OpenQASM 解析¶
概览¶
- 模块：
fieldqkit.circuit.qasm2 - 源文件：
qasm2.py（约410 行） - 作用：将 OpenQASM 2.0 程序解析为统一的 gate tuple IR
- 调用入口：
QuantumCircuit.from_openqasm2
QuantumCircuit→ QCIS 的转换见 QCIS 原生指令。
qasm2 模块¶
导出接口¶
__all__ = [
"parse_expression",
"parse_openqasm2_regs",
"parse_openqasm2_custom_gates",
"parse_openqasm2_to_gates",
]
parse_openqasm2_to_gates(openqasm2_str: str)¶
主入口。将完整 OpenQASM 2.0 字符串解析为 gate tuple IR。
| 参数 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
openqasm2_str |
str |
完整 OpenQASM 2.0 程序 |
返回：(new, qubit_used, cbit_used)
| 返回值 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
new |
list |
解析后的语句行列表（gate tuple IR） |
qubit_used |
set[int] |
使用的 qubit 索引集合 |
cbit_used |
set[int] |
使用的 cbit 索引集合 |
解析能力：
qreg/creg声明解析与全局索引映射- 所有内置门（离散门、参数门、三比特门）
- 噪声信道门（
depolarize1/depolarize2/x_error/y_error/z_error/amplitude_damping/phase_damping），以opaque声明承载 measure/barrier/reset- 自定义
gate/opaque定义的内联展开
不支持：
- 经典条件门
if (c == val) ...：解析器遇到此类语句会抛出ValueError。
parse_openqasm2_regs(openqasm2_str: str)¶
解析 qreg 和 creg 声明，将多寄存器定义提取并从源码中移除。
返回：(qregs, cregs, new_qasm)
| 返回值 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
qregs |
list[tuple[str, int]] |
量子寄存器名与大小 |
cregs |
list[tuple[str, int]] |
经典寄存器名与大小 |
new_qasm |
str |
移除寄存器声明后的 QASM |
parse_openqasm2_custom_gates(openqasm2_str: str)¶
解析并缓存自定义门定义（gate ... { ... }），在主解析中内联展开。
辅助函数¶
_record_qubits(qubit_used: list, *qubits: int) -> None¶
将 qubit 索引追加到已使用列表。
generate_reg_map(regs)¶
将多个寄存器按顺序平铺为全局索引映射字典。例如 [('q', 3), ('r', 2)] → {('q', 0): 0, ('q', 1): 1, ('q', 2): 2, ('r', 0): 3, ('r', 1): 4}。
sparse_gate_params_qregs(line: str)¶
将一行门指令拆解为 (gate_name, params_str, qregs_str) 三元组。
get_positions_list(gate, qregs_str, qreg_map, creg_map)¶
根据门名和寄存器引用字符串，查找全局 qubit/cbit 索引列表。
与 QuantumCircuit 的关系¶
| QuantumCircuit 方法 | 调用链 |
|---|---|
from_openqasm2(qasm) |
校验 OPENQASM 2.0 头 → parse_openqasm2_to_gates → 回填属性 |
to_openqasm2(symbolic=False) |
将 gate tuple IR 导出为 QASM 2.0 字符串；symbolic=True 保留字符串参数 |
行为说明¶
- 解析过程默认静默，不输出调试信息
- 输出门序列采用统一 tuple IR，便于导出、绘图和编译复用
- 参数表达式求值使用
parse_expression（来自quantumcircuit_helpers，安全 AST 求值） - 噪声信道在
to_openqasm2中先以opaque声明，再按门发射；单比特形如opaque depolarize1(p) q;与depolarize1(0.1) q[0];，双比特形如opaque depolarize2(p) q0,q1;与depolarize2(0.05) q[0],q[1];。阻尼信道（amplitude_damping/phase_damping）的形参名用gamma，其余用p。这些门同样可经from_openqasm2往返还原。
示例¶
from fieldqkit.circuit.qasm2 import parse_openqasm2_to_gates
qasm = """
OPENQASM 2.0;
include "qelib1.inc";
qreg q[2];
creg c[2];
rx(pi/4) q[0];
cx q[0],q[1];
measure q[0] -> c[0];
"""
new, qubit_used, cbit_used = parse_openqasm2_to_gates(qasm)
print(new)