量子程序转化QASM

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通过该功能模块，你可以解析通过QPanda2构建的量子程序，将其中包含的量子比特信息以及量子逻辑门操作信息提取出来，得到按固定格式存储的QASM指令集。

QASM介绍

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QASM(Quantum Assembly Language)是IBM公司提出的量子汇编语言，与 OriginIR介绍 中的语法规则类似，一段QASM代码如下所示：

OPENQASM 2.0;
include "qelib1.inc";
qreg q[10];
creg c[10];

x q[0];
h q[1];
tdg q[2];
sdg q[2];
cx q[0],q[2];
cx q[1],q[4];
u1(pi) q[0];
u2(pi,pi) q[1];
u3(pi,pi,pi) q[2];
cz q[2],q[5];
ccx q[3],q[4],q[6];
cu3(pi,pi,pi) q[0],q[1];
measure q[2] -> c[2];
measure q[0] -> c[0];

需要注意的是，QASM的语法格式与OriginIR形相似而神不同，主要区别有以下几点:

• OriginIR对于需要进行转置共轭操作的量子逻辑门与量子线路，需要将目标置于DAGGER与ENDAGGER语句之间，而QASM会直接进行转化。
• OriginIR支持对量子逻辑门与量子线路施加控制操作，而QASM不支持，在对量子程序转化QASM指令集之前，会对其中包含的控制操作进行分解。

QPanda2提供了QASM转换工具接口 std::string convert_qprog_to_qasm(QProg &, QuantumMachine*) 该接口使用非常简单，具体可参考下方示例程序。

实例

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下面的例程通过简单的接口调用演示了量子程序转化QASM指令集的过程

#include "QPanda.h"
USING_QPANDA

int main(void)
{
    auto qvm = CPUQVM();
    qvm.init();

    auto prog = QProg();
    auto cir = QCircuit();

    auto q = qvm.qAllocMany(6);
    auto c = qvm.cAllocMany(6);

    // 构建量子程序
    cir << Y(q[2]) << H(q[2]);
    cir.setDagger(true);
    auto h1 = H(q[1]);
    h1.setDagger(true);
    prog << H(q[1])
         << X(q[2])
         << h1
         << RX(q[1], 2 / PI)
         << cir
         << CR(q[1], q[2], PI / 2)
         <<MeasureAll(q,c);

    // 量子程序转换QASM，并打印QASM
    std::cout << convert_qprog_to_qasm(prog, &qvm);

    return 0;
}

具体步骤如下:

• 首先在主程序中用 CPUQVM() 初始化一个量子虚拟机对象，用于管理后续一系列行为
• 然后调用init()函数来初始化虚拟机
• 接着用 qAllocMany() 和 cAllocMany() 初始化量子比特与经典寄存器数目
• 然后调用 QProg() 构建量子程序
• 最后调用接口 convert_qprog_to_qasm 输出QASM指令集并用 destroyQuantumMachine 释放系统资源

运行结果如下：

OPENQASM 2.0;
include "qelib1.inc";
qreg q[6];
creg c[6];
h q[1];
x q[2];
h q[1];
rx(0.636620) q[1];
h q[2];
y q[2];
rz(-0.785398) q[2];
cx q[1],q[2];
rz(-0.785398) q[2];
cx q[1],q[2];
rz(1.570796) q[2];
rx(1.570796) q[1];
ry(-0.785398) q[1];
rx(-1.570796) q[1];
measure q[0] -> c[0];
measure q[1] -> c[1];
measure q[2] -> c[2];
measure q[3] -> c[3];
measure q[4] -> c[4];
measure q[5] -> c[5];