def test_low_rank_trotter_ansatz_params():
n = openfermion.count_qubits(lih_hamiltonian)
final_rank = 2
ansatz = LowRankTrotterAnsatz(lih_hamiltonian,
final_rank=final_rank,
include_all_cz=True,
include_all_z=True)
assert len(list(ansatz.params())) == n + final_rank * (n + n *
(n - 1) // 2)
ansatz = LowRankTrotterAnsatz(lih_hamiltonian, final_rank=2)
assert set(ansatz.params()) == {
cirq.Symbol(name)
for name in {
'U_0_0', 'U_0_0_0', 'U_0_1_0', 'U_1_0', 'U_1_0_0', 'U_1_1_0',
'U_2_0', 'U_2_0_0', 'U_2_1_0', 'U_3_0', 'U_3_0_0', 'U_3_1_0',
'V_0_1_0_0', 'V_0_1_1_0', 'V_0_2_0_0', 'V_0_2_1_0', 'V_0_3_0_0',
'V_0_3_1_0', 'V_1_2_0_0', 'V_1_2_1_0', 'V_1_3_0_0', 'V_1_3_1_0',
'V_2_3_0_0', 'V_2_3_1_0'
}
}
def test_swap_network_trotter_ansatz_default_initial_params_length():
ansatz = LowRankTrotterAnsatz(lih_hamiltonian)
assert len(ansatz.default_initial_params()) == len(list(ansatz.params()))
def test_low_rank_trotter_ansatz_param_bounds():
ansatz = LowRankTrotterAnsatz(lih_hamiltonian, final_rank=2)
assert ansatz.param_bounds() == [(-1.0, 1.0)] * len(list(ansatz.params()))
def test_low_rank_trotter_ansatz_circuit():
ansatz = LowRankTrotterAnsatz(lih_hamiltonian, final_rank=2)
circuit = ansatz.circuit
cirq.DropNegligible().optimize_circuit(circuit)
assert circuit.to_text_diagram(transpose=True).strip() == """
0 1 2 3
│ │ │ │
Z Z Z Z
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
YXXY──────#2^0.0813 │ │
│ │ │ │
Z^U_0_0 │ YXXY────────#2^-0.0813
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
│ Z^U_1_0 │ Z^U_3_0
│ │ │ │
│ │ Z^U_2_0 │
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
YXXY──────#2^-0.051 │ │
│ │ │ │
│ │ YXXY────────#2^0.051
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
@─────────@^V_0_1_0_0 │ │
│ │ │ │
×─────────× @───────────@^V_2_3_0_0
│ │ │ │
│ │ ×───────────×
│ │ │ │
│ @───────────@^V_0_3_0_0 │
│ │ │ │
│ ×───────────× │
│ │ │ │
@─────────@^V_1_3_0_0 @───────────@^V_0_2_0_0
│ │ │ │
×─────────× ×───────────×
│ │ │ │
Z^U_3_0_0 @───────────@^V_1_2_0_0 Z^U_0_0_0
│ │ │ │
│ ×───────────× │
│ │ │ │
│ Z^U_2_0_0 Z^U_1_0_0 │
│ │ │ │
│ Z Z │
│ │ │ │
│ #2──────────YXXY^-1 │
│ │ │ │
│ │ #2──────────YXXY^-0.95
│ │ │ │
#2────────YXXY^0.95 │ │
│ │ │ │
│ #2──────────YXXY^-1 │
│ │ │ │
│ │ @───────────@^V_0_1_1_0
│ │ │ │
@─────────@^V_2_3_1_0 ×───────────×
│ │ │ │
×─────────× │ │
│ │ │ │
│ @───────────@^V_0_3_1_0 │
│ │ │ │
│ ×───────────× │
│ │ │ │
@─────────@^V_0_2_1_0 @───────────@^V_1_3_1_0
│ │ │ │
×─────────× ×───────────×
│ │ │ │
Z^U_0_1_0 @───────────@^V_1_2_1_0 Z^U_3_1_0
│ │ │ │
│ ×───────────× │
│ │ │ │
│ Z^U_1_1_0 Z^U_2_1_0 │
│ │ │ │
│ Z Z │
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
YXXY──────#2^-0.918 │ │
│ │ │ │
│ │ YXXY────────#2^0.918
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
""".strip()
ansatz = LowRankTrotterAnsatz(lih_hamiltonian,
final_rank=1,
include_all_cz=True,
include_all_z=True,
iterations=2)
circuit = ansatz.circuit
cirq.DropNegligible().optimize_circuit(circuit)
assert circuit.to_text_diagram(transpose=True).strip() == """
0 1 2 3
│ │ │ │
Z Z Z Z
│ │ │ │
│ YXXY─────────#2^-1 │
│ │ │ │
YXXY──────#2^0.0813 │ │
│ │ │ │
Z^U_0_0 │ YXXY────────#2^-0.0813
│ │ │ │
│ YXXY─────────#2^-1 │
│ │ │ │
│ Z^U_1_0 │ Z^U_3_0
│ │ │ │
│ │ Z^U_2_0 │
│ │ │ │
│ YXXY─────────#2^-1 │
│ │ │ │
YXXY──────#2^-0.051 │ │
│ │ │ │
│ │ YXXY────────#2^0.051
│ │ │ │
│ YXXY─────────#2^-1 │
│ │ │ │
@─────────@^V_0_1_0_0 │ │
│ │ │ │
×─────────× @───────────@^V_2_3_0_0
│ │ │ │
│ │ ×───────────×
│ │ │ │
│ @────────────@^V_0_3_0_0 │
│ │ │ │
│ ×────────────× │
│ │ │ │
@─────────@^V_1_3_0_0 @───────────@^V_0_2_0_0
│ │ │ │
×─────────× ×───────────×
│ │ │ │
Z^U_3_0_0 @────────────@^V_1_2_0_0 Z^U_0_0_0
│ │ │ │
Z ×────────────× Z
│ │ │ │
│ Z^U_2_0_0 Z^U_1_0_0 │
│ │ │ │
│ #2───────────YXXY^-1 │
│ │ │ │
│ │ #2──────────YXXY^0.132
│ │ │ │
#2────────YXXY^-0.132 │ Z
│ │ │ │
│ #2───────────YXXY^-1 │
│ │ │ │
Z │ Z │
│ │ │ │
│ Z │ │
│ │ │ │
│ #2───────────YXXY^-1 │
│ │ │ │
│ │ #2──────────YXXY^0.0813
│ │ │ │
#2────────YXXY^-0.0813 │ Z^U_0_1
│ │ │ │
│ #2───────────YXXY^-1 │
│ │ │ │
Z^U_3_1 │ Z^U_1_1 │
│ │ │ │
│ Z^U_2_1 │ │
│ │ │ │
│ #2───────────YXXY^-1 │
│ │ │ │
│ │ #2──────────YXXY^-0.051
│ │ │ │
#2────────YXXY^0.051 │ │
│ │ │ │
│ #2───────────YXXY^-1 │
│ │ │ │
│ │ @───────────@^V_0_1_0_1
│ │ │ │
@─────────@^V_2_3_0_1 ×───────────×
│ │ │ │
×─────────× │ │
│ │ │ │
│ @────────────@^V_0_3_0_1 │
│ │ │ │
│ ×────────────× │
│ │ │ │
@─────────@^V_0_2_0_1 @───────────@^V_1_3_0_1
│ │ │ │
×─────────× ×───────────×
│ │ │ │
Z^U_0_0_1 @────────────@^V_1_2_0_1 Z^U_3_0_1
│ │ │ │
Z ×────────────× Z
│ │ │ │
│ Z^U_1_0_1 Z^U_2_0_1 │
│ │ │ │
│ YXXY─────────#2^-1 │
│ │ │ │
YXXY──────#2^0.132 │ │
│ │ │ │
│ │ YXXY────────#2^-0.132
│ │ │ │
│ YXXY─────────#2^-1 │
│ │ │ │
""".strip()
def test_low_rank_trotter_ansatz_circuit():
ansatz = LowRankTrotterAnsatz(lih_hamiltonian, final_rank=2)
circuit = ansatz.circuit
cirq.DropNegligible().optimize_circuit(circuit)
cirq.testing.assert_has_diagram(circuit,
"""
0 1 2 3
│ │ │ │
Rz(π) Rz(π) Rz(π) Rz(π)
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
YXXY──────#2^0.081 │ │
│ │ │ │
Z^U_0_0 │ YXXY────────#2^-0.081
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
│ Z^U_1_0 │ Z^U_3_0
│ │ │ │
│ │ Z^U_2_0 │
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
YXXY──────#2^-0.051 │ │
│ │ │ │
│ │ YXXY────────#2^0.051
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
@─────────@^V_0_1_0_0 │ │
│ │ │ │
×─────────× @───────────@^V_2_3_0_0
│ │ │ │
│ │ ×───────────×
│ │ │ │
│ @───────────@^V_0_3_0_0 │
│ │ │ │
│ ×───────────× │
│ │ │ │
@─────────@^V_1_3_0_0 @───────────@^V_0_2_0_0
│ │ │ │
×─────────× ×───────────×
│ │ │ │
Z^U_3_0_0 @───────────@^V_1_2_0_0 Z^U_0_0_0
│ │ │ │
│ ×───────────× │
│ │ │ │
│ Z^U_2_0_0 Z^U_1_0_0 │
│ │ │ │
│ Rz(π) Rz(π) │
│ │ │ │
│ #2──────────YXXY^-1 │
│ │ │ │
│ │ #2──────────YXXY^-0.95
│ │ │ │
#2────────YXXY^0.95 │ │
│ │ │ │
│ #2──────────YXXY^-1 │
│ │ │ │
│ │ @───────────@^V_0_1_1_0
│ │ │ │
@─────────@^V_2_3_1_0 ×───────────×
│ │ │ │
×─────────× │ │
│ │ │ │
│ @───────────@^V_0_3_1_0 │
│ │ │ │
│ ×───────────× │
│ │ │ │
@─────────@^V_0_2_1_0 @───────────@^V_1_3_1_0
│ │ │ │
×─────────× ×───────────×
│ │ │ │
Z^U_0_1_0 @───────────@^V_1_2_1_0 Z^U_3_1_0
│ │ │ │
│ ×───────────× │
│ │ │ │
│ Z^U_1_1_0 Z^U_2_1_0 │
│ │ │ │
│ Rz(π) Rz(π) │
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
YXXY──────#2^-0.918 │ │
│ │ │ │
│ │ YXXY────────#2^0.918
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
""",
transpose=True)
ansatz = LowRankTrotterAnsatz(lih_hamiltonian,
final_rank=1,
include_all_cz=True,
include_all_z=True,
iterations=2)
circuit = ansatz.circuit
cirq.DropNegligible().optimize_circuit(circuit)
cirq.testing.assert_has_diagram(circuit,
"""
0 1 2 3
│ │ │ │
Rz(π) Rz(π) Rz(π) Rz(π)
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
YXXY──────#2^0.081 │ │
│ │ │ │
Z^U_0_0 │ YXXY────────#2^-0.081
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
│ Z^U_1_0 │ Z^U_3_0
│ │ │ │
│ │ Z^U_2_0 │
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
YXXY──────#2^-0.051 │ │
│ │ │ │
│ │ YXXY────────#2^0.051
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
@─────────@^V_0_1_0_0 │ │
│ │ │ │
×─────────× @───────────@^V_2_3_0_0
│ │ │ │
│ │ ×───────────×
│ │ │ │
│ @───────────@^V_0_3_0_0 │
│ │ │ │
│ ×───────────× │
│ │ │ │
@─────────@^V_1_3_0_0 @───────────@^V_0_2_0_0
│ │ │ │
×─────────× ×───────────×
│ │ │ │
Z^U_3_0_0 @───────────@^V_1_2_0_0 Z^U_0_0_0
│ │ │ │
Rz(π) ×───────────× Rz(π)
│ │ │ │
│ Z^U_2_0_0 Z^U_1_0_0 │
│ │ │ │
│ #2──────────YXXY^-1 │
│ │ │ │
│ │ #2──────────YXXY^0.132
│ │ │ │
#2────────YXXY^-0.132 │ Rz(π)
│ │ │ │
│ #2──────────YXXY^-1 │
│ │ │ │
Rz(π) │ Rz(π) │
│ │ │ │
│ Rz(π) │ │
│ │ │ │
│ #2──────────YXXY^-1 │
│ │ │ │
│ │ #2──────────YXXY^0.081
│ │ │ │
#2────────YXXY^-0.081 │ Z^U_0_1
│ │ │ │
│ #2──────────YXXY^-1 │
│ │ │ │
Z^U_3_1 │ Z^U_1_1 │
│ │ │ │
│ Z^U_2_1 │ │
│ │ │ │
│ #2──────────YXXY^-1 │
│ │ │ │
│ │ #2──────────YXXY^-0.051
│ │ │ │
#2────────YXXY^0.051 │ │
│ │ │ │
│ #2──────────YXXY^-1 │
│ │ │ │
│ │ @───────────@^V_0_1_0_1
│ │ │ │
@─────────@^V_2_3_0_1 ×───────────×
│ │ │ │
×─────────× │ │
│ │ │ │
│ @───────────@^V_0_3_0_1 │
│ │ │ │
│ ×───────────× │
│ │ │ │
@─────────@^V_0_2_0_1 @───────────@^V_1_3_0_1
│ │ │ │
×─────────× ×───────────×
│ │ │ │
Z^U_0_0_1 @───────────@^V_1_2_0_1 Z^U_3_0_1
│ │ │ │
Rz(π) ×───────────× Rz(π)
│ │ │ │
│ Z^U_1_0_1 Z^U_2_0_1 │
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
YXXY──────#2^0.132 │ │
│ │ │ │
│ │ YXXY────────#2^-0.132
│ │ │ │
│ YXXY────────#2^-1 │
│ │ │ │
""",
transpose=True)