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name: cirq description: "Cirq 是 Google Quantum AI 的开源框架，用于在量子计算机和模拟器上设计、模拟和运行量子电路。" license: Apache-2.0 license metadata: skill-author: K-Dense Inc. risk: unknown source: community

Cirq - Python 量子计算

Cirq 是 Google Quantum AI 的开源框架，用于在量子计算机和模拟器上设计、模拟和运行量子电路。

何时使用

• 你正在使用 Cirq 生态系统设计、模拟或执行量子电路。
• 你需要 Google Quantum AI 风格的原语、参数化电路或集成（如 cirq-google 和 cirq-ionq）。
• 你正在用 Python 原型设计或教授量子工作流，需要具体的电路示例。

安装

uv pip install cirq

硬件集成：

# Google Quantum Engine
uv pip install cirq-google

# IonQ
uv pip install cirq-ionq

# AQT (Alpine Quantum Technologies)
uv pip install cirq-aqt

# Pasqal
uv pip install cirq-pasqal

# Azure Quantum
uv pip install azure-quantum cirq

快速开始

基本电路

import cirq
import numpy as np

# 创建量子比特
q0, q1 = cirq.LineQubit.range(2)

# 构建电路
circuit = cirq.Circuit(
    cirq.H(q0),              # q0 上的 Hadamard 门
    cirq.CNOT(q0, q1),       # CNOT 门，q0 为控制位，q1 为目标位
    cirq.measure(q0, q1, key='result')
)

print(circuit)

# 模拟
simulator = cirq.Simulator()
result = simulator.run(circuit, repetitions=1000)

# 显示结果
print(result.histogram(key='result'))

参数化电路

import sympy

# 定义符号参数
theta = sympy.Symbol('theta')

# 创建参数化电路
circuit = cirq.Circuit(
    cirq.ry(theta)(q0),
    cirq.measure(q0, key='m')
)

# 扫描参数值
sweep = cirq.Linspace('theta', start=0, stop=2*np.pi, length=20)
results = simulator.run_sweep(circuit, params=sweep, repetitions=1000)

# 处理结果
for params, result in zip(sweep, results):
    theta_val = params['theta']
    counts = result.histogram(key='m')
    print(f"θ={theta_val:.2f}: {counts}")

核心能力

电路构建

有关构建量子电路的全面信息，包括量子比特、门、操作、自定义门和电路模式，请参见：

• references/building.md - 电路构建完整指南

常见主题：

• 量子比特类型（GridQubit、LineQubit、NamedQubit）
• 单量子比特和双量子比特门
• 参数化门和操作
• 自定义门分解
• 使用时刻（moments）组织电路
• 标准电路模式（Bell 态、GHZ、QFT）
• 导入/导出（OpenQASM、JSON）
• 使用 qudits 和可观测量

模拟

有关模拟量子电路的详细信息，包括精确模拟、噪声模拟、参数扫描和量子虚拟机，请参见：

• references/simulation.md - 量子模拟完整指南

常见主题：

• 精确模拟（态矢量、密度矩阵）
• 采样和测量
• 参数扫描（单参数和多参数）
• 噪声模拟
• 态直方图和可视化
• 量子虚拟机（QVM）
• 期望值和可观测量
• 性能优化

电路变换

有关优化、编译和操作量子电路的信息，请参见：

• references/transformation.md - 电路变换完整指南

常见主题：

• 变换器框架
• 门分解
• 电路优化（合并门、弹出 Z 门、丢弃可忽略操作）
• 面向硬件的电路编译
• 量子比特路由和 SWAP 插入
• 自定义变换器
• 变换管道

硬件集成

有关在各种提供商的真实量子硬件上运行电路的信息，请参见：

• references/hardware.md - 硬件集成完整指南

支持的提供商：

• Google Quantum AI（cirq-google）- Sycamore、Weber 处理器
• IonQ（cirq-ionq）- 离子阱量子计算机
• Azure Quantum（azure-quantum）- IonQ 和 Honeywell 后端
• AQT（cirq-aqt）- Alpine Quantum Technologies
• Pasqal（cirq-pasqal）- 中性原子量子计算机

主题包括设备表示、量子比特选择、认证、作业管理和面向硬件的电路优化。

噪声建模

有关噪声建模、噪声模拟、表征和错误缓解的信息，请参见：

• references/noise.md - 噪声建模完整指南

常见主题：

• 噪声通道（去极化、振幅阻尼、相位阻尼）
• 噪声模型（恒定、门特定、量子比特特定、热噪声）
• 向电路添加噪声
• 读出噪声
• 噪声表征（随机基准测试、XEB）
• 噪声可视化（热力图）
• 错误缓解技术

量子实验

有关设计实验、参数扫描、数据收集和使用 ReCirq 框架的信息，请参见相关参考文档。