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

命名寄存器:GHZ 制备推导与索引扫平

  • 主信息:构建期用名字,导出一律扫平为 q[i]——索引由公式算出,不靠记忆
  • 命题框(扫平规则):寄存器按声明顺序接续编号,$\mathrm{offset}(r) = \sum(\text{先前寄存器大小})$ $\Rightarrow$ data → q[0..2]、anc → q[3],寄存器名不进入导出文本
  • 代码卡片:Circuit(qregs={"data": 3, "anc": 1})、get_qreg 取回引用、data[0]/anc[0] 访问比特
  • 推导步骤(GHZ 制备,逐行作用):
    1. H(data[0]):$|000\rangle$ → $(|0\rangle+|1\rangle)/\sqrt{2} \otimes |00\rangle$
    2. CNOT(0,1):→ $(|00\rangle+|11\rangle)/\sqrt{2} \otimes |0\rangle$
    3. CNOT(1,2):→ $(|000\rangle+|111\rangle)/\sqrt{2}$
    4. X(anc[0]):→ $(|000\rangle+|111\rangle)/\sqrt{2} \otimes |1\rangle$
  • 演算:两分量各 $1/2$ $\Rightarrow$ 16 shots 期望 8|8;实测 {8: 7, 15: 9}(统计涨落);键读法:$|000\rangle\otimes|1\rangle$ → $q_3q_2q_1q_0 = 1000_2 = 8$,$|111\rangle\otimes|1\rangle$ → $1111_2 = 15$
  • 结果框:命名只在构建期;所有后端只需理解扁平 q[i]
类型code-output + 推导