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Google Cirq

El framework de código abierto de Google para algoritmos NISQ. Incluye potentes simuladores locales, una estrecha integración con el hardware y excelentes herramientas para dispositivos a corto plazo.

Código abiertoEnfoque NISQSimulador localPython

¿Qué es Cirq?

Cirq es el framework de computación cuántica de Google diseñado para dispositivos NISQ (cuánticos ruidosos de escala intermedia). Ofrece un control detallado sobre las operaciones a nivel de puerta, lo que lo hace ideal para el desarrollo de algoritmos y los experimentos con hardware. Cirq incluye varios simuladores gratuitos y puede ejecutarse en el hardware cuántico de Google mediante colaboraciones.

Instalación

terminal
pip install cirq # Core + simulator pip install cirq-google # Google hardware access (optional) pip install cirq-web # Web visualization (optional)

Circuito básico y simulación

cirq_basic.py
import cirq import numpy as np # Create qubits q0, q1 = cirq.LineQubit.range(2) # Build a Bell state circuit circuit = cirq.Circuit([ cirq.H(q0), cirq.CNOT(q0, q1), cirq.measure(q0, q1, key='result') ]) print(circuit) # 0: ───H───@───M('result')─── # │ │ # 1: ───────X───M───────────── # Simulate with shots (sampling) sim = cirq.Simulator() result = sim.run(circuit, repetitions=1000) print(result.histogram(key='result')) # Counter({0: 504, 3: 496}) (0=|00⟩, 3=|11⟩)

Simulación de vector de estado y matriz de densidad

cirq_statevector.py
import cirq q0, q1 = cirq.LineQubit.range(2) # Build without measurement for statevector circuit = cirq.Circuit([cirq.H(q0), cirq.CNOT(q0, q1)]) # Exact statevector simulation (free, local) sim = cirq.Simulator() result = sim.simulate(circuit) print(result.final_state_vector) # [0.707+0j, 0+0j, 0+0j, 0.707+0j] # Density matrix simulation (for noisy circuits) noise_model = cirq.ConstantQubitNoiseModel( cirq.depolarize(p=0.01) ) noisy_sim = cirq.DensityMatrixSimulator(noise=noise_model) noisy_result = noisy_sim.simulate(circuit) print(noisy_result.final_density_matrix)

Simulador de Clifford (eficiente para circuitos estabilizadores)

cirq_clifford.py
import cirq # CliffordSimulator efficiently handles stabilizer circuits # Simulates 1000s of qubits for Clifford gates qubits = cirq.LineQubit.range(50) # 50 qubits! circuit = cirq.Circuit( [cirq.H(q) for q in qubits], [cirq.CNOT(qubits[i], qubits[i+1]) for i in range(49)], cirq.measure(*qubits, key='ghz') ) sim = cirq.CliffordSimulator() result = sim.run(circuit, repetitions=100) print(result.histogram(key='ghz'))

Algoritmos variacionales con Cirq

cirq_vqa.py
import cirq import numpy as np from scipy.optimize import minimize q0, q1 = cirq.LineQubit.range(2) def ansatz(theta: float) -> cirq.Circuit: return cirq.Circuit([ cirq.ry(theta)(q0), cirq.CNOT(q0, q1), cirq.measure(q0, q1, key='m') ]) def cost(params): circuit = ansatz(params[0]) sim = cirq.Simulator() result = sim.run(circuit, repetitions=200) counts = result.histogram(key='m') # Minimize energy (simplified objective) return -counts.get(0, 0) / 200 # maximize |00⟩ prob result = minimize(cost, x0=[0.5], method='COBYLA') print(f"Optimal theta: {result.x[0]:.4f}")
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Also available via HLQuantum

Want to run the same circuit on multiple backends without rewriting your code? HLQuantum abstracts this SDK (and 5 others) behind a single unified API.

python
import hlquantum as hlq qc = hlq.Circuit(2) qc.h(0).cx(0, 1).measure_all() # One line to switch between any backend result = hlq.run(qc, shots=1024) # auto-detect result = hlq.run(qc, shots=1024, backend="cirq") # explicit