如何在 Qiskit 中进行压缩交换？

Question

我有一个带有两个寄存器的电路，m 和 q。

from qiskit import execute, Aer, IBMQ, QuantumCircuit

m = QuantumRegister(3, "m")
q = QuantumRegister(3, "q")
cl = ClassicalRegister(2, "cl")
circ = QuantumCircuit( m, q,cl)

circ.x([q[0],q[1],q[2]]) 

如何在 Qiskit 中交换它们，使量子比特的顺序变为 m₀,q₀ ,m₁,q₁,m ₂,q₂.

Answer 1

如果问题是关于添加 SWAP 门然后恢复该交换，您可以创建一个交换电路在前面，然后放置重新映射的电路，然后完成第一个电路的逆。流程如下：

1. 使用SWAP 门创建电路：

称为LayoutTransformation 的转译器通道允许创建一个由SWAP 门组成的电路，这些门将布局更改为另一个布局（在本例中为[0, 2, 4, 1, 3, 5]）。使用起来有点晦涩难懂。如果您想了解更多信息，请告诉我：

from qiskit.transpiler.passes import LayoutTransformation
from qiskit.transpiler import Layout, CouplingMap

swap_front = QuantumCircuit(circ.num_qubits)

layout_transformation = LayoutTransformation(CouplingMap.from_full(circ.num_qubits),
                     Layout.generate_trivial_layout(*circ.qregs),
                     Layout.from_intlist([0, 2, 4, 1, 3, 5], *circ.qregs))
swap_front = layout_transformation(swap_front).inverse()
swap_front.barrier() # you can remove this line. Only here for didactic purpose
swap_front.draw('mpl')

1. 将电路重新映射到新布局：

from qiskit import transpile

new_circ = transpile(circ, initial_layout=[0, 2, 4, 1, 3, 5])
new_circ.draw('mpl')

使用参数initial_layout，您可以为寄存器中的每个量子位选择一个物理量子位。在这种情况下m_0 -> 0，m_1 -> 2，...

1. 撤消交换：

如果电路是可逆的，您可以使用方法inverse 将其反转。第一个电路的逆可以撤消交换

swap_back = swap_front.inverse()
swap_back.draw('mpl')

4. 综合起来：

final = swap_front + new_circ + swap_back
final.draw('mpl')