Квантовая телепортация

task7/main.py

@@ -0,0 +1,81 @@
+from __future__ import annotations
+
+import random
+
+import cirq
+import numpy as np
+
+
+def make_quantum_teleportation_circuit(ranX, ranY):
+    circuit = cirq.Circuit()
+    msg, alice, bob = cirq.LineQubit.range(3)
+
+    # Создаём запутанную пару кубитов между Алисой и Бобом
+    circuit.append([cirq.H(alice), cirq.CNOT(alice, bob)])
+
+    # Создаём случайное состояние для сообщения
+    circuit.append([cirq.X(msg) ** ranX, cirq.Y(msg) ** ranY])
+
+    # Запутываем сообщение и кубит Алисы
+    circuit.append([cirq.CNOT(msg, alice), cirq.H(msg)])
+
+    # Измеряем сообщение и кубит Алисы
+    circuit.append(cirq.measure(msg, key="msg"))
+    circuit.append(cirq.measure(alice, key="alice"))
+
+    # Используем два классических бита
+    # для восстановления исходного квантового сообщения на кубите Боба
+    circuit.append(cirq.X(bob).with_classical_controls("alice"))
+    circuit.append(cirq.Z(bob).with_classical_controls("msg"))
+
+    return circuit
+
+
+def main(seed=None):
+    random.seed(seed)
+
+    ranX = random.random()
+    ranY = random.random()
+    circuit = make_quantum_teleportation_circuit(ranX, ranY)
+
+    print("Circuit:")
+    print(circuit)
+
+    sim = cirq.Simulator(seed=seed)
+
+    # Запускаем простую симуляцию, которая применяет случайные X и Y-гейты,
+    # создающие наше сообщение
+    q0 = cirq.LineQubit(0)
+    message = sim.simulate(cirq.Circuit([cirq.X(q0) ** ranX, cirq.Y(q0) ** ranY]))
+
+    print("\nBloch Sphere of Message After Random X and Y Gates:")
+    expected = cirq.bloch_vector_from_state_vector(message.final_state_vector, 0)
+    print(
+        "x: ",
+        np.around(expected[0], 4),
+        "y: ",
+        np.around(expected[1], 4),
+        "z: ",
+        np.around(expected[2], 4),
+    )
+
+    final_results = sim.simulate(circuit)
+
+    print("\nBloch Sphere of Qubit 2 at Final State:")
+    teleported = cirq.bloch_vector_from_state_vector(
+        final_results.final_state_vector, 2
+    )
+    print(
+        "x: ",
+        np.around(teleported[0], 4),
+        "y: ",
+        np.around(teleported[1], 4),
+        "z: ",
+        np.around(teleported[2], 4),
+    )
+
+    return expected, teleported
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    main()