hyq 26.1.1

HyQ: hybrid quantum algorithms toolkit with backend-agnostic circuits and solvers

HyQ

HyQ（pip install hyq）是用于混合量子算法的 Python 工具包：后端无关的线路抽象、可插拔模拟器，以及 VQE / QITE 系列求解器与常用算法工具。

• Python：3.10、3.11（见 requires-python）
• 核心依赖（随 pip install hyq 自动安装）：NumPy、SciPy、PyTorch
• 量子后端与化学功能：通过可选 extra 安装（见下表）

安装

pip install hyq

至少安装一个后端后再使用线路与求解器（推荐）：

pip install "hyq[tensorcircuit]"              # VQE / VarQITE 等可微分算法
pip install "hyq[qiskit]"                     # 采样、QASM、线路转换
pip install "hyq[qiskit,tensorcircuit]"       # 常用组合
pip install "hyq[all]"                        # 全部可选 Python 依赖（体积较大）

可选依赖（extras）

Extra	用途
qiskit	Qiskit / Aer 后端
pennylane	PennyLane 后端
tensorcircuit	TensorCircuit 后端（推荐可微分流程）
optional-backends	Cirq、Qulacs、QuTiP
chemistry	OpenFermion、PySCF 等（分子哈密顿量）
notebooks	运行 notebook 的辅助包
dev	pytest、black 等开发工具
all	上述除 dev 外的组合

Psi4 不在 PyPI 上，无法通过 pip 安装。需要 Psi4 时请用 Conda 单独安装，并参考仓库内的开发文档。

导入方式

安装后统一从 hyq 命名空间导入（与 pip 包名一致）：

import hyq
print(hyq.__version__)

from hyq.backends import get_backend, available_backends, set_backend
from hyq.backends.core import QuantumCircuit
from hyq.backends.Tensorcircuit import TensorCircuitBackend
from hyq.solvers import VQESolver
from hyq.algorithms import exact_diagonalization, build_qpe_circuit
from hyq.ansatz import HEAAnsatz, UCCSD
from hyq.chemistry import Hamiltonian

选择默认后端

export HYQ_BACKEND=tensorcircuit   # 或 qiskit、pennylane 等

from hyq.backends import available_backends, set_backend

print(available_backends())
backend = set_backend("tensorcircuit")

快速示例（VQE）

import torch
from hyq.backends.core import QuantumCircuit
from hyq.backends.Tensorcircuit import TensorCircuitBackend
from hyq.solvers import VQESolver

backend = TensorCircuitBackend()
solver = VQESolver(backend)

def ansatz(params):
    qc = QuantumCircuit(2)
    qc.ry(0, params[0])
    qc.cx(0, 1)
    return qc

hamiltonian = [(-1.0, "ZI"), (-1.0, "IZ"), (0.5, "XX")]
init_params = torch.tensor([0.1], dtype=torch.float64)

energy, params, history = solver.solve(
    ansatz, init_params, hamiltonian, steps=100, lr=0.1
)
print(energy, params)

哈密顿量格式

hamiltonian = [
    (-1.0, "ZI"),
    (-1.0, "IZ"),
    (0.5, "XX"),
]

字符串中第 i 个字符对应第 i 个 qubit，支持 I / X / Y / Z。

包结构

hyq/
├── algorithms/   # QPE、Trotter、QSE、VQD、shadow 等
├── ansatz/       # HEA、UCCSD、ADAPT 等
├── backends/     # 线路抽象与各模拟器后端
├── chemistry/    # 分子与哈密顿量（可选）
└── solvers/      # VQE、VarQITE、SA-QITE、SS-QITE、RITE

链接

• PyPI：https://pypi.org/project/hyq/
• 问题与示例 notebook：请使用项目 Git 仓库的 Issues / examples/ 目录