pyqpanda中的線路矩陣與科羅内克張量積的驗證

最近開始使用pyqpanda答題，之前一直用qiskit搭電路，初上手pyqpanda 還是有些不适應。

開始入手，本帖驗證下門電路的矩陣表示以及多門多線路的矩陣表達。（完全是為了印證下數學概念的表達，沒什麼高深的東西）

from pyqpanda import *
init(QMachineType.CPU)
qbits = qAlloc_many(2)
prog = QProg()

prog << X(qbits[0])
prog << Z(qbits[1])

mat = np.array(get_matrix(prog,True)).reshape(4,4)
print(mat)
print(draw_qprog(prog))
           

輸出如下：

同樣用X，Z門各自的幺正矩陣湊出來如下：

def get_matrix_gate(gate):
    init(QMachineType.CPU)
    qbits = qAlloc_many(1)
    prog = QProg()
    prog<<gate(qbits[0])
    mat = np.array(get_matrix(prog,True)).reshape(2,2)
    return np.mat(mat)


X_mat = get_matrix_gate(X)
print(X_mat)

Z_mat = get_matrix_gate(Z)
print(Z_mat)

print('Tensor product of two gate')
two_qbits_matrix = np.kron(Z_mat,X_mat)
print(two_qbits_matrix)
           

輸出如下：

張量積的矩陣與兩個量子比特位的線路矩陣相同，說明：

在pyqpanda 中，

1）索引值高的量子比特位是高位，np.kron（高位門矩陣，低位門矩陣）

2）get_matrix(prog,True) api的第二個參數True表示大小端，在輸出矩陣時，尤其是線路矩陣時，！！必須！！，強調下，必須指定為True，否則輸出的高低位順序是反的。然而pyqpanda.get_matrix()中預設是False，這樣輸出的矩陣對應： 低位矩陣 kron 高位矩陣，如果直接與态矢量（4 by 1）相乘會出錯！

比如，預設調用 get_matrix 口：

from pyqpanda import *
init(QMachineType.CPU)
qbits = qAlloc_many(2)
prog = QProg()

prog << X(qbits[0])
prog << Z(qbits[1])

mat = np.array(get_matrix(prog)).reshape(4,4)

print(draw_qprog(prog))
print('Two qbits circuit matrix: ')
print(mat)


print('Tensor product of two gate (X_mat )')
two_qbits_matrix = np.kron(X_mat,Z_mat)
print(two_qbits_matrix)
           

 輸出：

初步使用pyqpanda時，發現這個小的不便之處。

之前使用qiskit 列印電路的矩陣時，預設是輸出 高位矩陣直積低位矩陣的結果。