tgoop.com/pyproglib/6892
Create:
Last Update:
Last Update:
Проблема: для понимания внутренней механики квантовых вычислений полезно иметь собственный симулятор. Однако большинство разработчиков используют готовые библиотеки (Qiskit, Cirq), что скрывает фундаментальные детали: как образуются суперпозиции, проводятся операции, как происходит измерение.
Решение: авторы предлагают построить пошаговый симулятор, реализованный на Python. Это не просто упражнение — это шанс «потрогать» основы: векторы состояния, гейты, измерения и крах симуляции при измерении. В репозитории из официального companion‑кода иллюстрируется весь процесс.
Ниже упрощённая версия – ключевые части симулятора из главы о квантовых состояниях:
import numpy as np
class QubitRegister:
def __init__(self, n):
self.n = n
# старт: |0…0⟩
self.state = np.zeros(2**n, dtype=complex)
self.state[0] = 1.0
def apply_gate(self, gate, target):
"""Применяет матричный gate к qubit 'target'"""
full = 1
for i in range(self.n):
full = np.kron(full, gate if i == target else np.eye(2))
self.state = full @ self.state
def measure(self):
probs = np.abs(self.state)**2
outcome = np.random.choice(len(probs), p=probs)
# Проекция на классическое состояние
result = np.zeros_like(self.state)
result[outcome] = 1.0
self.state = result
return bin(outcome)[2:].zfill(self.n)
# Использование:
qr = QubitRegister(2)
H = np.array([[1, 1], [1, -1]]) / np.sqrt(2)
qr.apply_gate(H, target=0) # суперпозиция первого qubit
print("Перед измерением:", qr.state)
print("Измерено:", qr.measure())
Преимущества:
— Глубинное понимание формирования состояния и действия гейтов.
— Код открыт, минималистичен, легко адаптируется.
— Прекрасная демонстрация квантового измерения на уровне программиста.
Библиотека питониста #буст