mpo process simulator

模块

• fieldqkit.sim.mpo

概览

该模块提供“过程（算符）级”模拟：

• 输入：量子线路
• 输出：线路整体酉变换的 MPO 表示

不负责：

• observable 期望计算
• counts 采样

它的定位是过程张量演化/结构研究，而不是测量统计接口。

张量形状约定

• 单站点 MPO 张量：T[Dl, pout, Dr, pin]
• 维度含义：
• Dl/Dr: 左右虚拟键
• pin: 输入物理腿
• pout: 输出物理腿

关键函数

simulate_mpo_process(qc, *, param_values=None, max_bond_dim=None, device=None) -> List[torch.Tensor]

• 初始过程是单位算符 I^{\otimes n} 的 MPO。
• 对每个门执行“左乘”更新（U <- G U）。
• 支持：
• 固定门：one_qubit/two_qubit/three_qubit
• 参数门：one_qubit_param/two_qubit_param
• 功能门：barrier/measure/delay 跳过
• reset 不支持：
• reset 是非酉过程，本函数遇到时抛出 NotImplementedError。含 reset 的电路仍可构造并提交到真机。

max_bond_dim 行为

• None: 不做显式截断
• int: 对脏区间按需执行压缩 sweep，并将键维限制在给定上界

算法要点

• 单比特门：直接作用于每个站点的输出腿
• 多比特门：
• 先把门分解为局部 gate-MPO
• 对非相邻比特插入 identity bridge
• 再与当前过程 MPO 在区间内逐站点合并
• 压缩流程复用 MPS 模块的 SVD 与区间管理工具

返回结果使用建议

• 返回值是站点张量列表，不是稠密矩阵。
• 若需要与稠密参考比对，可先把 MPO 全收缩为 (2^n, 2^n) 矩阵。

测试

• tests/test_sim.py 覆盖：
• 与稠密参考酉矩阵一致性
• max_bond_dim 上界约束

相关页面

• mps simulator（mps.md）
• simulator interface（interface.md）