数学创新研究院云平台数学编程教学(Readme版)

教学大纲

1.软件环境的安装

2. Hello Quantum，首个量子程序的提交

     2.1准备计算计算云平台登录信息

     2.2理财程序编写

     2.3将程序提交到计算云平台

     2.4读取实验结果

3.多元矩阵程序--传参混合编程

     3.1示例1：将经典参数带入量子线路

     3.2示例2：以标准参数作为判断条件，执行不同的电路线路

     3.3示例3：根据经典参数，重新合成（组合）报表线路

1. 软件环境的安装

在Python环境下，安装ezQpy SDK中科院数学信息与量子科技创新研究院计算机的远程调用SDK包

如果你按一下zQ，运行点击运行下面的安装提示键+中，然后按一下键，然后接着指令相同。

pip install ezQpy

提示输出中有类似成功的字样，即为安装成功。

安装采集包：ezQpy
安装成功 ezQpy-0.1.5

2 Hello Quantum，首个量子程序的提交

2.1 准备计算计算云平台登录信息

from ezQpy import * #导入ezQpy包

username = "您的ID" 
password = "您的密码"
account = Account(username, password)
#设置用户登录信息，并创建实例
#SDK不断升级中，后期将不采用账号，密码形式登录，敬请留意。
#账号注册：https://quantumcomputer.ac.cn

2.2 量子程序编写

本地函数只有最基础的离线
检查，最新的检查以程序实际提交时检查。
离线版本，QCIS线路提交后，在线不优化，以用户的程序设计，不改变设计线路。

#手动书写第一个量子程序：Bell态制备
qcis_raw = '''
H Q1
X Q2
H Q2
CZ Q1 Q2
H Q2
M Q1
M Q2
   '''
#可以通过多种方法自行产生待提交的程序。
# 以上指令意义请自行补课，参考QCIS指令集：https://quantumcomputer.ac.cn/Knowledge/detail/all/e3948e8e0fab45c5adcfc730d0a1a3ba.html

#有代替换变量时，请不要执行正则检查和代码优化
#0.1.6之后的函数支持，线路的正则检查
qcis_circuit=account.qcis_check_regular(qcis_raw)

#优化代码，对一些等效操作进行合并。现阶段提供的优化实例见SDK发布详细说明。https://xxxx
qcis_sim = account.simplify(qcis_circuit)
#查看优化结果
print(qcis_sim)
#变量替换，以保证后面代码统一。
qcis_circuit=qcis_sim

2.3 将程序提交到计算云平台

作为入门教程，可以只通过最简单的submit_job()参数来提交一个简单的实验，更多参数见进阶教程。
函数定义：

query_id=$\color{red} {submit_job}$（电路=None，exp_name='exp0'，parameters=None，values=None，num_shots=12000，lab_id=None，exp_id=None，version=None）

电路，量子线路，对于新实验必须提供。

exp_name, 名称，建议提供，自行查找实验归类实验。

参数，值，线路中变量的替换，用于混合编程，见后文实例。

num_s，每一次重复的次数，实验的特点，得出的结果是实验实验的统计，12个爆破机，目前支持3000次的仅此一倍。

lab_id，实验集合id，相当于实验目录。

exp_id，不提供实验线路，可以通过exp_id，用于运行保存过的线路id。

版本，实验线路的名称标识。

query_返回，字符类型。为id/表示实验运行结果的id，用于说明实验运行的id，则用于说明实验提交出现异常。

submit_job 是有多个基础函数组合组成，参数及更多阶的使用形式定义请参见高。

query_id = account.submit_job(qcis_circuit, exp_name='Bell_QCIS')
#最简形式exp_name参量也可以不传递。
#submit_job可以有更多设置，还请关注我们的教程更新。
#不传递计算机名称时，默认使用12比特一维链芯片对应的量子计算机。
#其他量子计算机名称及规格，敬请关注我们的官方网站。https://quantumcomputer.ac.cn
print(query_id)

2.4 读取实验结果

前面的步骤准备好提交到计算云平台的计算机上并执行，实验一次通过量子导查询_id回读结果就可以了。submit_job
()一般执行时，，获得实验结果查询(query_id)，在实验进度查询时，请查询查询保存id查询
好
。 ，利用query_experiment()可以进行下一步查询工作。

if query_id:
    result=account.query_experiment(query_id, max_wait_time=360000)
    #result即为实验结果
    #最大等待时间单位为秒，不传递时默认为30秒。因量子程序的执行会有排队的情况，而量子计算机本身有自动校准的时间，如果想跑全自动的程序，等待时间最好大于两者。
    
    #以下是实验结果的显示、使用与保存。
    #打印，显示结果
    print(result)
    #选出、处理部分结果
    value = result['00']
    print(value)
    #保存结果
    f = open("./results.txt",'w')
    f.write(str(value))
    f.close()

即完成了基于Q的最简单的实验流程，需要对实验进行适当的重集，或者半自动完成，CIS的提交实验，做指定实验等，可以参考后继的高级篇。
本段落代码如下：

from ezQpy import * #导入ezQpy包

username = "您的ID" 
password = "您的密码"
account = Account(username, password)

qcis_raw = '''
H Q1
X Q2
H Q2
CZ Q1 Q2
H Q2
M Q1
M Q2
   '''

qcis_circuit=account.qcis_check_regular(qcis_raw)

qcis_sim = account.simplify(qcis_circuit)

print(qcis_sim)

qcis_circuit=qcis_sim

query_id = account.submit_job(qcis_circuit, exp_name='Bell_QCIS')
print(query_id)
if query_id:
    result=account.query_experiment(query_id, max_wait_time=360000)
    #result即为实验结果
    #最大等待时间单位为秒，不传递时默认为30秒。因量子程序的执行会有排队的情况，而量子计算机本身有自动校准的时间，如果想跑全自动的程序，等待时间最好大于两者。
    
    #以下是实验结果的显示、使用与保存。
    #打印，显示结果
    print(result)
    #选出、处理部分结果
    value = result['00']
    print(value)
    #保存结果
    f = open("./results.txt",'w')
    f.write(str(value))
    f.close()

3 多组程序

多款数学程序并不神秘，只是到了程序中的单个手指输入程序中的位数，将经典程序的首个参数类型结果显示给程序或者程序。

3.1 示例1：将经典参数带入量子线路

演示程序必有实际物理意义，未参考编程风格。

from ezQpy import * #导入ezQpy包

username = "您的ID" 
password = "您的密码"
account = Account(username, password)

qcis_circuit = '''
RX Q1 {n1}
RX Q2 {n2}
H Q1
X Q2
H Q2
CZ Q1 Q2
H Q2
M Q1
M Q2
   '''
#代码中嵌入了变量['n1','n2']，利用submit_job函数，提交前进行参数带入，实现动态数据的输入。
value=0
while value < 0.5 : #经典计算的条件判断
    query_id = account.submit_job(qcis_circuit, exp_name='QCIS_test',parameters=['n1','n2'], values=[(0.2*value)%3.14, (0.2*value)%3.14]) 
    #将实时计算的经典数据带入量子程序，并运行。
    #实现了经典程序数据与量子程序数据的交互。
    #还可以根据经典数据作为条件，调用不同量子程序，输入不同参数。见示例2
    if query_id:
        result=account.query_experiment(query_id, max_wait_time=360000)
        #最大等待时间单位为秒，不传递时默认为30秒。因量子程序的执行会有排队的情况，而量子计算机本身有自动校准的时间，如果想跑全自动的程序，等待时间最好大于两者。
        print(result)
        value = float(result['00']) #将量子程序的运行结果处理，重新赋值给经典程序。
        print(value)
    else:
        value=0.5
        print(f'迭代失败，有实验未运行成功')

#以下为运算结果的使用与保存。        
f = open("./results.txt",'w')
f.write('value={},next n1={},n2={}'.format(value,(0.2*value)%3.14, (0.2*value)%3.14))
f.close()

3.2 示例2：以标准参数作为判断条件，执行不同的电路线路

演示程序必有实际物理意义，未参考编程风格。

from ezQpy import * #导入ezQpy包

username = "您的ID" 
password = "您的密码"
account = Account(username, password)

qcis_circuit_1 = '''
RX Q1 {n1}
RX Q2 {n2}
H Q1
X Q2
H Q2
CZ Q1 Q2
H Q2
M Q1
M Q2
   '''
#代码中嵌入了变量['n1','n2']，利用submit_job函数，提交前进行参数带入，实现动态数据的输入。

qcis_circuit_2 = '''
H Q1
X Q2
H Q2
CZ Q1 Q2
H Q2
RX Q1 {n3}
RX Q2 {n4}
M Q1
M Q2
   '''
#代码中嵌入了变量['n3','n4']，利用submit_job函数，提交前进行参数带入，实现动态数据的输入。

#经典计算一系列动作，得到一个判断变量。
value=0
if value < 0.5 : #经典计算的条件判断
    query_id = account.submit_job(qcis_circuit_1, exp_name='QCIS_test_1',parameters=['n1','n2'], values=[(0.2*value)%3.14, (0.2*value)%3.14]) 
    #将实时计算的经典数据带入量子程序，并运行。
    #实现了经典程序数据与量子程序数据的交互。
    if query_id:
        result=account.query_experiment(query_id, max_wait_time=360000)
        #最大等待时间单位为秒，不传递时默认为30秒。因量子程序的执行会有排队的情况，而量子计算机本身有自动校准的时间，如果想跑全自动的程序，等待时间最好大于两者。
        print(result)
        value = float(result['00']) #将量子程序的运行结果处理，重新赋值给经典程序。
        print(value)
    else:
        print(f'迭代失败，有实验未运行成功')
else: 
    query_id = account.submit_job(qcis_circuit_2, exp_name='QCIS_test_2',parameters=['n3','n4'], values=[(0.3*value)%3.14, (0.3*value)%3.14]) 
    #将实时计算的经典数据带入量子程序，并运行。
    #实现了经典程序数据与量子程序数据的交互。
    if query_id:
        result=account.query_experiment(query_id, max_wait_time=360000)
        #最大等待时间单位为秒，不传递时默认为30秒。因量子程序的执行会有排队的情况，而量子计算机本身有自动校准的时间，如果想跑全自动的程序，等待时间最好大于两者。
        print(result)
        value = float(result['00']) #将量子程序的运行结果处理，重新赋值给经典程序。
        print(value)
    else:
        print(f'迭代失败，有实验未运行成功')

#以上还可以根据实验结果进行再次循环迭代等。参加示例1.
#以下为运算结果的使用与保存。
f = open("./results.txt",'w')
f.write('value={},next n1={},n2={}'.format(value,(0.2*value)%3.14, (0.2*value)%3.14))
f.close()

3.3 示例3：根据经典参数，重新合成（组件）线路

演示程序必有实际物理意义，未参考编程风格。

from ezQpy import * #导入ezQpy包

username = "您的ID" 
password = "您的密码"
account = Account(username, password)

qcis_circuit = '''
   '''
#空白量子线路，等待生产
#一通经典计算
i=15
if i >10:
    qcis_circuit=qcis_circuit+'\nX Q1'
else:
    qcis_circuit=qcis_circuit+'\Y Q1'
#再一通经典计算
j=5
if j >10:
    qcis_circuit=qcis_circuit+'\nRX Q1 {n1} \nRY Q1 {n2} \nM Q1'
else:
    qcis_circuit=qcis_circuit+'\nRY Q1 {n1} \nRX Q1 {n2} \nM Q1'

#看看线路成什么样子了    
print(qcis_circuit) 
#又一通经典计算
value=0
#采用量子实验结果递归和经典参数带入作为下文示例。

while value < 0.5 : #经典计算的条件判断
    query_id = account.submit_job(qcis_circuit, exp_name='QCIS_test',parameters=['n1','n2'], values=[(0.2*value)%3.14, (0.2*value)%3.14]) 
    #将实时计算的经典数据带入量子程序，并运行。
    #实现了经典程序数据与量子程序数据的交互。
    #还可以根据经典数据作为条件，调用不同量子程序，输入不同参数。见示例2
    if query_id:
        result=account.query_experiment(query_id, max_wait_time=360000)
        #最大等待时间单位为秒，不传递时默认为30秒。因量子程序的执行会有排队的情况，而量子计算机本身有自动校准的时间，如果想跑全自动的程序，等待时间最好大于两者。
        print(result)
        value = float(result['00']) #将量子程序的运行结果处理，重新赋值给经典程序。
        print(value)
    else:
        value=0.5
        print(f'迭代失败，有实验未运行成功')

#以下为运算结果的使用与保存。        
f = open("./results.txt",'w')
f.write('value={},next n1={},n2={}'.format(value,(0.2*value)%3.14, (0.2*value)%3.14))
f.close()