如何在 C# 中正确管理 Qubit 的生命周期

Question

我正在玩 Q#，它使用 C# 作为驱动程序。我想将 Qubit 对象传递给 Q# 代码，但它没有按预期工作。

C# 驱动程序

using Microsoft.Quantum.Simulation.Core;
using Microsoft.Quantum.Simulation.Simulators;

namespace Quantum.QSharpApplication1 {
    class Driver {
        static void Main(string[] args) {
            using (var sim = new QuantumSimulator()) {
                var x = new Microsoft.Quantum.Simulation.Common.QubitManager(10);
                Qubit q1 = x.Allocate();
                Solve.Run(sim, q1, 1);
                }
            System.Console.WriteLine("Press any key to continue...");
            System.Console.ReadKey();
            }
        }
    }

Q#

namespace Quantum.QSharpApplication1
{
    open Microsoft.Quantum.Primitive;
    open Microsoft.Quantum.Canon;

    operation Solve (q : Qubit, sign : Int) : ()
    {
        body
        {
            let qp = M(q);
            if (qp != Zero)
            {
                X(q);
            }     
            H(q);
        }
    }
}

当我运行这样做时，它运行没有错误，直到它到达 System.Console.* 行，此时它在 Q# 代码中抛出以下异常

System.AccessViolationException
  HResult=0x80004003
  Message=Attempted to read or write protected memory. This is often an indication that other memory is corrupt.
  Source=<Cannot evaluate the exception source>
  StackTrace:
<Cannot evaluate the exception stack trace>

调试器将此与“let qp = M(q);”相关联Q# 中的行。

请注意，这确实发生在 Solve.Run 调用中，实际代码有多个 Solve 调用，输出看起来是正确的。它似乎只在使用 QuantumSimulator 范围离开后才会发生。我记得读过 Qubit 在发布之前必须重置为零。我不确定这是否是这里的问题，但我看不到在 C# 中执行此操作的方法。有趣的是，我删除了控制台行，程序将运行没有错误（计时？）。

Answer 1

您用来创建量子位的 QubitManager 实例不是单例（每个 Simulator 都有自己的 QubitManager），因此 Simulator 不知道Qubit 你试图操纵 Q# 代码，因此 AccessViolationException.

一般情况下，不支持在驱动上创建量子比特；您可以在 Q# 中使用 only allocate qubits using the allocate and borrowing 语句。建议在 Q# 中创建一个入口点来分配执行量子比特分配的量子比特，并从驱动程序中调用它，例如：

// MyOp.qs
operation EntryPoint() : () 
{
    body
    {
        using (register = Qubit[2]) 
        {
            myOp(register);
        }
    }
}


// Driver.cs
EntryPoint.Run().Wait();

最后，请注意在您的驱动程序代码中您有： Solve.Run(sim, q1, 1);

Run方法returns一个异步执行的任务。您通常必须添加一个 Wait() 以确保它完成执行： EntryPoint.Run(sim, 1).Wait();

如果您这样做，您会注意到 Run 期间失败，而不是 Console.WriteLine。

如何在 C# 中正确管理 Qubit 的生命周期

How do I properly manage the lifetime of a Qubit in C#

c#

q#