 0] に 変更. # 5. q2 を 内側と見て, 量子ビットを並べる. # -> 出力結果のイメージ # => まず, [q0, q2] = q02 について [0 * q2 1 * q2] = [0 * [1 0] 1 * [1 0]] = [0 0 1 0] # => 次に, [q1, q02] について [0 * q02 1 * q02] = [0 * [0 0 1 0] 1 * [0 0 1 0]] = [0 0 0 0 0 0 1 0] q0, q1, q2 = cirq.NamedQubit('q0'), cirq.NamedQubit('q1'), cirq.NamedQubit('q2') c = cirq.Circuit() c.append(cirq.X(q0)) c.append(cirq.Y(q1)) c.append(cirq.Z(q2)) simulator = Simulator() result = simulator.simulate(c, qubit_order=[q1, q0, q2]) print(abs(result.final_state_vector).round(3)) |
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[出力結果] [0. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 0.] |
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[編集内容(debug display qubits)] import cirq from cirq import Simulator # Pick three qubits. q0, q1, q2 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(1, 0), cirq.GridQubit(2, 0) # X, H, CSWAP Operations. op_1, op_2, op_3 = cirq.X(q0) ** 0.6, cirq.H(q1), cirq.CSWAP(q0, q1, q2) # Create a circuit circuit = cirq.Circuit() circuit.append(op_1) circuit.append(op_2) circuit.append(op_3) circuit.append(cirq.measure(q0, key='q0')) circuit.append(cirq.measure(q1, key='q1')) circuit.append(cirq.measure(q2, key='q2')) print("Circuit:") print(circuit) print("----- debug display qubits start -------------------------") simulator = cirq.Simulator() for i, step in enumerate(simulator.simulate_moment_steps(circuit)): print('state at step %d: %s' % (i, np.around(step.state_vector(), 3))) print("----- debug display qubits end ---------------------------") # Simulate the circuit several times. result = simulator.run(circuit, repetitions=1) print("Results:") print(result) |
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[出力結果] ※1回目(1量子ビット目, 2量子ビット目が, ともに, 0 -> 1 に変化したので, 2量子ビット目 と 3量子ビット目が入れ替わった). Circuit: (0, 0): ───X^0.6───@───M('q0')─── │ (1, 0): ───H───────×───M('q1')─── │ (2, 0): ───────────×───M('q2')─── ----- debug display qubits start ------------------------- state at step 0: [ 0.244+0.336j 0. +0.j 0.244+0.336j -0. +0.j 0.463-0.336j 0. +0.j 0.463-0.336j -0. +0.j ] state at step 1: [ 0.244+0.336j 0. +0.j 0.244+0.336j -0. +0.j 0.463-0.336j 0.463-0.336j 0. +0.j -0. +0.j ] state at step 2: [0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j 0.809-0.588j 0. +0.j 0. +0.j ] ----- debug display qubits end --------------------------- Results: q0=1 q1=0 q2=1 ※2回目(1量子ビット目, 2量子ビット目が, ともに, 0 のまま変化しなかったので, 2量子ビット目, 3量子ビット目の入れ替えは発生しなかった). Circuit: (0, 0): ───X^0.6───@───M('q0')─── │ (1, 0): ───H───────×───M('q1')─── │ (2, 0): ───────────×───M('q2')─── ----- debug display qubits start ------------------------- state at step 0: [ 0.244+0.336j 0. +0.j 0.244+0.336j -0. +0.j 0.463-0.336j 0. +0.j 0.463-0.336j -0. +0.j ] state at step 1: [ 0.244+0.336j 0. +0.j 0.244+0.336j -0. +0.j 0.463-0.336j 0.463-0.336j 0. +0.j -0. +0.j ] state at step 2: [0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j 0.809-0.588j 0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j ] ----- debug display qubits end --------------------------- Results: q0=0 q1=0 q2=0 ※3回目(1量子ビット目のみ, 0 -> 1 に変化したので, 2量子ビット目 と 3量子ビット目の入れ替えは発生しなかった). Circuit: (0, 0): ───X^0.6───@───M('q0')─── │ (1, 0): ───H───────×───M('q1')─── │ (2, 0): ───────────×───M('q2')─── ----- debug display qubits start ------------------------- state at step 0: [ 0.244+0.336j 0. +0.j 0.244+0.336j -0. +0.j 0.463-0.336j 0. +0.j 0.463-0.336j -0. +0.j ] state at step 1: [ 0.244+0.336j 0. +0.j 0.244+0.336j -0. +0.j 0.463-0.336j 0.463-0.336j 0. +0.j -0. +0.j ] state at step 2: [0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j 0.809-0.588j 0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j ] ----- debug display qubits end --------------------------- Results: q0=1 q1=0 q2=0 ※4回目(1量子ビット目, 2量子ビット目が, ともに, 0 -> 1 に変化したので, 2量子ビット目 と 3量子ビット目が入れ替わった). Circuit: (0, 0): ───X^0.6───@───M('q0')─── │ (1, 0): ───H───────×───M('q1')─── │ (2, 0): ───────────×───M('q2')─── ----- debug display qubits start ------------------------- state at step 0: [ 0.244+0.336j 0. +0.j 0.244+0.336j -0. +0.j 0.463-0.336j 0. +0.j 0.463-0.336j -0. +0.j ] state at step 1: [ 0.244+0.336j 0. +0.j 0.244+0.336j -0. +0.j 0.463-0.336j 0.463-0.336j 0. +0.j -0. +0.j ] state at step 2: [0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j 0.809-0.588j 0. +0.j 0. +0.j ] ----- debug display qubits end --------------------------- Results: q0=1 q1=0 q2=1 ※5回目(2量子ビット目のみ, 0 -> 1 に変化したので, 2量子ビット目 と 3量子ビット目の入れ替えは発生しなかった). Circuit: (0, 0): ───X^0.6───@───M('q0')─── │ (1, 0): ───H───────×───M('q1')─── │ (2, 0): ───────────×───M('q2')─── ----- debug display qubits start ------------------------- state at step 0: [ 0.244+0.336j 0. +0.j 0.244+0.336j -0. +0.j 0.463-0.336j 0. +0.j 0.463-0.336j -0. +0.j ] state at step 1: [ 0.244+0.336j 0. +0.j 0.244+0.336j -0. +0.j 0.463-0.336j 0.463-0.336j 0. +0.j -0. +0.j ] state at step 2: [0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j 0. +0.j 0.809-0.588j 0. +0.j 0. +0.j ] ----- debug display qubits end --------------------------- Results: q0=0 q1=1 q2=0 |
量子回路を作成して, シュミレートするサンプル.
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[編集内容(Circuit(sqrt X, CZ, sqrt X))] import cirq q0, q1 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(1, 0) def basic_circuit(meas=True): sqrt_x = cirq.X ** 0.5 yield sqrt_x(q0), sqrt_x(q1) yield cirq.CZ(q0, q1) yield sqrt_x(q0), sqrt_x(q1) if meas: yield cirq.measure(q0, key='q0'), cirq.measure(q1, key='q1') circuit = cirq.Circuit() circuit.append(basic_circuit()) print(circuit) |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
[出力結果] ※ meas=True のとき. (0, 0): ───X^0.5───@───X^0.5───M('q0')─── │ (1, 0): ───X^0.5───@───X^0.5───M('q1')─── ※ meas=False のとき. (0, 0): ───X^0.5───@───X^0.5─── │ (1, 0): ───X^0.5───@───X^0.5─── |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 |
[編集内容(Circuit(X, CNOT))] import cirq q0, q1 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(1, 0) def x_cnot_circuit(meas=True): yield cirq.X(q0) yield cirq.CNOT(q0, q1) if meas: yield cirq.measure(q0, key='q0'), cirq.measure(q1, key='q1') circuit = cirq.Circuit() circuit.append(x_cnot_circuit()) print(circuit) |
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1 2 3 4 |
[出力結果] (0, 0): ───X───@───M('q0')─── │ (1, 0): ───────X───M('q1')─── |
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[編集内容(Circuit(X, X, CSWAP))] import cirq q0, q1, q2 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(1, 0), cirq.GridQubit(2, 0) def x_x_cswap_circuit(meas=True): yield cirq.X(q0) yield cirq.X(q1) yield cirq.CSWAP(q0, q1, q2) if meas: yield cirq.measure(q0, key='q0'), cirq.measure(q1, key='q1'), cirq.measure(q2, key='q2') circuit = cirq.Circuit() circuit.append(x_x_cswap_circuit()) print(circuit) |
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1 2 3 4 5 6 |
[出力結果] (0, 0): ───X───@───M('q0')─── │ (1, 0): ───X───×───M('q1')─── │ (2, 0): ───────×───M('q2')─── |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 |
[編集内容(Simulator(X, X, CSWAP))] import cirq from cirq import Simulator q0, q1, q2 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(1, 0), cirq.GridQubit(2, 0) def x_x_cswap_circuit(meas=True): yield cirq.X(q0) yield cirq.X(q1) yield cirq.CSWAP(q0, q1, q2) if meas: yield cirq.measure(q0, key='q0'), cirq.measure(q1, key='q1'), cirq.measure(q2, key='q2') circuit = cirq.Circuit() circuit.append(x_x_cswap_circuit()) # 以下のように理解. # 1. ↑↑↑(3量子ビット, 000 と見る) を 用意. # 2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # 3. 2量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 2量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # 4. すべての量子ビットに, CSWAP ゲート を 操作. # ※ 3量子ビット目, 3量子ビット目が, 入れ替わるはず(制御ビット(1量子ビット目, 2量子ビット目)が, いずれも 1 なので). # 5. 測定結果(1回)が, それぞれ, 以下のようになった. # 1量子ビット目: ↓ # 2量子ビット目: ↑ # 3量子ビット目: ↓ simulator = Simulator() result = simulator.run(circuit) print(result) |
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[出力結果] q0=1 q1=0 q2=1 |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 |
[編集内容(Simulator(X, X, CCNOT))] import cirq from cirq import Simulator q0, q1, q2 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(1, 0), cirq.GridQubit(2, 0) def x_x_ccnot_circuit(meas=True): yield cirq.X(q0) yield cirq.X(q1) yield cirq.CCNOT(q0, q1, q2) if meas: yield cirq.measure(q0, key='q0'), cirq.measure(q1, key='q1'), cirq.measure(q2, key='q2') circuit = cirq.Circuit() circuit.append(x_x_ccnot_circuit()) # 以下のように理解. # 1. ↑↑↑(3量子ビット, 000 と見る) を 用意. # 2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # 3. 2量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 2量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # 4. すべての量子ビットに, CCNOT ゲート を 操作. # ※ 3量子ビット目が, ↓ に 変わるはず(制御ビット(1量子ビット目, 2量子ビット目)が, いずれも 1 なので). # 5. 測定結果(1回)が, それぞれ, 以下のようになった. # 1量子ビット目: ↓ # 2量子ビット目: ↓ # 3量子ビット目: ↓ simulator = Simulator() result = simulator.run(circuit) print(result) |
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1 2 3 4 |
[出力結果] q0=1 q1=1 q2=1 |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 |
[編集内容(Simulator(sqrt CNOT))] import cirq from cirq import Simulator q0, q1 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(1, 0) def sqrt_x_cnot_circuit(meas=True): yield cirq.X(q0) ** 0.5 yield cirq.CNOT(q0, q1) if meas: yield cirq.measure(q0, key='q0'), cirq.measure(q1, key='q1') circuit = cirq.Circuit() circuit.append(sqrt_x_cnot_circuit()) # 以下のように理解. # 1. ↑↑↑(3量子ビット, 000 と見る) を 用意. # 2. 1量子ビット目に, X ゲート の 0.5乗 を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↑ もしくは ↓ に 変わるはず. # 3. すべての量子ビットに, CCNOT ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目(制御ビット)が, 1 の場合(↓), 2量子ビット目も, 1 (↓)に変わる. # 4. 測定結果(5回)が, それぞれ, 以下のようになった. # 1量子ビット目: ↓↓↓↑↑ # 2量子ビット目: ↓↓↓↑↑ simulator = Simulator() result = simulator.run(circuit) print(result) |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 |
[出力結果] ※1回目. q0=1 q1=1 ※2回目. q0=1 q1=1 ※3回目. q0=1 q1=1 ※4回目. q0=0 q1=0 ※5回目. q0=0 q1=0 |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 |
[編集内容(Simulator(sqrt X, sqrt X, CSWAP))] import cirq from cirq import Simulator q0, q1, q2 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(1, 0), cirq.GridQubit(2, 0) def sqrt_x_sqrt_x_cswap_circuit(meas=True): yield cirq.X(q0) ** 0.6 yield cirq.X(q1) ** 0.6 yield cirq.CSWAP(q0, q1, q2) if meas: yield cirq.measure(q0, key='q0'), cirq.measure(q1, key='q1'), cirq.measure(q2, key='q2') circuit = cirq.Circuit() circuit.append(sqrt_x_sqrt_x_cswap_circuit()) # 以下のように理解. # 1. ↑↑↑(3量子ビット, 000 と見る) を 用意. # 2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↑ もしくは ↓ に 変わるはず. # 3. 2量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 2量子ビット目が, ↑ もしくは ↓ に 変わるはず. # 4. すべての量子ビットに, CSWAP ゲート を 操作. # ※ 制御ビット(1量子ビット目, 2量子ビット目)が, いずれも 1 の場合, 2量子ビット目, 3量子ビット目が, 入れ替わる. # 5. 測定結果(5回)が, それぞれ, 以下のようになった. # 1量子ビット目: ↓↑↓↓↓ # 2量子ビット目: ↑↓↑↑↑ # 3量子ビット目: ↑↑↑↓↓ simulator = Simulator() result = simulator.run(circuit) print(result) |
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[出力結果] ※1回目(1量子ビット目だけ, 0 -> 1 に変化したケース). q0=1 q1=0 q2=0 ※2回目(2量子ビット目だけ, 0 -> 1 に変化したケース). q0=0 q1=1 q2=0 ※3回目(1量子ビット目だけ, 0 -> 1 に変化したケース). q0=1 q1=0 q2=0 ※4回目(1量子ビット目, 2量子ビット目が, ともに, 0 -> 1 に変化したので, 2量子ビット目 と 3量子ビット目が入れ替わった). q0=1 q1=0 q2=1 ※5回目(1量子ビット目, 2量子ビット目が, ともに, 0 -> 1 に変化したので, 2量子ビット目 と 3量子ビット目が入れ替わった). q0=1 q1=0 q2=1 |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 |
[編集内容(Simulator(sqrt X, CNOT))] import cirq import numpy as np from cirq import Simulator q0, q1 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(1, 0) def sqrt_x_cnot_circuit(meas=True): yield cirq.X(q0) ** 0.5 yield cirq.CNOT(q0, q1) if meas: yield cirq.measure(q0, key='q0'), cirq.measure(q1, key='q1') circuit = cirq.Circuit() circuit.append(sqrt_x_cnot_circuit(False)) simulator = Simulator() result = simulator.simulate(circuit, qubit_order=[q0, q1]) print(np.around(result.final_state_vector, 3)) |
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1 2 |
[出力結果] [0.5+0.5j 0. +0.j 0. +0.j 0.5-0.5j] |
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[編集内容(Simulator(sqrt X, sqrt X, CSWAP))] import cirq import numpy as np from cirq import Simulator q0, q1, q2 = cirq.GridQubit(0, 0), cirq.GridQubit(1, 0), cirq.GridQubit(2, 0) def sqrt_x_sqrt_x_cswap_circuit(meas=True): yield cirq.X(q0) ** 0.6 yield cirq.X(q1) ** 0.6 yield cirq.CSWAP(q0, q1, q2) if meas: yield cirq.measure(q0, key='q0'), cirq.measure(q1, key='q1'), cirq.measure(q2, key='q2') circuit = cirq.Circuit() circuit.append(sqrt_x_sqrt_x_cswap_circuit(False)) simulator = Simulator() result = simulator.simulate(circuit, qubit_order=[q0, q1, q2]) print(np.around(result.final_state_vector, 3)) |
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[出力結果] [-0.107+0.329j 0. +0.j 0.452+0.147j 0. +0.j 0.452+0.147j 0.202-0.622j 0. +0.j 0. +0.j ] |
量子回路(1量子ビット)を作成して, シュミレートするサンプル.
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[編集内容(Simulation(Pauli-X Gate))] # Creates and simulates a simple circuit # https://github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/examples/hello_qubit.py # ->一部改変. """Creates and simulates a simple circuit. === EXAMPLE OUTPUT === Circuit: (0, 0): ───X───M('m')─── Results: m=1111111111 """ # 以下のように理解. # 1. ↑(1量子ビット, 0 と見る) を 用意. # 2. Pauli-X ゲート を 操作. # 3. 測定結果(10回)が, すべて ↓ となった. import cirq def main(): # Pick a qubit. qubit = cirq.GridQubit(0, 0) # Create a circuit circuit = cirq.Circuit( cirq.X(qubit), cirq.measure(qubit, key='m') # Pauli-X Gate. # Measurement. ) print("Circuit:") print(circuit) # Simulate the circuit several times. simulator = cirq.Simulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=10) print("Results:") print(result) if __name__ == '__main__': main() |
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[出力結果] Circuit: (0, 0): ───X───M('m')─── Results: m=1111111111 |
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[編集内容(Simulation(Square root of Pauli-X Gate))] # Creates and simulates a simple circuit # https://github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/examples/hello_qubit.py # ->一部改変. """Creates and simulates a simple circuit. === EXAMPLE OUTPUT === Circuit: (0, 0): ───X^0.5───M('m')─── Results: m=1110001000 """ # 以下のように理解. # 1. ↑(1量子ビット, 0 と見る) を 用意. # 2. Pauli-X ゲート を 操作. # 3. 測定結果(10回)が, ↓↓↓↑↑↑↓↑↑↑ となった. import cirq def main(): # Pick a qubit. qubit = cirq.GridQubit(0, 0) # Create a circuit circuit = cirq.Circuit( cirq.X(qubit) ** 0.5, cirq.measure(qubit, key='m') # Square root of Pauli-X Gate. # Measurement. ) print("Circuit:") print(circuit) # Simulate the circuit several times. simulator = cirq.Simulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=10) print("Results:") print(result) if __name__ == '__main__': main() |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 |
[出力結果] 測定を繰り返すと, 出力結果 も 変化. ※1回目. Circuit: (0, 0): ───X^0.5───M('m')─── Results: m=1011100101 ※2回目. Circuit: (0, 0): ───X^0.5───M('m')─── Results: m=1000010101 ※3回目. Circuit: (0, 0): ───X^0.5───M('m')─── Results: m=1110001000 |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 |
[編集内容(Simulation(Pauli-Y Gate))] # Creates and simulates a simple circuit # https://github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/examples/hello_qubit.py # ->一部改変. """Creates and simulates a simple circuit. === EXAMPLE OUTPUT === Circuit: (0, 0): ───Y───M('m')─── Results: m=1111111111 """ # 以下のように理解. # 1. ↑(1量子ビット, 0 と見る) を 用意. # 2. Pauli-Y ゲート を 操作. # 3. 測定結果(10回)が, すべて ↓ となった. import cirq def main(): # Pick a qubit. qubit = cirq.GridQubit(0, 0) # Create a circuit circuit = cirq.Circuit( cirq.Y(qubit), cirq.measure(qubit, key='m') # Pauli-Y Gate. # Measurement. ) print("Circuit:") print(circuit) # Simulate the circuit several times. simulator = cirq.Simulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=10) print("Results:") print(result) if __name__ == '__main__': main() |
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[出力結果] Circuit: (0, 0): ───Y───M('m')─── Results: m=1111111111 |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 |
[編集内容(Simulation(Pauli-Z Gate))] # Creates and simulates a simple circuit # https://github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/examples/hello_qubit.py # ->一部改変. """Creates and simulates a simple circuit. === EXAMPLE OUTPUT === Circuit: (0, 0): ───Z───M('m')─── Results: m=0000000000 """ # 以下のように理解. # 1. ↑(1量子ビット, 0 と見る) を 用意. # 2. Pauli-Z ゲート を 操作. # 3. 測定結果(10回)が, すべて ↑ となった. import cirq def main(): # Pick a qubit. qubit = cirq.GridQubit(0, 0) # Create a circuit circuit = cirq.Circuit( cirq.Z(qubit), cirq.measure(qubit, key='m') # Pauli-Z Gate. # Measurement. ) print("Circuit:") print(circuit) # Simulate the circuit several times. simulator = cirq.Simulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=10) print("Results:") print(result) if __name__ == '__main__': main() |
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1 2 3 4 5 |
[出力結果] Circuit: (0, 0): ───Z───M('m')─── Results: m=0000000000 |
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[編集内容(Simulation(Hadamard Gate))] # Creates and simulates a simple circuit # https://github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/examples/hello_qubit.py # ->一部改変. """Creates and simulates a simple circuit. === EXAMPLE OUTPUT === Circuit: (0, 0): ───H───M('m')─── Results: m=1111010011 """ # 以下のように理解. # 1. ↑(1量子ビット, 0 と見る) を 用意. # 2. H ゲート を 操作. # 3. 測定結果(10回)が, ↓↓↓↓↑↓↑↑↓↓ となった. import cirq def main(): # Pick a qubit. qubit = cirq.GridQubit(0, 0) # Create a circuit circuit = cirq.Circuit( cirq.H(qubit), cirq.measure(qubit, key='m') # Hadamard Gate. # Measurement. ) print("Circuit:") print(circuit) # Simulate the circuit several times. simulator = cirq.Simulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=10) print("Results:") print(result) if __name__ == '__main__': main() |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 |
[出力結果] 測定を繰り返すと, 出力結果 も 変化. ※1回目. Circuit: (0, 0): ───H───M('m')─── Results: m=1111010011 ※2回目. Circuit: (0, 0): ───H───M('m')─── Results: m=0001100110 ※3回目. Circuit: (0, 0): ───H───M('m')─── Results: m=1111100000 |
量子回路(2量子ビット)を作成して, シュミレートするサンプル.
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 |
[編集内容(Simulation(CNOT Gate))] # Creates and simulates a simple circuit # https://github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/examples/hello_qubit.py # ->一部改変. """Creates and simulates a simple circuit. === EXAMPLE OUTPUT === Circuit: (0, 0): ───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───X───M──────── Results: m=0000000000, 0000000000 """ # 以下のように理解. # 1. ↑↑(2量子ビット, 00 と見る) を 用意. # 2. CNOT ゲート を 操作. # 3. 測定結果(10回)が, それぞれ, 以下のようになった. # 1量子ビット目: ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ # 2量子ビット目: ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ import cirq def main(): # Pick two qubits. q0 = cirq.GridQubit(0, 0) q1 = cirq.GridQubit(1, 0) # Create a circuit circuit = cirq.Circuit( cirq.CNOT(q0, q1), cirq.measure(q0, q1, key='m') # CNOT Gate. # Measurement. ) print("Circuit:") print(circuit) # Simulate the circuit several times. simulator = cirq.Simulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=10) print("Results:") print(result) if __name__ == '__main__': main() |
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[出力結果] Circuit: (0, 0): ───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───X───M──────── Results: m=0000000000, 0000000000 |
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[編集内容(Simulation(X, CNOT Gate))] # Creates and simulates a simple circuit # https://github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/examples/hello_qubit.py # ->一部改変. """Creates and simulates a simple circuit. === EXAMPLE OUTPUT === Circuit: (0, 0): ───X───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───────X───M──────── Results: m=1111111111, 1111111111 """ # 以下のように理解. # 1. ↑↑(2量子ビット, 00 と見る) を 用意. # 2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # 3. 両方の量子ビットに, CNOT ゲート を 操作. # ※ 2量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # 4. 測定結果(10回)が, それぞれ, 以下のようになった. # 1量子ビット目: ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ # 2量子ビット目: ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ import cirq def main(): # Pick two qubits. q0 = cirq.GridQubit(0, 0) q1 = cirq.GridQubit(1, 0) # X, CNOT Operations. op_1 = cirq.X(q0) op_2 = cirq.CNOT(q0, q1) # Create a circuit circuit = cirq.Circuit() circuit.append(op_1) circuit.append(op_2) circuit.append(cirq.measure(q0, q1, key='m')) print("Circuit:") print(circuit) # Simulate the circuit several times. simulator = cirq.Simulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=10) print("Results:") print(result) if __name__ == '__main__': main() |
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1 2 3 4 5 6 7 |
[出力結果] Circuit: (0, 0): ───X───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───────X───M──────── Results: m=1111111111, 1111111111 |
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[編集内容(Simulation(CZ Gate))] # Creates and simulates a simple circuit # https://github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/examples/hello_qubit.py # ->一部改変. """Creates and simulates a simple circuit. === EXAMPLE OUTPUT === Circuit: (0, 0): ───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───@───M──────── Results: m=0000000000, 0000000000 """ # 以下のように理解. # 1. ↑↑(2量子ビット, 00 と見る) を 用意. # 2. CZ ゲート を 操作. # 3. 測定結果(10回)が, それぞれ, 以下のようになった. # 1量子ビット目: ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ # 2量子ビット目: ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ import cirq def main(): # Pick two qubits. q0 = cirq.GridQubit(0, 0) q1 = cirq.GridQubit(1, 0) # Create a circuit circuit = cirq.Circuit( cirq.CZ(q0, q1), cirq.measure(q0, q1, key='m') # CZ Gate. # Measurement. ) print("Circuit:") print(circuit) # Simulate the circuit several times. simulator = cirq.Simulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=10) print("Results:") print(result) if __name__ == '__main__': main() |
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1 2 3 4 5 6 7 |
[出力結果] Circuit: (0, 0): ───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───@───M──────── Results: m=0000000000, 0000000000 |
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 |
[編集内容(Simulation(X, CZ Gate))] # Creates and simulates a simple circuit # https://github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/examples/hello_qubit.py # ->一部改変. """Creates and simulates a simple circuit. Circuit: (0, 0): ───X───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───────@───M──────── Results: m=1111111111, 0000000000 """ # 以下のように理解. # 1. ↑↑(2量子ビット, 00 と見る) を 用意. # 2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # 3. 両方の量子ビットに, CZ ゲート を 操作. # ※ 2量子ビット目は, 変化しないはず. # 4. 測定結果(10回)が, それぞれ, 以下のようになった. # 1量子ビット目: ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ # 2量子ビット目: ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ import cirq def main(): # Pick two qubits. q0 = cirq.GridQubit(0, 0) q1 = cirq.GridQubit(1, 0) # X, CZ Operations. op_1 = cirq.X(q0) op_2 = cirq.CZ(q0, q1) # Create a circuit circuit = cirq.Circuit() circuit.append(op_1) circuit.append(op_2) circuit.append(cirq.measure(q0, q1, key='m')) print("Circuit:") print(circuit) # Simulate the circuit several times. simulator = cirq.Simulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=10) print("Results:") print(result) if __name__ == '__main__': main() |
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[出力結果] Circuit: (0, 0): ───X───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───────@───M──────── Results: m=1111111111, 0000000000 |
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[編集内容(Simulation(X, SWAP Gate))] # Creates and simulates a simple circuit # https://github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/examples/hello_qubit.py # ->一部改変. """Creates and simulates a simple circuit. Circuit: (0, 0): ───X───×───M('m')─── │ │ (1, 0): ───────×───M──────── Results: m=0000000000, 1111111111 """ # 以下のように理解. # 1. ↑↑(2量子ビット, 00 と見る) を 用意. # 2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # 3. 両方の量子ビットに, SWAP ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット, 2量子ビットが入れ替わるはず. # 4. 測定結果(10回)が, それぞれ, 以下のようになった. # 1量子ビット目: ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ # 2量子ビット目: ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ import cirq def main(): # Pick two qubits. q0 = cirq.GridQubit(0, 0) q1 = cirq.GridQubit(1, 0) # X, SWAP Operations. op_1 = cirq.X(q0) op_2 = cirq.SWAP(q0, q1) # Create a circuit circuit = cirq.Circuit() circuit.append(op_1) circuit.append(op_2) circuit.append(cirq.measure(q0, q1, key='m')) print("Circuit:") print(circuit) # Simulate the circuit several times. simulator = cirq.Simulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=10) print("Results:") print(result) if __name__ == '__main__': main() |
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[出力結果] Circuit: (0, 0): ───X───×───M('m')─── │ │ (1, 0): ───────×───M──────── Results: m=0000000000, 1111111111 |
量子回路(3量子ビット)を作成して, シュミレートするサンプル.
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[編集内容(Simulation(CCNOT Gate))] # Creates and simulates a simple circuit # https://github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/examples/hello_qubit.py # ->一部改変. """Creates and simulates a simple circuit. === EXAMPLE OUTPUT === Circuit: (0, 0): ───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───@───M──────── │ │ (2, 0): ───X───M──────── Results: m=0000000000, 0000000000, 0000000000 """ # 以下のように理解. # 1. ↑↑↑(3量子ビット, 000 と見る) を 用意. # 2. CCNOT ゲート を 操作. # 3. 測定結果(10回)が, それぞれ, 以下のようになった. # 1量子ビット目: ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ # 2量子ビット目: ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ # 3量子ビット目: ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ import cirq def main(): # Pick three qubits. q0 = cirq.GridQubit(0, 0) q1 = cirq.GridQubit(1, 0) q2 = cirq.GridQubit(2, 0) # Create a circuit circuit = cirq.Circuit( cirq.CCNOT(q0, q1, q2), cirq.measure(q0, q1, q2, key='m') # CCNOT Gate. # Measurement. ) print("Circuit:") print(circuit) # Simulate the circuit several times. simulator = cirq.Simulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=10) print("Results:") print(result) if __name__ == '__main__': main() |
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[出力結果] Circuit: (0, 0): ───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───@───M──────── │ │ (2, 0): ───X───M──────── Results: m=0000000000, 0000000000, 0000000000 |
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[編集内容(Simulation(X, CCNOT Gate))] # Creates and simulates a simple circuit # https://github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/examples/hello_qubit.py # ->一部改変. """Creates and simulates a simple circuit. === EXAMPLE OUTPUT === Circuit: (0, 0): ───X───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───────@───M──────── │ │ (2, 0): ───────X───M──────── Results: m=1111111111, 0000000000, 0000000000 """ # 以下のように理解. # 1. ↑↑↑(3量子ビット, 000 と見る) を 用意. # 2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # 3. すべての量子ビットに, CCNOT ゲート を 操作. # 4. 測定結果(10回)が, それぞれ, 以下のようになった. # 1量子ビット目: ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ # 2量子ビット目: ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ # 3量子ビット目: ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ import cirq def main(): # Pick three qubits. q0 = cirq.GridQubit(0, 0) q1 = cirq.GridQubit(1, 0) q2 = cirq.GridQubit(2, 0) # X, CCNOT Operations. op_1 = cirq.X(q0) op_2 = cirq.CCNOT(q0, q1, q2) # Create a circuit circuit = cirq.Circuit() circuit.append(op_1) circuit.append(op_2) circuit.append(cirq.measure(q0, q1, q2, key='m')) print("Circuit:") print(circuit) # Simulate the circuit several times. simulator = cirq.Simulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=10) print("Results:") print(result) if __name__ == '__main__': main() |
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[出力結果] Circuit: (0, 0): ───X───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───────@───M──────── │ │ (2, 0): ───────X───M──────── Results: m=1111111111, 0000000000, 0000000000 |
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[編集内容(Simulation(X, X, CCNOT Gate))] # Creates and simulates a simple circuit # https://github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/examples/hello_qubit.py # ->一部改変. """Creates and simulates a simple circuit. === EXAMPLE OUTPUT === Circuit: (0, 0): ───X───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───X───@───M──────── │ │ (2, 0): ───────X───M──────── Results: m=1111111111, 1111111111, 1111111111 """ # 以下のように理解. # 1. ↑↑↑(3量子ビット, 000 と見る) を 用意. # 2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # 3. 2量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 2量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # 4. すべての量子ビットに, CCNOT ゲート を 操作. # ※ 3量子ビット目が, ↓ に 変わるはず(制御ビット(1量子ビット目, 2量子ビット目)が, いずれも 1 なので). # 5. 測定結果(10回)が, それぞれ, 以下のようになった. # 1量子ビット目: ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ # 2量子ビット目: ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ # 3量子ビット目: ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ import cirq def main(): # Pick three qubits. q0 = cirq.GridQubit(0, 0) q1 = cirq.GridQubit(1, 0) q2 = cirq.GridQubit(2, 0) # X, X, CCNOT Operations. op_1 = cirq.X(q0) op_2 = cirq.X(q1) op_3 = cirq.CCNOT(q0, q1, q2) # Create a circuit circuit = cirq.Circuit() circuit.append(op_1) circuit.append(op_2) circuit.append(op_3) circuit.append(cirq.measure(q0, q1, q2, key='m')) print("Circuit:") print(circuit) # Simulate the circuit several times. simulator = cirq.Simulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=10) print("Results:") print(result) if __name__ == '__main__': main() |
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[出力結果] Circuit: (0, 0): ───X───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───X───@───M──────── │ │ (2, 0): ───────X───M──────── Results: m=1111111111, 1111111111, 1111111111 |
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[編集内容(Simulation(X, CSWAP Gate))] # Creates and simulates a simple circuit # https://github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/examples/hello_qubit.py # ->一部改変. """Creates and simulates a simple circuit. === EXAMPLE OUTPUT === Circuit: (0, 0): ───X───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───────×───M──────── │ │ (2, 0): ───────×───M──────── Results: m=1111111111, 0000000000, 0000000000 """ # 以下のように理解. # 1. ↑↑↑(3量子ビット, 000 と見る) を 用意. # 2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # 3. すべての量子ビットに, CSWAP ゲート を 操作. # 4. 測定結果(10回)が, それぞれ, 以下のようになった. # 1量子ビット目: ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ # 2量子ビット目: ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ # 3量子ビット目: ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ import cirq def main(): # Pick three qubits. q0 = cirq.GridQubit(0, 0) q1 = cirq.GridQubit(1, 0) q2 = cirq.GridQubit(2, 0) # X, CSWAP Operations. op_1 = cirq.X(q0) op_2 = cirq.CSWAP(q0, q1, q2) # Create a circuit circuit = cirq.Circuit() circuit.append(op_1) circuit.append(op_2) circuit.append(cirq.measure(q0, q1, q2, key='m')) print("Circuit:") print(circuit) # Simulate the circuit several times. simulator = cirq.Simulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=10) print("Results:") print(result) if __name__ == '__main__': main() |
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Circuit: (0, 0): ───X───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───────×───M──────── │ │ (2, 0): ───────×───M──────── Results: m=1111111111, 0000000000, 0000000000 |
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[編集内容(Simulation(X, X, CSWAP Gate))] # Creates and simulates a simple circuit # https://github.com/quantumlib/Cirq/blob/master/examples/hello_qubit.py # ->一部改変. """Creates and simulates a simple circuit. === EXAMPLE OUTPUT === Circuit: (0, 0): ───X───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───X───×───M──────── │ │ (2, 0): ───────×───M──────── Results: m=1111111111, 0000000000, 1111111111 """ # 以下のように理解. # 1. ↑↑↑(3量子ビット, 000 と見る) を 用意. # 2. 1量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 1量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # 3. 2量子ビット目に, X ゲート を 操作. # ※ 2量子ビット目が, ↓ に 変わるはず. # 4. すべての量子ビットに, CSWAP ゲート を 操作. # ※ 3量子ビット目, 3量子ビット目が, 入れ替わるはず(制御ビット(1量子ビット目, 2量子ビット目)が, いずれも 1 なので). # 5. 測定結果(10回)が, それぞれ, 以下のようになった. # 1量子ビット目: ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ # 2量子ビット目: ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ # 3量子ビット目: ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ import cirq def main(): # Pick three qubits. q0 = cirq.GridQubit(0, 0) q1 = cirq.GridQubit(1, 0) q2 = cirq.GridQubit(2, 0) # X, X, CSWAP Operations. op_1 = cirq.X(q0) op_2 = cirq.X(q1) op_3 = cirq.CSWAP(q0, q1, q2) # Create a circuit circuit = cirq.Circuit() circuit.append(op_1) circuit.append(op_2) circuit.append(op_3) circuit.append(cirq.measure(q0, q1, q2, key='m')) print("Circuit:") print(circuit) # Simulate the circuit several times. simulator = cirq.Simulator() result = simulator.run(circuit, repetitions=10) print("Results:") print(result) if __name__ == '__main__': main() |
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[出力結果] Circuit: (0, 0): ───X───@───M('m')─── │ │ (1, 0): ───X───×───M──────── │ │ (2, 0): ───────×───M──────── Results: m=1111111111, 0000000000, 1111111111 |