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qml_encoding — 数据编码线路

概览

  • 模块：fieldqkit.algorithms.qml_encoding
  • 作用：把经典特征向量映射为量子态的编码线路，供 QML 训练使用。
  • 每种策略有两个变体：
  • 数值版（如 angle_encoding_circuit）：门携带具体数值。
  • 符号版（如 angle_encoding_circuit_symbolic）：门携带字符串参数名（x_0、x_1…），从而线路只需 transpile 一次即可在不同特征向量间复用（parameter-shift 路径关键优化）。

四个函数都是包级导出（from fieldqkit.algorithms import angle_encoding_circuit, ...）。

Angle 编码

angle_encoding_circuit

angle_encoding_circuit(
    features: Sequence[float],
    num_qubits: int,
    *,
    gate: str = "ry",
) -> QuantumCircuit
  • 对每个比特 i 施加 gate(feature_i)。
  • len(features) < num_qubits 时多余比特保持 |0⟩。
  • gate ∈ {"rx", "ry", "rz"}。

angle_encoding_circuit_symbolic

angle_encoding_circuit_symbolic(
    num_qubits: int,
    num_features: int,
    *,
    gate: str = "ry",
    prefix: str = "x",
) -> Tuple[QuantumCircuit, List[str]]
  • 返回 (circuit, encoding_param_names)，参数名为 prefix_0, prefix_1, …（共 min(num_features, num_qubits) 个）。

IQP 编码

iqp_encoding_circuit

iqp_encoding_circuit(
    features: Sequence[float],
    num_qubits: int,
    *,
    reps: int = 1,
) -> QuantumCircuit
  • 每个 repetition 结构：所有比特 H → 各比特 RZ(x_i) → 相邻对 RZZ(x_i · x_{i+1})（用 CX-RZ-CX 实现）。
  • 末尾再加一层 H，将相位差转为幅度差。

iqp_encoding_circuit_symbolic

iqp_encoding_circuit_symbolic(
    num_qubits: int,
    num_features: int,
    *,
    reps: int = 1,
    prefix: str = "x",
) -> Tuple[QuantumCircuit, List[str]]
  • 单比特 RZ 用符号参数 x_i；ZZ 相互作用门用符号乘积表达式 x_i*x_{i+1}。
  • 返回 (circuit, encoding_param_names)，其中 encoding_param_names 只列基础参数名（乘积表达式由其派生）。

与 QML 的关系

  • run_pqc_classifier(encoding="angle" / "iqp") 内部调用对应的符号版构建模板。
  • 也可传入自定义 callable (num_qubits, num_features) -> (QuantumCircuit, param_names) 作为 encoding。

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