语言与算法库约定¶

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本规范对应 oracq 0.1。它定义 Python 生成层与 RIR 之间的边界。RIR 对象及指令语义见 RIR 0.1，数学函数图见 MIR 0.1。生成阶段的操作入门见手册操作、寄存器与生成过程。

Python 生成层¶

Python 是算法的书写环境。生成函数可以使用普通参数、函数、闭包和类来选择实现。生成结束后，量子程序由 Operation 和 Program 表示；其中不能保留任意 Python 回调作为未定义的量子指令。

普通 Builder 流程不解析 Python 语法树。compile_function 是独立的受限数学函数前端，用于将纯数学计算降低成可逆 XOR 操作。它的可接受语法、数值格式和近似配置由数学函数文档规定。

生成参数决定具体结构，例如寄存器位宽、重复次数、积分节点、截断阶和旋转角度。RIR 中没有通用的符号形状求解机制。

Operation 包含入口 Module 及其依赖定义。Operation.program() 收集模块、检查同名冲突并形成 Program。模块定义共享，调用不复制被调主体。

寄存器与资源是模块的公开接口。私有工作区通过 Module.locals 声明，从零态借入并在返回前复净。结构验证检查引用和宽度，复净仍是实现义务；模拟器可以检查实际返回状态。

所有调用必须引用已存在的模块记录。未完成实现使用 body=None；空指令体是已实现的恒等操作。详见开放声明与绑定。

算法库可以使用 Python 结构协议描述所需方法。一个对象可以同时满足多个协议，算法不得仅凭一个排他的字符串标签推断所有能力。

常见方法包括 unitary()、state_preparation()、block_encoding()、sparse_access() 和 trotter_list()。新增算法可以在自己的模块中定义协议，无需扩展 RIR。

requires 检查对象是否提供协议接口。具体算法调用相应方法后，还应检查返回值、布局、归一化常数和所需调用能力。方法存在不构成数学正确性的证明。

算法生成器的结果同样可以满足协议。例如 QLSS 返回对象提供 state_oracle()；Hamiltonian 演化实现可以返回 BE。带成功信号的态 oracle 不自动等同于无后选择的干净态制备。

BlockEncoding 的标准量子接口为 target 和 signal，并具有有限正数 alpha。其矩阵解释是零信号角块等于目标矩阵除以 alpha。

组合器必须传播归一化常数。乘积的 alpha 相乘；加权和的 alpha 为各项系数绝对值与各自 alpha 乘积之和。复系数的相位和受控操作中的全局相位必须保留。

完整 unitary 可以视为 alpha=1、零信号空间的 BE，也可以通过作用于零态定义态制备。对原始 Operation 使用这些视图时，全部公开量子寄存器都属于完整空间。若需把 work 排除在态的目标之外，调用方必须显式声明其零输入及复净约定。

XOR database 保持 address，并将查询字 XOR 到 data，不能把查询视为覆盖赋值。QRAM 资源声明与内存内容分开；同一个只读资源可以在多个模块中复用。

稀疏位置访问、元素数值查询、行态制备和 block encoding 是不同接口。适配器必须明确需要的数据结构、辅助寄存器和归一化。没有从任意 BE 自动恢复高效稀疏 oracle 的通用保证。

supports_adjoint 和 supports_controlled 是既有 RIR 能力字段。有效能力由当前模块及其依赖保守合取；控制或伴随上下文中的调用必须具备相应能力。

Hermitian、耗散、谱界、稀疏度和复净等数学性质由算法及实现方声明。它们不自动成为新的语言类型，也不由字段名证明成立。

语言核心不定义通用 eps 类型。算法可以用 eps、字长、阶数或其他参数选择具体生成方法，并将配置记录在宿主结果或模块属性中。

近似矩阵、归一化解态、成功概率和物理范数必须区分。语言不自动执行测量、后选择、幅值估计或经典参数优化。宿主读出工具可以显式完成这些步骤。

RIR 文本（YAML 或 JSON）只能包含规定的记录与标量属性。序列化保持模块、调用、Repeat、Control 和 Adjoint，不以始终展开的门列表作为中间表示。

OriginIR-ext 导出保留 DEF 与 QRAMDECL；严格门集降低在模块内生成 Toffoli、U3 和 CZ。PySparQ 可以在寄存器和模块边界执行。可选原生实现不进入 RIR，也不使一个没有门级主体的模块自动获得门级导出能力。

后端可以施加更严格的执行预算，超限时必须报错。任何预算限制都不能通过静默截断程序来处理。

包版本与中间表示版本独立。当前包为 0.1，RIR、MIR、PDE 与 QCL plan 也均为 0.1；格式版本随首次公开发布重新计数。

旧 Python 导入路径通过兼容层转发到规范实现。新应用应使用 infrastructure、algorithms 和 applications 中的规范路径，详见迁移说明。