量子测量

量子测量是指通过外界对量子系统进行干扰来获取需要的信息,测量门使用的是蒙特卡洛方法的测量。在量子线路中用如下图标表示:

_images/QGate_measure.png

接口介绍

本章主要介绍获得量子测量对象、根据配置运行含有量子测量的量子程序、快速测量。

在量子程序中我们需要对某个量子比特做测量操作,并把测量结果存储到经典寄存器上,可以通过下面的方式获得一个测量对象:

auto measure = Measure(qubit, cbit);

可以看到Measure接两个参数, 第一个是测量比特,第二个是经典寄存器。

如果想测量所有的量子比特并将其存储到对应的经典寄存器上, 可以如下操作:

auto measure_all = MeasureAll(qubits, cbits);

其中qubits的类型是 QVec , cbits的类型是 vector<ClassicalCondition>

注解

MeasureAll 的返回值类型是 QProg

在得到含有量子测量的程序后,我们可以调用 directlyRunrunWithConfiguration 来得到量子程序的测量结果。

directlyRun 的功能是运行量子程序并返回运行的结果, 使用方法如下:

QProg prog;
prog << H(qubits[0])
    << CNOT(qubits[0], qubits[1])
    << CNOT(qubits[1], qubits[2])
    << CNOT(qubits[2], qubits[3])
    << Measure(qubits[0], cbits[0]);

auto result = directlyRun(prog);

runWithConfiguration 的功能是统计量子程序多次运行的测量结果, 使用方法如下:

QProg prog;
prog   << H(qubits[0])
        << H(qubits[1])
        << H(qubits[2])
        << H(qubits[3])
        << MeasureAll(qubits, cbits); // 测量所有的量子比特

auto result = runWithConfiguration(prog, cbits, 1000);

其中第一个参数是量子程序,第二个参数是经典寄存器, 第三个参数是运行的次数。

实例

#include <QPanda.h>
USING_QPANDA

int main(void)
{
    auto qvm = initQuantumMachine();
    auto qubits = qvm->qAllocMany(4);
    auto cbits = qvm->cAllocMany(4);

    // 构建量子程序
    QProg prog;
    prog   << H(qubits[0])
            << H(qubits[1])
            << H(qubits[2])
            << H(qubits[3])
            << MeasureAll(qubits, cbits);

    // 量子程序运行1000次,并返回测量结果
    auto result = runWithConfiguration(prog, cbits, 1000);

    // 打印量子态在量子程序多次运行结果中出现的次数
    for (auto &val: result)
    {
        std::cout << val.first << ", " << val.second << std::endl;
    }

    qvm->finalize();
    delete qvm;

    return 0;
}

运行结果:

0000, 47
0001, 59
0010, 74
0011, 66
0100, 48
0101, 62
0110, 71
0111, 61
1000, 70
1001, 57
1010, 68
1011, 63
1100, 65
1101, 73
1110, 55
1111, 61