编码 -- 量子态编码

Encode 类的 API 参考，提供将经典数据编码到量子态的方法。每种编码方法使用不同的策略将输入数据映射到量子比特上，产生一个 QCircuit，可通过 get_circuit() 获取。

Encode

python

class Encode:
    def __init__() -> None

构造新的 Encode 实例。

编码方法

basic_encode

将经典二进制字符串映射到量子比特。字符串中的每个字符决定对应量子比特的基态。

签名

python

basic_encode(qubits: list[int], data: str) -> None

参数

参数	类型	说明
qubits	`list[int]`	要编码的量子比特索引。
data	`str`	二进制字符串数据（例如 `"1010"`）。

无。线路存储在内部，可通过 get_circuit() 获取。

示例

python

from pyqpanda3.core import Encode

enc = Encode()
enc.basic_encode([0, 1, 2, 3], "1010")
circuit = enc.get_circuit()

amplitude_encode

使用振幅编码将经典数据编码到量子态。输入矢量被归一化并映射到态矢量振幅上。

签名

python

amplitude_encode(qubits: list[int], data: list[float]) -> None
amplitude_encode(qubits: list[int], data: list[complex]) -> None

参数

参数	类型	说明
qubits	`list[int]`	要编码的量子比特索引。
data	`list[float]` 或 `list[complex]`	经典数据矢量。自动归一化。

无。线路存储在内部，可通过 get_circuit() 获取。

示例

python

from pyqpanda3.core import Encode

enc = Encode()
enc.amplitude_encode([0, 1], [0.5, 0.5, 0.5, 0.5])
circuit = enc.get_circuit()

amplitude_encode_recursive

使用递归振幅编码将经典数据编码到量子态。此方法将编码分解为更小的子问题，产生更有结构的线路。

签名

python

amplitude_encode_recursive(qubits: list[int], data: list[float]) -> None
amplitude_encode_recursive(qubits: list[int], data: list[complex]) -> None

参数

参数	类型	说明
qubits	`list[int]`	要编码的量子比特索引。
data	`list[float]` 或 `list[complex]`	经典数据矢量。自动归一化。

无。线路存储在内部，可通过 get_circuit() 获取。

angle_encode

通过将每个值映射到对应量子比特的旋转角度来编码经典数据。常用于变分量子算法。

签名

python

angle_encode(qubits: list[int], data: list[float], gate_type: GateType = GateType.RY) -> None

参数

参数	类型	说明
qubits	`list[int]`	要编码的量子比特索引。
data	`list[float]`	用作旋转角度的数据值。
gate_type	`GateType`	旋转门类型。默认为 `GateType.RY`。

无。线路存储在内部，可通过 get_circuit() 获取。

示例

python

from pyqpanda3.core import Encode, GateType

enc = Encode()
enc.angle_encode([0, 1, 2], [0.5, 1.0, 1.5], gate_type=GateType.RX)
circuit = enc.get_circuit()

dense_angle_encode

通过使用两个旋转轴在每个量子比特上编码两个经典数据值，提供比标准角度编码更紧凑的编码。

签名

python

dense_angle_encode(qubits: list[int], data: list[float]) -> None

参数

参数	类型	说明
qubits	`list[int]`	要编码的量子比特索引。
data	`list[float]`	要编码的数据值。

无。线路存储在内部，可通过 get_circuit() 获取。

iqp_encode

使用瞬时量子多项式（IQP, Instantaneous Quantum Polynomial）编码对数据进行编码，在 Hadamard 基中应用参数化对角门。

签名

python

iqp_encode(
    qubits: list[int],
    data: list[float],
    control_list: list[tuple[int, int]] = [],
    bool_inverse: bool = False,
    repeats: int = 1,
) -> None

参数

参数	类型	说明
qubits	`list[int]`	要编码的量子比特索引。
data	`list[float]`	要编码的数据值。
control_list	`list[tuple[int, int]]`	定义量子比特交互的配对。默认为空。
bool_inverse	`bool`	是否应用 IQP 线路的逆。默认为 `False`。
repeats	`int`	编码线路的重复次数。默认为 1。

无。线路存储在内部，可通过 get_circuit() 获取。

bid_amplitude_encode

使用 BID（双向）振幅编码对数据进行编码，迭代地将目标态分解为更小的块。

签名

python

bid_amplitude_encode(qubits: list[int], data: list[float], split: int = -1) -> None

参数

参数	类型	说明
qubits	`list[int]`	要编码的量子比特索引。
data	`list[float]`	表示量子态的振幅矢量。
split	`int`	迭代分解的块大小。默认为 -1（自动）。

无。线路存储在内部，可通过 get_circuit() 获取。

dc_amplitude_encode

使用 DC（分治法）振幅编码通过层次分解方法对数据进行编码。

签名

python

dc_amplitude_encode(qubits: list[int], data: list[float]) -> None

参数

参数	类型	说明
qubits	`list[int]`	要编码的量子比特索引。
data	`list[float]`	表示量子态的振幅矢量。

无。线路存储在内部，可通过 get_circuit() 获取。

schmidt_encode

使用 Schmidt 分解对数据进行编码。目标态被分解为子系统的乘积，并使用截断值来截断小的奇异值。

签名

python

schmidt_encode(qubits: list[int], data: list[float], cutoff: float = 0.0) -> None

参数

参数	类型	说明
qubits	`list[int]`	要编码的量子比特索引。
data	`list[float]`	表示量子态的振幅矢量。
cutoff	`float`	截断小奇异值的阈值。默认为 0.0（不截断）。

无。线路存储在内部，可通过 get_circuit() 获取。

示例

python

from pyqpanda3.core import Encode
import numpy as np

data = np.array([0.5, 0.5, 0.5, 0.5])
enc = Encode()
enc.schmidt_encode([0, 1], data.tolist(), cutoff=1)
circuit = enc.get_circuit()

sparse_isometry

使用等距分解制备稀疏量子态。接受多种格式的数据：将基态字符串映射到振幅的字典，或完整态矢量。

签名

python

sparse_isometry(qubits: list[int], data: dict[str, float]) -> None
sparse_isometry(qubits: list[int], data: dict[str, complex]) -> None
sparse_isometry(qubits: list[int], data: list[float]) -> None
sparse_isometry(qubits: list[int], data: list[complex]) -> None

参数

参数	类型	说明
qubits	`list[int]`	要编码的量子比特索引。
data	`dict[str, float]`、`dict[str, complex]`、`list[float]` 或 `list[complex]`	稀疏态数据。当为字典时，键是基态二进制字符串（例如 `"00"`、`"11"`），值是振幅。当为列表时，视为完整态矢量。

无。线路存储在内部，可通过 get_circuit() 获取。

示例

python

from pyqpanda3.core import Encode

enc = Encode()
enc.sparse_isometry([0, 1], {"00": 0.707, "11": 0.707})
circuit = enc.get_circuit()

efficient_sparse

使用高效稀疏分解制备稀疏量子态。与 sparse_isometry 类似，但针对降低线路深度进行了优化。接受相同的数据格式。

签名

python

efficient_sparse(qubits: list[int], data: dict[str, float]) -> None
efficient_sparse(qubits: list[int], data: dict[str, complex]) -> None
efficient_sparse(qubits: list[int], data: list[float]) -> None
efficient_sparse(qubits: list[int], data: list[complex]) -> None

参数

参数	类型	说明
qubits	`list[int]`	要编码的量子比特索引。
data	`dict[str, float]`、`dict[str, complex]`、`list[float]` 或 `list[complex]`	与 `sparse_isometry` 相同格式的稀疏态数据。

无。线路存储在内部，可通过 get_circuit() 获取。

ds_quantum_state_preparation

使用双稀疏态制备制备量子态。接受多种格式的数据。

签名

python

ds_quantum_state_preparation(qubits: list[int], data: dict[str, float]) -> None
ds_quantum_state_preparation(qubits: list[int], data: dict[str, complex]) -> None
ds_quantum_state_preparation(qubits: list[int], data: list[float]) -> None
ds_quantum_state_preparation(qubits: list[int], data: list[complex]) -> None

参数

参数	类型	说明
qubits	`list[int]`	要编码的量子比特索引。
data	`dict[str, float]`、`dict[str, complex]`、`list[float]` 或 `list[complex]`	制备的态参数。

无。线路存储在内部，可通过 get_circuit() 获取。

approx_mps_encode

使用近似矩阵积态（MPS, Matrix Product State）编码对数据进行编码。MPS 编码使用通过迭代扫描优化的低秩近似。

签名

python

approx_mps_encode(qubits: list[int], data: list[float], layers: int = 3, sweeps: int = 100, double2float: bool = False) -> None
approx_mps_encode(qubits: list[int], data: list[complex], layers: int = 3, sweeps: int = 100) -> None

参数

参数	类型	说明
qubits	`list[int]`	要编码的量子比特索引。
data	`list[float]` 或 `list[complex]`	要编码的经典输入数据。
layers	`int`	编码层数。默认为 3。
sweeps	`int`	优化扫描次数。默认为 100。
double2float	`bool`	编码前将 double 数据转换为 float。默认为 `False`。仅适用于 `list[float]` 重载。

无。线路存储在内部，可通过 get_circuit() 获取。

工具方法

Encode.get_circuit

获取最近一次编码调用生成的量子线路。

签名

python

Encode.get_circuit() -> QCircuit

编码方法产生的 QCircuit。

Encode.get_out_qubits

获取编码过程的输出量子比特。

签名

python

Encode.get_out_qubits() -> list[int]

表示编码输出的量子比特索引列表。

Encode.get_fidelity

计算编码量子态与输入数据描述的目标态之间的保真度。

签名

python

Encode.get_fidelity(data: list[float]) -> float
Encode.get_fidelity(data: list[complex]) -> float

参数

参数	类型	说明
data	`list[float]` 或 `list[complex]`	用于保真度计算的输入数据。

计算得到的保真度值，表示编码态与目标态的接近程度。

编码 -- 量子态编码 ​

Encode ​

编码方法 ​

basic_encode ​

签名 ​

参数 ​

返回 ​

示例 ​

amplitude_encode ​

签名 ​

参数 ​

返回 ​

示例 ​

amplitude_encode_recursive ​

签名 ​

参数 ​

返回 ​

angle_encode ​

签名 ​

参数 ​

返回 ​

示例 ​

dense_angle_encode ​

签名 ​

参数 ​

返回 ​

iqp_encode ​

签名 ​

参数 ​

返回 ​

bid_amplitude_encode ​

签名 ​

参数 ​

返回 ​

dc_amplitude_encode ​

签名 ​

参数 ​

返回 ​

schmidt_encode ​

签名 ​

参数 ​

返回 ​

示例 ​

sparse_isometry ​

签名 ​

参数 ​

返回 ​

示例 ​

efficient_sparse ​

签名 ​

参数 ​

返回 ​

ds_quantum_state_preparation ​

签名 ​

参数 ​

返回 ​

approx_mps_encode ​

签名 ​

参数 ​

返回 ​

工具方法 ​

Encode.get_circuit ​

签名 ​

返回 ​

Encode.get_out_qubits ​

签名 ​

返回 ​

Encode.get_fidelity ​

签名 ​

参数 ​

返回 ​

另见 ​

编码 -- 量子态编码

Encode

编码方法

basic_encode

签名

参数

返回

示例

amplitude_encode

签名

参数

返回

示例

amplitude_encode_recursive

签名

参数

返回

angle_encode

签名

参数

返回

示例

dense_angle_encode

签名

参数

返回

iqp_encode

签名

参数

返回

bid_amplitude_encode

签名

参数

返回

dc_amplitude_encode

签名

参数

返回

schmidt_encode

签名

参数

返回

示例

sparse_isometry

签名

参数

返回

示例

efficient_sparse

签名

参数

返回

ds_quantum_state_preparation

签名

参数

返回

approx_mps_encode

签名

参数

返回

工具方法

Encode.get_circuit

签名

返回

Encode.get_out_qubits

签名

返回

Encode.get_fidelity

签名

参数

返回

另见