Note

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Visualisation d’un circuit quantique

from qiskit import QuantumCircuit, ClassicalRegister, QuantumRegister

Dessin d’un circuit quantique

Lors de la construction d’un circuit quantique, le dessin du circuit aide souvent. Cette fonctionnalité est implémentée nativement par un objet ` ` QuantumCircuit ` . Vous pouvez la méthode ` ` print () ` `, ou la méthode ` ` draw () ` ` sur le circuit. Cela donnera une version utilisant les caractères ASCII <https://en.wikipedia.org/wiki/ASCII_art> __ du diagramme du circuit.

# Build a quantum circuit
circuit = QuantumCircuit(3, 3)

circuit.x(1)
circuit.h(range(3))
circuit.cx(0, 1)
circuit.measure(range(3), range(3));

print(circuit)

     ┌───┐          ┌─┐
q_0: ┤ H ├───────■──┤M├───
     ├───┤┌───┐┌─┴─┐└╥┘┌─┐
q_1: ┤ X ├┤ H ├┤ X ├─╫─┤M├
     ├───┤└┬─┬┘└───┘ ║ └╥┘
q_2: ┤ H ├─┤M├───────╫──╫─
     └───┘ └╥┘       ║  ║
c_0: ═══════╬════════╩══╬═
            ║           ║
c_1: ═══════╬═══════════╩═
            ║
c_2: ═══════╩═════════════

circuit.draw()

     ┌───┐          ┌─┐
q_0: ┤ H ├───────■──┤M├───
     ├───┤┌───┐┌─┴─┐└╥┘┌─┐
q_1: ┤ X ├┤ H ├┤ X ├─╫─┤M├
     ├───┤└┬─┬┘└───┘ ║ └╥┘
q_2: ┤ H ├─┤M├───────╫──╫─
     └───┘ └╥┘       ║  ║
c_0: ═══════╬════════╩══╬═
            ║           ║
c_1: ═══════╬═══════════╩═
            ║
c_2: ═══════╩═════════════
                          

Autres manière de dessiner les circuits

A text output is useful for quickly seeing the output while developing a circuit, but it doesn’t provide the most flexibility in its output. There are two alternative output renderers for the quantum circuit. One uses matplotlib, and the other uses LaTeX, which leverages the qcircuit package. These can be specified by using mpl and latex values for the output kwarg on the draw() method.

# Matplotlib Drawing
circuit.draw(output='mpl')

Contrôle de la sortie de circuit.draw()

By default, the draw() method returns the rendered image as an object and does not output anything. The exact class returned depends on the output specified: 'text' (the default) returns a TextDrawer object, 'mpl' returns a matplotlib.Figure object, and latex returns a PIL.Image object. Having the return types enables modifying or directly interacting with the rendered output from the drawers. Jupyter notebooks understand these return types and render them for us in this tutorial, but when running outside of Jupyter, you do not have this feature automatically. However, the draw() method has optional arguments to display or save the output. When specified, the filename kwarg takes a path to which it saves the rendered output. Alternatively, if you’re using the mpl or latex outputs, you can leverage the interactive kwarg to open the image in a new window (this will not always work from within a notebook but will be demonstrated anyway).

Personnalisation de la sortie

Selon le type de sortie, il y a aussi des options pour personnaliser le schéma du circuit.

Désactiver les barrières de traçage et inverser l’ordre des bits

Les deux premières options sont supportées par les trois backends. Elles vous permettent de configurer à la fois l’ordre des bits et si vous tracez ou non des barrières. Ces options peuvent être ajustées par les arguments nommés reverse_bits et plot_barriers, respectivement. Les exemples ci-dessous fonctionneront avec n’importe quel backend de sortie; dans un souci de simplicité, nous illustrons seulement le cas mpl.

# Draw a new circuit with barriers and more registers

q_a = QuantumRegister(3, name='qa')
q_b = QuantumRegister(5, name='qb')
c_a = ClassicalRegister(3)
c_b = ClassicalRegister(5)

circuit = QuantumCircuit(q_a, q_b, c_a, c_b)

circuit.x(q_a[1])
circuit.x(q_b[1])
circuit.x(q_b[2])
circuit.x(q_b[4])
circuit.barrier()
circuit.h(q_a)
circuit.barrier(q_a)
circuit.h(q_b)
circuit.cswap(q_b[0], q_b[1], q_b[2])
circuit.cswap(q_b[2], q_b[3], q_b[4])
circuit.cswap(q_b[3], q_b[4], q_b[0])
circuit.barrier(q_b)
circuit.measure(q_a, c_a)
circuit.measure(q_b, c_b);

# Draw the circuit
circuit.draw(output='mpl')

# Draw the circuit with reversed bit order
circuit.draw(output='mpl', reverse_bits=True)

# Draw the circuit without barriers
circuit.draw(output='mpl', plot_barriers=False)

# Draw the circuit without barriers and reverse bit order
circuit.draw(output='mpl', plot_barriers=False, reverse_bits=True)

Personnalisations spécifiques au backend

Certaines options de personnalisation disponibles peuvent être spécifiques à un type de sortie. La valeur de l’argument de mot clef line_length pour la sortie de type texte peut être utilisée pour définir une largeur maximale pour la sortie. Lorsqu’un diagramme est plus large que le maximum, le dessin se poursuit à la ligne suivante. Pour le type de sortie mpl l’argument style peut aussi être utilisé pour personnaliser la sortie. L’option scale est utilisée par les modes de sortie mpl et latex pour réduire la taille de l’image de sortie avec un facteur d’ajustement multiplicatif. L’argument style est spécifié à l’aide d’un dict (dictionnaire Python) avec de multiples options, offrant un haut niveau de flexibilité pour changer les couleurs, le rendu du texte pour différents types de portes, différents styles de lignes, etc. Les options disponibles sont les suivantes:

• ** textcolor** (str): Code de couleur à utiliser pour le texte. La valeur par défaut est '#000000'

• ** subtextcolor** (str): Code de couleur à utiliser pour le sous-texte. La valeur par défaut est '#000000'

• ** linecolor** (str): Code de couleur à utiliser pour les lignes. La valeur par défaut est '#000000'

• ** creglinecolor** (str): Code de couleur à utiliser pour les lignes des registres classiques. La valeur par défaut est '#778899'

• ** gatetextcolor** (str): Code de couleur à utiliser pour le texte dans les portes. La valeur par défaut est '#000000'

• ** gatefacecolor** (str): Code de couleur à utiliser pour les portes. La valeur par défaut est ` “#ffffff” ` `

• ** barrierfacecolor** (str): Code de couleur à utiliser pour les barrières. La valeur par défaut est '#bdbdbd'

• backgroundcolor (str): Le code de couleur à utiliser pour l’arrière-plan. Par défaut, '#ffffff'

• ** fontsize** (int): taille de police à utiliser pour le texte. La valeur par défaut est 13

• ** fontsize** (int): taille de police à utiliser pour le texte de petite taille. La valeur par défaut est 8

• ** displaytext** (dict): dictionnaire contenant le texte à utiliser pour chaque type d’élément dans la visualisation de sortie. Les valeurs par défaut sont :

  'id': 'id',
  'u0': 'U_0',
  'u1': 'U_1',
  'u2': 'U_2',
  'u3': 'U_3',
  'x': 'X',
  'y': 'Y',
  'z': 'Z',
  'h': 'H',
  's': 'S',
  'sdg': 'S^\\dagger',
  't': 'T',
  'tdg': 'T^\\dagger',
  'rx': 'R_x',
  'ry': 'R_y',
  'rz': 'R_z',
  'reset': '\\left|0\\right\\rangle'
  

  Vous devez spécifier toutes les valeurs nécessaires si vous l’utilisez. Un dictionnaire incomplet passé donnera des résultats non garantis, voire des erreurs.

• ** displaycolor** (dict): Les codes de couleur à utiliser pour chaque élément de circuit. Par défaut, toutes les valeurs par défaut sont celles de gatefacecolor et les mots clés sont les mêmes que pour displaytext. Aussi, comme pour displaytext, un dictionnaire incomplet passé donnera des résultats non garantis, voire des erreurs.

• ** latexdrawerstyle** (bool): Lorsqu’il est défini sur True, le mode LaTeX qui trace les portes comme le mode de sortie latex est activé.

• ** usepiformat** (bool): Lorsqu’il est défini sur True, les sorties sont exprimées en radians.

• ** fold** (int): Le nombre d’éléments de circuit présentés sur une largeur d’affichage. La valeur par défaut est 20.

• cregbundle (bool): Lorsqu’il est défini sur True, les registres classiques sont regroupés.

• ** showindex** (bool): Lorsqu’il est défini sur True, un index est dessiné.

• ** compres** (bool): Si la valeur est True, dessine un circuit compressé.

• ** figwidth** (int): La largeur maximale (en pouces) de la figure de sortie.

• ** dpi** (int): Le DPI (résolution en pixel par pouce) à utiliser pour l’image de sortie. La valeur par défaut est 150.

• ** creglinestyle** (str): Définit le style de ligne à utiliser pour les registres classiques. Les choix sont 'solid', 'doublet', ou n’importe quelle valeur valide de matplotlib pour l’argument de mot clef linestyle. La valeur par défaut est doublet.

# Set line length to 80 for above circuit
circuit.draw(output='text')

            ░ ┌───┐ ░    ┌─┐
qa_0: ──────░─┤ H ├─░────┤M├───────────────────────────
      ┌───┐ ░ ├───┤ ░    └╥┘┌─┐
qa_1: ┤ X ├─░─┤ H ├─░─────╫─┤M├────────────────────────
      └───┘ ░ ├───┤ ░     ║ └╥┘┌─┐
qa_2: ──────░─┤ H ├─░─────╫──╫─┤M├─────────────────────
            ░ ├───┤ ░     ║  ║ └╥┘    ░ ┌─┐
qb_0: ──────░─┤ H ├─■─────╫──╫──╫──X──░─┤M├────────────
      ┌───┐ ░ ├───┤ │     ║  ║  ║  │  ░ └╥┘┌─┐
qb_1: ┤ X ├─░─┤ H ├─X─────╫──╫──╫──┼──░──╫─┤M├─────────
      ├───┤ ░ ├───┤ │     ║  ║  ║  │  ░  ║ └╥┘┌─┐
qb_2: ┤ X ├─░─┤ H ├─X──■──╫──╫──╫──┼──░──╫──╫─┤M├──────
      └───┘ ░ ├───┤    │  ║  ║  ║  │  ░  ║  ║ └╥┘┌─┐
qb_3: ──────░─┤ H ├────X──╫──╫──╫──■──░──╫──╫──╫─┤M├───
      ┌───┐ ░ ├───┤    │  ║  ║  ║  │  ░  ║  ║  ║ └╥┘┌─┐
qb_4: ┤ X ├─░─┤ H ├────X──╫──╫──╫──X──░──╫──╫──╫──╫─┤M├
      └───┘ ░ └───┘       ║  ║  ║     ░  ║  ║  ║  ║ └╥┘
c0_0: ════════════════════╩══╬══╬════════╬══╬══╬══╬══╬═
                             ║  ║        ║  ║  ║  ║  ║
c0_1: ═══════════════════════╩══╬════════╬══╬══╬══╬══╬═
                                ║        ║  ║  ║  ║  ║
c0_2: ══════════════════════════╩════════╬══╬══╬══╬══╬═
                                         ║  ║  ║  ║  ║
c1_0: ═══════════════════════════════════╩══╬══╬══╬══╬═
                                            ║  ║  ║  ║
c1_1: ══════════════════════════════════════╩══╬══╬══╬═
                                               ║  ║  ║
c1_2: ═════════════════════════════════════════╩══╬══╬═
                                                  ║  ║
c1_3: ════════════════════════════════════════════╩══╬═
                                                     ║
c1_4: ═══════════════════════════════════════════════╩═
                                                       

# Change the background color in mpl

style = {'backgroundcolor': 'lightgreen'}

circuit.draw(output='mpl', style=style)

# Scale the mpl output to 1/2 the normal size
circuit.draw(output='mpl', scale=0.5)

circuit_drawer() en tant que fonction

Si vous avez une application où vous préférez tracer un circuit avec une fonction autonome au lieu d’utiliser un méthode sur un objet de type circuit, vous pouvez utiliser directement la fonction circuit_drawer(), qui fait partie de l’interface publique stable de qiskit.tools.visualisation. La fonction se comporte de façon identique à la méthode circuit.draw(), sauf qu’elle attend un argument de type circuit.

Note: Dans Qiskit Terra < = 0.7, la fonction circuit_drawer() utilise pr défaut le type de sortie latex, en particulier la version 0.6.x inclut une substitution à mpl si la sortie latex échoue pour quelque raison que ce soit. A partir de l’édition 0.8, l’affichage par défaut est en mode text.

from qiskit.tools.visualization import circuit_drawer

circuit_drawer(circuit, output='mpl', plot_barriers=False)

import qiskit.tools.jupyter
%qiskit_version_table
%qiskit_copyright

Version Information

Qiskit Software	Version
Qiskit	None
Terra	0.15.0
Aer	0.5.1
Ignis	None
Aqua	None
IBM Q Provider	0.7.0
System information
Python	3.8.2 (default, Mar 26 2020, 10:43:30) [Clang 4.0.1 (tags/RELEASE_401/final)]
OS	Darwin
CPUs	4
Memory (Gb)	16.0
Fri May 08 08:43:36 2020 EDT

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