OriginIR#

什么时候进入本页#

当你需要理解 circuit.originir 输出的文本格式，或者想知道 OriginIR 在 uniqc.originir 中扮演什么角色时，看本页。

本页解决的问题#

circuit.originir 输出的文本是什么格式、怎么读
想手写 OriginIR 文本再交给模拟器运行
需要理解向 OriginQ 平台提交任务时的线路格式
想查阅 OriginIR 支持的完整门列表与语法规则
想了解 DEF 块、Named Circuit、参数化量子线路的完整规范

如果你还不知道如何构建线路，请先阅读构建量子线路。

什么是 OriginIR#

OriginIR 是本源量子体系下的量子线路描述语言。在 UnifiedQuantum 中，它是线路的首选内部表示格式——当你调用 circuit.originir 时，输出的就是这种格式。OriginQ 平台的任务提交也使用该格式。

如果你需要跨平台交互（例如提交到 Quafu 或 IBM），则需要导出为 OpenQASM 2.0 格式，详见 QASM。

在 UnifiedQuantum 中使用 OriginIR#

从 Circuit 导出#

构建完线路后，直接获取 OriginIR 文本：

from uniqc.circuit_builder import Circuit

circuit = Circuit()
circuit.h(0)
circuit.cnot(0, 1)
circuit.measure(0, 1)

originir_str = circuit.originir
print(originir_str)

关于线路构建的完整 API，见构建量子线路。

用 OriginIR 文本直接模拟#

你可以将 OriginIR 文本直接传给模拟器，无需先构建 Circuit 对象：

from uniqc.simulator import OriginIR_Simulator

sim = OriginIR_Simulator()
prob = sim.simulate_pmeasure(originir_str)

关于模拟器的完整用法，见本地模拟。

作为 OriginQ 平台提交格式#

提交到 OriginQ 平台时，直接使用 Circuit 对象：

from uniqc import submit_task

task_id = submit_task(
    circuit=circuit,
    backend='originq',
    shots=1000
)

关于任务提交的完整流程，见提交任务。

OriginIR 语言规范#

以下是 OriginIR 的完整语言规范。日常使用中，你通常不需要手写 OriginIR——通过 Circuit API 构建线路后调用 .originir 即可自动生成。本节供需要直接读写 OriginIR 文本或排查格式问题的用户参考。

程序结构#

一个完整的 OriginIR 程序由以下部分组成：

QINIT <n_qubits>          # 必需：声明量子比特数
CREG <n_cbits>            # 必需：声明经典比特数

[DEF 块定义...]           # 可选：子程序定义

[量子门操作...]           # 主程序体

[MEASURE 语句...]         # 测量语句

QINIT 语句#

声明量子比特数量，必须是程序的第一条语句。

语法：

QINIT <n_qubits>

参数：

<n_qubits>：非负整数，表示量子比特总数

示例：

QINIT 5

CREG 语句#

声明经典比特数量，用于存储测量结果，必须在 QINIT 之后。

语法：

CREG <n_cbits>

参数：

<n_cbits>：非负整数，表示经典比特总数

示例：

CREG 2

量子门操作#

OriginIR 支持多种量子逻辑门，根据门的操作对象（量子比特数）和参数数量分类。

量子比特引用语法#

所有量子门操作使用 q[<index>] 格式引用量子比特：

q[0]      # 第 0 号量子比特
q[1]      # 第 1 号量子比特

多量子比特门使用逗号分隔：

CNOT q[0], q[1]
TOFFOLI q[0], q[1], q[2]

参数语法#

带参数的门使用圆括号包裹参数值：

RX q[0], (1.57)           # 单参数
U2 q[0], (1.57, 0.785)    # 双参数
U3 q[0], (1.57, 0.785, 0.392)  # 三参数

参数值支持：

整数：0, 1, -1
浮点数：0.5, 1.57, -0.785
科学计数法：1.5e-3, 2.0e+5

单量子比特门#

无参数单量子比特门#

门名称	描述	矩阵表示
`H`	Hadamard 门	\(\frac{1}{\sqrt{2}}\begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 1 & -1 \end{pmatrix}\)
`X`	Pauli-X 门（NOT 门）	\(\begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 1 & 0 \end{pmatrix}\)
`Y`	Pauli-Y 门	\(\begin{pmatrix} 0 & -i \\ i & 0 \end{pmatrix}\)
`Z`	Pauli-Z 门	\(\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & -1 \end{pmatrix}\)
`S`	S 门（相位门）	\(\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & i \end{pmatrix}\)
`SX`	Sqrt(X) 门	\(\frac{1}{2}\begin{pmatrix} 1+i & 1-i \\ 1-i & 1+i \end{pmatrix}\)
`T`	T 门（π/8 门）	\(\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & e^{i\pi/4} \end{pmatrix}\)
`I`	恒等门	\(\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}\)

语法：

<GATE_NAME> q[<qubit_index>]

示例：

H q[0]
X q[1]
Y q[2]
Z q[3]
S q[0]
SX q[1]
T q[2]
I q[3]

单参数单量子比特门#

门名称	描述	矩阵表示
`RX`	绕 X 轴旋转	\(e^{-i\theta X/2} = \begin{pmatrix} \cos\frac{\theta}{2} & -i\sin\frac{\theta}{2} \\ -i\sin\frac{\theta}{2} & \cos\frac{\theta}{2} \end{pmatrix}\)
`RY`	绕 Y 轴旋转	\(e^{-i\theta Y/2} = \begin{pmatrix} \cos\frac{\theta}{2} & -\sin\frac{\theta}{2} \\ \sin\frac{\theta}{2} & \cos\frac{\theta}{2} \end{pmatrix}\)
`RZ`	绕 Z 轴旋转	\(e^{-i\theta Z/2} = \begin{pmatrix} e^{-i\theta/2} & 0 \\ 0 & e^{i\theta/2} \end{pmatrix}\)
`U1`	相位旋转门	\(\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & e^{i\lambda} \end{pmatrix}\)
`RPhi90`	带相位的 90° 旋转	特定参数旋转
`RPhi180`	带相位的 180° 旋转	特定参数旋转

语法：

<GATE_NAME> q[<qubit_index>], (<parameter>)

示例：

RX q[0], (1.57)
RY q[1], (0.785)
RZ q[2], (0.5)
U1 q[3], (3.14)
RPhi90 q[0], (0.5)
RPhi180 q[1], (1.0)

双参数单量子比特门#

门名称	描述	参数
`RPhi`	带相位的任意角度旋转	\((\phi, \theta)\)
`U2`	单量子比特旋转门	\((\phi, \lambda)\)

语法：

<GATE_NAME> q[<qubit_index>], (<param1>, <param2>)

示例：

RPhi q[0], (0.5, 1.57)
U2 q[1], (0.785, 1.57)

三参数单量子比特门#

门名称	描述	矩阵表示
`U3`	通用单量子比特门	\(U3(\theta, \phi, \lambda) = \begin{pmatrix} \cos\frac{\theta}{2} & -e^{i\lambda}\sin\frac{\theta}{2} \\ e^{i\phi}\sin\frac{\theta}{2} & e^{i(\phi+\lambda)}\cos\frac{\theta}{2} \end{pmatrix}\)

语法：

U3 q[<qubit_index>], (<theta>, <phi>, <lambda>)

示例：

U3 q[0], (1.57, 0.785, 0.392)

双量子比特门#

无参数双量子比特门#

门名称	描述	矩阵表示
`CNOT`	受控非门（CX）	\(\begin{pmatrix} 1&0&0&0 \\ 0&1&0&0 \\ 0&0&0&1 \\ 0&0&1&0 \end{pmatrix}\)
`CZ`	受控 Z 门	\(\begin{pmatrix} 1&0&0&0 \\ 0&1&0&0 \\ 0&0&1&0 \\ 0&0&0&-1 \end{pmatrix}\)
`ISWAP`	交换门变体	\(\begin{pmatrix} 1&0&0&0 \\ 0&0&i&0 \\ 0&i&0&0 \\ 0&0&0&1 \end{pmatrix}\)

语法：

<GATE_NAME> q[<control>], q[<target>]

示例：

CNOT q[0], q[1]
CZ q[1], q[2]
ISWAP q[0], q[1]

单参数双量子比特门#

门名称	描述
`XX`	XX 交互门
`YY`	YY 交互门
`ZZ`	ZZ 交互门
`XY`	XY 交互门

语法：

<GATE_NAME> q[<qubit1>], q[<qubit2>], (<parameter>)

示例：

XX q[0], q[1], (0.5)
YY q[0], q[1], (0.5)
ZZ q[0], q[1], (0.5)
XY q[0], q[1], (0.5)

三参数双量子比特门#

门名称	描述
`PHASE2Q`	双量子比特相位门

语法：

PHASE2Q q[<qubit1>], q[<qubit2>], (<param1>, <param2>, <param3>)

示例：

PHASE2Q q[0], q[1], (0.5, 1.0, 1.5)

十五参数双量子比特门#

门名称	描述
`UU15`	通用双量子比特门

语法：

UU15 q[<qubit1>], q[<qubit2>], (<p1>, <p2>, ..., <p15>)

示例：

UU15 q[0], q[1], (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15)

三量子比特门#

无参数三量子比特门#

门名称	描述	功能
`TOFFOLI`	Toffoli 门（CCX）	两个控制比特的受控非门
`CSWAP`	受控交换门（Fredkin 门）	一个控制比特的交换门

语法：

<GATE_NAME> q[<qubit1>], q[<qubit2>], q[<qubit3>]

示例：

TOFFOLI q[0], q[1], q[2]
CSWAP q[0], q[1], q[2]

BARRIER#

BARRIER 用于在量子比特之间插入屏障，防止编译器对屏障前后的操作进行重排或优化。

语法：

BARRIER q[<qubit1>], q[<qubit2>], ...

示例：

BARRIER q[0], q[1], q[2]
BARRIER q[0], q[1], q[2], q[3], q[4]

扩展语法#

OriginIR 支持两种扩展语法，用于更灵活地表达量子操作。

dagger 后缀#

对任意门操作，可以添加 dagger 后缀表示取共轭转置（Hermitian 伴随）。

语法：

<GATE_NAME> q[<qubit>] dagger
<GATE_NAME> q[<qubit>], (<params>) dagger

示例：

H q[0] dagger
RX q[1], (1.57) dagger
U3 q[2], (1.57, 0.785, 0.392) dagger
CNOT q[0], q[1] dagger

说明：

对于自伴门（如 H、X、Y、Z），dagger 后缀等同于原门
对于旋转门，dagger 相当于角度取负
对于 S 门，S dagger 等价于 S† = S†

controlled_by 子句#

使用 controlled_by 子句可以内联指定控制量子比特，等价于 CONTROL 块的效果。

语法：

<GATE_NAME> q[<target>] controlled_by (q[<ctrl1>], q[<ctrl2>], ...)
<GATE_NAME> q[<target>], (<params>) controlled_by (q[<ctrl1>], q[<ctrl2>], ...)

示例：

X q[2] controlled_by (q[0])
X q[3] controlled_by (q[0], q[1])
RX q[2], (1.57) dagger controlled_by (q[0], q[1])

等价关系：

# controlled_by 写法
X q[2] controlled_by (q[0], q[1])

# 等价的 CONTROL 块写法
CONTROL q[0], q[1]
  X q[2]
ENDCONTROL q[0], q[1]

控制结构#

CONTROL / ENDCONTROL#

CONTROL 块定义多控制量子比特门，块内的所有门操作都受指定控制比特控制。

语法：

CONTROL q[<ctrl1>], q[<ctrl2>], ...
  <gate_operations>
ENDCONTROL q[<ctrl1>], q[<ctrl2>], ...

规则：

CONTROL 和 ENDCONTROL 必须成对出现
控制量子比特列表必须一致
块内不能包含 MEASURE 语句
控制量子比特不能与目标量子比特重复

示例：

QINIT 4
CREG 1

CONTROL q[0], q[1]
  X q[2]
  Y q[3]
ENDCONTROL q[0], q[1]

DAGGER / ENDDAGGER#

DAGGER 块对其内部的门操作序列取共轭转置。块内的操作会被逆序执行，每个门取其 dagger。

语法：

DAGGER
  <gate_operations>
ENDDAGGER

规则：

DAGGER 和 ENDDAGGER 必须成对出现
DAGGER 块可以嵌套
块内不能包含 MEASURE 语句
嵌套时，奇数次嵌套会取 dagger，偶数次嵌套恢复原操作

示例：

QINIT 3
CREG 1

DAGGER
  H q[0]
  CNOT q[0], q[1]
  RX q[2], (1.57)
ENDDAGGER

上述 DAGGER 块等价于：

RX q[2], (1.57) dagger
CNOT q[0], q[1]
H q[0]

控制结构嵌套#

CONTROL 和 DAGGER 可以相互嵌套：

QINIT 4
CREG 1

CONTROL q[0]
  DAGGER
    H q[1]
    CNOT q[1], q[2]
  ENDDAGGER
ENDCONTROL q[0]

MEASURE 语句#

测量语句将量子比特的测量结果存储到经典比特。

语法：

MEASURE q[<qubit_index>], c[<cbit_index>]

规则：

<qubit_index> 必须小于 QINIT 声明的量子比特数
<cbit_index> 必须小于 CREG 声明的经典比特数
MEASURE 不能出现在 CONTROL 或 DAGGER 块内

示例：

QINIT 3
CREG 2

H q[0]
CNOT q[0], q[1]
MEASURE q[0], c[0]
MEASURE q[1], c[1]

DEF 块（子程序定义）#

DEF 块用于定义可复用的量子子程序，类似于函数定义。这在构建复杂电路时可以避免重复代码，提高可读性和可维护性。

DEF 块语法#

基本语法：

DEF <name>(<qubit_list>)
  <gate_operations>
ENDDEF

带参数的语法：

DEF <name>(<qubit_list>) (<param_list>)
  <gate_operations>
ENDDEF

语法元素：

<name>：子程序名称，由字母、数字、下划线组成，必须以字母或下划线开头
<qubit_list>：量子比特参数列表，格式为 q[0], q[1], ...
<param_list>：可选的数值参数列表，格式为 param1, param2, ...
<gate_operations>：量子门操作序列

无参数 DEF#

定义一个 Bell 对制备子程序：

DEF bell_pair(q[0], q[1])
  H q[0]
  CNOT q[0], q[1]
ENDDEF

带参数 DEF#

定义带参数的旋转门：

DEF rx_gate(q[0]) (theta)
  RX q[0], (theta)
ENDDEF

定义多参数门：

DEF u3_gate(q[0]) (theta, phi, lambda)
  U3 q[0], (theta, phi, lambda)
ENDDEF

调用 DEF#

在主程序中调用已定义的 DEF：

QINIT 4
CREG 2

DEF bell_pair(q[0], q[1])
  H q[0]
  CNOT q[0], q[1]
ENDDEF

DEF rx_gate(q[0]) (theta)
  RX q[0], (theta)
ENDDEF

// 调用子程序
bell_pair(q[0], q[1])
bell_pair(q[2], q[3])
rx_gate(q[0]) (1.57)

DEF 与 Python API 对应#

DEF 块与 Python 中的 @circuit_def 装饰器完全对应：

OriginIR 定义：

DEF bell_pair(q[0], q[1])
  H q[0]
  CNOT q[0], q[1]
ENDDEF

Python 等价定义：

from uniqc.circuit_builder import circuit_def

@circuit_def(name="bell_pair", qregs={"q": 2})
def bell_pair(circ, q):
    circ.h(q[0])
    circ.cnot(q[0], q[1])
    return circ

带参数的对应：

DEF rx_gate(q[0]) (theta)
  RX q[0], (theta)
ENDDEF

@circuit_def(name="rx_gate", qregs={"q": 1}, params=["theta"])
def rx_gate(circ, q, theta):
    circ.rx(q[0], theta)
    return circ

导出 DEF 块：

# 从 NamedCircuit 导出 OriginIR DEF 格式
def_str = bell_pair.to_originir_def()
print(def_str)
# DEF bell_pair(q[0], q[1])
#   H q[0]
#   CNOT q[0], q[1]
# ENDDEF

Named Circuit#

Named Circuit 是 Python API 中定义可复用量子子程序的高级抽象，与 OriginIR 的 DEF 块一一对应。

@circuit_def 装饰器#

使用 @circuit_def 装饰器创建命名电路定义：

from uniqc.circuit_builder import circuit_def, Circuit

@circuit_def(name="bell_pair", qregs={"q": 2})
def bell_pair(circ, q):
    circ.h(q[0])
    circ.cnot(q[0], q[1])
    return circ

装饰器参数：

name：电路定义名称
qregs：量子寄存器规格
- 字典形式：{"q": 2} 表示名为 “q” 的 2 量子比特寄存器
- 列表形式：["q", "r"] 表示两个各 1 比特的寄存器
params：参数名称列表（可选）

NamedCircuit 属性#

装饰器返回的 NamedCircuit 对象具有以下属性：

bell_pair.name           # "bell_pair"
bell_pair.qregs          # {"q": 2}
bell_pair.params         # []
bell_pair.num_qubits     # 2
bell_pair.num_parameters # 0

qreg 映射#

将 Named Circuit 应用到父电路时，通过 qreg_mapping 指定量子比特映射：

c = Circuit(qregs={"data": 4})
data = c.get_qreg("data")

# 将 bell_pair 的 q[0] 映射到 data[0]，q[1] 映射到 data[1]
bell_pair(c, qreg_mapping={"q": [data[0], data[1]]})

# 或使用整数索引
bell_pair(c, qreg_mapping={"q": [0, 1]})

# 或使用 QRegSlice
bell_pair(c, qreg_mapping={"q": data[0:2]})

参数绑定#

带参数的 Named Circuit 通过 param_values 绑定参数值：

@circuit_def(name="rx_gate", qregs={"q": 1}, params=["theta"])
def rx_gate(circ, q, theta):
    circ.rx(q[0], theta)
    return circ

c = Circuit(1)

# 字典形式绑定
rx_gate(c, qreg_mapping={"q": [0]}, param_values={"theta": 1.57})

# 列表形式绑定（按参数顺序）
rx_gate(c, qreg_mapping={"q": [0]}, param_values=[1.57])

多参数示例#

@circuit_def(name="rot", qregs={"q": 1}, params=["theta", "phi"])
def rot_circ(circ, q, theta, phi):
    circ.rx(q[0], theta)
    circ.ry(q[0], phi)
    return circ

c = Circuit(1)
rot_circ(c, qreg_mapping={"q": [0]}, param_values=[0.5, 1.0])

嵌套 Named Circuit#

Named Circuit 可以调用其他 Named Circuit：

@circuit_def(name="h_gate", qregs={"q": 1})
def h_gate(circ, q):
    circ.h(q[0])
    return circ

@circuit_def(name="h_on_two", qregs={"q": 2})
def h_on_two(circ, q):
    h_gate(circ, qreg_mapping={"q": [q[0]]})
    h_gate(circ, qreg_mapping={"q": [q[1]]})
    return circ

c = Circuit(2)
h_on_two(c, qreg_mapping={"q": [0, 1]})

构建独立电路#

使用 build_standalone() 创建独立的 Circuit 对象：

@circuit_def(name="bell_pair", qregs={"q": 2})
def bell_pair(circ, q):
    circ.h(q[0])
    circ.cnot(q[0], q[1])
    return circ

# 构建独立的 2 比特电路
c = bell_pair.build_standalone()
print(c.originir)
# QINIT 2
# CREG 0
# H q[0]
# CNOT q[0], q[1]

带参数的独立构建：

@circuit_def(name="rot", qregs={"q": 1}, params=["theta"])
def rot_circ(circ, q, theta):
    circ.rx(q[0], theta)
    return circ

c = rot_circ.build_standalone(param_values={"theta": 0.5})

导出为 DEF 块#

@circuit_def(name="rx_gate", qregs={"q": 1}, params=["theta"])
def rx_gate(circ, q, theta):
    circ.rx(q[0], theta)
    return circ

print(rx_gate.to_originir_def())
# DEF rx_gate(q[0]) (theta)
#   RX q[0], (theta)
# ENDDEF

参数化量子线路#

UnifiedQuantum 提供了符号参数系统，支持构建参数化量子线路，常用于变分量子算法（VQA）。

Parameter 类#

Parameter 是一个命名符号参数，支持绑定具体值和符号表达式运算。

from uniqc.circuit_builder.parameter import Parameter

theta = Parameter("theta")
phi = Parameter("phi")

参数绑定#

theta = Parameter("theta")
theta.bind(1.57)           # 绑定具体值
value = theta.evaluate()   # 求值：1.57

# 检查是否已绑定
theta.is_bound  # True

符号表达式#

Parameter 支持算术运算，创建符号表达式：

theta = Parameter("theta")
phi = Parameter("phi")

# 算术运算
expr1 = theta + 0.5
expr2 = theta * 2
expr3 = theta - phi
expr4 = theta / 2
expr5 = -theta

# 复合表达式
expr = theta * 2 + phi / 3

表达式使用 SymPy 底层实现，支持完整的符号计算能力。

在电路中使用#

from uniqc.circuit_builder import Circuit
from uniqc.circuit_builder.parameter import Parameter

theta = Parameter("theta")
theta.bind(1.57)

c = Circuit(2)
c.h(0)
c.rx(0, theta.evaluate())  # 使用绑定值
c.cnot(0, 1)

Parameters 类#

Parameters 是参数数组，用于批量管理多个相关参数。

from uniqc.circuit_builder.parameter import Parameters

# 创建 4 个参数：theta_0, theta_1, theta_2, theta_3
angles = Parameters("theta", size=4)

# 访问单个参数
angles[0]  # Parameter('theta_0')
angles[1]  # Parameter('theta_1')

# 获取所有名称
angles.names  # ['theta_0', 'theta_1', 'theta_2', 'theta_3']

批量绑定#

angles = Parameters("theta", size=4)
angles.bind([0.1, 0.2, 0.3, 0.4])

# 逐个求值
angles[0].evaluate()  # 0.1
angles[1].evaluate()  # 0.2

在电路中使用#

from uniqc.circuit_builder import Circuit
from uniqc.circuit_builder.parameter import Parameters

angles = Parameters("theta", size=4)
angles.bind([0.1, 0.2, 0.3, 0.4])

c = Circuit(4)
for i in range(4):
    c.ry(i, angles[i].evaluate())

完整参数化示例#

以下示例展示了参数化线路的完整工作流：

import math
from uniqc.circuit_builder import Circuit, circuit_def
from uniqc.circuit_builder.parameter import Parameter, Parameters

# 定义参数化子程序
@circuit_def(name="ansatz_layer", qregs={"q": 4}, params=["theta"])
def ansatz_layer(circ, q, theta):
    for i in range(4):
        circ.ry(q[i], theta)
    for i in range(3):
        circ.cnot(q[i], q[i+1])
    return circ

# 创建主电路
c = Circuit(qregs={"q": 4})

# 使用参数数组
angles = Parameters("alpha", size=3)
angles.bind([0.1, 0.2, 0.3])

# 应用多层参数化子程序
for i in range(3):
    ansatz_layer(c, qreg_mapping={"q": [0, 1, 2, 3]}, param_values={"theta": angles[i].evaluate()})

# 测量
for i in range(4):
    c.measure(i)

print(c.originir)

错误通道（噪声模拟）#

OriginIR 支持定义量子错误通道，用于模拟量子计算中的噪声和错误。

单量子比特错误通道#

单参数错误通道#

通道名称	描述	参数
`Depolarizing`	去极化噪声	概率 \(p\)
`BitFlip`	比特翻转噪声	翻转概率 \(p\)
`PhaseFlip`	相位翻转噪声	翻转概率 \(p\)
`AmplitudeDamping`	振幅阻尼噪声	阻尼率 \(\gamma\)

语法：

<CHANNEL_NAME> q[<qubit_index>], (<probability>)

示例：

Depolarizing q[0], (0.01)
BitFlip q[1], (0.001)
PhaseFlip q[2], (0.001)
AmplitudeDamping q[3], (0.1)

三参数错误通道#

通道名称	描述	参数
`PauliError1Q`	单量子比特 Pauli 错误	\((p_x, p_y, p_z)\)：X、Y、Z 错误概率

语法：

PauliError1Q q[<qubit_index>], (<px>, <py>, <pz>)

示例：

PauliError1Q q[0], (0.01, 0.01, 0.01)

变参数错误通道#

通道名称	描述
`Kraus1Q`	单量子比特 Kraus 算符表示

双量子比特错误通道#

单参数错误通道#

通道名称	描述	参数
`TwoQubitDepolarizing`	双量子比特去极化噪声	概率 \(p\)

语法：

TwoQubitDepolarizing q[<qubit1>], q[<qubit2>], (<probability>)

示例：

TwoQubitDepolarizing q[0], q[1], (0.01)

十五参数错误通道#

通道名称	描述
`PauliError2Q`	双量子比特 Pauli 错误

语法：

PauliError2Q q[<qubit1>], q[<qubit2>], (<p1>, <p2>, ..., <p15>)

噪声模拟示例#

QINIT 3
CREG 3

// 初始化
H q[0]
CNOT q[0], q[1]

// 应用噪声
Depolarizing q[0], (0.01)
BitFlip q[1], (0.001)
TwoQubitDepolarizing q[0], q[1], (0.005)

// 继续电路
CNOT q[1], q[2]
Depolarizing q[2], (0.01)

// 测量
MEASURE q[0], c[0]
MEASURE q[1], c[1]
MEASURE q[2], c[2]

完整示例#

基础电路#

QINIT 5
CREG 2

H q[0]
RX q[1], (1.57)
CNOT q[0], q[1]
RY q[2], (0.785)
CZ q[1], q[2]
U3 q[3], (1.57, 0.785, 0.392)
TOFFOLI q[0], q[1], q[3]
BARRIER q[0], q[1], q[2], q[3]

MEASURE q[0], c[0]
MEASURE q[1], c[1]

带控制结构的电路#

QINIT 5
CREG 2

CONTROL q[0], q[1]
  X q[2]
  Y q[3]
ENDCONTROL q[0], q[1]

DAGGER
  H q[4]
  CNOT q[4], q[0]
ENDDAGGER

MEASURE q[0], c[0]
MEASURE q[1], c[1]

带 DEF 块的电路#

QINIT 6
CREG 4

// 定义 Bell 对制备子程序
DEF bell_pair(q[0], q[1])
  H q[0]
  CNOT q[0], q[1]
ENDDEF

// 定义参数化旋转
DEF rx_rot(q[0]) (angle)
  RX q[0], (angle)
ENDDEF

// 调用子程序
bell_pair(q[0], q[1])
bell_pair(q[2], q[3])
rx_rot(q[4]) (1.57)
rx_rot(q[5]) (0.785)

// 测量
MEASURE q[0], c[0]
MEASURE q[1], c[1]
MEASURE q[2], c[2]
MEASURE q[3], c[3]

参数化量子线路#

# Python 代码
from uniqc.circuit_builder import Circuit, circuit_def
from uniqc.circuit_builder.parameter import Parameters

@circuit_def(name="qaoa_layer", qregs={"q": 4}, params=["gamma", "beta"])
def qaoa_layer(circ, q, gamma, beta):
    # 问题哈密顿量（示例：全连接 ZZ）
    for i in range(4):
        for j in range(i+1, 4):
            circ.cnot(q[i], q[j])
            circ.rz(q[j], gamma)
            circ.cnot(q[i], q[j])
    # 混合哈密顿量
    for i in range(4):
        circ.rx(q[i], beta)
    return circ

# 创建电路
c = Circuit(qregs={"q": 4})

# 初始 Hadamard 层
for i in range(4):
    c.h(i)

# 参数数组
gammas = Parameters("gamma", size=2)
betas = Parameters("beta", size=2)
gammas.bind([0.5, 0.3])
betas.bind([0.4, 0.2])

# 应用 QAOA 层
for i in range(2):
    qaoa_layer(c, qreg_mapping={"q": [0, 1, 2, 3]},
               param_values=[gammas[i].evaluate(), betas[i].evaluate()])

# 测量
for i in range(4):
    c.measure(i)

print(c.originir)

噪声模拟电路#

QINIT 3
CREG 3

// 定义含噪声的 Bell 对
DEF noisy_bell(q[0], q[1])
  H q[0]
  CNOT q[0], q[1]
  Depolarizing q[0], (0.01)
  Depolarizing q[1], (0.01)
  TwoQubitDepolarizing q[0], q[1], (0.005)
ENDDEF

noisy_bell(q[0], q[1])
noisy_bell(q[1], q[2])

MEASURE q[0], c[0]
MEASURE q[1], c[1]
MEASURE q[2], c[2]

Python API 参考#

下一步#

如果你还不知道如何构建线路，先阅读构建量子线路
如果你想用 OriginIR 文本直接模拟，见本地模拟
如果你想提交到 OriginQ 平台，见提交任务
如果你需要导出为 QASM 格式或做格式互转，见 QASM

OriginIR#

什么时候进入本页#

本页解决的问题#

什么是 OriginIR#

在 UnifiedQuantum 中使用 OriginIR#

从 Circuit 导出#

用 OriginIR 文本直接模拟#

作为 OriginQ 平台提交格式#

OriginIR 语言规范#

程序结构#

QINIT 语句#

CREG 语句#

量子门操作#

量子比特引用语法#

参数语法#

单量子比特门#

无参数单量子比特门#

单参数单量子比特门#

双参数单量子比特门#

三参数单量子比特门#

双量子比特门#

无参数双量子比特门#

单参数双量子比特门#

三参数双量子比特门#

十五参数双量子比特门#

三量子比特门#

无参数三量子比特门#

BARRIER#

扩展语法#

dagger 后缀#

controlled_by 子句#

控制结构#

CONTROL / ENDCONTROL#

DAGGER / ENDDAGGER#

控制结构嵌套#

MEASURE 语句#

DEF 块（子程序定义）#

DEF 块语法#

无参数 DEF#

带参数 DEF#

调用 DEF#

DEF 与 Python API 对应#

Named Circuit#

@circuit_def 装饰器#

NamedCircuit 属性#

qreg 映射#

参数绑定#

多参数示例#

嵌套 Named Circuit#

构建独立电路#

导出为 DEF 块#

参数化量子线路#

Parameter 类#

参数绑定#

符号表达式#

在电路中使用#

Parameters 类#

批量绑定#

在电路中使用#

完整参数化示例#

错误通道（噪声模拟）#

单量子比特错误通道#

单参数错误通道#

三参数错误通道#

变参数错误通道#

双量子比特错误通道#

单参数错误通道#

十五参数错误通道#

噪声模拟示例#

完整示例#

基础电路#

带控制结构的电路#

带 DEF 块的电路#

参数化量子线路#

噪声模拟电路#

Python API 参考#

相关模块#

下一步#

相关测试#