qml.operation

该模块包含用于定义PennyLane操作和可观察量的抽象基类。

警告

除非您是PennyLane或插件开发者，否则您可能不需要直接使用这些类。

请查看主要操作页面以获取可用操作和观测量的详细信息。

描述

量子比特操作

Operator 类作为运算符的基类，并被 Observable 类和 Operation 类继承。这些类被子类化以在 PennyLane 中实现量子操作和测量可观测量。

• 每个 Operator 子类代表物理状态之间一般类型的映射。这些子类的每个实例代表

  • 算子的一个应用或

  • 一种用于测量并返回相应结果的指令。

  操作符使用给定的参数值作用于一系列导线（子系统）。

• 每个 Operation 子类代表一种量子操作，例如一个单位量子门。这些子类的每个实例代表将给定参数值应用于给定序列的线（子系统）的操作。

• 每个 Observable 子类代表一种物理可观测量。这些子类的每个实例代表一个测量指令，并返回给定参数值在一系列线（子系统）上的相应结果。

微分

通常，一个 Operation 对于一个参数是可微的（至少使用有限差分法）当且仅当

• 该参数的域是连续的。

对于一个 Operation 来说，要使用解析微分法对一个参数进行可微分性，必须满足一个额外的约束：

• 参数域必须是实数。

注意

这些条件是 不 足够的，以进行解析微分。例如，CV 门还必须定义一个矩阵，表示它们在象限算子上的海森堡线性变换。

CV 操作基础类

由于额外的要求，连续变量（CV）操作必须是CVOperation或CVObservable类的子类，而不是Operation和Observable。

微分

要使用解析方法进行高斯CV操作的梯度计算，此外，您需要提供静态类方法 _heisenberg_rep()，该方法返回给定参数列表的海森堡表示。具体来说：

• 对于高斯CV操作，该方法应返回操作对给定参数值的象限算子向量\(\mathbf{r}\)所执行的线性变换矩阵。

• 对于高斯CV可观测量，此方法应返回一个实数向量（第一阶可观测量）或对称矩阵（第二阶可观测量），作为正交算子的系数 \(\x\) 和 \(\p\)。

PennyLane 使用约定 \(\mathbf{r} = (\I, \x, \p)\) 来表示单模态操作和可观测量，\(\mathbf{r} = (\I, \x_0, \p_0, \x_1, \p_1, \ldots)\) 来表示多模态操作和可观测量。

注意

非高斯CV操作和可观测量当前仅通过有限差分法的梯度计算支持。

目录

操作符类型

Operator(*params[, wires, id])	表示量子算子的基类。
操作(*params[, wires, id])	表示应用于量子状态的量子门或通道的基类。
Observable(*params[, wires, id])	表示可观测量的基类。
CV()	一个表示连续变量操作的混入基类。
CVObservable(*params[, wires, id])	表示连续变量可观测量的基类。
CVOperation(*params[, wires, id])	表示连续变量量子门的基础类。
Channel(*参数[, 导线, ID])	量子通道的基类。
StatePrepBase(*参数[, 导线, 标识])	一个用于状态准备操作的接口。

错误

当Operator方法未定义时，会引发一种错误类型，具体取决于未定义的方法。

OperatorPropertyUndefined	用于未定义操作符属性或方法的通用异常。
AdjointUndefinedError	当一个运算符的伴随版本未定义时引发。
DecompositionUndefinedError	当算子的分解表示未定义时引发。
DiagGatesUndefinedError	当运算符的对角化门未定义时引发。
EigvalsUndefinedError	当算子的特征值未定义时引发。
GeneratorUndefinedError	异常，用于指示运算符没有生成器
MatrixUndefinedError	当运算符的矩阵表示未定义时引发。
ParameterFrequenciesUndefinedError	用于指示某个运算符没有参数频率的异常
PowUndefinedError	当操作符的功率未定义时引发。
SparseMatrixUndefinedError	当操作符的稀疏矩阵表示未定义时引发。
TermsUndefinedError	当运算符作为线性组合的表示未定义时引发。

布尔函数

BooleanFn 是对单个对象的函数，返回 True 或 False。 operation 模块提供以下内容：

defines_diagonalizing_gates	如果一个运算符定义了对角化门，则返回 True 。
gen_is_multi_term_hamiltonian	如果一个算子定义了生成元，并且它是一个包含多个项的哈密顿量，则返回 True。
has_gen	如果一个操作符定义了生成器，则返回 True。
has_grad_method	如果一个操作符定义了 grad_method，则返回 True。
has_multipar	如果一个运算符根据 num_params 有多个参数，则返回 True。
has_nopar	如果根据 num_params，操作符没有参数，则返回 True。
has_unitary_gen	如果一个操作符根据 has_unitary_generator 标志具有 unitary_generator，则返回 True。
is_measurement	如果一个操作符是一个 MeasurementProcess 实例，则返回 True。
is_trainable	如果算子的任何参数是可训练的，根据 qml.math.requires_grad，则返回 True。
not_tape	如果对象不是量子纸带，则返回 True

其他

operation_derivative(操作)	计算一个操作的导数。
WiresEnum(值)	整数枚举类，用于表示操作作用于的电线数量
AllWires	表示子系统中所有线路的枚举。
AnyWires	一个表示子系统中任何电线的枚举。

PennyLane 还提供了一个函数，用于检查算子实例的一致性和正确性。

assert_valid(op[, skip_pickle, ...])

对Operator进行基本验证检查，以确保其已正确定义。

操作属性

PennyLane包含了一个用于存储具有相似属性和行为的操作列表的机制（例如，那些是自身的逆操作）。下面的属性已经包含，并主要用于编译变换的目的。可以通过实例化新的 Attribute 对象来添加新属性。请注意，这些对象位于 pennylane.ops.qubit.attributes 中，而不是 pennylane.operation。

属性	用于表示具有某种属性的一组算子的类。
composable_rotations	进行多次操作组合后，操作结果会在参数的加法（或替代累加）中产生的操作。
diagonal_in_z_basis	在计算基中对角的操作。
has_unitary_generator	由单位算子生成的操作。
self_inverses	自身为逆的运算。
supports_broadcasting	支持参数广播的操作。
symmetric_over_all_wires	如果交换线路的顺序，操作是相同的。
symmetric_over_control_wires	受控操作，如果你交换所有但最后一个（目标）电线的顺序，它们是相同的。

代码/qml操作

 

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