我可以在 qiskit 中将字节顺序从小端改为大端吗？

Question

文献中发现的 CNOT 门的常规矩阵表示为：

CNOT =

      \begin{bmatrix}
      
      1 & 0 &  0 & 0\\
      0 & 1 &  0 & 0\\
      0 & 0 &  0 & 1\\
      0 & 0 &  1 & 0
      
      \end{bmatrix} 
      

然而在 Qiskit 中，矩阵表示为 CNOT =

      \begin{bmatrix}

      1  & 0 &  0 &  0\\
      0  & 0 &  0 &  1\\
      0  & 0 &  1 &  0\\
      0  & 1 &  0 &  0

      \end{bmatrix}

这与大端/小端问题有关吗？有没有一种方法可以像文献中恢复的那样来表示我的矩阵？

Answer 1

是的，正如您提到的，这与 Qiskit 中的小端位顺序有关。大多数教科书（以及您展示的第一个矩阵）都是大端顺序。

如果您想了解更多信息，可以查看这些帖子/文档：

• https://qiskit.org/documentation/tutorials/ Circuits/3_summary_of_quantum_operations.html#Basis-vector-ordering-in-Qiskit
• https://quantumcomputing.stackexchange.com/questions/8244/big-endian-vs-little-endian-in-qiskit

如果您想将 Qiskit 电路转换为大端，您可以使用以下reverse_bits方法：

from qiskit import QuantumCircuit
from qiskit.quantum_info import Operator

circuit = QuantumCircuit(2)
circuit.cx(0, 1)

print('Little endian:')
print(Operator(circuit))

print('Big endian:')
print(Operator(circuit.reverse_bits()))

给出：

Little endian:
Operator([[1.+0.j, 0.+0.j, 0.+0.j, 0.+0.j],
          [0.+0.j, 0.+0.j, 0.+0.j, 1.+0.j],
          [0.+0.j, 0.+0.j, 1.+0.j, 0.+0.j],
          [0.+0.j, 1.+0.j, 0.+0.j, 0.+0.j]],
         input_dims=(2, 2), output_dims=(2, 2))
Big endian:
Operator([[1.+0.j, 0.+0.j, 0.+0.j, 0.+0.j],
          [0.+0.j, 1.+0.j, 0.+0.j, 0.+0.j],
          [0.+0.j, 0.+0.j, 0.+0.j, 1.+0.j],
          [0.+0.j, 0.+0.j, 1.+0.j, 0.+0.j]],
         input_dims=(2, 2), output_dims=(2, 2))