https://github.com/qudoor/qutrunk
QuTrunk is free, open source, cross platform quantum computing programming framework, including quantum programming API, quantum command translation, quantum computing back-end interface, etc
https://github.com/qudoor/qutrunk
python quantum-computing qutrunk
Last synced: 14 days ago
JSON representation
QuTrunk is free, open source, cross platform quantum computing programming framework, including quantum programming API, quantum command translation, quantum computing back-end interface, etc
- Host: GitHub
- URL: https://github.com/qudoor/qutrunk
- Owner: qudoor
- License: apache-2.0
- Created: 2022-09-21T06:24:31.000Z (over 3 years ago)
- Default Branch: main
- Last Pushed: 2023-12-18T03:01:41.000Z (over 2 years ago)
- Last Synced: 2025-12-15T18:08:24.229Z (3 months ago)
- Topics: python, quantum-computing, qutrunk
- Language: Python
- Homepage:
- Size: 20.6 MB
- Stars: 17
- Watchers: 7
- Forks: 6
- Open Issues: 2
-
Metadata Files:
- Readme: README.md
- Contributing: CONTRIBUTING.md
- License: LICENSE
Awesome Lists containing this project
README
## QuTrunk
[](http://developer.queco.cn/qutrunk_api/)
[](LICENSE)
[](https://github.com/queco-quantum/qutrunk/archive/refs/heads/main.zip)
### **概述**
---
* QuTrunk 是启科量子自主研发的一款免费、开源、跨平台的量子计算编程框架，包括量子编程API、量子命令转译、量子计算后端接口等。
* QuTrunk 使用 Python 作为宿主语言，利用 Python 的语法特性实现针对量子程序的 DSL (领域专用语言)，所有使用 Python 编程的 IDE 均可使用安装。
* QuTrunk 基于量子逻辑门、量子线路等概念提供量子编程所需各类 API，这些 API 由相应的模块实现。例如 QCircuit 实现量子线路，Qubit 实现量子比特，Qureg 实现量子寄存器，Command 实现每个量子门操作的指令，Backend 实现运行量子线路的后端模块，gate 模块实现各类基础量子门操作。
* QuTrunk 还可以作为其他上层量子计算应用的基础，例如：量子算法、量子可视化编程、量子机器学习等。
QuTrunk内部模块划分及层次结构如下：
### **核心模块**
---
* cicuit: 量子线路，通过应用各类基础门操作以及算符操作构建量子线路，代表了整个量子算法的实现。
* qubit: 代表单个量子比特，是量子门和量子算符操作的目标对象。
* qureg: 用于申请量子计算资源，维护若干个量子比特，用于实现某个具体的量子算法。
* gate: 量子逻辑门模块，提供各类基础量子门操作，包括:*H*, *X*, *Y*, *Z*，*P*, *R*, *Rx*, *Ry*, *Rz*, *S*, *Sdg*, *T*, *Tdg*, *CNOT*, *Toffoli*, *Swap*等。
* operator: 量子算符操作，通过若干基础量子门实现某些通用量子操作，比如振幅放大QAA, 量子傅立叶变换QFT等。
* command: 对量子线路中所有门级操作做参数化处理，对接目标后端模块，用于运行整个量子线路。
* qasm: 兼容OpenQASM 2.0标准，实现量子线路到OpenQASM指令的序列化和反序列化。
* qusl: QuTrunk量子汇编标准，实现与qasm类似功能。
* backend: 量子计算后端模块，用于执行量子线路，支持Python本地后端，qusprout和qusaas两种远程后端以及第三方后端(目前支持IBM和AWS Braket)。
* qusprout: 对接启科研制的qubox设备，使用经典计算资源并针对量子计算特点做优化，提供高性能量子模拟计算服务。
* qusaas: 对接启科量子计算云平台，接入多种量子计算资源，包括经典计算资源，离子阱量子计算机（研发中）。
### 主要特点
---
* 基于量子逻辑门、量子算符和量子线路实现量子程序开发。
* 提供QuSL量子汇编指令标准，QuSL量子汇编与Python代码完全兼容。
* 设备独立，同一个量子线路只需替换后端类型即可以在不同的量子后端上运行。
* 提供多种量子计算体验，本地量子计算提供Python计算后端，远程后端提供OMP多线程、MPI多节点并行、GPU加速等计算模式，同时预留了接口对接启科量子自行研制的离子阱量子计算机。
* 兼容多种量子汇编指令格式：OpenQASM 2.0标准和QuSL汇编标准。
* 支持量子可视化编程（需要配合启科量子研发的量子集成开发环境 QuBranch）。
### **下载和安装**
---
#### **pip安装**
QuTrunk 已发布于 PyPI 官网，可以通过 pip 命令进行安装。
注意在正式使用 QuTurnk 之前，您需要先安装 Python（版本 3.8+）。
```shell
pip install qutrunk
# 可选安装：braket——支持AWS Braket作为量子计算后端
pip install 'qutrunk[braket]'
# 可选安装：parallel——支持多节点并行计算
pip install 'qutrunk[parallel]'
# 可选安装：gpu——支持gpu计算加速(目前支持到：cuda 11)
pip install 'qutrunk[gpu]'
```
验证QuTrunk是否安装成功，打开终端进入python交互模式，执行如下语句：
``` python
import qutrunk
qutrunk.run_check()
```
输出结果为："QuTrunk is installed successfully! You can use QuTrunk now."表明QuTrunk安装成功。
### **示例代码**
---
以下示例展示了利用 QuTrunk 运行 bell-pair 量子算法：
```python
# import package
from qutrunk.circuit import QCircuit
from qutrunk.circuit.gates import H, CNOT, Measure, All
# allocate resource
qc = QCircuit()
qr = qc.allocate(2)
# apply quantum gates
H * qr[0]
CNOT * (qr[0], qr[1])
All(Measure) * qr
# print circuit
qc.print()
# run circuit
res = qc.run(shots=1024)
# print result
print(res.get_counts())
# draw circuit
qc.draw()
```
运行结果：
### **量子可视化编程**
---
QuBranch是由启科量子基于vscode开发的量子编程集成开发环境, QuTrunk与QuBranch相互配合可以实现量子可视化编程,
具体步骤参见[量子可视化编程](http://developer.queco.cn/learn/doc/detail?id=12&childrenid=14)
### **文档**
---
* [QuTrunk 快速上手教程](http://developer.queco.cn/learn/doc/detail?id=12&childrenid=14)
* [QuTrunk API](http://developer.queco.cn/qutrunk_api/)
### **如何参与开发**
---
1. 阅读源代码，了解我们当前的开发方向
2. 找到自己感兴趣的功能或模块
3. 进行开发，开发完成后自测功能是否正确
4. Fork代码库，将修复代码提交到fork的代码库
5. 发起pull request
6. 更多详情请参见[链接](./CONTRIBUTING.md)
### **许可证**
---
QuTrunk是自由和开源的，在Apache 2.0许可证版本下发布。