PROSAGA码农传奇-量子门电路-如何在Cirq / Tensorflow Quantum中实现受控Rx？

如何在Cirq / Tensorflow Quantum中实现受控Rx？

作者: 只怕再见是故人
发布时间: 2025-04-07 06:42:34 (1天前)

我正在尝试在Cirq / Tensorflow Quantum中实现受控旋转门。

https://cirq.readthedocs.io/en/stable/gates.html上的readthedocs.io 指出：

“可以通过使用Gate.control（）将门转换为受控版本。通常，这将返回ControlledGate的实例。但是，对于某些特殊情况，其中门的受控版本也是已知门，这将返回该门的实例。例如，cirq.X.control（）返回一个cirq.CNOT门。操作具有类似的功能Operation。受控_by（），例如cirq.X（q0）.control_by（q1）。”

我已经实施
cirq.rx(theta_0).on(q[0]).controlled_by(q[3])
我收到以下错误：

~/.local/lib/python3.6/site-packages/cirq/google/serializable_gate_set.py in
serialize_op(self, op, msg, arg_function_language)
    193                         return proto_msg
    194         raise ValueError(‘Cannot serialize op {!r} of type {}’.format(
—> 195             gate_op, gate_type))
    196
    197     def deserialize_dict(self,

ValueError: Cannot serialize op cirq.ControlledOperation(controls=(cirq.GridQubit(0, 3),), sub_operation=cirq.rx(sympy.Symbol(‘theta_0’)).on(cirq.GridQubit(0, 0)), control_values=((1,),)) of type

我将量子位和符号初始化为：

q = cirq.GridQubit.rect(1, 4)
symbol_names = x_0, x_1, x_2, x_3, theta_0, theta_1, z_2, z_3

我确实将电路与各种电路一起使用。

我的问题：如何在Cirq / Tensorflow Quantum中正确实施受控Rx？

PS我找不到Google Cirq的标签

后续行动：这如何推广到受控Ry和受控Rz的类似情况？

对于Rz，我在https://threeplusone.com/pubs/on_gates.pdf上发现了门分解，涉及H.on（q1），CNOT（q0，q1），H.on（q2），但这还不是CRz具有任意角度。我会在H之前介绍角度吗？

对于Ry，我还没有发现分解，也没有找到CRy。

您所拥有的是在Cirq中完全正确实施X轴受控旋转的方法。它可以用于仿真和其他类似的东西cirq.unitary而没有任何问题。

TFQ仅支持Cirq中的一部分门。例如，a cirq.ControlledGate可以具有任意数量的控制qubit，在某些情况下，这会使分解为与NiSQ硬件平台兼容的原始门变得更加困难（这就是为什么cirq.decompose不做任何事情ControlledOperations）。TFQ仅支持这些原始样式门，有关受支持门的完整列表，您可以执行以下操作：

tfq.util.get_supported_gates().keys()

在您的情况下，可以提出此门的更简单实现。首先我们可以注意到，cirq.rx(some angle)它等于cirq.X**(some angle / pi)被全局相位抵消：

>>> a = cirq.rx(0.3)
>>> b = cirq.X**(0.3 / np.pi)
>>> cirq.equal_up_to_global_phase(cirq.unitary(a), cirq.unitary(b))
True

现在开始使用X。那么我们要执行的操作是：

>>> qs = cirq.GridQubit.rect(1,2)
>>> a = (cirq.X**0.3)(qs[0]).controlled_by(qs[1])
>>> b = cirq.CNOT(qs[0], qs[1]) ** 0.3
>>> cirq.equal_up_to_global_phase(cirq.unitary(a), cirq.unitary(b))
True

由于cirq.CNOT在TFQ支持的门中，因此应该可序列化而没有任何问题。如果要制作门的符号版本，只需将0.3替换为即可sympy.Symbol。

后续答案：如果您想做一个CRz，您可以做与上面相同的事情，将CNOT门换成CZ门。对于CRy而言，这并不容易。为此，我建议进行以下组合：cirq.Y（0）和cirq.YY（0，1）。