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文档UnitaryLab 模拟器用户手册线路基础创建线路与寄存器

创建线路与寄存器

Circuit 保存量子门、测量映射和寄存器信息，是构建、执行、绘图、导出和编译线路的统一入口。简单线路可直接传入量子比特数；需要多寄存器或明确命名时再显式创建寄存器。

推荐导入

from unitarylab import Circuit, Register, ClassicalRegister

创建 Circuit

import numpy as np
from unitarylab import Circuit, Register, ClassicalRegister
 
# 直接指定比特数，同时创建默认 q/c 寄存器
qc = Circuit(3)
 
# 从已知状态开始
qc_from_state = Circuit(np.array([1, 0, 0, 0], dtype=complex))
 
# 自定义寄存器名称和布局
qr = Register("q", 2)
cr = ClassicalRegister("c", 2)
qc_named = Circuit(qr, cr, name="Bell Circuit")

Circuit(n) 会创建大小相同的默认量子寄存器 q 和经典寄存器 c。显式使用 Register 构造线路时，如需测量，应同时提供 ClassicalRegister。

构造方式适用场景
Circuit(n)单个量子/经典寄存器，二者大小均为 n
Circuit(state)从状态向量创建线路，向量长度必须为
Circuit(qreg, creg, name=...)自定义寄存器名称与布局

状态向量必须是一维、非零且可归一化。线路量子比特索引从 0 开始；传入不存在的索引会触发异常。

Register

from unitarylab import Register
 
qr = Register("q", 3)
q0 = qr[0]
first_two = qr[:2]
selected = qr[[0, 2]]

量子寄存器支持整数、切片和索引列表访问。索引必须在寄存器范围内。

ClassicalRegister

from unitarylab import Circuit, Register, ClassicalRegister
 
cr = ClassicalRegister("c", 2)
print(cr.values)  # [-1, -1]
 
qc = Circuit(Register("q", 2), cr)
qc.measure([0, 1], [0, 1])
result = qc.execute()
print(result.classical_registers["c"])

经典比特初始值为 -1，线路执行测量后更新。量子门与测量方法见量子门与测量。

使用建议

  • 将寄存器视为索引视图；门操作最终仍作用于线路的全局量子比特索引。
  • 需要读取测量值时，应从 ExecutionResult 读取，不要把构造线路时的经典寄存器当作多 shots 统计结果。
  • 组合子线路前先核对宽度和目标索引，避免隐式布局错误。

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