xqishell 0.1.0

Quantum Computing Compiler and Simulator

XQI-QC Shell 简介

功能特点

• 模拟终端: 模拟linux终端风格，实现linux终端常用指令，使用方便
• 快捷执行: 将(.XQIASM)文件设为可执行文件，./test.XQIASM 回车一键执行
• 完善提示: 完善的XQI代码提示功能，方便使用
• 多行交互设计: 终端输入XQI-BEGIN回车自动开启多行输入模式，调试方便
• 多误差模型支持: 支持调节解极化误差、幅度/相位误差等6种误差模型

快速开始

(非必要)

推荐下载使用 conda 隔离环境

conda create -n xqishell python=3.11 -y
conda activate xqishell

（或使用 venv ）

python -m venv xqishell
source xqishell/bin/activate    # Windows 用 xqishell\Scripts\activate

下载

pip install xqishell

输入xqishell以唤醒终端 (ctrl+c以退出)

xqishell

Shell 指令列表

命令名称	格式示例	功能说明	备注
ls	ls	列出当前目录下所有 .xqiasm / .txt 文件和文件夹（带颜色区分）	无参数
XQI-BEGIN	XQI-BEGIN	手动触发多行程序编辑模式（出现 XQI-BEGIN 后进入多行输入，直到 XQI-END）	单独输入此行会启动编辑器模式
./文件名.XQIASM	./demo.XQIASM	直接执行当前目录下的 .XQIASM 文件（相对路径，需以 ./ 开头）	只支持当前目录下的文件
mkdir	mkdir 新文件夹名	创建文件夹（支持不存在的父目录）	支持一个参数
rm	rm 要删除的文件或文件夹	删除文件 或 递归删除文件夹	支持一个参数（文件或目录）
cat	cat filename.xqiasm	显示文件内容（.xqiasm / .txt 优先使用高亮，其它文件用普通方式显示）	支持一个参数（文件名）
mv	mv oldname newname	移动文件/文件夹 或 重命名	必须正好两个参数（源 → 目标）
cp	cp source dest	复制文件 或 递归复制文件夹	必须正好两个参数（源 → 目标）
vim	vim filename.xqiasm	使用 pyvim 打开指定文件进行编辑（目前仅限 .xqiasm / .txt）,支持一个参数（文件名）
cd	cd 子目录名 ..	切换当前工作目录	支持一个参数（路径）

XQI-QC 常用汇编指令

• shot 定义shot次数
• qreg 定义量子寄存器的大小（例如 qreg q[5];），会重置量子系统并分配对应维度的状态向量和密度矩阵
• creg 定义经典寄存器的大小（例如 creg c[8];），初始化经典寄存器数组（用于存储测量结果）
• error 设置/关闭/修改全局错误模型，支持多种噪声类型（去极化、幅度衰减、相位衰减、热弛豫、Pauli、相干误差等），可指定不同概率参数
• ERR 局部误差指令（ERR(model,code,p1,p2,p3) q[...];），立即对指定量子位施加指定的Kraus噪声算符（独立于全局 error 模型）
• MOV 数据移动指令，支持： • 寄存器 ↔ 寄存器 • 立即数 → 寄存器 • PC/LR/SF/ZF 的读写 • MOV PC, 0 可用于提前结束当前 shot
• ADD / SUB / MUL / DIV 寄存器间的二元浮点运算（R[i] ← R[j] ±/*÷ R[k] 或立即数），结果写入目标寄存器并更新 SF（符号标志）和 ZF（零标志）
• U3 通用单量子比特门（U3(θ,φ,λ)），最常用的参数化旋转门，支持立即数或寄存器参数
• CNOT 控制非门（受控-X），标准两量子比特纠缠门（control, target）
• GPS Global Phase Shift，全局相位门，对整个量子态乘以 e^(iδ)，δ 可来自立即数或寄存器
• measure 测量指定量子比特到经典寄存器，支持理想采样（statevector）和带读出误差的物理采样（density matrix），会引起态坍缩
• reset 重置指定量子比特到 |0⟩，支持带重置误差的物理实现（根据 error model 中的 p_reset）
• B / BL 无条件跳转（Branch）和带链接寄存器的跳转（Branch with Link），用于实现函数调用与返回
• BEQ / BNE / BGT / BGE / BLT / BLE 条件分支指令，根据 ZF（零标志）和 SF（符号标志）判断是否跳转
• LDR 从内存加载浮点数到通用寄存器 R[]（Load Register）
• STR 将通用寄存器 R[] 的值存储到内存 M[]（Store Register）
• CLDR 从内存的实部+虚部两个位置加载复数值到经典寄存器 c[]（Complex Load Register）
• CSTR 将经典寄存器 c[] 的复数值拆成实部+虚部分别存入内存两个位置（Complex Store Register）
• debug / debug-p 调试输出指令，把当前量子态（statevector + density matrix）、寄存器、标志位、内存等信息写入文本和二进制调试文件；带 -p 的版本会暂停等待输入
• barrier 屏障指令，目前在模拟器中为空操作（主要用于语义分隔和未来可能的优化/调度）
• rand 产生 [0,1) 均匀随机数，写入目标寄存器 R[]，随机种子可由另一个寄存器控制

指令名	参数格式说明	功能描述
shot	shot <N> 其中 <N> 为整数，表示执行的次数（shots 数量）	设置程序运行的总 shot 次数
qreg	qreg q[<n>] 其中 <n> 为整数，表示量子寄存器大小	初始化量子寄存器大小
creg	creg c[<n>] 其中 <n> 为整数，表示经典寄存器大小	初始化经典寄存器大小
error	error <enable>, <code>, <params...> 其中 <enable> 为 TRUE/FALSE 或 1/0 <code> 为误差模型编号 <params...> 为不同模型对应的参数	设置全局误差模型
ERR	ERR(<model>, <code>, p1, p2, p3, ...) q[n]; 其中 <model> 为误差类型编号 <code> 为误差代码 p1, p2, p3... 为物理参数 q[n] 为目标量子位	应用局部误差模型到指定量子位
U3	U3(theta, phi, lambda) q[n] 其中参数为浮点数，q[n] 为目标量子位	单比特通用旋转门
CNOT	CNOT q[a], q[b] q[a] 为控制位，q[b] 为目标位	双比特受控非门
GPS	GPS <params> q[n] 参数依赖实现，q[n] 为目标量子位	特殊量子门（实现依赖）
reset	reset q[n] q[n] 为目标量子位	将目标量子位重置为
measure	measure q[n] -> c[m] q[n] 为量子位，c[m] 为经典寄存器位	测量量子位并存入经典寄存器
barrier	barrier	插入屏障，阻止门优化跨越
debug	debug	调试指令，打印当前状态
debug-p	debug-p	调试指令，打印概率分布
Label	<label>:	定义标签，用于跳转指令
B/BL	B <label> 或 BL <label>	无条件跳转（B），带链接寄存器保存的跳转（BL）
BEQ/BNE	BEQ <label> 或 BNE <label>	条件跳转：等于/不等于
BGT/BGE	BGT <label> 或 BGE <label>	条件跳转：大于/大于等于
BLT/BLE	BLT <label> 或 BLE <label>	条件跳转：小于/小于等于
MOV	MOV <dest>, <src> 其中 <dest> 可为寄存器（PC, LR, SF, ZF）或普通寄存器	将源值赋给目标寄存器
ADD/SUB	ADD <dest>, <src1>, <src2> SUB <dest>, <src1>, <src2>	整数加法/减法
MUL/DIV	MUL <dest>, <src1>, <src2> DIV <dest>, <src1>, <src2>	整数乘法/除法
github链接：https://github.com/kerpers34-a11y/Quantum_Compiler

祝您使用愉快！