OriginIR#

什么时候进入本页#

当你需要理解 circuit.originir 输出的文本格式，或者想知道 OriginIR 在 qpandalite.originir 中扮演什么角色时，看本页。

本页解决的问题#

circuit.originir 输出的文本是什么格式、怎么读
想手写 OriginIR 文本再交给模拟器运行
需要理解向 OriginQ 平台提交任务时的线路格式
想查阅 OriginIR 支持的完整门列表与语法规则

如果你还不知道如何构建线路，请先阅读构建量子线路。

什么是 OriginIR#

OriginIR 是本源量子体系下的量子线路描述语言。在 QPanda-lite 中，它是线路的首选内部表示格式——当你调用 circuit.originir 时，输出的就是这种格式。OriginQ 平台的任务提交也使用该格式。

如果你需要跨平台交互（例如提交到 Quafu 或 IBM），则需要导出为 OpenQASM 2.0 格式，详见 QASM。

在 QPanda-lite 中使用 OriginIR#

从 Circuit 导出#

构建完线路后，直接获取 OriginIR 文本：

from qpandalite.circuit_builder import Circuit

circuit = Circuit()
circuit.h(0)
circuit.cnot(0, 1)
circuit.measure(0, 1)

originir_str = circuit.originir
print(originir_str)

关于线路构建的完整 API，见构建量子线路。

用 OriginIR 文本直接模拟#

你可以将 OriginIR 文本直接传给模拟器，无需先构建 Circuit 对象：

from qpandalite.simulator import OriginIR_Simulator

sim = OriginIR_Simulator()
prob = sim.simulate_pmeasure(originir_str)

关于模拟器的完整用法，见本地模拟。

作为 OriginQ 平台提交格式#

提交到 OriginQ 平台时，直接使用 circuit.originir 作为线路参数：

from qpandalite.task.origin_qcloud import submit_task

task_id = submit_task(
    circuit=circuit.originir,
    shots=1000
)

关于任务提交的完整流程，见提交任务。

OriginIR 语言规范#

以下是 OriginIR 的完整语言规范。日常使用中，你通常不需要手写 OriginIR——通过 Circuit API 构建线路后调用 .originir 即可自动生成。本节供需要直接读写 OriginIR 文本或排查格式问题的用户参考。

量子逻辑门分类#

OriginIR 支持多种量子逻辑门，根据门的操作对象（量子比特数）和参数数量，可以将量子门分为以下几类：

单量子比特门（1Q Gates）：
- 无参数门：H, X, Y, Z, S, SX, T
- 单参数门：RX, RY, RZ, U1, RPhi90, RPhi180
- 双参数门：RPhi, U2
- 三参数门：U3
双量子比特门（2Q Gates）：
- 无参数门：CNOT, CZ, ISWAP
- 单参数门：XX, YY, ZZ, XY
- 三参数门：PHASE2Q
- 十五参数门：UU15
三量子比特门（3Q Gates）：
- 无参数门：TOFFOLI, CSWAP

量子门的参数化#

每个量子门都可以通过 qubit 和 param 两个属性来描述：

qubit：表示该门操作的量子比特数。
param：表示该门所需的参数数量。

例如：

H 门是一个单量子比特门，无参数：{'qubit': 1, 'param': 0}
RX 门是一个单量子比特门，需要一个参数：{'qubit': 1, 'param': 1}
CNOT 门是一个双量子比特门，无参数：{'qubit': 2, 'param': 0}

错误通道（Error Channels）#

OriginIR 还支持定义量子错误通道，用于模拟量子计算中的噪声和错误。错误通道也根据操作的量子比特数和参数数量进行分类：

单量子比特错误通道（1Q Error Channels）：
- 单参数错误通道：Depolarizing, BitFlip, PhaseFlip, AmplitudeDamping
- 3参数错误通道：PauliError1Q
- 无固定参数错误通道：Kraus1Q
双量子比特错误通道（2Q Error Channels）：
- 单参数错误通道：TwoQubitDepolarizing
- 15参数错误通道：PauliError2Q

OriginIR 量子线路的解析#

OriginIR 程序是以行为单位进行解析的，每一行描述一个量子操作或控制结构。解析器通过正则表达式匹配每一行的内容，并根据操作类型调用相应的处理函数。

QINIT 语句#

QINIT 语句用于定义量子线路的初始状态，语法如下：

QINIT <qubit_count>

其中 <qubit_count> 表示量子比特的数量。

CREG 语句#

CREG 语句用于定义测量结果的寄存器，语法如下：

CREG <cbit_count>

其中 <cbit_count> 表示测量结果的比特数。

逻辑门#

无参数门#

无参数门的语法如下：

<gate_name> <qubit_index> (, <qubit_index>)*

例如：

H q[0]
CNOT q[0], q[1]

参数门#

参数门的语法如下：

<gate_name> <qubit_index> (, <qubit_index>)*  LEFT_BRACKET <param_value> (, <qubit_index>)* RIGHT_BRACKET

例如：

RX q[0] 0.5
RZ q[1] 0.2

控制结构#

OriginIR 支持以下控制结构：

CONTROL：开始一个控制块，指定控制量子比特。
ENDCONTROL：结束一个控制块。
DAGGER：开始一个 DAGGER 块，表示操作需要取共轭转置。
ENDDAGGER：结束一个 DAGGER 块。
BARRIER：插入一个屏障，用于同步量子比特的操作。

控制结构的语法如下：

CONTROL：

CONTROL <qubit_index> (, <qubit_index>)*

ENDCONTROL：

ENDCONTROL <qubit_index> (, <qubit_index>)*

DAGGER：
```
DAGGER
```
ENDDAGGER：
```
ENDDAGGER
```

BARRIER：

BARRIER <qubit_index> (, <qubit_index>)*

示例#

以下是一个完整的 OriginIR 程序示例：

QINIT 5
CREG 2

H q[0]
RX q[1], (1.57)
CNOT q[0], q[1]
RY q[2], (0.785)
CZ q[1], q[2]
U3 q[3], (1.57, 0.785, 0.392)
TOFFOLI q[0], q[1], q[3]
BARRIER q[0], q[1], q[2], q[3]
CONTROL q[0], q[1]
    X q[2]
    Y q[3]
ENDCONTROL q[0], q[1]
DAGGER
    H q[4]
    CNOT q[4], q[0]
ENDDAGGER
MEASURE q[0], c[0]
MEASURE q[1], c[1]

该示例演示了完整流程：先通过 QINIT / CREG 声明比特和寄存器，然后依次添加单比特门（H、RX）、双比特门（CNOT、CZ）、三比特门（TOFFOLI）和控制结构（CONTROL / DAGGER），最后通过 MEASURE 测量目标比特。

下一步#

如果你还不知道如何构建线路，先阅读构建量子线路
如果你想用 OriginIR 文本直接模拟，见本地模拟
如果你想提交到 OriginQ 平台，见提交任务
如果你需要导出为 QASM 格式或做格式互转，见 QASM