学习和使用QPanda（一）

QPanda2简介

QPanda2是由本源量子推出的量子程序开发工具包，支持主流的量子逻辑门操作，并且支持windows、linux和MacOS多个平台。

组成

量子编程接口

QPanda2 的宿主语言是C++，支持量子逻辑门、量子线路、量子分支线路、量子循环线路、量子程序、量子测量和概率测量等一系列的量子编程所需的接口。用户可以通过初始化量子虚拟机、申请量子比特和寄存器、构建量子程序、加载量子程序、运行量子程序和获取量子程序运行结果的步骤去完成量子程序的编写和运行。

工具组件

QPanda2做了一些工具组件，丰富了QPanda2的功能，包括量子逻辑门的有效性验证、统计量子程序中所有的量子逻辑门个数、统计量子程序的时钟周期、量子程序存储于二进制文件、解析量子程序存储的二进制文件、QRunes指令集文件解析成量子程序。

量子程序转换

QPanda2 提供了将量子程序转换为在量子编程研究比较知名的公司提出的量子指令集，包括Quil指令集、QASM指令集和QRunes指令集。

应用算法

QPanda2 实现了几个应用算法：

1. 量子近似优化算法(QAOA)。

2. 变分量子特征求解算法(VQE)。

算法组件

为了方便量子算法的编写，QPanda2 做了一些算法组件：

1. 泡利运算符(PauliOperator)

2. 费米子运算符(FermionOperator)

3. 优化算法(直接搜索法)

VQNet

是一套量子机器学习架构类似于TensorFlow。包含变量、运算符、表达式、可变量子逻辑门(VQG)、可变量子线路(VQC)和优化算法(梯度下降法)。

使用流程

1、在QPanda2的根目录新建一个文件QvmTest.cpp

2、在根目录下的CMakeLists.txt中添加如下内容：

add_executable(QvmTest QvmTest.cpp)
target_link_libraries(QvmTest QPanda2.0)

3、在QvmTest.cpp中写量子程序

使用实例

#include 
USING_QPANDA


int main(void)
{
    init();   // 初始化
    auto qubits = qAllocMany(4); // 申请四个量子比特
    QProg prog;

    // 向量子逻辑门中添加量子逻辑门
    prog << H(qubits[0]) << CNOT(qubits[0], qubits[1])
         << CNOT(qubits[1], qubits[2]) << CNOT(qubits[2], qubits[3]);
    load(prog); // 载入量子程序
    run();  // 运行量子程序

    auto result = getProbTupleList(qubits); //得到量子程序的概率测量结果 
    for (auto &val : result)
    {
        std::cout << val.first << ", " << val.second << std::endl;
    }

    finalize(); // 释放资源
    return 0;
}

 

运行结果：

参考资料：https://qpanda-2.readthedocs.io/zh_CN/master/