量子线路¶

量子线路，也称量子逻辑电路是最常用的通用量子计算模型，表示在抽象概念下，对于量子比特进行操作的线路，是各种逻辑门组成的集合。最后常需要量子测量将结果读取出来。

不同于传统电路是用金属线所连接以传递电压讯号或电流讯号，在量子线路中，线路是由时间所连接，亦即量子比特的状态随着时间自然演化，过程中是按照哈密顿运算符的指示，一直到遇上逻辑门而被操作。

由于组成量子线路的每一个量子逻辑门都是一个 酉矩阵 ，所以整个量子线路整体也是一个大的酉矩阵。

量子算法线路图¶

在目前的量子计算理论研究中，各种量子算法常用量子线路表示，比如下方列出的量子算法中的 HHL算法 量子线路图。

接口介绍¶

在QPanda2中，QCircuit类是一个仅装载量子逻辑门的容器类型，它也是QNode中的一种，初始化一个QCircuit对象有以下两种

C++风格

QCircuit cir = QCircuit();

你可以通过如下方式向QCircuit尾部填充节点

QCircuit << QGate;

QGate是量子逻辑门类型。

同时，你也可以对目标线路施加转置共轭和受控操作，QCircuit类型有两个成员函数可以做转置共轭操作： dagger、setDagger。

setDagger的作用是根据输入参数更新当前量子线路的dagger标记，在计算时计算后端会根据dagger判断当前量子逻辑门是否需要执行转置共轭操作。举个例子：

QCircuit cir;
cir.setDagger(true);

该函数需要一个布尔类型参数，用来设置当前逻辑门是否需要转置共轭操作。

dagger的作用是复制一份当前的量子线路，并更新复制的量子线路的dagger标记。举个例子：

QCircuit cir;
QCircuit cir_dagger = cir.dagger();

除了转置共轭操作，您也可以为量子线路添加控制比特。QCircuit类型有两个成员函数用于添加控制比特：control、setControl。

setControl的作用是给当前的量子线路添加控制比特，例如：

QCircuit cir;
cir.setControl(qvec);

control的作用是复制当前的量子线路，并给复制的量子线路添加控制比特，例如：

QCircuit cir;
QCircuit cir_control = cir.control(qvec);

上述都需要接收一个参数，参数类型为QVec，QVec是qubit的vector容器类型。

注解

向QCircuit中插入QPorg，QIf，Measure中不会报错，但是运行过程中可能会产生预料之外的错误

一个构建好的QCircuit不能直接参与量子计算与模拟，需要进一步构建成QProg类型

实例¶

#include "QPanda.h"
USING_QPANDA

int main(void)
{
    auto qvm = CPUQVM();
    qvm.init();
    auto qvec = qvm.qAllocMany(4);
    auto cbits = qvm.cAllocMany(4);
    auto circuit = QCircuit();
    auto prog = QProg();

    // 构建量子线路
    circuit << H(qvec[0]) << CNOT(qvec[0], qvec[1])
            << CNOT(qvec[1], qvec[2]) << CNOT(qvec[2], qvec[3]);

    // 设置量子线路共轭转置
    circuit.setDagger(true);

    // 构建量子程序，将量子线路插入到量子程序中
    prog << H(qvec[3]) << circuit << Measure(qvec[0], cbits[0]);

    // 量子程序运行1000次，并返回测量结果
    auto result = qvm.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;
    }

    return 0;
}

运行结果：

0000, 490
0001, 510