第 7 课 · UnifiedQuantum 进阶——线路构建全景 · 模块一:基础与工具

门家族与半加器:XOR/AND 的可逆实现

  • 主信息:三类门加测量是全部语法——用半加器 $s = a\oplus b$、$c = a\wedge b$ 演算验证
  • 命题框:半加器 $s = a \oplus b$,$c = a \wedge b$;加权恒等式 $a + b = 2c + s$
  • 门表卡片:单比特无参 h x y z sx s t(及 sdg tdg sxdg);单比特带参 rx ry rz p u1(1 个)、u2(2 个)、u3(3 个),弧度制;双比特 cnot/cx cz swap iswap,带参 crx cry crz cp cu xx yy zz;三比特 toffoli cswap
  • 代码卡片:x(0) x(1) cnot(0,2) cnot(1,2) toffoli(0,1,3) measure(0,1,2,3)(语义:q2 ^= a、q2 ^= b、q3 = $a\wedge b$)
  • 演算步骤(逐行):
    1. 输入 $a=1$、$b=1$:$s = 1\oplus 1 = 0$;$c = 1\wedge 1 = 1$
    2. 核对恒等式:$a+b = 2\cdot 1+0 = 2 = 10_2$ ✓
    3. 计数键按"c[0] 在最右"读:$c_3c_2c_1c_0 = 1011_2 = 11$ ✓
  • 输出卡片:{11: 8}——8 次采样全一致(X/CNOT/TOFFOLI 都是基矢置换,经典可逆计算输出确定性)
  • 侧栏卡片:measure 参数是被测比特编号,不要求连续
  • 标注:演示节点 1(现场搭建并运行半加器)
类型code-walkthrough + 命题框/演算