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# 构建量子电路 本指南涵盖了 Cirq 中的电路构建，包括量子比特、门、操作和电路模式。 ## 基础电路构建 ### 创建电路 python import cirq # 创建电路 circuit = cirq.Circuit() # 创建量子比特 q0 = cirq.GridQubit(0, 0) q1 = cirq.GridQubit(0, 1) q2 = cirq.LineQubit(0) # 向电路添加门 circuit.append([ cirq.H(q0), cirq.CNOT(q0, q1), cirq.measure(q0, q1, key='result') ]) ### 量子比特类型 **GridQubit**: 用于硬件类布局的二维网格拓扑 python qubits = cirq.GridQubit.square(2) # 2x2 网格 qubit = cirq.GridQubit(row=0, col=1) **LineQubit**: 一维线性拓扑 python qubits = cirq.LineQubit.range(5) # 5 个量子比特排成一行 qubit = cirq.LineQubit(3) **NamedQubit**: 自定义名称的量子比特 python qubit = cirq.NamedQubit('my_qubit') ## 常用门与操作 ### 单量子比特门 python # Pauli 门 cirq.X(qubit) # 非门 cirq.Y(qubit) cirq.Z(qubit) # Hadamard 门 cirq.H(qubit) # 旋转门 cirq.rx(angle)(qubit) # 绕 X 轴旋转 cirq.ry(angle)(qubit) # 绕 Y 轴旋转 cirq.rz(angle)(qubit) # 绕 Z 轴旋转 # 相位门 cirq.S(qubit) # √Z 门 cirq.T(qubit) # ⁴√Z 门 ### 双量子比特门 python # CNOT (受控非门) cirq.CNOT(control, target) cirq.CX(control, target) # 别名 # CZ (受控 Z 门) cirq.CZ(q0, q1) # SWAP (交换门) cirq.SWAP(q0, q1) # iSWAP cirq.ISWAP(q0, q1) # 受控旋转 cirq.CZPowGate(exponent=0.5)(q0, q1) ### 测量操作 python # 测量单个量子比特 cirq.measure(qubit, key='m') # 测量多个量子比特 cirq.measure(q0, q1, q2, key='result') # 测量电路中所有量子比特 circuit.append(cirq.measure(*qubits, key='final')) ## 高级电路构建 ### 参数化门 python import sympy # 创建符号参数 theta = sympy.Symbol('theta') phi = sympy.Symbol('phi') # 在门中使用 circuit = cirq.Circuit( cirq.rx(theta)(q0), cirq.ry(phi)(q1), cirq.CNOT(q0, q1) ) # 稍后解析参数 resolved = cirq.resolve_parameters(circuit, {'theta': 0.5, 'phi': 1.2}) ### 通过酉矩阵自定义门 python import numpy as np # 定义酉矩阵 unitary = np.array([ [1, 0, 0, 0], [0, 1, 0, 0], [0, 0, 0, 1], [0, 0, 1, 0] ]) / np.sqrt(2) # 从酉矩阵创建门 gate = cirq.MatrixGate(unitary) operation = gate(q0, q1) ### 门分解 python # 定义自定义门