matrix utilities¶
模块¶
fieldqkit.sim.matrix
概览¶
该模块维护模拟器使用的基础态与门矩阵定义：
- 初态列向量：
ket0、ket1 - 多比特基态构造：
ketn0(nqubits)、ketn1(nqubits) - 固定门矩阵常量：如
x_mat、h_mat、cx_mat、cz_mat、ccx_mat - 参数门矩阵函数：如
rx_mat、ry_mat、rz_mat、u_mat、rxx_mat - 统一索引：
gate_matrix_dict
关键函数¶
ketn0(nqubits: int, *, device=None) -> torch.Tensor¶
- 作用：构造
|0...0⟩列向量。 - 维度：
(2**nqubits, 1)。
ketn1(nqubits: int, *, device=None) -> torch.Tensor¶
- 作用：构造
|1...1⟩列向量。 - 维度：
(2**nqubits, 1)。
参数门矩阵函数¶
- 单比特：
rx_mat、ry_mat、rz_mat、u_mat - 双比特：
rxx_mat、ryy_mat、rzz_mat
所有函数返回 torch.Tensor(dtype=torch.complex*)，维度与门作用比特数一致。
gate_matrix_dict¶
- 字典键是门名字符串，值为：
- 固定门：对应矩阵常量
- 参数门：对应矩阵构造函数
- 完整键集合（共 26 个）：
- 单比特：
id/x/y/z/h/s/sdg/t/tdg/sx/sxdg - 双比特：
swap/iswap/ecr/cx/cy/cz - 参数门：
rx/ry/rz/u/rxx/ryy/rzz - 三比特：
ccz/ccx
注意事项¶
statevector模拟器依赖本模块矩阵定义；变更gate_matrix_dict会直接影响模拟结果。- 字典中没有
cnot键；QuantumCircuit的cnot()在建线路时即以cx记录，因此模拟器只会查到cx。
示例¶
import torch
from fieldqkit.sim.matrix import ketn0, gate_matrix_dict
psi0 = ketn0(3)
rx_fn = gate_matrix_dict["rx"]
rx = rx_fn(torch.pi / 3)
cz = gate_matrix_dict["cz"]
print(psi0.shape)
print(rx.shape, cz.shape)