UnitaryLab 模拟器用户手册
UnitaryLab 提供 Python 量子线路构建、模拟执行、线路分析、格式转换、编译和算法接口。本手册面向使用这些公共接口的开发者。
功能范围
| 任务 | 主要入口 | 文档 |
|---|---|---|
| 创建线路、寄存器和量子门 | Circuit、Register、ClassicalRegister | 线路基础 |
| 执行纯态线路并读取结果 | Circuit.execute()、ExecutionResult | 线路执行 |
| 模拟密度矩阵和门后噪声 | Circuit.execute_density() | 密度矩阵与噪声模型 |
| 绘制、分析和交换线路 | draw()、analyze()、to_qasm*()、to_python()、to_cudaq() | 线路工具 |
| 优化、转译和映射线路 | optimize()、transpile()、compile() | 线路优化与编译 |
| 提交真实量子硬件任务 | submit()、QCompiler.submit() | 真机任务提交 |
| 使用算法和应用工具 | unitarylab.library 及其子模块 | 算法库概览 |
| 运行分子电子结构和 DMRG 工作流 | unitarylab_chemistry | 量子化学扩展 |
安装
支持的 Python 版本为 3.10–3.12。主模拟器支持 Windows、Linux 和 macOS：
pip install unitarylabimport unitarylab
print(unitarylab.__version__)可选组件：
# CUDA 12 C++ 后端
pip install "unitarylab[cuda]"
# 量子化学扩展
pip install "unitarylab[chemistry]"CUDA extra 安装与当前 Python 和平台匹配的 unitarylab-cu12 wheel，运行时需要兼容的 NVIDIA 驱动。Chemistry 扩展支持 Linux 和 macOS，不支持 Windows；该限制不影响主模拟器。
核心入口
from unitarylab import Circuit, Register, ClassicalRegisterCircuit：保存量子门、测量映射和寄存器信息，并提供执行、绘图、导出和编译方法。Register：定义量子寄存器。ClassicalRegister：定义线路测量使用的经典寄存器。QCompiler：提供优化、转译、映射和硬件提交流水线。unitarylab.library：提供基础算法和应用工具。
各接口的导入路径和返回形式见 API 使用总览。
术语
| 术语 | 含义 |
|---|---|
| backend（后端） | 执行状态表示和门运算的实现，例如 torch、numpy、cpp、tensornet |
| shots（执行次数） | 线路测量样本数；中途测量时逐 shot 独立执行 |
| classical | 使用经典数值方法计算的分支，不构造量子执行结果 |
| block encoding（块编码） | 将非酉矩阵按比例嵌入更大酉矩阵的方法 |
阅读路径
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