如何在Cirq/Tensorflow量子中实现受控Rx？

Question

我试图在Cirq/Tensorflow量子中实现一个受控旋转门。

readthedocs.io at https://cirq.readthedocs.io/en/stable/gates.html指出：

可以使用Gate.controlled()将盖茨转换为受控版本。通常，这会返回一个ControlledGate实例。但是，对于某些特殊情况，该门的受控版本也是一个已知的门，则返回该门的实例。例如，cirq.X.controlled()返回一个cirq.CNOT门。操作具有类似的功能Operation.controlled_by()，例如圆环X(Q0).controlled_by(Q1)。

我已经实施了

cirq.rx(theta_0).on(q[0]).controlled_by(q[3])

我得到以下错误：

~/.local/lib/python3.6/site-packages/cirq/google/serializable_gate_set.py in 
serialize_op(self, op, msg, arg_function_language)
    193                         return proto_msg
    194         raise ValueError('Cannot serialize op {!r} of type {}'.format(
--> 195             gate_op, gate_type))
    196 
    197     def deserialize_dict(self,

ValueError: Cannot serialize op cirq.ControlledOperation(controls=(cirq.GridQubit(0, 3),), sub_operation=cirq.rx(sympy.Symbol('theta_0')).on(cirq.GridQubit(0, 0)), control_values=((1,),)) of type <class 'cirq.ops.controlled_gate.ControlledGate'>

我将量子位元和符号初始化为：

q = cirq.GridQubit.rect(1, 4)
symbol_names = x_0, x_1, x_2, x_3, theta_0, theta_1, z_2, z_3

我确实重复使用各种电路的电路。

我的问题:如何在Cirq/Tensorflow量子中正确地实现受控Rx？

我找不到Google Cirq的标签

跟进:这是如何概括到类似的情况，被控制的Ry和受控的Rz？

对于Rz，我在https://threeplusone.com/pubs/on_gates.pdf上发现了一个门分解，包括H.on(q1)，CNOT(q0，q1)，H.on(q2)，但这还不是一个任意角度的CRz。我能在H之前介绍一下角度吗？

对于Ry，我还没有找到分解，也没有找到CRy。

Answer 1

你有一个完全正确的实现控制X旋转在Cirq。它可以用于仿真和其他事情，如cirq.unitary，没有任何问题。

TFQ只支持Cirq中的一个门子集。例如，一个cirq.ControlledGate可以有任意数量的控制量子位，在某些情况下，这会使分解成与NiSQ硬件平台兼容的原始门变得更加困难(这就是为什么cirq.decompose不对ControlledOperations做任何事情)。TFQ只支持这些原始样式的门，对于支持的门的完整列表，您可以这样做：

tfq.util.get_supported_gates().keys()

在您的例子中，可以更简单地实现这个门。首先，我们可以注意到，cirq.rx(some angle)等于由全局相位抵消的cirq.X**(some angle / pi)：

>>> a = cirq.rx(0.3)
>>> b = cirq.X**(0.3 / np.pi)
>>> cirq.equal_up_to_global_phase(cirq.unitary(a), cirq.unitary(b))
True

现在让我们转到使用X。我们要做的行动是：

>>> qs = cirq.GridQubit.rect(1,2)
>>> a = (cirq.X**0.3)(qs[0]).controlled_by(qs[1])
>>> b = cirq.CNOT(qs[0], qs[1]) ** 0.3
>>> cirq.equal_up_to_global_phase(cirq.unitary(a), cirq.unitary(b))
True

由于cirq.CNOT在TFQ支持的门中，它应该是可序列化的，没有任何问题。如果您想要制作一个符号化的大门版本，您只需用一个sympy.Symbol替换0.3。

后续回答:如果你想要做一个CRz，你可以做同样的事情，做上面做的事，把CNOT门换成CZ门。对于CRy来说，这并不容易。为此，我建议做一些组合: cirq.Y(0)和cirq.YY(0，1)。

编辑： tfq-nightly构建并可能在0.4.0之后发布，现在包含了对任意控制门的支持。因此，在tfq的这些版本上，您现在也可以做一些像cirq.Y(...).controlled_by(...)这样的事情来达到预期的结果。