Q# 单元测试检查阶段

Question

我想通过测试 qubit 的相位是否翻转来测试相位预言。 我试图做到这一点

AssertQubitIsInStateWithinTolerance((Complex(0., 0.), Complex(-1., 0.)), qubit, 1e-5);

但它并没有真正检查相位，因为相同的输入也适用于没有相位的测试

AssertQubitIsInStateWithinTolerance((Complex(0., 0.), Complex(1., 0.)), qubit, 1e-5);

有没有办法使用单元测试来检查量子位（或整个寄存器）的相位？

感谢您的帮助。

Answer 1

没有物理方法可以观察量子态的全局相位，因此您将无法区分 |1⟩ 态和 -|1⟩ 态。您需要找到一种方法将此全局相位转换为相对相位，以便您可以观察它。

• 如果您想检查特定基础状态 |ψ⟩ 的相位是否被预言机翻转，您可以使用相位回扣技巧的修改：准备状态 (|0⟩ + |1⟩) ⊗ |ψ ⟩，应用你的预言机的受控版本（以第一个量子比特作为控制），并检查你在第一个量子比特上获得的状态：如果它仍然是 |0⟩ + |1⟩，预言机不会翻转相位状态，如果它变为 |0⟩ - |1⟩，则状态的相位翻转。 （您可以使用Measure([PauliX], [q]) 操作进行此测量）。
• 如果您想检查所有的阶段，您可以准备所有基础状态的叠加，应用您的预言并将状态与您期望获得的状态进行比较。您可以通过应用显式控制 Z 门来翻转您知道需要翻转的状态的阶段来做到这一点 - 这应该再次为您提供所有基础状态的叠加。您可以通过将 H 门应用于寄存器的每个 qubit 并使用AssertAllZero 操作来检查结果是否为全零状态，从而检查它是否确实如此。

您可以查看Quantum Katas 中的测试工具以获取这些方法的示例；它们测试了许多不同的量子条件，因此它们是测试方法的良好来源。