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QCIS用户手册（一）
发布时间:2022-01-06

浏览量:13392

QCIS指令集说明


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![实验界面.png](https://quantumcomputer.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/wiki/2021-12-03/e3413611602141e5a3e32bf817c7b3f3.png)
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QCIS是用于量子计算物理系统远程调控的**指令集**，这意味着云平台将支持用户远程调用其开放接口，**在真实量子计算原型机上进行“云端”量子编程实验。**


### QCIS指令概述
QCIS(Quantum Control Instruction Set)是一套对超导量子计算机硬件系统进行控制的指 令集，旨在将硬件控制用指令进行抽象标准化。它不同于量子计算机指令集 QASM(Quantum Assembly Language）,两者的区别在前者面向的是原始的物理系统而后者是对量子门的抽象 表达。QCIS和物理系统有比较紧密的的耦合，原则上QCIS和量子处理，控制系统是绑定的。 如果物理系统发生大的变化，比如qubit从Transmon Qubit换成Flux Qubit或Phase Qubit, 耦 合器从Gmon换成腔耦合等，QCIS也要有全新的版本才能适配。

### QCIS指令格式
QCIS指令采用《OpCode》《Target》的格式，由指令字符，目标比特组成。目前云平 台12量子计算机支持的指令包含14个单比特门和一个双比特门，分别为X, Y, Z, S, SD, H,T,T D, X2P, X2M, Y 2P, Y 2M 和CZ。具体定义我们会在下一单元给出。目标比特由字母Q加 相应索引(index)组成，如云平台12比特量子计算机上有12个量子比特，相应标识为Q1, Q2, . . .Q12. 每一个指令占一行。不同指令不可以叠加在同一行, 如X Y Q1指令是不合语法的。同样 同一门作用在不同比特上也应按照不同操作写在不同行。如X Q1 Q2 是不合语法的。但是， 有一个特例请读者注意，测量门可以写在同一行，如实验最终对第1， 4， 5比特做测量，可以表示为M Q1 Q4 Q5。也可以写在不同行做不同操作处理，如 M Q1 \n M Q4 \n M Q5。
QCIS指令不区分大小写。

### QCIS基础指令

云平台所包含的原生门包含如下操作，X2P, X2M, Y2P, Y2M, RZ, XYARB, I, B,M. 除此之外，云平台也配备了复合门操作：X, Y, S, SD, T, TD, Z, H, RX,RY, RXY.


下表描述了云平台所包含的原生门的定义及使用规则

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表 1: QCIS原生门使用规则
| 指令         |  说  明   |  QCIS指令   |  验证规则  |
|--------------|-----------|------------|------------|
| X2P | $X2P=R_x(\pi/2)=e^{-i\pi/4 \, \sigma_x }\frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc} 1&-i\\-i&1\end{array}\right]$      | $X2P$ $Q1$       | 无         |
| X2M |  $X2M=R_x(-\pi/2) = e^{i \pi/4 \,\sigma_x} = \frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc} 1&i\\i&1\end{array}\right]$    | $X2M$ $Q1$       | 无         |
| Y2P | $Y2P= R_y(\pi/2) = e^{-i \pi/4\,\sigma_y} = \frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc} 1&-1\\1&1\end{array}\right]$      | $Y2P$ $Q1$       | 无         |
| Y2M | $Y2M=R_y(-\pi/2) = e^{i\pi/4\, \sigma_y } = \frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc} 1&1\\-1&1\end{array}\right]$      | $Y2M$ $Q1$       | 无         |
| CZ | $CZ =\left[ \begin{array}{cccc}1&0&0&0\\0&1&0&0\\0&0&1&0\\0&0&0&-1\end{array}\right]$      | $CZ$ $Q1$ $Q2$      | Q1,Q2 需满足硬件连接条件        |
| RZ | $RZ(\theta) = e^{-i\theta/2 \sigma_z } = \left[\begin{array}{cc} e^{-i\theta/2}& 0 \\ 0 & e^{i\theta/2}\end{array}\right]$      | RZ Q1 $\theta$      | 无        |
| XYARB | XYARB$(\phi, \theta) = e^{-i \theta/2 \hat{n}\cdot \hat{\sigma}} =\left[\begin{array}{cc} \cos \theta/2 & -ie^{-i\phi}\sin\theta/2 \\-i e^{i\phi} \sin\theta/2  & \cos\theta/2\end{array}\right]$ $\hat{n} = (\cos\phi, \sin\phi, 0)$      | XYARB Q1 $\phi$ $\theta$      | $-\pi/2 \le \theta \le \pi/2$   |
| I | 在一段时间t(ns)内无操作 | I Q1 t | t为整数，单位为0.5ns <br> 即当t=1时，时间为0.5ns   |
| B | 对齐量子操作 | B Q1 Q2 | 无 |
:::


注：

-   RZ 指令中的$\theta$ 不做$-\pi<\theta\le \pi$的约束

-   RXY 指令中的$\phi$ 不做$-\pi<\theta\le \pi$的约束

-   目前暂不支持直接调用XYARB指令，建议使用RXY指令代替（详见RXY编译规则）。

本表描述了复合门的编译规则。

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表 2: QCIS 指令编译规则
| 指令         |  说  明   |  QCIS指令   |  编译规则  |
|--------------|-----------|------------|------------|
| X | $X =\left[\begin{array}{cc} 0&1\\1&0\end{array}\right]$  | $X$ $Q1$       | X2P Q1 <br> X2P Q1  |
| Y |  $Y =\left[\begin{array}{cc} 0&-i\\i&0\end{array}\right]$    | $Y$ $Q1$       | Y2P Q1 <br> X2P Q1  |
| S |  $S = e^{i\pi/4}R_z(\pi/2)= \left[\begin{array}{cc} 1&0\\0&i\end{array}\right]$    | $S$ $Q1$       | RZ Q1 $\pi$/2  |
| SD | $SD = e^{-i\pi/4}R_z(-\pi/2)= \left[\begin{array}{cc} 1&0\\0&-i\end{array}\right]$  | $SD$ $Q1$       | RZ Q1 -$\pi$/2  |
| T | $T = e^{i\pi/8}R_z(\pi/4)= \left[\begin{array}{cc} 1&0\\0&e^{i\pi/4}\end{array}\right]$ | $T$ $Q1$       | RZ Q1 $\pi$/4  |
| TD | $TD = e^{-i\pi/8}R_z(-\pi/4)= \left[\begin{array}{cc} 1&0\\0&e^{-i\pi/4}\end{array}\right]$ | $T$ $Q1$       | RZ Q1 -$\pi$/4  |
| Z | $Z = iR_z(pi)= \left[\begin{array}{cc} 1&0\\0&-1\end{array}\right]$ | $Z$ $Q1$       | RZ Q1 $\pi$|
| H | $H = \frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc} 1&1\\1&-1\end{array}\right]$ | $H$ $Q1$       | RZ Q1$\pi$ <br> Y2P Q1; <br> Y2M Q1 <br> RZ Q1 $\pi$ |
| RX | $RX(\theta) = e^{-i\theta/2 \sigma_x } = \left[\begin{array}{cc} \cos\theta & -i\sin \theta \\ -i\sin\theta & \cos \theta \end{array}\right]$ | $RX Q1 \theta$       | $\mid\theta\mid < \pi/2$：XYARB Q1 0 $\theta$； <br> $\theta = \pi/2$：X2P Q1； <br> $\theta = -\pi/2$：X2M Q1；<br> $\pi>\mid\theta\mid>\pi/2$：Y2M Q1；RZ Q1 $\theta$；Y2P Q1； <br> $\theta = \pi$   X2P Q1 <br> X2P Q1|
| RY | $RY(\theta) = e^{-i\theta/2\, \sigma_y } = \left[\begin{array}{cc} \cos\theta & -\sin \theta \\ \sin\theta & \cos \theta \end{array}\right]$      | $RY Q1 \theta$  |  $\mid\theta\mid$ < $\pi/2: XYARB Q1 (\pi/2) \theta$； <br> $\theta = \pi/2$：Y2P Q1； <br> $\theta = -\pi/2$：Y2M Q1；<br> $\pi>\mid\theta\mid>\pi/2$：X2P Q1；RZ Q1 $\theta$；X2M Q1； <br> $\theta = \pi$   Y2P Q1 <br> Y2P Q1|
| RXY | $RXY(\phi, \theta)$ = $e^{-i \theta/2 \hat{n}\cdot \hat{\sigma}}$ =$\left[\begin{array}{cc} \cos \theta/2 & -ie^{-i\phi}\sin\theta/2 \\-i e^{i\phi} \sin\theta/2  & \cos\theta/2\end{array}\right]$ $\hat{n} = (\cos\phi, \sin\phi, 0)$     | $RXY Q1 \phi \theta$  |  $\mid\theta\mid$ ⩽ $\pi/2: XYARB Q1 \phi \theta$； <br> $\mid\theta\mid$>$\pi$ /2：$RZ Q1 \pi /2-\phi$；$X2P Q1$；$RZ Q1 \theta$；$X2M Q1$；$RZ Q1 \phi-\pi /2$ |
| B | 对齐量子操作 | B Q1 Q2 | B Q1 Q2 R1 R2 |

:::

注：

-   B的编译需要补齐相关量子比特的读取腔，如B指令包含读取腔，不额外添加。

实验界面.png

QCIS是用于量子计算物理系统远程调控的指令集，这意味着云平台将支持用户远程调用其开放接口，在真实量子计算原型机上进行“云端”量子编程实验。

QCIS指令概述

QCIS(Quantum Control Instruction Set)是一套对超导量子计算机硬件系统进行控制的指 令集，旨在将硬件控制用指令进行抽象标准化。它不同于量子计算机指令集 QASM(Quantum Assembly Language）,两者的区别在前者面向的是原始的物理系统而后者是对量子门的抽象 表达。QCIS和物理系统有比较紧密的的耦合，原则上QCIS和量子处理，控制系统是绑定的。 如果物理系统发生大的变化，比如qubit从Transmon Qubit换成Flux Qubit或Phase Qubit, 耦 合器从Gmon换成腔耦合等，QCIS也要有全新的版本才能适配。

QCIS指令格式

QCIS指令采用《OpCode》《Target》的格式，由指令字符，目标比特组成。目前云平 台12量子计算机支持的指令包含14个单比特门和一个双比特门，分别为X, Y, Z, S, SD, H,T,T D, X2P, X2M, Y 2P, Y 2M 和CZ。具体定义我们会在下一单元给出。目标比特由字母Q加 相应索引(index)组成，如云平台12比特量子计算机上有12个量子比特，相应标识为Q1, Q2, . . .Q12. 每一个指令占一行。不同指令不可以叠加在同一行, 如X Y Q1指令是不合语法的。同样 同一门作用在不同比特上也应按照不同操作写在不同行。如X Q1 Q2 是不合语法的。但是， 有一个特例请读者注意，测量门可以写在同一行，如实验最终对第1， 4， 5比特做测量，可以表示为M Q1 Q4 Q5。也可以写在不同行做不同操作处理，如 M Q1 \n M Q4 \n M Q5。
QCIS指令不区分大小写。

QCIS基础指令

云平台所包含的原生门包含如下操作，X2P, X2M, Y2P, Y2M, RZ, XYARB, I, B,M. 除此之外，云平台也配备了复合门操作：X, Y, S, SD, T, TD, Z, H, RX,RY, RXY.

下表描述了云平台所包含的原生门的定义及使用规则

表 1: QCIS原生门使用规则

指令 说 明 QCIS指令 验证规则
X2P X2P=Rx(π/2)=e−iπ/4σx12[1−i−i1]X2P=R_x(\pi/2)=e^{-i\pi/4 \, \sigma_x }\frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc} 1&-i\\-i&1\end{array}\right] X2PX2P Q1Q1 无
X2M X2M=Rx(−π/2)=eiπ/4σx=12[1ii1]X2M=R_x(-\pi/2) = e^{i \pi/4 \,\sigma_x} = \frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc} 1&i\\i&1\end{array}\right] X2MX2M Q1Q1 无
Y2P Y2P=Ry(π/2)=e−iπ/4σy=12[1−111]Y2P= R_y(\pi/2) = e^{-i \pi/4\,\sigma_y} = \frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc} 1&-1\\1&1\end{array}\right] Y2PY2P Q1Q1 无
Y2M Y2M=Ry(−π/2)=eiπ/4σy=12[11−11]Y2M=R_y(-\pi/2) = e^{i\pi/4\, \sigma_y } = \frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc} 1&1\\-1&1\end{array}\right] Y2MY2M Q1Q1 无
CZ CZ=[100001000010000−1]CZ =\left[ \begin{array}{cccc}1&0&0&0\\0&1&0&0\\0&0&1&0\\0&0&0&-1\end{array}\right] CZCZ Q1Q1 Q2Q2 Q1,Q2 需满足硬件连接条件
RZ RZ(θ)=e−iθ/2σz=[e−iθ/200eiθ/2]RZ(\theta) = e^{-i\theta/2 \sigma_z } = \left[\begin{array}{cc} e^{-i\theta/2}& 0 \\ 0 & e^{i\theta/2}\end{array}\right] RZ Q1 θ\theta 无
XYARB XYARB(ϕ,θ)=e−iθ/2n^⋅σ^=[cosθ/2−ie−iϕsinθ/2−ieiϕsinθ/2cosθ/2](\phi, \theta) = e^{-i \theta/2 \hat{n}\cdot \hat{\sigma}} =\left[\begin{array}{cc} \cos \theta/2 & -ie^{-i\phi}\sin\theta/2 \\-i e^{i\phi} \sin\theta/2 & \cos\theta/2\end{array}\right] n^=(cosϕ,sinϕ,0)\hat{n} = (\cos\phi, \sin\phi, 0) XYARB Q1 ϕ\phi θ\theta −π/2≤θ≤π/2-\pi/2 \le \theta \le \pi/2
I 在一段时间t(ns)内无操作 I Q1 t t为整数，单位为0.5ns
即当t=1时，时间为0.5ns
B 对齐量子操作 B Q1 Q2 无

注：

  • RZ 指令中的θ\theta 不做−π<θ≤π-\pi<\theta\le \pi的约束

  • RXY 指令中的ϕ\phi 不做−π<θ≤π-\pi<\theta\le \pi的约束

  • 目前暂不支持直接调用XYARB指令，建议使用RXY指令代替（详见RXY编译规则）。

本表描述了复合门的编译规则。

表 2: QCIS 指令编译规则

指令 说 明 QCIS指令 编译规则
X X=[0110]X =\left[\begin{array}{cc} 0&1\\1&0\end{array}\right] XX Q1Q1 X2P Q1
X2P Q1
Y Y=[0−ii0]Y =\left[\begin{array}{cc} 0&-i\\i&0\end{array}\right] YY Q1Q1 Y2P Q1
X2P Q1
S S=eiπ/4Rz(π/2)=[100i]S = e^{i\pi/4}R_z(\pi/2)= \left[\begin{array}{cc} 1&0\\0&i\end{array}\right] SS Q1Q1 RZ Q1 π\pi/2
SD SD=e−iπ/4Rz(−π/2)=[100−i]SD = e^{-i\pi/4}R_z(-\pi/2)= \left[\begin{array}{cc} 1&0\\0&-i\end{array}\right] SDSD Q1Q1 RZ Q1 -π\pi/2
T T=eiπ/8Rz(π/4)=[100eiπ/4]T = e^{i\pi/8}R_z(\pi/4)= \left[\begin{array}{cc} 1&0\\0&e^{i\pi/4}\end{array}\right] TT Q1Q1 RZ Q1 π\pi/4
TD TD=e−iπ/8Rz(−π/4)=[100e−iπ/4]TD = e^{-i\pi/8}R_z(-\pi/4)= \left[\begin{array}{cc} 1&0\\0&e^{-i\pi/4}\end{array}\right] TT Q1Q1 RZ Q1 -π\pi/4
Z Z=iRz(pi)=[100−1]Z = iR_z(pi)= \left[\begin{array}{cc} 1&0\\0&-1\end{array}\right] ZZ Q1Q1 RZ Q1 π\pi
H H=12[111−1]H = \frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc} 1&1\\1&-1\end{array}\right] HH Q1Q1 RZ Q1π\pi
Y2P Q1;
Y2M Q1
RZ Q1 π\pi
RX RX(θ)=e−iθ/2σx=[cosθ−isinθ−isinθcosθ]RX(\theta) = e^{-i\theta/2 \sigma_x } = \left[\begin{array}{cc} \cos\theta & -i\sin \theta \\ -i\sin\theta & \cos \theta \end{array}\right] RXQ1θRX Q1 \theta ∣θ∣<π/2\mid\theta\mid < \pi/2：XYARB Q1 0 θ\theta；
θ=π/2\theta = \pi/2：X2P Q1；
θ=−π/2\theta = -\pi/2：X2M Q1；
π>∣θ∣>π/2\pi>\mid\theta\mid>\pi/2：Y2M Q1；RZ Q1 θ\theta；Y2P Q1；
θ=π\theta = \pi X2P Q1
X2P Q1
RY RY(θ)=e−iθ/2σy=[cosθ−sinθsinθcosθ]RY(\theta) = e^{-i\theta/2\, \sigma_y } = \left[\begin{array}{cc} \cos\theta & -\sin \theta \\ \sin\theta & \cos \theta \end{array}\right] RYQ1θRY Q1 \theta ∣θ∣\mid\theta\mid < π/2:XYARBQ1(π/2)θ\pi/2: XYARB Q1 (\pi/2) \theta；
θ=π/2\theta = \pi/2：Y2P Q1；
θ=−π/2\theta = -\pi/2：Y2M Q1；
π>∣θ∣>π/2\pi>\mid\theta\mid>\pi/2：X2P Q1；RZ Q1 θ\theta；X2M Q1；
θ=π\theta = \pi Y2P Q1
Y2P Q1
RXY RXY(ϕ,θ)RXY(\phi, \theta) = e−iθ/2n^⋅σ^e^{-i \theta/2 \hat{n}\cdot \hat{\sigma}} =[cosθ/2−ie−iϕsinθ/2−ieiϕsinθ/2cosθ/2]\left[\begin{array}{cc} \cos \theta/2 & -ie^{-i\phi}\sin\theta/2 \\-i e^{i\phi} \sin\theta/2 & \cos\theta/2\end{array}\right] n^=(cosϕ,sinϕ,0)\hat{n} = (\cos\phi, \sin\phi, 0) RXYQ1ϕθRXY Q1 \phi \theta ∣θ∣\mid\theta\mid ⩽ π/2:XYARBQ1ϕθ\pi/2: XYARB Q1 \phi \theta；
∣θ∣\mid\theta\mid>π\pi /2：RZQ1π/2−ϕRZ Q1 \pi /2-\phi；X2PQ1X2P Q1；RZQ1θRZ Q1 \theta；X2MQ1X2M Q1；RZQ1ϕ−π/2RZ Q1 \phi-\pi /2
B 对齐量子操作 B Q1 Q2 B Q1 Q2 R1 R2

注：

  • B的编译需要补齐相关量子比特的读取腔，如B指令包含读取腔，不额外添加。

实验界面.png

QCIS是用于量子计算物理系统远程调控的指令集，这意味着云平台将支持用户远程调用其开放接口，在真实量子计算原型机上进行“云端”量子编程实验。

QCIS指令概述

QCIS(Quantum Control Instruction Set)是一套对超导量子计算机硬件系统进行控制的指 令集，旨在将硬件控制用指令进行抽象标准化。它不同于量子计算机指令集 QASM(Quantum Assembly Language）,两者的区别在前者面向的是原始的物理系统而后者是对量子门的抽象 表达。QCIS和物理系统有比较紧密的的耦合，原则上QCIS和量子处理，控制系统是绑定的。 如果物理系统发生大的变化，比如qubit从Transmon Qubit换成Flux Qubit或Phase Qubit, 耦 合器从Gmon换成腔耦合等，QCIS也要有全新的版本才能适配。

QCIS指令格式

QCIS指令采用《OpCode》《Target》的格式，由指令字符，目标比特组成。目前云平 台12量子计算机支持的指令包含14个单比特门和一个双比特门，分别为X, Y, Z, S, SD, H,T,T D, X2P, X2M, Y 2P, Y 2M 和CZ。具体定义我们会在下一单元给出。目标比特由字母Q加 相应索引(index)组成，如云平台12比特量子计算机上有12个量子比特，相应标识为Q1, Q2, . . .Q12. 每一个指令占一行。不同指令不可以叠加在同一行, 如X Y Q1指令是不合语法的。同样 同一门作用在不同比特上也应按照不同操作写在不同行。如X Q1 Q2 是不合语法的。但是， 有一个特例请读者注意，测量门可以写在同一行，如实验最终对第1， 4， 5比特做测量，可以表示为M Q1 Q4 Q5。也可以写在不同行做不同操作处理，如 M Q1 \n M Q4 \n M Q5。
QCIS指令不区分大小写。

QCIS基础指令

云平台所包含的原生门包含如下操作，X2P, X2M, Y2P, Y2M, RZ, XYARB, I, B,M. 除此之外，云平台也配备了复合门操作：X, Y, S, SD, T, TD, Z, H, RX,RY, RXY.

下表描述了云平台所包含的原生门的定义及使用规则

表 1: QCIS原生门使用规则

指令 说 明 QCIS指令 验证规则
X2P X2P=Rx(π/2)=e−iπ/4σx12[1−i−i1]X2P=R_x(\pi/2)=e^{-i\pi/4 \, \sigma_x }\frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc} 1&-i\\-i&1\end{array}\right] X2PX2P Q1Q1 无
X2M X2M=Rx(−π/2)=eiπ/4σx=12[1ii1]X2M=R_x(-\pi/2) = e^{i \pi/4 \,\sigma_x} = \frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc} 1&i\\i&1\end{array}\right] X2MX2M Q1Q1 无
Y2P Y2P=Ry(π/2)=e−iπ/4σy=12[1−111]Y2P= R_y(\pi/2) = e^{-i \pi/4\,\sigma_y} = \frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc} 1&-1\\1&1\end{array}\right] Y2PY2P Q1Q1 无
Y2M Y2M=Ry(−π/2)=eiπ/4σy=12[11−11]Y2M=R_y(-\pi/2) = e^{i\pi/4\, \sigma_y } = \frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc} 1&1\\-1&1\end{array}\right] Y2MY2M Q1Q1 无
CZ CZ=[100001000010000−1]CZ =\left[ \begin{array}{cccc}1&0&0&0\\0&1&0&0\\0&0&1&0\\0&0&0&-1\end{array}\right] CZCZ Q1Q1 Q2Q2 Q1,Q2 需满足硬件连接条件
RZ RZ(θ)=e−iθ/2σz=[e−iθ/200eiθ/2]RZ(\theta) = e^{-i\theta/2 \sigma_z } = \left[\begin{array}{cc} e^{-i\theta/2}& 0 \\ 0 & e^{i\theta/2}\end{array}\right] RZ Q1 θ\theta 无
XYARB XYARB(ϕ,θ)=e−iθ/2n^⋅σ^=[cosθ/2−ie−iϕsinθ/2−ieiϕsinθ/2cosθ/2](\phi, \theta) = e^{-i \theta/2 \hat{n}\cdot \hat{\sigma}} =\left[\begin{array}{cc} \cos \theta/2 & -ie^{-i\phi}\sin\theta/2 \\-i e^{i\phi} \sin\theta/2 & \cos\theta/2\end{array}\right] n^=(cosϕ,sinϕ,0)\hat{n} = (\cos\phi, \sin\phi, 0) XYARB Q1 ϕ\phi θ\theta −π/2≤θ≤π/2-\pi/2 \le \theta \le \pi/2
I 在一段时间t(ns)内无操作 I Q1 t t为整数，单位为0.5ns
即当t=1时，时间为0.5ns
B 对齐量子操作 B Q1 Q2 无

注：

  • RZ 指令中的θ\theta 不做−π<θ≤π-\pi<\theta\le \pi的约束

  • RXY 指令中的ϕ\phi 不做−π<θ≤π-\pi<\theta\le \pi的约束

  • 目前暂不支持直接调用XYARB指令，建议使用RXY指令代替（详见RXY编译规则）。

本表描述了复合门的编译规则。

表 2: QCIS 指令编译规则

指令 说 明 QCIS指令 编译规则
X X=[0110]X =\left[\begin{array}{cc} 0&1\\1&0\end{array}\right] XX Q1Q1 X2P Q1
X2P Q1
Y Y=[0−ii0]Y =\left[\begin{array}{cc} 0&-i\\i&0\end{array}\right] YY Q1Q1 Y2P Q1
X2P Q1
S S=eiπ/4Rz(π/2)=[100i]S = e^{i\pi/4}R_z(\pi/2)= \left[\begin{array}{cc} 1&0\\0&i\end{array}\right] SS Q1Q1 RZ Q1 π\pi/2
SD SD=e−iπ/4Rz(−π/2)=[100−i]SD = e^{-i\pi/4}R_z(-\pi/2)= \left[\begin{array}{cc} 1&0\\0&-i\end{array}\right] SDSD Q1Q1 RZ Q1 -π\pi/2
T T=eiπ/8Rz(π/4)=[100eiπ/4]T = e^{i\pi/8}R_z(\pi/4)= \left[\begin{array}{cc} 1&0\\0&e^{i\pi/4}\end{array}\right] TT Q1Q1 RZ Q1 π\pi/4
TD TD=e−iπ/8Rz(−π/4)=[100e−iπ/4]TD = e^{-i\pi/8}R_z(-\pi/4)= \left[\begin{array}{cc} 1&0\\0&e^{-i\pi/4}\end{array}\right] TT Q1Q1 RZ Q1 -π\pi/4
Z Z=iRz(pi)=[100−1]Z = iR_z(pi)= \left[\begin{array}{cc} 1&0\\0&-1\end{array}\right] ZZ Q1Q1 RZ Q1 π\pi
H H=12[111−1]H = \frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc} 1&1\\1&-1\end{array}\right] HH Q1Q1 RZ Q1π\pi
Y2P Q1;
Y2M Q1
RZ Q1 π\pi
RX RX(θ)=e−iθ/2σx=[cosθ−isinθ−isinθcosθ]RX(\theta) = e^{-i\theta/2 \sigma_x } = \left[\begin{array}{cc} \cos\theta & -i\sin \theta \\ -i\sin\theta & \cos \theta \end{array}\right] RXQ1θRX Q1 \theta ∣θ∣<π/2\mid\theta\mid < \pi/2：XYARB Q1 0 θ\theta；
θ=π/2\theta = \pi/2：X2P Q1；
θ=−π/2\theta = -\pi/2：X2M Q1；
π>∣θ∣>π/2\pi>\mid\theta\mid>\pi/2：Y2M Q1；RZ Q1 θ\theta；Y2P Q1；
θ=π\theta = \pi X2P Q1
X2P Q1
RY RY(θ)=e−iθ/2σy=[cosθ−sinθsinθcosθ]RY(\theta) = e^{-i\theta/2\, \sigma_y } = \left[\begin{array}{cc} \cos\theta & -\sin \theta \\ \sin\theta & \cos \theta \end{array}\right] RYQ1θRY Q1 \theta ∣θ∣\mid\theta\mid < π/2:XYARBQ1(π/2)θ\pi/2: XYARB Q1 (\pi/2) \theta；
θ=π/2\theta = \pi/2：Y2P Q1；
θ=−π/2\theta = -\pi/2：Y2M Q1；
π>∣θ∣>π/2\pi>\mid\theta\mid>\pi/2：X2P Q1；RZ Q1 θ\theta；X2M Q1；
θ=π\theta = \pi Y2P Q1
Y2P Q1
RXY RXY(ϕ,θ)RXY(\phi, \theta) = e−iθ/2n^⋅σ^e^{-i \theta/2 \hat{n}\cdot \hat{\sigma}} =[cosθ/2−ie−iϕsinθ/2−ieiϕsinθ/2cosθ/2]\left[\begin{array}{cc} \cos \theta/2 & -ie^{-i\phi}\sin\theta/2 \\-i e^{i\phi} \sin\theta/2 & \cos\theta/2\end{array}\right] n^=(cosϕ,sinϕ,0)\hat{n} = (\cos\phi, \sin\phi, 0) RXYQ1ϕθRXY Q1 \phi \theta ∣θ∣\mid\theta\mid ⩽ π/2:XYARBQ1ϕθ\pi/2: XYARB Q1 \phi \theta；
∣θ∣\mid\theta\mid>π\pi /2：RZQ1π/2−ϕRZ Q1 \pi /2-\phi；X2PQ1X2P Q1；RZQ1θRZ Q1 \theta；X2MQ1X2M Q1；RZQ1ϕ−π/2RZ Q1 \phi-\pi /2
B 对齐量子操作 B Q1 Q2 B Q1 Q2 R1 R2

注：

  • B的编译需要补齐相关量子比特的读取腔，如B指令包含读取腔，不额外添加。

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