今後は大きな量子回路をJuliaで描画したいです！今回はネットワークグラフ形式で書いてみます。 <h2>Juliaでグラフ描画</h2>こちらを使います。 <a href="https://github.com/JuliaGraphs/GraphPlot.jl" rel="noopener noreferrer" target="_blank">https://github.com/JuliaGraphs/GraphPlot.jl</a> <h2>ツール読み込み</h2>まずはこの辺りを読み込みます。 <pre class="ql-syntax" spellcheck="false">import Pkg; Pkg.add([&#34;LightGraphs&#34;, &#34;GraphPlot&#34;, &#34;Colors&#34;])
using LightGraphs, GraphPlot, Colors
</pre> <h2>手作業</h2>今回はまだJulia製の量子コンピュータシミュレータがないので、手作業で実装していきます。今回は量子機械学習で利用されるQCBM回路を書いてみます。 <pre class="ql-syntax" spellcheck="false">g = Graph()

#5量子ビット、RX,RZをかけた後にループ状にCXをかける回路を想定する。全部でベクトル5つ、RX,RZのゲートを5つずつ合計10。CXを5つですが、コントロールビットとターゲットビットで合計10、あとは測定で5。全部で30ノード。

add_vertices!(g, 30)

</pre> 次に、ラベルを設定します。手作業で申し訳ない。。。 <pre class="ql-syntax" spellcheck="false">q = &#34;q&#34;
rx = &#34;RX&#34;
rz = &#34;RZ&#34;
c = &#34;C&#34;
x = &#34;X&#34;
m = &#34;&#34;
</pre> ノードにラベルとグループを割り当て、同一グループには同じ色を割り当てます。 <pre class="ql-syntax" spellcheck="false">nodelabel = [q,q,q,q,q, rx,rx,rx,rx,rx, rz,rz,rz,rz,rz, c,c,c,c,c, x,x,x,x,x, m,m,m,m,m]
nodegroup = [1,1,1,1,1, 2,2,2,2,2, 3,3,3,3,3, 4,4,4,4,4, 4,4,4,4,4, 5,5,5,5,5]
nodecolor = [colorant&#34;lightseagreen&#34;, colorant&#34;orange&#34;, colorant&#34;skyblue&#34;, colorant&#34;yellow&#34;, colorant&#34;purple&#34;]
nodefillc = nodecolor[nodegroup]
</pre> 本当は自動でやりたいのですが、量子回路の量子ビットやゲート同士をつなぎます。今回はエッジで手作業で繋ぎました。。。 <pre class="ql-syntax" spellcheck="false">add_edge!(g, 1, 6)
add_edge!(g, 2, 7)
add_edge!(g, 3, 8)
add_edge!(g, 4, 9)
add_edge!(g, 5, 10)

add_edge!(g, 6, 11)
add_edge!(g, 7, 12)
add_edge!(g, 8, 13)
add_edge!(g, 9, 14)
add_edge!(g, 10, 15)

add_edge!(g, 11, 16)
add_edge!(g, 12, 21)
add_edge!(g, 16, 21)

add_edge!(g, 21, 17)
add_edge!(g, 13, 22)
add_edge!(g, 17, 22)

add_edge!(g, 22, 18)
add_edge!(g, 14, 23)
add_edge!(g, 18, 23)

add_edge!(g, 23, 19)
add_edge!(g, 15, 24)
add_edge!(g, 19, 24)

add_edge!(g, 24, 20)
add_edge!(g, 16, 25)
add_edge!(g, 20, 25)

add_edge!(g, 25, 26)
add_edge!(g, 17, 27)
add_edge!(g, 18, 28)
add_edge!(g, 19, 29)
add_edge!(g, 20, 30)
</pre> そして、最後に書き出しです。これで完了です！ <pre class="ql-syntax" spellcheck="false">gplot(g, layout=spectral_layout, nodelabel=nodelabel, nodefillc=nodefillc)
</pre> できました！ <img src="https://assets.blueqat.com/public/uploads/us-east-2:032aab15-1641-4f97-b43d-6d490c139451/2020/12/15/スクリーンショット 2020-12-15 22.37.26.png"/> 量子ビットqからRX,RZと1量子ビットゲートがかかり、そこからループ状のCXに入って、紫の測定に行きますが、ちょっとわかりにくいかもしれませんね、、、ノード間の距離を一定にするとか工夫が必要そうです。今回はJuliaを使って量子回路の描画の目処が立ったので、今後ツール化して行きたいと思います。以上です！

Juliaでネットワーク形式で量子回路を描画する。初心者編。。。

Yuichiro Minato