進化

class Evolution(num_modes, operator, time=1.0, *, synthesis=None, atomic=False)

ベース： FermionicGate

演算子の時間発展を実装します。

フェルミオン $H$ operator と進化 $t$ が与えられたとき time 、このゲートはユニタリー演算を実装する

U = e^{-i t H}.

$U$ がユニタリであるためには、 $H$ がエルミートでなければならない。これは発信者の責任であり、確認は行われていません。

注

フェルミオン空間においてこのゲートを（より小さなゲ Evolution ートの回路に）分解することは任意であり、これを制御するのがこの属性 synthesis です。このゲートは、フェルミオンから量子ビットへの変換ステージにそのまま渡すことも可能です。このステージでは、ゲート operator に含まれる項の数がいくら多くても、ゲート全体をマッピングして合成します。参照 synthesis。

（例えば decompose()、によって）分解される際、その方法を決定 synthesis する。デフォルトではに設定されており FermionicLieTrotter、にが割り当て operatorgroups られている場合は進化をグループごとに分割し（「グループ演算子の項：演算子構造の使用」を参照）、それ以外の場合は項ごとに分割します（個々の因子が互いに可換である場合にのみ正確になります）。トランスパイレーションの過程で、分解がさらに変化する場合があります。例えば QDriftTrotterization、進化は、その項のランダムなサンプルに置き換えられます。それが放出するゲートはであるため atomic、 synthesis はもはやそれらには適用されません。

注

状態ベクトルによるシミュレーション経路は、を経由しません synthesis。状態ベクトル全体を正確 operator に指数関数的に変換するからです。したがって、このゲートをシミュレートしてもトロッター誤差は生じないが、分解された回路では一般的に生じる。

このゲートのインスタンスの初期化は、以下に挙げる引数を使用して行うことができます。

パラメーター

num_modes (int) – このゲートが作用するフェルミオンモードの数。
operator (OperatorTrait) – 作用を受けるフェルミオンモードを時間発展させるためのエルミート演算子 $H$ 。
time (float) – 進化時間 $t$ に、 $e^{-i t H}$ の指数を入力します。負の値を入力すると、時間が逆方向に遡って進化します。
synthesis (FermionicEvolutionSynthesis | None) – このゲートを分解する場合（もし分解されるのであれば）、その際に用いるフェルミオン間合成法。 None (デフォルトの場合)、インスタンス FermionicLieTrotter が使用されます。
atomic (bool) – このゲートが、フェルミオン空間においてこれ以上分解してはならない、完全に分解された因数であるかどうか。 atomic を参照してください。

属性

atomic

このゲートが、これ以上分解してはならない要素であるかどうか。

A は、自身が放出する因子に「原子」というマークを FermionicEvolutionSynthesis 付けます。なぜなら、それらは A が実行することを選択した分裂の結果であり、それらをさらに分解してしまうと、その選択が無効になってしまうからです。単一の演算子項の展開が原子的なのは、これ以上分割できるものが残っていないという、より強力な理由によるものである。

アトミックゲートには定義がまったくないため、それを展開するのではなく、そのまま decompose() 残す。フェルミオンからクビットへのレベルでは、依然として通常通りマッピングと合成が行われており、この段階で因子が実際の演算に変換されます。

これは読み取り専用です。その理由は、. と同じです synthesis。

synthesis

このゲートを分解するフェルミオン間合成法。

これは読み取り専用です。ゲートの定義は一度構築されるとキャッシュされるため、事後に割り当てられた合成手法は反映されません。その代わりに、コンストラクタに渡してください。

operator

作用を受けたフェルミオンモードを時間発展させる際の演算子。

方法

inverse

inverse(annotated=False)

このゲートの逆関数である $e^{+i t H}$ を返します。

パラメーター

annotated (bool) – 無視された。このゲートの逆は別のゲートであるため Evolution、それがになる必要は決してない AnnotatedOperation。

戻り値

否定された時間に対して同じ演算子を変化させるアン・ Evolution ゲート。

戻りの型

進化

プロトコルの手法

_apply_unitary_placed_

_apply_unitary_placed_(vec, norb, nelec, copy, freg_indices)

オペレータをグローバルモードに再ラベル付けした exp(-i * time * operator) 後に適用されます。

演算子はグローバルモードに再ラベル付けされ、に変換されてに渡し ffsim.FermionOperatorffsim.linear_operator() 、その後、を介してベクトルに適用される scipy.sparse.linalg.expm_multiply()。まだではない演算子は、まずプロトコル SupportsFermionOperator を通じて変換される FermionOperator ため、このパッケージのあらゆる演算子型を進化させることができます。

パラメーター

vec (np.ndarray) – 作用させる状態ベクトル。
norb (int) – グローバル状態ベクトルの空間軌道数。
nelec (int |tuple[int, int]) – スピンを持たない系の場合は単一の整数、あるいはスピンαおよびスピンβのフェルミオンの数を表す整数のペアのいずれか。整数を選ぶと、スピンなしモードの解釈（演算子のモード norb はアルファ軌道である）が選択され、ペアを選ぶと、演算子のモード 2 * norb のスピンあり解釈 (orb, spin) が選択される。
copy (bool) – 操作を行う前にベクトルをコピーするかどうか。
freg_indices (list[int]) – このゲートのローカルモードがマッピングされる絶対（グローバル）モードのインデックス。この演算子は、適用される前に、そのローカルモードからこれらのグローバルモードへと再ラベル付けされます。これは、トランスパイラの合成パスを反映したものです。

戻り値

変換後のベクトル。

昇給

MissingOptionalLibraryError – ffsim がインストールされていない場合。
ValueError – 演算子がセクター (norb, nelec) を保存しない場合。 Evolving under は、がセクターをそれ自体に写像 operator する場合に exp(-i * time * operator) のみユニタリとなるため、ffsim は、粒子数もスピンの z 成分も保存しない演算子を拒否する。

戻りの型

np.ndarray

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