Q·Q-LAB 虚拟实验室量子信息和量子计算
量子线路数值仿真 · 本科教学实验

量子门搭建与量子算法虚拟实验平台

自行搭建和修改线路,比较理论概率与有限采样,完成错误定位和实验报告。

本机计算 · 无需量子云账号
当前训练任务

Bell 态线路搭建

1 记录预测2 搭建与单步检查3 运行与核验4 对照与解释
任务要求、操作步骤与常见错误
当前实验Shor 质因数分解量子状态矢量 · 经典后处理
量子比特12 qubits计数 8 + 工作 4
电路操作— ops包含可展开复合算子
测量次数1,024 shots读出误码 0%
状态检验—等待执行
运行状态线路就绪编辑后重新运行以更新结果
线路编辑与逐步执行

Shor 寻阶线路

量子门库
↳ 选门后点击线路放置,也可以拖入;受控门依次选择控制位与目标位。
计数寄存器制备叠加,经受控模乘与逆 QFT 提取周期;测量之后再进行连分数和最大公因数运算。
完整线路

测量分布

计数寄存器的测量结果
理想 读出期望 采样
运行线路后,概率分布将在这里显示
显示测量寄存器 · 位串高位在左 · q₀ 为最低位

量子态观察

|ψ⟩ = |0…0⟩
纠缠态的单比特约化态可能位于 Bloch 球内部。

预测、对照与分析

笔记在本机自动保存;参考线路的使用会写入记录
尚未记录

完整运行当前线路后,可检查任务要求。

系统检查线路功能与数值结果;文字解释、因果推理和报告完整性由教师检查。

实验记录

线路更改后结果会标记为待更新
教学任务 · 操作要求与核验

量子线路实验任务

选择任务后先填写预测,再补全或修复线路。记录完整运行、对照修改和分析说明。

哪些是量子的,哪些是经典的?

量子门完成可逆变换与干涉;测量给出随机的经典比特;因数验证、LED 电流驱动和数据统计在经典侧完成。模拟器展示这些规则,不构成真实硬件上的量子加速实验。

阅读完整实验指南 ↗
MODEL & LIMITS

计算模型与适用范围

“任意数”与本机规模

Shor 算法在理论上适用于一般整数分解。本平台直接模拟 N ≤ 63 的小规模寻阶线路,联合寄存器最多 18 个量子比特;超出后可选择明确标注的经典扩展计算(2 至 2⁶⁴−1)或仅估算量子资源。分解需要重试,有限时间计算并不保证每次成功。

量子状态与门

采用双精度复数状态矢量,q₀ 为最低有效位。单比特门、受控门、交换和可逆布尔门均实际作用于振幅。中途测量按 Born 规则产生分支,经典条件用于反馈;单比特 Bloch 向量由约化密度矩阵计算。

Shor 算法

量子部分执行叠加、受控模乘和逆 QFT。模乘在这里以精确可逆置换复合算子实现,尚未展开为面向具体硬件的容错加法器。周期由测量后的连分数候选和模幂验证得到,因子由 gcd 运算提取。偶数、非互素底数和素数检查属于经典步骤。

七段 LED

四位输入与七位段输出之间采用可逆 XOR 译码,辅助位计算后反计算回零。LED 接收的是测量后的经典比特;并不把量子振幅直接当作发光电流,也不会同时显示叠加态中的全部数字。

噪声模型与适用范围

读出误码只作用于末端采样的经典位翻转,中途测量反馈保持理想;该误码不表示完整门噪声、串扰、T₁/T₂ 或硬件保真度。本平台仅作教学与小规模数值仿真,不连接真实量子处理器,也不声称已突破通用大整数分解难题。

查看算法实现、复杂度与原始文献 ↗ 教学设计与评价说明 ↗

GATE REFERENCE

量子门与线路搭建