量子程序转化QASM


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


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。

关于QASM更多详细信息的介绍、使用与体验请参考 IBM Q Experience量子云平台

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


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 = initQuantumMachine();

    auto prog = createEmptyQProg();
    auto cir = createEmptyCircuit();

    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);

    destroyQuantumMachine(qvm);
    return 0;
}

具体步骤如下:

  • 首先在主程序中用 initQuantumMachine() 初始化一个量子虚拟机对象,用于管理后续一系列行为
  • 接着用 qAllocMany()cAllocMany() 初始化量子比特与经典寄存器数目
  • 然后调用 createEmptyQProg() 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];

警告

新增接口 convert_qprog_to_qasm() ,与老版本接口 transformQProgToQASM() 功能相同。