近日，中国首款量子计算机操作系统本源司南PilotOS客户端正式上线。

PilotOS客户端是本源量子完全自主研发的一款一站式学习与开发平台，该客户端集成了量子编程开发环境所需的量子编程框架。

PilotOS客户端集成量子编程开发环境所需的Python、QPanda等服务，用户无需安装配置，也无需联网，可以直接进行本地量子计算编程。

它还支持对接不同平台，借助司南QCompiler服务，可把QPanda编写的量子程序编译到不同量子计算平台的对应的量子语言，目前已支持QASM、OriginIR、Quil等多种量子语言。

其安装包大小423MB，支持Windows 10/11 64位系统，要求内存8GB及以上，硬盘100GB及以上。

ps.PilotOS客户端目前为Beta版本，可提供Windows环境版本。后期逐步开放macOS及Linux版本。

下载地址：

https://qcloud.originqc.com.cn/zh/pilotos

用例说明

在量子计算机中构建量子纠缠态数学公式: ∣Ψ⟩=21(∣00⟩+∣11⟩) ，并对量子态进行测量，测量次数设定为1000次，统计测量结果的次数。 预期结果为”00”和”11”各占50%。

步骤一：导入pyqpanda模块

from pyqpanda import *

步骤二：初始化量子虚拟机

在真正的量子计算机没有成型之前，我们通过在经典计算机中的软件模拟构造了量子计算系统——量子虚拟机，用来验证量子算法和量子应用。为了让量子程序能够执行，首先要创建一个量子虚拟机，Jupyter支持向本地虚拟机和本源悟源超导量子计算机、集群虚拟机提交任务。示例以调用本地全振幅量子虚拟机为例：

#使用CPUQVM构造函数创建连接到虚拟机的qvm对象
#使用全振幅量子虚拟机
qvm = CPUQVM()
#初始化量子虚拟机
qvm.init_qvm()

步骤三：申请量子比特和经典寄存器

构建一个量子程序，我们需要先在虚拟机中申请量子比特。qAlloc、qAlloc_many函数分别可以从量子比特池中申请一个和多个量子比特。

#申请多个量子比特，示例为申请2个量子比特
qubits = qvm.qAlloc_many(2) 
#申请多个经典寄存器，示例为申请2个经典寄存器 
cbits = qvm.cAlloc_many(2)

步骤四：构建量子程序

• 构建量子线路
  量子线路QCircuit是由量子比特演化线路和作用在量子比特上的量子逻辑门构成的，量子线路产生的效果，等同于量子逻辑门依次作用在量子比特上。
  向量子线路中插入H门、CNOT门。添加以下代码并打印线路：

  #初始化QCircuit实例
  circuit = QCircuit()
  #向量子线路中插入H门、CNOT门，H门作用在q_0比特上，CNOT门作用在控制比特q_0、目标比特q_1上
  circuit << H(qubits[0]) \
        << CNOT(qubits[0], qubits[1])

• 打印量子线路

  print(circuit)
  打印的量子线路：
          ┌─┐        
   q_0:  |0>─┤H├ ───■── 
          └─┘ ┌──┴─┐
   q_1:  |0>──── ┤CNOT├  
           └────┘

• 构建量子程序
  在量子虚拟机中构建好的量子线路不能直接计算，需要进一步构建QProg实例。QProg是量子编程的一个容器类，是一个量子程序的最大单位。

  #创建空的量子程序
  prog = QProg()
  #将量子线路插入量子程序
  prog << circuit

步骤五：测量并运行量子程序

• 概率测量操作
  概率测量，获得目标量子比特的振幅。prob_run_list函数能够运行程序并获得目标量子比特的振幅，目标量子比特可以是一个量子比特也可以是多个量子比特的集合。
  使用方法如下：

  # 运行量子程序，输出量子态的概率测量结果
  pmeasure_result = qvm.prob_run_list(prog, qubits)
  print(pmeasure_result)

  输出结果如下：
  [0.5000000000000001, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.5000000000000001]

• 量子测量-蒙特卡罗测量操作
  量子测量是指通过外界对量子系统进行干扰来获取需要的信息，是利用蒙特卡罗方法的投影测量方式，对量子比特进行测量，测量后量子态会坍缩到一个确定的态上。当构建好量子程序之后，需要对量子比特进行量子测量，将结果读取出来，并存储到经典寄存器上。在量子程序中，可以使用Measure对某一个量子比特做测量操作。
  如果要测量所有的量子比特并将其存储到对应的经典寄存器上，可以进行如下操作：

  # 量子程序插入量子测量
  prog << measure_all(qubits, cbits)

通过调用run_with_configuration函数来得到量子程序的测量结果。使用方法如下：

# 在虚拟机上执行量子程序，统计量子程序1000次运行的测量结果
measure_result = qvm.run_with_configuration(prog, cbits, 1000) 
print(measure_result)

输出结果：
{'00': 488, '11': 512}

完整示例代码

from pyqpanda import *
# 创建一个CPU计算的量子虚拟机，然后初始化
qvm = CPUQVM()qvm.init_qvm()
# 申请量子比特和经典寄存器
qubits = qvm.qAlloc_many(2)cbits = qvm.cAlloc_many(2)
# 构建量子线路
circuit = QCircuit()
circuit << H(qubits[0]) \
        << CNOT(qubits[0], qubits[1])
print(circuit)
# 构建量子程序
prog = QProg()
prog << circuit
# 获得目标量子比特的概率测量结果
pmeasure_result = qvm.prob_run_dict(prog, qubits)
print(pmeasure_result)
# 量子程序插入量子测量
prog << measure_all(qubits, cbits)
# 打印量子程序
print(prog)
# 量子程序运行1000次，返回每次测量结果，并进行统计
measure_result = qvm.run_with_configuration(prog, cbits, 1000)
print(measure_result)
# 释放系统资源qvm.finalize()