add cphase gate

Author: refraction-ray

CHANGELOG.md

@@ -10,7 +10,7 @@
 
 - Add alias for `sd` and `td` gate
 
-- Add `phase` gate for the circuit
+- Add `phase` gate and `cphase` gate for the circuit
 
 - Add U gate and CU gate following OpenQASM 3.0 convention
 

docs/source/textbook/chap2.ipynb

@@ -375,7 +375,7 @@
     "$$|{\\rm GHZ}\\rangle = \\frac{1}{\\sqrt{2}}(|000\\rangle + |111\\rangle)\n",
     "=(1/\\sqrt{2} , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 1/\\sqrt{2})^T。$$\n",
     "\n",
-    "  事实上，与直觉相反，纠缠态无处不在，而可分离态却非常少。纠缠态的性质较为复杂，遗憾的是，对多量子比特系统，哪怕是在$n=2$的情形下，我们也没有像单个量子比特那样清晰的几何图像帮助我们理解。我们在下一节也会看到，一些特殊的纠缠态正是量子算法可以加速完成计算任务的关键。值得注意的是，多量子比特的纠缠态是非常复杂的。**当多个量子比特纠缠在一起时，单个量子比特的量子态信息会在某种意义上变得不确定**，所以我们有时需要消除不需要的纠缠。\n",
+    "  事实上，与直觉相反，纠缠态无处不在，而可分离态却非常少。纠缠态的性质较为复杂，遗憾的是，对多量子比特系统，哪怕是在 $n=2$ 的情形下，我们也没有像单个量子比特那样清晰的几何图像帮助我们理解。我们在下一节也会看到，一些特殊的纠缠态正是量子算法可以加速完成计算任务的关键。值得注意的是，多量子比特的纠缠态是非常复杂的。**当多个量子比特纠缠在一起时，单个量子比特的量子态信息会在某种意义上变得不确定**，所以我们有时需要消除不需要的纠缠。\n",
     "\n",
     "\n",
     "* > 例子：对纠缠态的测量。如果我们对$|\\Phi_+\\rangle$第一个量子比特进行$Z$的测量。那么我们有$P_0 = |0_0\\rangle\\langle0_0|, P_1 = |1_0\\rangle\\langle 1_0|$, 和$p_0 = 1/2$, $p_1=1/2$。在测量结束后，我们以概率$1/2$得到$0$和$1$,两比特系统相应的最终态为$|00\\rangle$ 和 $|11\\rangle$，量子纠缠不再存在。这里我们注意到，当测量第一个量子比特得到结果0时，第二个量子比特也必须同时塌缩到$|0\\rangle$态。 "

tensorcircuit/abstractcircuit.py

@@ -39,6 +39,7 @@
     "rxx",
     "ryy",
     "rzz",
+    "cphase",
     "crx",
     "cry",
     "crz",

tensorcircuit/gates.py

@@ -963,7 +963,7 @@ def meta_vgate() -> None:
     ]:
         for funcname in [f, f + "gate", f + "_gate"]:
             setattr(thismodule, funcname, GateVF(getattr(thismodule, f + "_gate"), f))
-    for f in ["cu", "crx", "cry", "crz"]:
+    for f in ["cu", "crx", "cry", "crz", "cphase"]:
         for funcname in [f, f + "gate", f + "_gate"]:
             setattr(thismodule, funcname, getattr(thismodule, f[1:]).controlled())
     for f in ["ox", "oy", "oz", "orx", "ory", "orz"]:

tests/test_gates.py

@@ -58,6 +58,25 @@ def test_ided_gate():
     )
 
 
+def test_fsim_gate():
+    theta = 0.2
+    phi = 0.3
+    c = tc.Circuit(2)
+    c.iswap(0, 1, theta=-theta)
+    c.cphase(0, 1, theta=-phi)
+    m = c.matrix()
+    ans = np.array(
+        [
+            [1.0 + 0.0j, 0.0 + 0.0j, 0.0 + 0.0j, 0.0 + 0.0j],
+            [0.0 + 0.0j, 0.95105654 + 0.0j, 0.0 - 0.309017j, 0.0 + 0.0j],
+            [0.0 + 0.0j, 0.0 - 0.309017j, 0.95105654 + 0.0j, 0.0 + 0.0j],
+            [0.0 + 0.0j, 0.0 + 0.0j, 0.0 + 0.0j, 0.9553365 - 0.29552022j],
+        ]
+    )
+    np.testing.assert_allclose(m, ans, atol=1e-5)
+    print(m)
+
+
 def test_exp_gate():
     c = tc.Circuit(2)
     c.exp(