Grover算法试验

《量子算法与编程入门》4.3 Grover算法

量子搜索算法如何工作
https://quantum.country/search

01 grover算法在Qiskit上试验

grover.py

# grover.py
# 《量子算符与编程入门》 4.3 Grover算法
# 基于QISKit实现Grover算法
# mytoken = "mytoken"
myconfig = {"url": 'https://quantumexperience.ng.bluemix.net/api'
}
from IBMQuantumExperience import *api = IBMQuantumExperience(token=mytoken, config=myconfig)# 每行前面不要有空格和tab键
# code代码的格式要求比较严格
# 1 include "qelib1.inc" 与引号之间对多只能有一个回车换号符
code = '''include "qelib1.inc";qreg q[5];creg c[5];h q[0];h q[1];x q[2];h q[2];h q[2];h q[1];h q[2];cx q[2],q[1];h q[1];h q[2];tdg q[2];h q[0];h q[2];cx q[2],q[0];h q[0];h q[2];t q[2];h q[1];h q[2];cx q[2],q[1];h q[1];h q[2];tdg q[1];tdg q[2];h q[0];h q[2];cx q[2],q[0];h q[0];h q[2];h q[0];h q[1];cx q[1],q[0];h q[0];h q[1];t q[2];tdg q[1];h q[2];h q[0];h q[1];cx q[1],q[0];h q[0];h q[1];t q[0];s q[1];h q[0];h q[1];x q[0];x q[1];h q[1];h q[0];h q[1];cx q[1],q[0];h q[0];h q[1];x q[0];h q[1];h q[0];x q[1];measure q[0] -> c[0];h q[1];measure q[1] -> c[1];
'''
# 我申请的个人账号没有使用物理芯片的权限
# data = api.run_experiment(qasm=code, backend='ibmqx4', shots=1024, name=None, timeout=180, access_token=mytoken)
data = api.run_experiment(qasm=code, backend='simulator', shots=1024, name=None)result = data['result']['measure']
label = result['labels']
value = result['values']
print("测量结果：")
print(label)
print("对应的概率为:")
print(value)print("data的完整返回结果:")
print(data)import matplotlib.pyplot as pltplt.bar(label, value)
plt.show()

用模拟设备运行结果：

C:\Python36\python.exe D:/tmp/tensorflow/grover.py
测量结果：
['00011']
对应的概率为:
[1]
data的完整返回结果:
{'status': 'DONE', 'idExecution': '5c30a53a65bb5100566f3e2f', 'idCode': '5c30a53965bb5100566f3e2e', 'result': {'extraInfo': {'seed': 3816039801}, 'measure': {'qubits': [0, 1], 'labels': ['00011'], 'values': [1]}}}

在ibmqx4上的试验结果

02 grover算法在Liqui|>上试验

grover.fsx

#if INTERACTIVE
#r@"..\bin\Liquid1.dll"
#else
namesapce Microsoft.Research.Liquid
#endif
open System
open System.Collections.Generic
open Microsoft.Research.Liquid
open Util
open Operationsmodule Script=[<LQD>]let Grover() = show "Grover算法"let ket = Ket(3)let qs = ket.QubitsX qs.Tail.TailH >< qsCCNOT qslet target = !!(qs, 0, 1)H >< targetX >< targetH target.TailCNOT targetH target.TailX >< targetH >< qsM >< targetfor q in target doshow "测量得到的结果是: %s"(q.ToString())#if INTERACTIVE
doScript.Grover()
#endif

运行结果：

d:\git\Quantum\Liquid\Samples>fsi grover.fsx
0:0000.0/Grover算法
0:0000.0/
0:0000.0/===========================================================================================
0:0000.0/=    The Language-Integrated Quantum Operations (LIQUi|>) Simulator                       =
0:0000.0/=        Copyright (c) 2015,2016 Microsoft Corporation                                    =
0:0000.0/=        If you use LIQUi|> in your research, please follow the guidelines at             =
0:0000.0/=        https://github.com/StationQ/Liquid for citing LIQUi|> in your publications.     =
0:0000.0/===========================================================================================
0:0000.0/
0:0000.0/测量得到的结果是:                  0|0>+                 1|1>
0:0000.0/测量得到的结果是:                  0|0>+                 1|1>

03 grover算法在ProjectQ上试验

grover.py

# grover.py
# ProjectQ上Grover算法
from projectq.backends import CircuitDrawer
from projectq import MainEngine
from projectq.ops import *def grover(eng, t):qs = eng.allocate_qureg(3)X | qs[2]All(H) | qsH |qs[2]CNOT | (qs[1], qs[2])Tdagger | qs[2]CNOT | (qs[0], qs[2])T | qs[2]CNOT | (qs[1], qs[2])Tdagger | qs[2]CNOT | (qs[0], qs[2])Tdagger | qs[1]T | qs[2]CNOT | (qs[0], qs[1])H | qs[2]Tdagger | qs[1]CNOT | (qs[0], qs[1])T | qs[0]S | qs[1]H | qs[0]H | qs[1]X | qs[0]X | qs[1]H | qs[1]CNOT | (qs[0], qs[1])H | qs[1]X | qs[0]X | qs[1]All(H) | qsAll(Measure) | qseng.flush()if t == 'simulator':print("执行Grover算法，检索到的元素是：" + str(int(qs[0])) + str(int(qs[1])))elif t == 'drawer':drawing_engine = CircuitDrawer()latex = drawing_engine.get_latex()circuit = open("grover.tex", 'w')circuit.write(latex)circuit.close();else:passif __name__ == "__main__":eng = MainEngine()types = 'simulator'grover(eng, types)drawing_engine = CircuitDrawer()eng = MainEngine(drawing_engine)types = 'drawer'grover(eng, types)

运行结果：

C:\Python36\python.exe D:/tmp/tensorflow/grover.py
执行Grover算法，检索到的元素是：11Process finished with exit code 0

运行pdflatex grover.tex生成pdf没成功。

如有错误之处，欢迎批评指正。QQ群:579809480。

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