Python使用qiskit模块实现量子Dj 算法

墨蓝 2021-09-07 06:17 671阅读 0赞

## Python使用qiskit模块实现量子Dj 算法 ##

### 文章目录 ###

*   *  Python使用qiskit模块实现量子Dj 算法
     *  实现 Dj 算法
     *  电路图
     *  源代码展示：
     *  运行的结果的展示：

## 实现 Dj 算法 ##

（这个图片确实不很好看，但是问题不大了啦啊）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MjE4MjYz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

## 电路图 ##

## 源代码展示： ##

# Deutsch-Jozsa 算法 的代码实现
    # 原本 Deutsch-Jozsa 算法 是处理 2 的 n 次方个输入，然后判断 f(x) 是否为一个常值函数
    # 但是鉴于个人能力的限制，我在此处仅以两个量子比特为例来实现 Deutsch-Jozsa 算法
    # 另外，我使用的是 qiskit
    # 然后我是按照图片 电路图2.png 接的线
    
    
    from qiskit import (QuantumCircuit, execute, Aer)
    """ 各个模块的含义： QuantumCircuit：这个包可以看作量子系统的操作指南，它包含了各种需要的量子操作 execute：这个包用来执行量子线路 Aer：用来指定使用什么后台运行上面的线路 plot_histogram：用来创建一个直方图 """
    from qiskit.visualization import plot_histogram
    # 导入 qiskit 中的所需要的相应的模块，
    # 第一个导入是模拟电路所需要的模块，第二个是创建直方图需要的模块
    simulator = Aer.get_backend('qasm_simulator')
    # 设置我们所指定的模拟器，这里是：qasm_simulator
    circuit = QuantumCircuit(2, 2)
    # 初始化两个量子比特以及两个经典比特，
    # 第一个参数是量子比特的个数，第二个参数是经典比特的个数
    circuit.x(1)
    # 将 0 量子比特设置为 |0> 状态不变, 通过 X 门使得 1 量子比特设置为 |1> 状态
    circuit.h(0)
    circuit.h(1)
    # 对 0 量子比特 以及 1 量子比特 分别都施加一个 H 门的作用
    circuit.cx(0, 1)
    # 对电路作用一个 CNOT 门，
    # 其中控制比特是 0 ，受控比特是 1
    circuit.h(0)
    circuit.h(1)
    # 对 0 量子比特 以及 1 量子比特 分别都施加一个 H 门的作用
    circuit.measure([0, 1], [0, 1])
    # 对量子比特作用以后的结果进行观测，意思就是说：
    # 第一个量子比特的观测结果存储在第一个经典比特中，
    # 第二个量子比特的观测结果存放在第二个经典比特中
    # measure 即为测量
    
    job = execute(circuit, simulator, shots=1024)
    # 利用 Python 中的 qiskit 内置的测试方法进行测试，execute 即就是进行仿真
    result = job.result()
    # 获取得到运行电路的结果
    print(result)
    # 打印出来结果信息
    
    print(result.get_counts())
    # 打印结果，获取到的是量子计算的结果，以及，我们所观测得到的量子状态的情况
    plot_histogram(result.get_counts())
    # 创建一个直方图
    # 输出：
    # Result(backend_name='qasm_simulator', backend_version='0.7.3', qobj_id='2a2ab672-7137-46c0-b0b4-51a0365b03b0', job_id='fbc90744-3e5d-4caf-8ca7-f35e092b2c0f', success=True, results=[ExperimentResult(shots=1024, success=True, meas_level=MeasLevel.CLASSIFIED, data=ExperimentResultData(counts={'0x3': 1024}), header=QobjExperimentHeader(clbit_labels=[['c', 0], ['c', 1]], creg_sizes=[['c', 2]], global_phase=0.0, memory_slots=2, n_qubits=2, name='circuit8', qreg_sizes=[['q', 2]], qubit_labels=[['q', 0], ['q', 1]]), status=DONE, seed_simulator=1749305044, time_taken=0.0335547, metadata={'fusion': {'enabled': False}, 'measure_sampling': True, 'method': 'stabilizer', 'parallel_shots': 1, 'parallel_state_update': 8})], date=2021-04-21T21:36:54.568448, status=COMPLETED, status=QobjHeader(backend_name='qasm_simulator', backend_version='0.7.3'), metadata={'max_memory_mb': 8106, 'omp_enabled': True, 'parallel_experiments': 1, 'time_taken': 0.0336479}, time_taken=0.03391456604003906)
    # {'11': 1024}
    # 运行结果分析如下：
    """ 1、结果信息 Result(backend_name='qasm_simulator', backend_version='0.7.3', qobj_id='ae404781-861b-48e4-9ae3-8553bdc75ae0', job_id='c767c5b5-8f12-45d0-9ec9-b79a8a0d249a', success=True, results=[ExperimentResult(shots=1024, success=True, meas_level=MeasLevel.CLASSIFIED, data=ExperimentResultData(counts={'0x3': 1024}), header=QobjExperimentHeader(clbit_labels=[['c', 0], ['c', 1]], creg_sizes=[['c', 2]], global_phase=0.0, memory_slots=2, n_qubits=2, name='circuit8', qreg_sizes=[['q', 2]], qubit_labels=[['q', 0], ['q', 1]]), status=DONE, seed_simulator=435590158, time_taken=0.0320486, metadata={'fusion': {'enabled': False}, 'measure_sampling': True, 'method': 'stabilizer', 'parallel_shots': 1, 'parallel_state_update': 8})], date=2021-04-21T21:43:14.767408, status=COMPLETED, status=QobjHeader(backend_name='qasm_simulator', backend_version='0.7.3'), metadata={'max_memory_mb': 8106, 'omp_enabled': True, 'parallel_experiments': 1, 'time_taken': 0.0321427}, time_taken=0.03291034698486328) 这里展示了一些运行的相关信息，比如：运行时间等。 2、获取到的运行结果信息 {'11': 1024} 这个结果表明了我们所搭建的电路一定获得到的是一个恒定值，也就是说这是一个常值函数 因为结果全为 11 => 这是一个常值函数。 """

## 运行的结果的展示： ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MjE4MjYz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
以上即就是一个简单的DJ算法的实现案例了啦，确实很简单，这里只是大概写了写，因为复杂的DJ（也就是多个量子比特的情况，我也还是没有想明白的啦，因此就只写了这个两位比特的量子电路，要是有大佬会完整的DJ算法的电路的话，可以考虑教一教我，那就万分感谢了啦）  
最后，还是谢谢大家阅读了啦啊！！！

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