量子コンパイラを作る。 その9

概要

量子コンパイラを作る。
elixirで、論理回路アセンブラから高位合成してblueqatを出力してみた。

コマンド　リファレンス

make

回路を作る。量子ビットを指定する。
inputが２つで、outputが２つ、なら４。make 4

in

inputを作る。
０，１，２がinputならば、in 3

out

outputを作る。
３，４，５がoutputならば、out 3 5

xor

xorを作る。
０，１が入力で、2が出力ならば、xor 0 1 2

and

andを作る。
０，１が入力で、2が出力ならば、and 0 1 2

or

orを作る。
０，１が入力で、2が出力ならば、or 0 1 2

投入したソース

半加算器

make 4
in 2
out 2 3
and 0 1 3
xor 0 1 2

実行結果

from blueqat import Circuit

print (Circuit(4).h[ : 2].cx[0, 3].cx[1, 3].ccx[0, 1, 2].m[ : ].run(shots = 1000))

回路図

サンプルコード

defmodule Asm do
	def start_link do
		Agent.start_link(fn ->
			%{in0: "", in1: "", make0: "", u: ""}
		end, name: __MODULE__)
	end
    def make0(a) do
		Agent.update(__MODULE__, fn v ->
            str = "Circuit(" <> a <> ")" 
            %{v | make0: str}
		end)
	end
    def in0(a) do
		Agent.update(__MODULE__, fn v ->
            str = ".h[ : " <> a <> "]"
            %{v | in0: str}
		end)
    end
    def out0(a, b) do
    end
    def and0(a, b, c) do
		Agent.update(__MODULE__, fn v ->
            str = ".cx[" <> a <> ", " <> c <> "].cx[" <> b <> ", " <> c <> "]"
            %{v | u: v.u <> str}
		end)
    end
    def xor0(a, b, c) do
		Agent.update(__MODULE__, fn v ->
            str = ".ccx[" <> a <> ", " <> b <> ", " <> c <> "]"
            %{v | u: v.u <> str}
		end)
    end
    def or0(a, b, c) do
		Agent.update(__MODULE__, fn v ->
            str = ".ccx[" <> a <> ", " <> b <> ", " <> c <> "].cx[" <> a <> ", " <> c <> "].cx[" <> b <> ", " <> c <> "]"
            %{v | u: v.u <> str}
		end)
    end
    def print() do
		Agent.get(__MODULE__, fn v ->
            IO.puts "from blueqat import Circuit\n\nprint (" <> v.make0 <> v.in0 <> v.u <> ".m[ : ].run(shots = 1000))\n"
		end)
	end
end

defmodule Main do
	def run(str) do
    	Enum.map(String.split(str, "\n"), fn l ->
		    #IO.puts l
		    s = String.split(l, " ")
		    #IO.puts Enum.at(s, 0)
		    cond do
			Enum.at(s, 0) == "make" ->
				Asm.make0(Enum.at(s, 1))
			Enum.at(s, 0) == "in" ->
				Asm.in0(Enum.at(s, 1))
			Enum.at(s, 0) == "out" ->
				Asm.out0(Enum.at(s, 1), Enum.at(s, 2))
			Enum.at(s, 0) == "and" ->
				Asm.and0(Enum.at(s, 1), Enum.at(s, 2), Enum.at(s, 3))
			Enum.at(s, 0) == "nand" ->
				Asm.nand0(Enum.at(s, 1), Enum.at(s, 2), Enum.at(s, 3))
			Enum.at(s, 0) == "nor" ->
				Asm.nor0(Enum.at(s, 1), Enum.at(s, 2), Enum.at(s, 3))
			Enum.at(s, 0) == "xor" ->
				Asm.xor0(Enum.at(s, 1), Enum.at(s, 2), Enum.at(s, 3))
			Enum.at(s, 0) == "or" ->
				Asm.or0(Enum.at(s, 1), Enum.at(s, 2), Enum.at(s, 3))
			true ->
				IO.puts ""
			end
	    end)
	    Asm.print
	end
end

Asm.start_link

Main.run("""
make 4
in 2
out 2 3
and 0 1 3
xor 0 1 2
""")

成果物

以上。