QPanda3
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Chi


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简介

量子通道的 Chi 矩阵表示。

\(n\) 量子比特的量子通道 \(\mathcal{E}\) 的 Chi 矩阵表示为矩阵 χ,使得密度矩阵 \(\rho\) 的演化遵循以下公式:

\[\mathcal{E}(\rho)=\frac{1}{2^{n}} \sum_{i, j} \chi_{i, j} P_{i} \rho P_{j} \]

其中

\[\left[P_{0}, P_{1}, \ldots, P_{4^{n}-1}\right] \]

是按照字典序排列的 \(n\) 量子比特泡利基。Chi 矩阵与 Choi 表示之间通过 Choi 矩阵转换到泡利基得到。此外,定义中的

\[\frac{1}{2^{n}} \]

是一个归一化因子,用于缩放泡利基使其正交归一化。

请参考已有文献:C.J. Wood, J.D. Biamonte, D.G. Cory, Tensor networks and graphical calculus for open quantum systems, Quant. Inf. Comp. 15, 0579-0811 (2015).arXiv:1111.6950 [quant-ph]

在 QPanda3 量子信息模块中

QPanda3 使用 Chi 类实现对 Chi 矩阵的抽象。

构造 Chi 对象

API文档链接

从 Choi 构造

从 Choi 对象生成一个 Chi 对象。请参考 Choi

执行结果如下所示:

chi: [[0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 2.+0.j]]

从 Chi 构造

从一个Chi对象生成另外一个 Chi 对象。

执行结果如下所示:

chi2: [[0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 2.+0.j]]

从 SuperOp 构造

从 SuperOp 对象生成 Chi 对象。请参考 SuperOp

执行结果如下所示:

chi: [[0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 2.+0.j]]

从 Kraus 构造

从 Kraus 对象生成 Chi 对象。请参考 Kraus

执行结果如下所示:

chi: [[0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 2.+0.j]]

从 PTM 构造

从 PTM 对象生成 Chi 对象。请参考 PTM

执行结果如下所示:

chi: [[0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 0.+0.j 2.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 2.+0.j]]

获取内部数据

输入与输出维度

获取量子通道的输入维度 input_dim 和输出维度 output_dim

获取input_dim的API文档链接

获取output_dim的API文档链接

执行结果如下所示:

input_dim: 2
output_dim: 2

量子态的演化

Chi.evolve的API文档链接

对密度矩阵的演化

DensityMatrix 对象进行演化,并返回演化后的 DensityMatrix 对象。密度矩阵的维度由 dim 方法获取,并应与 Chi 对象的输入维度相等。请参考密度矩阵

执行结果如下所示:

res: [[ 1.30727832+0.j -0.38338527+0.17772383j]
[-0.38338527-0.17772383j 1.69272168+0.j ]]

对态矢量的演化

StateVector 对象进行演化,并返回演化后的 DensityMatrix 对象。StateVector 对象的维度由 dim() 方法获取,并应该与 Chi 对象的输入维度相等。请参考密度矩阵态矢量

执行结果如下所示:

res: [[1.+0.j 0.+0.j]
[0.+0.j 2.+0.j]]

布尔函数

判等

判断两个 Chi 对象的内部数据是否相等。

API文档链接

执行结果如下所示:

True