paddle_quantum.channel.common

常用的量子信道的功能实现。

class BitFlip(prob, qubits_idx='full', num_qubits=None)

基类：paddle_quantum.channel.base.Channel

比特反转信道。

其 Kraus 算符为：

$$E_0=\sqrt{1-p}I,E_1=\sqrt{p}X.$$

参数:

• prob (Union[paddle.Tensor, float]) – 发生比特反转的概率，其值应该在 $[0,1]$ 区间内。

• qubits_idx (Union[Iterable[int], int, str], optional) – 作用在的量子比特的编号，默认为 'full'。

• num_qubits (int, optional) – 总的量子比特个数，默认为 None。

class PhaseFlip(prob, qubits_idx='full', num_qubits=None)

基类：paddle_quantum.channel.base.Channel

相位反转信道。

其 Kraus 算符为：

$$E_0=\sqrt{1-p}I,E_1=\sqrt{p}Z.$$

参数:

• prob (Union[paddle.Tensor, float]) – 发生相位反转的概率，其值应该在 $[0,1]$ 区间内。

• qubits_idx (Union[Iterable[int], int, str], optional) – 作用在的量子比特的编号，默认为 'full'。

• num_qubits (int, optional) – 总的量子比特个数，默认为 None。

class BitPhaseFlip(prob, qubits_idx='full', num_qubits=None)

基类：paddle_quantum.channel.base.Channel

比特相位反转信道。

其 Kraus 算符为：

$$E_0=\sqrt{1-p}I,E_1=\sqrt{p}Y.$$

参数:

• prob (Union[paddle.Tensor, float]) – 发生比特相位反转的概率，其值应该在 $[0,1]$ 区间内。

• qubits_idx (Union[Iterable[int], int, str], optional) – 作用在的量子比特的编号，默认为 'full'。

• num_qubits (int, optional) – 总的量子比特个数，默认为 None。

class AmplitudeDamping(gamma, qubits_idx='full', num_qubits=None)

基类：paddle_quantum.channel.base.Channel

振幅阻尼信道。

其 Kraus 算符为：

$$\begin{array}{r}{E}_0=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \sqrt{1-\gamma }\end{array}\right],E_1=\left[\begin{array}{cc}0& \sqrt{\gamma }\\ 0& 0\end{array}\right].\end{array}$$

参数:

• gamma (Union[paddle.Tensor, float]) – 减振概率，其值应该在 $[0,1]$ 区间内。

• qubits_idx (Union[Iterable[int], int, str], optional) – 作用在的量子比特的编号，默认为 'full'。

• num_qubits (int, optional) – 总的量子比特个数，默认为 None。

class GeneralizedAmplitudeDamping(gamma, prob, qubits_idx='full', num_qubits=None)

基类：paddle_quantum.channel.base.Channel

广义振幅阻尼信道。

其 Kraus 算符为：

$$\begin{array}{r}{E}_0=\sqrt{p}\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \sqrt{1-\gamma }\end{array}\right],E_1=\sqrt{p}\left[\begin{array}{cc}0& \sqrt{\gamma }\\ 0& 0\end{array}\right],\\ E_2=\sqrt{1-p}\left[\begin{array}{cc}\sqrt{1-\gamma }& 0\\ 0& 1\end{array}\right],E_3=\sqrt{1-p}\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ \sqrt{\gamma }& 0\end{array}\right].\end{array}$$

参数:

• gamma (Union[paddle.Tensor, float]) – 减振概率，其值应该在 $[0,1]$ 区间内。

• prob (Union[paddle.Tensor, float]) – 激发概率，其值应该在 $[0,1]$ 区间内。

• qubits_idx (Union[Iterable[int], int, str], optional) – 作用在的量子比特的编号，默认为 'full'。

• num_qubits (int, optional) – 总的量子比特个数，默认为 None。

class PhaseDamping(gamma, qubits_idx='full', num_qubits=None)

基类：paddle_quantum.channel.base.Channel

相位阻尼信道。

其 Kraus 算符为：

$$\begin{array}{r}{E}_0=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \sqrt{1-\gamma }\end{array}\right],E_1=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& \sqrt{\gamma }\end{array}\right].\end{array}$$

参数:

• gamma (Union[paddle.Tensor, float]) – 该信道的参数，其值应该在 $[0,1]$ 区间内。

• qubits_idx (Union[Iterable[int], int, str], optional) – 作用在的量子比特的编号，默认为 'full'。

• num_qubits (int, optional) – 总的量子比特个数，默认为 None。

class Depolarizing(prob, qubits_idx='full', num_qubits=None)

基类：paddle_quantum.channel.base.Channel

去极化信道。

其 Kraus 算符为：

$$E_0=\sqrt{1-3p/4}I,E_1=\sqrt{p/4}X,E_2=\sqrt{p/4}Y,E_3=\sqrt{p/4}Z.$$

参数:

• prob (Union[paddle.Tensor, float]) – 该信道的参数，其值应该在 $[0,1]$ 区间内。

• qubits_idx (Union[Iterable[int], int, str], optional) – 作用在的量子比特的编号，默认为 'full'。

• num_qubits (int, optional) – 总的量子比特个数，默认为 None。

备注

该功能的实现逻辑已更新。 当前版本请参考 M.A.Nielsen and I.L.Chuang 所著 Quantum Computation and Quantum Information 第10版中的 (8.102) 式。 参考文献: Nielsen, M., & Chuang, I. (2010). Quantum Computation and Quantum Information: 10th Anniversary Edition. Cambridge: Cambridge University Press. doi:10.1017/CBO9780511976667

class GeneralizedDepolarizing(prob, qubits_idx='full', num_qubits=None)

基类：paddle_quantum.channel.base.Channel

广义去极化信道。

其 Kraus 算符为：

$$\begin{array}{r}{E}_0=\sqrt{1-(D-1)p/D}I,\text{ where }D=4^n,\\ E_k=\sqrt{p/D}{\sigma }_k,\text{ for }0<k<D.\end{array}$$

参数:

• prob (Union[paddle.Tensor, float]) – 该信道的参数 $p$，其值应该在 $[0,1]$ 区间内。

• qubits_idx (Union[Iterable[int], int, str], optional) – 长度为 $n$ 的作用在的量子比特的编号，默认为 'full'。

• num_qubits (int, optional) – 总的量子比特个数，默认为 None。

class PauliChannel(prob, qubits_idx='full', num_qubits=None)

基类：paddle_quantum.channel.base.Channel

泡利信道。

参数:

• prob (Union[paddle.Tensor, Iterable[float]]) – 泡利算符 X、Y、Z 对应的概率，各值均应在 $[0,1]$ 区间内。

• qubits_idx (Union[Iterable[int], int, str], optional) – 作用在的量子比特的编号，默认为 'full'。

• num_qubits (int, optional) – 总的量子比特个数，默认为 None。

备注

三个输入的概率加起来需要小于等于 1。

class ResetChannel(prob, qubits_idx='full', num_qubits=None)

基类：paddle_quantum.channel.base.Channel

重置信道。

该信道以 p 的概率将量子态重置为 $|0⟩$，并以 q 的概率重置为 $|1⟩$。其 Kraus 算符为：

$$\begin{array}{r}{E}_0=\left[\begin{array}{cc}\sqrt{p}& 0\\ 0& 0\end{array}\right],E_1=\left[\begin{array}{cc}0& \sqrt{p}\\ 0& 0\end{array}\right],\\ E_2=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ \sqrt{q}& 0\end{array}\right],E_3=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& \sqrt{q}\end{array}\right],\\ E_4=\sqrt{1-p-q}I.\end{array}$$

参数:

• prob (Union[paddle.Tensor, Iterable[float]]) – 重置为 $|0⟩$ 和重置为 $|1⟩$ 的概率，各值均应在 $[0,1]$ 区间内。

• qubits_idx (Union[Iterable[int], int, str], optional) – 作用在的量子比特的编号，默认为 'full'。

• num_qubits (int, optional) – 总的量子比特个数，默认为 None。

备注

两个输入的概率加起来需要小于等于 1。

class ThermalRelaxation(const_t, exec_time, qubits_idx='full', num_qubits=None)

基类：paddle_quantum.channel.base.Channel

热弛豫信道。

该信道模拟超导硬件上的 T1 和 T2 混合过程。

参数:

• const_t (Union[paddle.Tensor, Iterable[float]]) – $T_1$ 和 $T_2$ 过程的弛豫时间常数，单位是微秒。

• exec_time (Union[paddle.Tensor, float]) – 弛豫过程中量子门的执行时间，单位是纳秒。

• qubits_idx (Union[Iterable[int], int, str], optional) – 作用在的量子比特的编号，默认为 'full'。

• num_qubits (int, optional) – 总的量子比特个数，默认为 None。

备注

时间常数必须满足 $T_2\le T_1$，见参考文献 https://arxiv.org/abs/2101.02109。

class MixedUnitaryChannel(num_unitary, qubits_idx='full', num_qubits=None)

基类：paddle_quantum.channel.base.Channel

混合酉矩阵信道。

参数:

• num_unitary (int) – 用于构成信道的酉矩阵数量。

• qubits_idx (Union[Iterable[int], int, str], optional) – 作用在的量子比特的编号，默认为 'full'。

• num_qubits (int, optional) – 总的量子比特个数，默认为 None。

class ReplacementChannel(prob, qubits_idx=None, num_qubits=None)

基类：paddle_quantum.channel.base.Channel

量子置换信道的合集。

对于一个量子态 $\sigma$，其对应的替换信道 $R$ 定义为

$$R(\rho )=\text{tr}(\rho )\sigma$$

参数:

• sigma (State) – 输入的量子态 $\sigma$。

• qubits_idx (Union[Iterable[int], int, str], optional) – 作用在的量子比特的编号，默认为 None。

• num_qubits (int) – 总的量子比特个数，默认为 None。