Библиотека питониста | Python, Django, Flask

🎮 Реализация собственного симулятора квантового состояния (Hume)

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.

🆖 Еще больше полезных книг — в нашем канале @progbook

Библиотека питониста #буст

Please open Telegram to view this post

VIEW IN TELEGRAM

www.tg-me.com/us/Библиотека питониста | Python Django Flask/com.pyproglib/6892

2.5K viewsedited  Jul 1 at 07:34

🎮 Реализация собственного симулятора квантового состояния (Hume)

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())