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：

\[\begin{split}E_0 = \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & \sqrt{1-\gamma} \end{bmatrix}, E_1 = \begin{bmatrix} 0 & \sqrt{\gamma} \\ 0 & 0 \end{bmatrix}.\end{split}\]

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：

\[\begin{split}E_0 = \sqrt{p} \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & \sqrt{1-\gamma} \end{bmatrix}, E_1 = \sqrt{p} \begin{bmatrix} 0 & \sqrt{\gamma} \\ 0 & 0 \end{bmatrix},\\ E_2 = \sqrt{1-p} \begin{bmatrix} \sqrt{1-\gamma} & 0 \\ 0 & 1 \end{bmatrix}, E_3 = \sqrt{1-p} \begin{bmatrix} 0 & 0 \\ \sqrt{\gamma} & 0 \end{bmatrix}.\end{split}\]

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：

\[\begin{split}E_0 = \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & \sqrt{1-\gamma} \end{bmatrix}, E_1 = \begin{bmatrix} 0 & 0 \\ 0 & \sqrt{\gamma} \end{bmatrix}.\end{split}\]

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：

\[\begin{split}E_0 = \sqrt{1-(D - 1)p/D} I, \text{ where } D = 4^n, \\ E_k = \sqrt{p/D} \sigma_k, \text{ for } 0 < k < D.\end{split}\]

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 \(|0\rangle\)，并以 q 的概率重置为 \(|1\rangle\)。其 Kraus 算符为：

\[\begin{split}E_0 = \begin{bmatrix} \sqrt{p} & 0 \\ 0 & 0 \end{bmatrix}, E_1 = \begin{bmatrix} 0 & \sqrt{p} \\ 0 & 0 \end{bmatrix},\\ E_2 = \begin{bmatrix} 0 & 0 \\ \sqrt{q} & 0 \end{bmatrix}, E_3 = \begin{bmatrix} 0 & 0 \\ 0 & \sqrt{q} \end{bmatrix},\\ E_4 = \sqrt{1-p-q} I.\end{split}\]

参数:

• prob (Union[paddle.Tensor, Iterable[float]]) – 重置为 \(|0\rangle\) 和重置为 \(|1\rangle\) 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。