量子コンパイラを作る。 その16

概要

量子コンパイラを作る。
elixirで論理回路アセンブラをコンパイルして、qiskitな2ビット乗算器を生成した。

投入したソース

make 12
in 0 3
and 0 2 4
and 1 2 5
and 1 3 11
and 0 3 6
xor 5 6 10
and 5 6 7
xor 4 7 9
and 4 7 8
out 9 11

生成したqiskit

from qiskit import QuantumCircuit
from qiskit.primitives import StatevectorSampler
def tow(s):
	if (s == "00"):
		return "0"
	if (s == "01"):
		return "1"
	if (s == "10"):
		return "2"
	if (s == "11"):
		return "3"

def fow(s):
	if (s == "0000"):
		return "0"
	if (s == "0001"):
		return "1"
	if (s == "0010"):
		return "2"
	if (s == "0011"):
		return "3"
	if (s == "0100"):
		return "4"
	if (s == "0101"):
		return "5"
	if (s == "0110"):
		return "6"
	if (s == "0111"):
		return "7"
	if (s == "1000"):
		return "8"
	if (s == "1001"):
		return "9"
	if (s == "1010"):
		return "10"
	if (s == "1011"):
		return "11"
	if (s == "1100"):
		return "12"
	if (s == "1101"):
		return "13"
	if (s == "1110"):
		return "14"
	if (s == "1111"):
		return "15"

qc = QuantumCircuit(12)
qc.h(0)
qc.h(1)
qc.h(2)
qc.h(3)
qc.ccx(0, 2, 4)
qc.ccx(1, 2, 5)
qc.ccx(1, 3, 11)
qc.ccx(0, 3, 6)
qc.cx(5, 10)
qc.cx(6, 10)
qc.ccx(5, 6, 7)
qc.cx(4, 9)
qc.cx(7, 9)
qc.ccx(4, 7, 8)

qc.measure_all()
print(qc)
sampler = StatevectorSampler()
job = sampler.run([qc], shots = 100)
result = job.result()
counts = result[0].data.meas.get_counts()
print(f" {counts}")
for ans, cnt in counts.items():
    print(tow(ans[11] + ans[10]), " * ", tow(ans[9] + ans[8]), " = ", fow(ans[3] + ans[2] + ans[1] + ans[0]))

成果物

qiskit実行結果

$ python3 test22.py
         ┌───┐                                                   ░ ┌─┐
    q_0: ┤ H ├──■────────────────────────■───────────────────────░─┤M├─────────────────────────────────
         ├───┤  │                        │                       ░ └╥┘┌─┐
    q_1: ┤ H ├──┼────■─────────■─────────┼───────────────────────░──╫─┤M├──────────────────────────────
         ├───┤  │    │         │         │                       ░  ║ └╥┘┌─┐
    q_2: ┤ H ├──■────■─────────┼─────────┼───────────────────────░──╫──╫─┤M├───────────────────────────
         ├───┤  │    │         │         │                       ░  ║  ║ └╥┘┌─┐
    q_3: ┤ H ├──┼────┼─────────■─────────■───────────────────────░──╫──╫──╫─┤M├────────────────────────
         └───┘┌─┴─┐  │         │         │                       ░  ║  ║  ║ └╥┘┌─┐
    q_4: ─────┤ X ├──┼────■────┼─────────┼───────────────────■───░──╫──╫──╫──╫─┤M├─────────────────────
              └───┘┌─┴─┐  │    │         │                   │   ░  ║  ║  ║  ║ └╥┘┌─┐
    q_5: ──────────┤ X ├──┼────┼────■────┼─────────■─────────┼───░──╫──╫──╫──╫──╫─┤M├──────────────────
                   └───┘  │    │    │  ┌─┴─┐       │         │   ░  ║  ║  ║  ║  ║ └╥┘┌─┐
    q_6: ─────────────────┼────┼────┼──┤ X ├──■────■─────────┼───░──╫──╫──╫──╫──╫──╫─┤M├───────────────
                          │    │    │  └───┘  │  ┌─┴─┐       │   ░  ║  ║  ║  ║  ║  ║ └╥┘┌─┐
    q_7: ─────────────────┼────┼────┼─────────┼──┤ X ├──■────■───░──╫──╫──╫──╫──╫──╫──╫─┤M├────────────
                          │    │    │         │  └───┘  │  ┌─┴─┐ ░  ║  ║  ║  ║  ║  ║  ║ └╥┘┌─┐
    q_8: ─────────────────┼────┼────┼─────────┼─────────┼──┤ X ├─░──╫──╫──╫──╫──╫──╫──╫──╫─┤M├─────────
                        ┌─┴─┐  │    │         │       ┌─┴─┐└───┘ ░  ║  ║  ║  ║  ║  ║  ║  ║ └╥┘┌─┐
    q_9: ───────────────┤ X ├──┼────┼─────────┼───────┤ X ├──────░──╫──╫──╫──╫──╫──╫──╫──╫──╫─┤M├──────
                        └───┘  │  ┌─┴─┐     ┌─┴─┐     └───┘      ░  ║  ║  ║  ║  ║  ║  ║  ║  ║ └╥┘┌─┐
   q_10: ──────────────────────┼──┤ X ├─────┤ X ├────────────────░──╫──╫──╫──╫──╫──╫──╫──╫──╫──╫─┤M├───
                             ┌─┴─┐└───┘     └───┘                ░  ║  ║  ║  ║  ║  ║  ║  ║  ║  ║ └╥┘┌─┐
   q_11: ────────────────────┤ X ├───────────────────────────────░──╫──╫──╫──╫──╫──╫──╫──╫──╫──╫──╫─┤M├
                             └───┘                               ░  ║  ║  ║  ║  ║  ║  ║  ║  ║  ║  ║ └╥┘
meas: 12/═══════════════════════════════════════════════════════════╩══╩══╩══╩══╩══╩══╩══╩══╩══╩══╩══╩═
                                                                    0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10 11
 {'011000110111': 7, '001000010101': 7, '000000000001': 9, '011001011101': 4, '010000100110': 12, '000000000100': 9, '000000000011': 4, '000000001100': 8, '100000001010': 7, '000000000010': 2, '000000000000': 6, '100111111111': 3, '110000101110': 6, '000000001000': 7, '110001001011': 5, '010001001001': 4}
3  *  2  =  6
2  *  2  =  4
2  *  0  =  0
2  *  3  =  6
1  *  2  =  2
0  *  2  =  0
3  *  0  =  0
0  *  3  =  0
1  *  1  =  1
1  *  0  =  0
0  *  0  =  0
3  *  3  =  9
1  *  3  =  3
0  *  1  =  0
3  *  1  =  3
2  *  1  =  2

以上。