quantum_circuits

# PennyLane 中的量子电路 ## 目录 1. [基础门与操作](#basic-gates-and-operations) 2. [多量子比特门](#multi-qubit-gates) 3. [受控操作](#controlled-operations) 4. [测量](#measurements) 5. [电路构建模式](#circuit-construction-patterns) 6. [动态电路](#dynamic-circuits) 7. [电路检查](#circuit-inspection) ## 基础门与操作 ### 单量子比特门 python import pennylane as qml # Pauli 门 qml.PauliX(wires=0) # X 门 (位翻转) qml.PauliY(wires=0) # Y 门 qml.PauliZ(wires=0) # Z 门 (相位翻转) # Hadamard 门 (叠加态) qml.Hadamard(wires=0) # 相位门 qml.S(wires=0) # S 门 (π/2 相位) qml.T(wires=0) # T 门 (π/4 相位) qml.PhaseShift(phi, wires=0) # 任意相位 # 旋转门 (参数化) qml.RX(theta, wires=0) # 绕 X 轴旋转 qml.RY(theta, wires=0) # 绕 Y 轴旋转 qml.RZ(theta, wires=0) # 绕 Z 轴旋转 # 通用单量子比特旋转 qml.Rot(phi, theta, omega, wires=0) # 通用门 (任意单量子比特幺正变换) qml.U3(theta, phi, delta, wires=0) ### 基态准备 python # 计算基态 qml.BasisState([1, 0, 1], wires=[0, 1, 2]) # |101⟩ # 幅度编码 amplitudes = [0.5, 0.5, 0.5, 0.5] # 必须归一化 qml.MottonenStatePreparation(amplitudes, wires=[0, 1]) ## 多量子比特门 ### 双量子比特门 python # CNOT (受控非门) qml.CNOT(wires=[0, 1]) # 控制位=0, 目标位=1 # CZ (受控 Z 门) qml.CZ(wires=[0, 1]) # SWAP 门 qml.SWAP(wires=[0, 1]) # 受控旋转 qml.CRX(theta, wires=[0, 1]) qml.CRY(theta, wires=[0, 1]) qml.CRZ(theta, wires=[0, 1]) # Ising 耦合门 qml.IsingXX(phi, wires=[0, 1]) qml.IsingYY(phi, wires=[0, 1]) qml.IsingZZ(phi, wires=[0, 1]) ### 多量子比特门 python # Toffoli 门 (CCNOT) qml.Toffoli(wires=[0, 1, 2]) # 控制位=0,1, 目标位=2 # 多控制 X 门 qml.MultiControlledX(control_wires=[0, 1, 2], wires=3) # 多量子比特 Pauli 旋转 qml.MultiRZ(theta, wires=[0, 1, 2]) ## 受控操作 ### 通用受控操作 python # 应用任意操作的受控版本 qml.ctrl(qml.RX(0.5, wires=1), control=0) # 多控制量子比特 qml.ctrl(qml.RY(0.3, wires=2), control=[0, 1]) # 负控制 (当控制位为 |0⟩ 时激活) qml.ctrl(qml.Hadamard(wires=2), control=0, control_values=[0]) ### 条件操作 python @qml.qnode