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一、QWhile

二、QIf

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        各位读者老爷们，大家好呀，前些时忙着学校的期末考试，小编好久没更新量子计算的文章啦，这段时间也有读者私信小编，问了一些问题。我知道大家都很急，但大家先别急。这不，小编刚考完就来更新量子计算的文章啦，感谢大家的支持！

       谈到量子计算，这里就不得不提一部电影了。相信很多读者在寒假春节档看过《流浪地球2》这部电影（可能还有《流浪气球3》），未来的计算机550A、550C与550w（最后化身为MOSS）都是量子计算机，其计算速度一代比一代快，我相信这也是各位读者想要学好量子计算的原因。这是一部科幻片，它思考了人类的未来是怎么样的，科技水平是怎么样的，而我们负责将这些幻想一个一个实现，尽管有一定的困难。革命尚未成功，各位读者们还需努力！

 

一、QWhile

        在c语言与python中，我们可以构造一个while或者for来构造循环。我们在量子程序中用QWhile实现循环控制操作，输入参数为条件判断表达式，功能是执行while循环操作。其构造方式如下：

qwile = QWhileProg(ClassicalCondition, QNode)

        上述函数需要提供两个参数，即ClassicalCondition量子表达式与QNode节点 可以传入的QNode类型有： QProg、QCircuit、QGate、QWhileProg、QIfProg、QMeasure。

        我知道大家看到上面这些话会感觉到特别懵，啥玩意儿，小编你这不是念课本吗，听君一席话，胜似一席话，说了等于没说。别急，如果只是这么干巴巴的讲知识点，就会略显无聊，我们上一个例子，让大家感受一下。

from pyqpanda import *

if __name__ == "__main__":

    qvm = CPUQVM()
    qvm.init_qvm()
    qubits = qvm.qAlloc_many(3)
    cbits = qvm.cAlloc_many(3)
    cbits[0].set_val(0)
    cbits[1].set_val(1)

    prog = QProg()
    prog_while = QProg()

    # 构建QWhile的循环分支
    prog_while << H(qubits[0]) << H(qubits[1])<< H(qubits[2])\
            << measure_all(qubits, cbits)

    # 构建QWhile
    qwhile = QWhileProg(cbits[1], prog_while)

    # QWhile插入到量子程序中
    prog << qwhile

    # 运行，并打印测量结果
    result = qvm.directly_run(prog)
    print(result)
    print(cbits[1].get_val())

        看不懂没事的哈，听小编给你说道说道。不过小编在这里给大家提一个小小的要求，听完小编的分析后，请大家算一算输出的结果是多少。

        首先前几行，小编只想通俗易懂的说一个字：略。详情看小编上一篇量子计算的文章。不过小编像先请读者们思考一下，为什么qubits的数量要与经典寄存器cbits的数量一致。这个问题困扰了小编一阵子，直到今天查阅资料的时候，才真正解决掉。

        然后再是set_val()函数，它的作用是赋值，即cbits[0]赋值为0，cbits[1]赋值为1。到这里都不难理解。紧接着就是构建了一个while的量子程序。我们先看qwhile=xxx的这一行。首先判定条件为cbits[1]，而在计算机中0代表着False，1代表着True。也就是说cbits[1]为0时，才会执行prog_while循环。

        接着，我们就要看看prog_while是何方神圣，如何执行这一循环了。

        结果乍一看，这不就是在三条量子线路上分别加了一个H门吗，然后再进行测量，而H门的作用是使|1>态与|0>态的概率各占一半。但是，cbits[1]为0时我们才能跳出循环，而小编通过查阅资料发现measure_all操作是测量所有的量子比特并将其存储到对应的经典寄存器上。也就是说只有qubits[1]为|0>时才能跳出循环，此时cbits[1]被赋值为0。所以qubits[1]最后测量的结果一定是|0>。如果是|1>则会不断重复循环，直到某一次测量结果为|0>。

        这也是为什么qubits的数量与cbits的数量一致的原因，正所谓一个萝卜一个坑，这样做是为了我们测量结果着想。如果不一致会报错，如下图：

 

        那么问题来了，有没有哪位读者能告诉我，最后程序跑出的结果是多少？小编将答案写在评论区。

    

二、QIf

        QIf表示量子程序条件判断操作，输入参数为条件判断表达式，功能是执行条件判断。具体形式有以下两种：

qif = QIfProg(ClassicalCondition, QNode)
qif = QIfProg(ClassicalCondition, QNode, QNode)

        它需要我们提供两种类型参数，即ClassicalCondition量子表达式与QNode节点， 当传入1个QNode参数时，QNode表示正确分支节点，当传入2个QNode参数时，第一个表示正确分支节点，第二个表示错误分支节点。

        其中QNode可以传入QProg、QCircuit、QGate、QWhileProg、QIfProg、QMeasure。

        我们用代码举一个小小的例子：

from pyqpanda import *

if __name__ == "__main__":

    qvm = CPUQVM()
    qvm.init_qvm()
    qubits = qvm.qAlloc_many(3)
    cbits = qvm.cAlloc_many(3)
    cbits[0].set_val(0)
    cbits[1].set_val(3)

    prog = QProg()
    branch_true = QProg()
    branch_false = QProg()

    # 构建QIf正确分支以及错误分支
    branch_true << H(qubits[0])<< H(qubits[1]) << H(qubits[2])
    branch_false << H(qubits[0]) << CNOT(qubits[0], qubits[1]) << CNOT(qubits[1], qubits[2])

    # 构建QIf
    qif = QIfProg(cbits[0] > cbits[1], branch_true, branch_false)

    # QIf插入到量子程序中
    prog << qif

    # 概率测量，并返回目标量子比特的概率测量结果，下标为十进制
    result = qvm.prob_run_tuple_list(prog, qubits, -1)

    # 打印概率测量结果
    print(result)

        乍一看，看不大懂，对吧？别急，小编也是刚开始学量子编程，我按照自己的理解一点一点为读者们解读。

        首先前面几行，都是老生常谈的内容。无非就是上一篇文章我们说的导入pyqpanda包、创建量子虚拟机以及申请量子比特以及量子寄存器。而cbits[0].set_val(0)的意思是，给cbits[0]设置初值为0，同理cbits[1]的初值为3。

        我们先跳过branch_true与branch_false这两行，直接看qif=xxx这一行，它代表着如果cbits[0]>cbits[1]，那么就执行branch_true的量子程序指令，否则就执行branch_false的量子程序指令。显然0不可能大于3，所以我们执行branch_false的量子程序指令。

        再来看看branch_false做了什么操作。首先将qubits[0]转变为|+>态，并且通过qubits[0]去控制qubits[1]，用qubits[1]去控制qubits[2]。我们不难发现，qubits[0]为|1>时，才能让qubits[1]变为|1>，qubits[2]才能跟着变为|1>。且qubits[0]为|0>或者|1>的概率各占一半。

        所以最终测量|000>与|111>的概率各占一半。结果如下图（转换为了十进制）：

        好的，本期的量子计算编程教学就到这里啦，感兴趣的读者们可以私下自己设计设计量子线路，编编程，希望小编的文章能给大家带来帮助。