Qulacsで量子回路のゲート一覧を取ってくる

#量子情報  #シミュレーション  #Python 

Qulacs で適当な量子回路を作って、それを最適化したとき、以下のようにすると

from qulacs import QuantumCircuit
from qulacs.circuit import QuantumCircuitOptimizer
from qulacs.gate import TOFFOLI

circuit = QuantumCircuit(3)
circuit.add_H_gate(0)
circuit.add_H_gate(1)
circuit.add_gate(TOFFOLI(0, 1, 2))

print(circuit)

optimizer = QuantumCircuitOptimizer()
optimizer.optimize(circuit, 2)

print(circuit)

出力は

*** Quantum Circuit Info ***
# of qubit: 3
# of step : 2
# of gate : 3
# of 1 qubit gate: 2
# of 2 qubit gate: 0
# of 3 qubit gate: 1
Clifford  : no
Gaussian  : no


*** Quantum Circuit Info ***
# of qubit: 3
# of step : 2
# of gate : 2
# of 1 qubit gate: 0
# of 2 qubit gate: 1
# of 3 qubit gate: 1
Clifford  : no
Gaussian  : no

のように、最適化前後それぞれの回路の統計情報が得られる。ここには、量子ビットの数・ステップ数（回路深さ）・量子ゲート数・クリフォードゲートのみで構成されているか、などの情報が記載されている。

しかし、現在の量子回路が具体的にどのようなゲートで構成されているかまでは把握することができない。そこで、プログラムの末尾に

for i in range(circuit.get_gate_count()):
    print(circuit.get_gate(i))

を追加して実行してやると

 *** gate info ***
 * gate name : DenseMatrix
 * target    :
 0 : commute
 1 : commute
 * control   :
 * Pauli     : no
 * Clifford  : yes
 * Gaussian  : no
 * Parametric: no
 * Diagonal  : no
 * Matrix
 (0.5,0)  (0.5,0)  (0.5,0)  (0.5,0)
 (0.5,0) (-0.5,0)  (0.5,0) (-0.5,0)
 (0.5,0)  (0.5,0) (-0.5,0) (-0.5,0)
 (0.5,0) (-0.5,0) (-0.5,0)  (0.5,0)

 *** gate info ***
 * gate name : DenseMatrix
 * target    :
 2 : commute X
 * control   :
 0 : value 1
 1 : value 1
 * Pauli     : no
 * Clifford  : no
 * Gaussian  : no
 * Parametric: no
 * Diagonal  : no
 * Matrix
(0,0) (1,0)
(1,0) (0,0)

のように構成するゲート一覧の情報も得ることができる。