MATLAB量子态与寄存器模拟系统

资 源 简 介

基于MATLAB开发的量子计算模拟工具，支持任意量子态初始化、多量子比特寄存器构建，以及单/双比特量子门操作（如Pauli门、Hadamard门、CNOT门等），可动态模拟量子态演化并计算概率分布。适用于量子算法教学与基础研究。

详 情 说 明

量子态与寄存器模拟系统 - README

项目介绍

本项目实现了一个量子态与量子寄存器状态的动态模拟系统，支持基础量子运算的数值模拟与可视化分析。系统基于量子态矢量建模和量子门矩阵运算技术，可用于量子计算算法的模拟验证与教学演示。

功能特性

• 量子态初始化：支持任意复数振幅向量的量子态初始化
• 多量子比特寄存器：可构建任意比特数量的量子寄存器系统
• 量子门操作：完整支持单比特门（Pauli-X/Y/Z、Hadamard等）和双比特门（CNOT等）操作
• 可视化分析：提供量子态概率分布直方图和寄存器状态演化过程可视化
• 动态模拟：支持按序列执行量子门操作并实时显示状态变化

使用方法

1. 量子态初始化：通过复数振幅向量定义初始量子态，如[1 0]表示|0>态
2. 寄存器设置：指定量子寄存器包含的比特数量（正整数）
3. 操作序列定义：按照{'门类型', 目标比特, '双比特门类型', [控制比特, 目标比特]}格式定义门操作序列
4. 执行模拟：运行系统获得操作后的量子态振幅向量和概率分布
5. 结果可视化：查看量子态测量概率直方图和寄存器状态演化图示

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 图像处理工具箱（用于可视化功能）
• 至少4GB内存（处理10+量子比特时建议8GB以上）

文件说明

主程序文件实现了系统核心功能模块的集成调度，包括量子态矢量初始化与验证、寄存器维度自动匹配、门操作矩阵的动态构建与迭代计算、概率分布的实时统计解析，以及可视化图形的生成与渲染。通过统一的参数解析接口协调各模块执行顺序，确保量子态演化的数值准确性和可视化输出的实时性。