From cbf430e78e3b8b13e492ee90a85af4558ea38649 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Ed Younis Date: Wed, 5 Oct 2022 07:54:14 -0700 Subject: [PATCH 01/12] Update --- bqskit/passes/mapping/sabre.py | 60 +++++++++++++++++++++++++--------- 1 file changed, 45 insertions(+), 15 deletions(-) diff --git a/bqskit/passes/mapping/sabre.py b/bqskit/passes/mapping/sabre.py index 9d31fedbb..ce9fa0497 100644 --- a/bqskit/passes/mapping/sabre.py +++ b/bqskit/passes/mapping/sabre.py @@ -135,7 +135,7 @@ def forward_pass( F = circuit.front decay = [1.0 for i in range(circuit.num_qudits)] iter_count = 0 - prev_swap = (-1, -1) + prev_swaps = [(-1, -1) for i in range(circuit.num_qudits)] prev_executed_counts: dict[CircuitPoint, int] = {n: 0 for n in F} _logger.debug(f'Starting forward sabre pass with pi: {pi}.') @@ -164,9 +164,13 @@ def forward_pass( op.params, ) - # Reset previous swap if executed gate overlaps it - if any(pi[i] in prev_swap for i in circuit[n].location): - prev_swap = (-1, -1) + # Reset overlapping previous swaps + for q in circuit[n].location: + prev_swap = prev_swaps[pi[q]] + if prev_swap == (-1, -1): + continue + for sq in prev_swap: + prev_swaps[sq] = (-1, -1) for successor in circuit.next(n): if successor not in prev_executed_counts: @@ -189,10 +193,19 @@ def forward_pass( # Pick and apply a swap E = self._calc_extended_set(circuit, F) best_swap = self._get_best_swap( - circuit, F, E, D, cg, pi, decay, prev_swap, + circuit, F, E, D, cg, pi, decay, prev_swaps, ) self._apply_swap(best_swap, pi, decay) - prev_swap = best_swap + print() + + # Update prev_swaps + for q in best_swap: + prev_swap = prev_swaps[q] + if prev_swap != (-1, -1): + for sq in prev_swap: + prev_swaps[sq] = (-1, -1) + prev_swaps[q] = best_swap + if modify_circuit: mapped_circuit.append_gate(SwapGate(), best_swap) @@ -228,7 +241,7 @@ def backward_pass( F = circuit.rear decay = [1.0 for i in range(circuit.num_qudits)] iter_count = 0 - prev_swap = (-1, -1) + prev_swaps = [(-1, -1) for i in range(circuit.num_qudits)] next_executed_counts: dict[CircuitPoint, int] = {n: 0 for n in F} _logger.debug(f'Starting backward sabre pass with pi: {pi}.') @@ -245,9 +258,13 @@ def backward_pass( next_executed_counts.pop(n) _logger.debug(f'Executing gate at point {n}.') - # Reset previous swap if executed gate overlaps it - if any(pi[i] in prev_swap for i in circuit[n].location): - prev_swap = (-1, -1) + # Reset overlapping previous swaps + for q in circuit[n].location: + prev_swap = prev_swaps[pi[q]] + if prev_swap == (-1, -1): + continue + for sq in prev_swap: + prev_swaps[sq] = (-1, -1) for predessor in circuit.prev(n): if predessor not in next_executed_counts: @@ -270,10 +287,17 @@ def backward_pass( # Pick and apply a swap E = self._calc_extended_set(circuit, F) best_swap = self._get_best_swap( - circuit, F, E, D, cg, pi, decay, prev_swap, + circuit, F, E, D, cg, pi, decay, prev_swaps, ) self._apply_swap(best_swap, pi, decay) - prev_swap = best_swap + + # Update prev_swaps + for q in best_swap: + prev_swap = prev_swaps[q] + if prev_swap != (-1, -1): + for sq in prev_swap: + prev_swaps[sq] = (-1, -1) + prev_swaps[q] = best_swap # Update loop counter and reset decay if necessary iter_count += 1 @@ -312,7 +336,7 @@ def _get_best_swap( cg: CouplingGraph, pi: list[int], decay: list[float], - prev_swap: tuple[int, int], + prev_swaps: dict[int, tuple[int, int]], ) -> tuple[int, int]: """Return the best swap given the current algorithm state.""" # Track best one @@ -321,8 +345,14 @@ def _get_best_swap( # Gather all considerable swaps swap_candidate_list = self._obtain_swaps(circuit, F, pi, cg) - if prev_swap in swap_candidate_list: - swap_candidate_list.remove(prev_swap) + print() + print(swap_candidate_list, prev_swaps) + swap_candidate_list = [ + swap + for swap in swap_candidate_list + if swap != prev_swaps[swap[0]] + ] + print(swap_candidate_list, prev_swaps) # Score them, tracking the best one for swap in swap_candidate_list: From 45e6ee8cdad9caafc4445aae0566f748fe07cbbc Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Ed Younis Date: Wed, 5 Oct 2022 07:55:33 -0700 Subject: [PATCH 02/12] Update --- bqskit/passes/mapping/sabre.py | 4 ---- 1 file changed, 4 deletions(-) diff --git a/bqskit/passes/mapping/sabre.py b/bqskit/passes/mapping/sabre.py index ce9fa0497..e91463852 100644 --- a/bqskit/passes/mapping/sabre.py +++ b/bqskit/passes/mapping/sabre.py @@ -196,7 +196,6 @@ def forward_pass( circuit, F, E, D, cg, pi, decay, prev_swaps, ) self._apply_swap(best_swap, pi, decay) - print() # Update prev_swaps for q in best_swap: @@ -345,14 +344,11 @@ def _get_best_swap( # Gather all considerable swaps swap_candidate_list = self._obtain_swaps(circuit, F, pi, cg) - print() - print(swap_candidate_list, prev_swaps) swap_candidate_list = [ swap for swap in swap_candidate_list if swap != prev_swaps[swap[0]] ] - print(swap_candidate_list, prev_swaps) # Score them, tracking the best one for swap in swap_candidate_list: From 359b883d0e6bdc8edd19c28b077184d653c51d63 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Ed Younis Date: Sat, 8 Oct 2022 10:08:58 -0700 Subject: [PATCH 03/12] Qudit gradient calculation --- bqskit/ir/circuit.py | 17 +- bqskit/qis/unitary/unitarybuilder.py | 70 + mul60.qasm | 35074 ------------------------- 3 files changed, 73 insertions(+), 35088 deletions(-) delete mode 100644 mul60.qasm diff --git a/bqskit/ir/circuit.py b/bqskit/ir/circuit.py index 2a83deaf9..92423add8 100644 --- a/bqskit/ir/circuit.py +++ b/bqskit/ir/circuit.py @@ -44,7 +44,6 @@ from bqskit.ir.region import CircuitRegion from bqskit.ir.region import CircuitRegionLike from bqskit.qis.graph import CouplingGraph -from bqskit.qis.permutation import PermutationMatrix from bqskit.qis.state.state import StateLike from bqskit.qis.state.state import StateVector from bqskit.qis.state.statemap import StateVectorMap @@ -2578,29 +2577,19 @@ def get_unitary_and_grad( # Calculate gradient left = UnitaryBuilder(self.num_qudits, self.radixes) right = UnitaryBuilder(self.num_qudits, self.radixes) - full_gards = [] + full_grads = [] for M, loc in zip(matrices, locations): right.apply_right(M, loc) for M, dM, loc in zip(matrices, grads, locations): - perm = PermutationMatrix.from_qubit_location(self.num_qudits, loc) - permT = perm.T - iden = np.identity(2 ** (self.num_qudits - len(loc))) - right.apply_left(M, loc, inverse=True) right_utry = right.get_unitary() - left_utry = left.get_unitary() for grad in dM: - # TODO: use tensor contractions here instead of mm - # Should work fine with non unitary gradients - # TODO: Fix for non qubits - full_grad = np.kron(grad, iden) - full_grad = permT @ full_grad @ perm - full_gards.append(right_utry @ full_grad @ left_utry) + full_grads.append(right_utry @ left.eval_apply_right(grad, loc)) left.apply_right(M, loc) - return left.get_unitary(), np.array(full_gards) + return left.get_unitary(), np.array(full_grads) def instantiate( self, diff --git a/bqskit/qis/unitary/unitarybuilder.py b/bqskit/qis/unitary/unitarybuilder.py index ada56d67a..a86713ddd 100644 --- a/bqskit/qis/unitary/unitarybuilder.py +++ b/bqskit/qis/unitary/unitarybuilder.py @@ -250,6 +250,76 @@ def apply_left( inv_perm = list(np.argsort(perm)) self.tensor = self.tensor.transpose(inv_perm) + def eval_apply_right( + self, + M: npt.NDArray[np.complex128], + location: CircuitLocationLike, + ) -> npt.NDArray[np.complex128]: + """ + Evaluate the application of `M` on the right of this UnitaryBuilder. + + See :func:`apply_right` for more info. + """ + left_perm = list(cast(CircuitLocation, location)) + mid_perm = [x for x in range(self.num_qudits) if x not in left_perm] + right_perm = [x + self.num_qudits for x in range(self.num_qudits)] + + left_dim = int(np.prod([self.radixes[x] for x in left_perm])) + + perm = left_perm + mid_perm + right_perm + tensor_copy = self.tensor.copy() + tensor_copy = tensor_copy.transpose(perm) + tensor_copy = tensor_copy.reshape((left_dim, -1)) + tensor_copy = M @ tensor_copy # TODO: Require out matrix to avoid copy + + shape = list(self.radixes) * 2 + shape = [shape[p] for p in perm] + tensor_copy = tensor_copy.reshape(shape) + inv_perm = list(np.argsort(perm)) + tensor_copy = tensor_copy.transpose(inv_perm) + out_M = tensor_copy.reshape((self.dim, self.dim)) + return out_M + + def eval_apply_left( + self, + M: npt.NDArray[np.complex128], + location: CircuitLocationLike, + ) -> npt.NDArray[np.complex128]: + """ + Evaluate the application of `M` on the left of this UnitaryBuilder. + + See :func:`apply_left` for more info. + """ + location = cast(CircuitLocation, location) + left_perm = list(range(self.num_qudits)) + mid_perm = [ + x + self.num_qudits + for x in left_perm + if x not in location + ] + right_perm = [x + self.num_qudits for x in location] + + right_dim = int( + np.prod([ + self.radixes[x - self.num_qudits] + for x in right_perm + ]), + ) + + perm = left_perm + mid_perm + right_perm + tensor_copy = self.tensor.copy() + tensor_copy = tensor_copy.transpose(perm) + tensor_copy = tensor_copy.reshape((-1, right_dim)) + tensor_copy = tensor_copy @ M + + shape = list(self.radixes) * 2 + shape = [shape[p] for p in perm] + tensor_copy = tensor_copy.reshape(shape) + inv_perm = list(np.argsort(perm)) + tensor_copy = tensor_copy.transpose(inv_perm) + out_M = tensor_copy.reshape((self.dim, self.dim)) + return out_M + def calc_env_matrix( self, location: Sequence[int], ) -> npt.NDArray[np.complex128]: diff --git a/mul60.qasm b/mul60.qasm deleted file mode 100644 index 29f759892..000000000 --- a/mul60.qasm +++ /dev/null @@ -1,35074 +0,0 @@ -OPENQASM 2.0; -include "qelib1.inc"; -qreg q[60]; -u3(pi/2,0,-0.027564961) q[1]; -u3(pi/2,0,pi) q[3]; -cx q[2],q[3]; -u3(0,0,7*pi/4) q[3]; -u2(0,pi) q[3]; -u3(pi/2,0,-2.3086205) q[4]; -u3(pi,-2.6772105,1.2022064) q[5]; -cx q[4],q[5]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[4]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[5]; -cx q[4],q[5]; -u3(0.73782422,pi/4,0) q[4]; -u3(pi/2,0.73782422,pi/2) q[5]; -u2(0,pi) q[5]; -u3(pi/2,0,pi) q[7]; -cx q[6],q[7]; -u3(0,0,7*pi/4) q[7]; -u2(0,pi) q[7]; -u3(pi/2,0,pi) q[8]; -cx q[0],q[8]; -u3(0,0,7*pi/4) q[8]; -u2(0,pi) q[8]; -u3(pi,1.9575965,3.5559578) q[9]; -cx q[1],q[9]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[1]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[9]; -cx q[1],q[9]; -u3(pi/2,1.5432314,-pi/2) q[1]; -u3(1.5432314,pi/4,pi) q[9]; -u2(0,pi) q[9]; -u3(pi/2,0,pi) q[11]; -cx q[10],q[11]; -u3(0,0,7*pi/4) q[11]; -u3(pi/2,0,-2.3086205) q[12]; -u3(pi,-2.6772105,1.2022064) q[13]; -cx q[12],q[13]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[12]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[13]; -cx q[12],q[13]; -u3(0.73782422,pi/4,0) q[12]; -u2(0,pi) q[12]; -u3(pi/2,0.73782422,pi/2) q[13]; -u2(0,pi) q[13]; -u3(pi/2,0,pi) q[15]; -cx q[14],q[15]; -u3(0,0,7*pi/4) q[15]; -u3(pi/2,0,pi) q[16]; -u2(0,pi) q[16]; -u2(0,pi) q[17]; -cx q[16],q[17]; -u2(0,pi) q[16]; -u3(0,0,7*pi/4) q[16]; -u2(0,pi) q[17]; -u3(pi/2,0,pi) q[19]; -cx q[18],q[19]; -u3(0,0,7*pi/4) q[19]; -u3(pi,0,pi) q[20]; -u3(pi/2,0,pi) q[21]; -cx q[20],q[21]; -u3(0,0,7*pi/4) q[21]; -u3(pi/2,0,pi) q[23]; -cx q[22],q[23]; -u3(0,0,7*pi/4) q[23]; -u3(pi/2,0,pi) q[24]; -u2(0,pi) q[24]; -u2(0,pi) q[25]; -cx q[24],q[25]; -u2(0,pi) q[24]; -u3(0,0,7*pi/4) q[24]; -u2(0,pi) q[25]; -u3(pi/2,0,pi) q[27]; -cx q[26],q[27]; -u3(0,0,7*pi/4) q[27]; -u3(pi,0,pi) q[28]; -u3(pi/2,0,pi) q[29]; -cx q[28],q[29]; -u3(0,0,7*pi/4) q[29]; -cx q[29],q[30]; -u2(0,pi) q[29]; -u2(0,pi) q[30]; -cx q[29],q[30]; -u2(0,pi) q[29]; -u2(0,pi) q[30]; -cx q[29],q[30]; -cx q[21],q[29]; -u2(0,pi) q[21]; -u2(0,pi) q[29]; -cx q[21],q[29]; -u2(0,pi) q[21]; -u2(0,pi) q[29]; -cx q[21],q[29]; -cx q[20],q[21]; -u2(0,pi) q[20]; -u2(0,pi) q[21]; -cx q[20],q[21]; -u2(0,pi) q[20]; -u2(0,pi) q[21]; -cx q[20],q[21]; -cx q[19],q[20]; -u2(0,pi) q[19]; -u2(0,pi) q[20]; -cx q[19],q[20]; -u2(0,pi) q[19]; -u2(0,pi) q[20]; -cx q[19],q[20]; -cx q[11],q[19]; -u2(0,pi) q[11]; -u2(0,pi) q[19]; -cx q[11],q[19]; -u2(0,pi) q[11]; -u2(0,pi) q[19]; -cx q[11],q[19]; -cx q[10],q[11]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[11]; -cx q[10],q[11]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[11]; -u2(0,pi) q[11]; -u3(pi/2,-pi,0) q[20]; -cx q[9],q[10]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[9]; -u3(0,0,pi/4) q[9]; -cx q[1],q[9]; -u3(0,0,pi/4) q[1]; -u3(0,0,7*pi/4) q[9]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[9],q[10]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[9]; -u3(pi/2,0,5*pi/4) q[9]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[8],q[9]; -u2(0,pi) q[8]; -u3(0,0,pi/4) q[8]; -cx q[0],q[8]; -u3(0,0,pi/4) q[0]; -u2(0,pi) q[0]; -u3(0,0,7*pi/4) q[8]; -u2(0,pi) q[8]; -u2(0,pi) q[9]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[8],q[9]; -u2(0,pi) q[8]; -u3(0,0,pi/4) q[8]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[1],q[9]; -u2(0,pi) q[1]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[1],q[9]; -u2(0,pi) q[1]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[1],q[9]; -u2(0,pi) q[1]; -cx q[0],q[1]; -u2(0,pi) q[0]; -u3(0,0,7*pi/4) q[0]; -cx q[0],q[8]; -u2(0,pi) q[1]; -u3(0,0,pi/4) q[1]; -u3(0,0,7*pi/4) q[8]; -u2(0,pi) q[8]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[9],q[10]; -u2(0,pi) q[10]; -u3(0,0,pi/4) q[10]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[9]; -u3(0,0,7*pi/4) q[9]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[9],q[10]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[10]; -cx q[10],q[11]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[11]; -cx q[10],q[11]; -u2(0,pi) q[11]; -cx q[3],q[11]; -u2(0,pi) q[11]; -u3(0,0,-3*pi/2) q[11]; -u2(0,pi) q[3]; -u3(0,0,pi/4) q[3]; -cx q[2],q[3]; -u3(pi/2,pi,0) q[2]; -u3(pi,0.24591478,-0.53948339) q[3]; -cx q[3],q[11]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[11]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[3]; -cx q[3],q[11]; -u3(3*pi/4,3*pi/2,-pi/2) q[11]; -cx q[11],q[19]; -u3(0,0,pi/4) q[19]; -u3(pi/2,-3*pi/4,-3*pi/2) q[3]; -cx q[2],q[3]; -u3(pi/2,-pi,0) q[2]; -u3(0,0.85296252,3.8594265) q[3]; -cx q[2],q[3]; -u3(pi/4,-pi/2,-pi) q[2]; -u3(pi/2,-pi/2,-pi) q[3]; -cx q[2],q[3]; -u3(pi/2,pi,pi) q[2]; -cx q[1],q[2]; -u2(0,pi) q[1]; -u2(0,pi) q[2]; -cx q[1],q[2]; -u2(0,pi) q[1]; -u2(0,pi) q[2]; -cx q[1],q[2]; -u3(pi/2,pi/4,pi) q[3]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[1],q[9]; -u2(0,pi) q[1]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[1],q[9]; -u2(0,pi) q[1]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[1],q[9]; -u3(pi/2,0,pi) q[32]; -u2(0,pi) q[32]; -u2(0,pi) q[33]; -cx q[32],q[33]; -u2(0,pi) q[32]; -u3(0,0,7*pi/4) q[32]; -u2(0,pi) q[33]; -u3(pi/2,0,pi) q[35]; -cx q[34],q[35]; -u3(0,0,7*pi/4) q[35]; -u3(pi/2,0,pi) q[37]; -cx q[36],q[37]; -u3(0,0,7*pi/4) q[37]; -u2(0,pi) q[38]; -u2(0,pi) q[39]; -u3(pi/2,0,pi) q[40]; -u2(0,pi) q[40]; -u2(0,pi) q[41]; -cx q[40],q[41]; -u2(0,pi) q[40]; -u3(0,0,7*pi/4) q[40]; -u2(0,pi) q[41]; -u3(pi/2,0,pi) q[43]; -cx q[42],q[43]; -u3(0,0,7*pi/4) q[43]; -cx q[43],q[44]; -u2(0,pi) q[43]; -u2(0,pi) q[44]; -cx q[43],q[44]; -u2(0,pi) q[43]; -u2(0,pi) q[44]; -cx q[43],q[44]; -cx q[42],q[43]; -u2(0,pi) q[42]; -u2(0,pi) q[43]; -cx q[42],q[43]; -u2(0,pi) q[42]; -u2(0,pi) q[43]; -cx q[42],q[43]; -cx q[41],q[42]; -u2(0,pi) q[41]; -u2(0,pi) q[42]; -cx q[41],q[42]; -u2(0,pi) q[41]; -u2(0,pi) q[42]; -cx q[41],q[42]; -cx q[40],q[41]; -u2(0,pi) q[40]; -u2(0,pi) q[41]; -cx q[40],q[41]; -u2(0,pi) q[40]; -u2(0,pi) q[41]; -cx q[40],q[41]; -cx q[32],q[40]; -u2(0,pi) q[32]; -u2(0,pi) q[40]; -cx q[32],q[40]; -u2(0,pi) q[32]; -u2(0,pi) q[40]; -cx q[32],q[40]; -cx 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-cx q[49],q[56]; -cx q[41],q[49]; -u2(0,pi) q[41]; -u2(0,pi) q[49]; -cx q[41],q[49]; -u2(0,pi) q[41]; -u2(0,pi) q[49]; -cx q[41],q[49]; -cx q[41],q[42]; -u2(0,pi) q[41]; -u2(0,pi) q[42]; -cx q[41],q[42]; -u2(0,pi) q[41]; -u2(0,pi) q[42]; -cx q[41],q[42]; -u2(0,pi) q[42]; -cx q[34],q[42]; -u2(0,pi) q[34]; -u3(0,0,7*pi/4) q[34]; -u2(0,pi) q[34]; -cx q[34],q[35]; -u2(0,pi) q[34]; -u3(pi/2,0,5*pi/4) q[34]; -u2(0,pi) q[35]; -u2(0,pi) q[35]; -u2(0,pi) q[42]; -u3(0,0,pi/4) q[42]; -cx q[34],q[42]; -u2(0,pi) q[34]; -u2(0,pi) q[42]; -cx q[34],q[42]; -u2(0,pi) q[34]; -u2(0,pi) q[42]; -cx q[34],q[42]; -u2(0,pi) q[34]; -cx q[34],q[35]; -u2(0,pi) q[34]; -u3(0,0,7*pi/4) q[34]; -u2(0,pi) q[34]; -u2(0,pi) q[35]; -u3(0,0,pi/4) q[35]; -u2(0,pi) q[35]; -cx q[34],q[35]; -u2(0,pi) q[34]; -u2(0,pi) q[35]; -cx q[42],q[50]; -u2(0,pi) q[42]; -cx q[48],q[49]; -u2(0,pi) q[48]; -u2(0,pi) q[49]; -cx q[48],q[49]; -u2(0,pi) q[48]; -u2(0,pi) q[49]; -cx q[48],q[49]; -u2(0,pi) q[50]; -cx q[42],q[50]; -u2(0,pi) q[42]; 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q[43],q[51]; -u2(0,pi) q[43]; -u3(0,0,7*pi/4) q[43]; -u2(0,pi) q[43]; -cx q[43],q[44]; -u2(0,pi) q[43]; -u3(0,0,pi/4) q[43]; -u2(0,pi) q[44]; -u2(0,pi) q[44]; -u2(0,pi) q[51]; -u3(0,0,pi/4) q[51]; -cx q[43],q[51]; -u2(0,pi) q[43]; -u2(0,pi) q[51]; -cx q[43],q[51]; -u2(0,pi) q[43]; -u2(0,pi) q[51]; -cx q[43],q[51]; -u2(0,pi) q[43]; -cx q[43],q[44]; -u2(0,pi) q[43]; -u3(0,0,7*pi/4) q[43]; -cx q[42],q[43]; -u3(pi/2,0,pi) q[42]; -cx q[43],q[51]; -cx q[42],q[43]; -u2(0,pi) q[42]; -u2(0,pi) q[43]; -cx q[42],q[43]; -u2(0,pi) q[42]; -u2(0,pi) q[43]; -cx q[42],q[43]; -cx q[35],q[43]; -u2(0,pi) q[35]; -cx q[42],q[50]; -u2(0,pi) q[42]; -u2(0,pi) q[43]; -cx q[35],q[43]; -u2(0,pi) q[35]; -u2(0,pi) q[43]; -cx q[35],q[43]; -cx q[27],q[35]; -u2(0,pi) q[27]; -u2(0,pi) q[35]; -cx q[27],q[35]; -u2(0,pi) q[27]; -u2(0,pi) q[35]; -cx q[27],q[35]; -cx q[19],q[27]; -u2(0,pi) q[19]; -u2(0,pi) q[27]; -cx q[19],q[27]; -u2(0,pi) q[19]; -u2(0,pi) q[27]; -cx q[19],q[27]; -cx q[19],q[20]; -u2(0,pi) q[19]; -u2(0,pi) q[20]; -cx q[19],q[20]; -u2(0,pi) q[19]; -u2(0,pi) q[20]; -cx q[19],q[20]; -cx q[11],q[19]; -u2(0,pi) q[11]; -u2(0,pi) q[19]; -cx q[11],q[19]; -u2(0,pi) q[11]; -u2(0,pi) q[19]; -cx q[11],q[19]; -cx q[20],q[21]; -u2(0,pi) q[20]; -u2(0,pi) q[21]; -cx q[20],q[21]; -u2(0,pi) q[20]; -u2(0,pi) q[21]; -cx q[20],q[21]; -cx q[21],q[22]; -u2(0,pi) q[21]; -u2(0,pi) q[22]; -cx q[21],q[22]; -u2(0,pi) q[21]; -u2(0,pi) q[22]; -cx q[21],q[22]; -u2(0,pi) q[22]; -cx q[22],q[23]; -u2(0,pi) q[22]; -u3(0,0,7*pi/4) q[22]; -cx q[21],q[22]; -u3(0,0,pi/4) q[22]; -u2(0,pi) q[22]; -u2(0,pi) q[23]; -u2(0,pi) q[23]; -cx q[22],q[23]; -u2(0,pi) q[22]; -u3(0,0,7*pi/4) q[22]; -cx q[21],q[22]; -u3(0,0,pi/4) q[22]; -u2(0,pi) q[23]; -u3(0,0,pi/4) q[23]; -cx q[22],q[23]; -u2(0,pi) q[22]; -u2(0,pi) q[23]; -cx q[22],q[23]; -u2(0,pi) q[22]; -u2(0,pi) q[23]; -cx q[22],q[23]; -cx q[21],q[22]; -u3(0,0,pi/4) q[21]; -u3(0,0,7*pi/4) q[22]; -cx q[21],q[22]; -cx q[13],q[21]; -u2(0,pi) q[13]; -u2(0,pi) q[21]; -cx q[13],q[21]; -u2(0,pi) q[13]; -u2(0,pi) q[21]; -cx q[13],q[21]; -cx q[21],q[22]; -u3(pi/2,0,-pi) q[22]; -u3(pi/2,-pi/2,-pi) q[23]; -cx q[22],q[23]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[22]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[23]; -cx q[22],q[23]; -u3(pi/2,5*pi/4,0) q[22]; -cx q[21],q[22]; -u3(0,0,pi/4) q[22]; -u2(0,pi) q[22]; -u3(pi/2,3*pi/2,pi/2) q[23]; -u2(0,pi) q[23]; -cx q[22],q[23]; -u2(0,pi) q[22]; -u3(0,0,7*pi/4) q[22]; -cx q[21],q[22]; -u3(0,0,pi/4) q[22]; -u2(0,pi) q[23]; -u3(0,0,pi/4) q[23]; -cx q[22],q[23]; -u2(0,pi) q[22]; -u2(0,pi) q[23]; -cx q[22],q[23]; -u2(0,pi) q[22]; -u2(0,pi) q[23]; -cx q[22],q[23]; -cx q[21],q[22]; -u3(pi/2,0,5*pi/4) q[21]; -cx q[20],q[21]; -u2(0,pi) q[20]; -u2(0,pi) q[21]; -cx q[20],q[21]; -u2(0,pi) q[20]; -u2(0,pi) q[21]; -cx q[20],q[21]; -cx q[13],q[21]; -u2(0,pi) q[13]; -cx q[19],q[20]; -u2(0,pi) q[19]; -u2(0,pi) q[20]; -cx q[19],q[20]; -u2(0,pi) q[19]; -u2(0,pi) q[20]; -cx q[19],q[20]; -u3(pi/2,0,-pi) q[20]; -u2(0,pi) q[21]; -cx q[13],q[21]; -u2(0,pi) q[13]; -u2(0,pi) q[21]; -cx 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-u2(0,pi) q[42]; -cx q[8],q[16]; -u3(0,0,7*pi/4) q[16]; -u2(0,pi) q[16]; -cx q[16],q[24]; -u2(0,pi) q[16]; -u3(0,0,pi/4) q[16]; -u2(0,pi) q[24]; -cx q[8],q[16]; -u3(pi/2,3*pi/2,7.0685835) q[16]; -cx q[16],q[24]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[16]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[24]; -cx q[16],q[24]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[16]; -u2(0,pi) q[16]; -u3(pi,5.3942356,-0.10355159) q[24]; -u3(0,0,pi/4) q[8]; -u2(0,pi) q[8]; -cx q[8],q[16]; -u2(0,pi) q[16]; -u3(0,0,pi/4) q[16]; -u2(0,pi) q[16]; -u2(0,pi) q[8]; -u3(0,0,7*pi/4) q[8]; -u2(0,pi) q[8]; -cx q[8],q[16]; -u2(0,pi) q[16]; -cx q[16],q[24]; -u2(0,pi) q[16]; -u2(0,pi) q[24]; -cx q[16],q[24]; -u2(0,pi) q[16]; -u2(0,pi) q[24]; -cx q[16],q[24]; -u3(pi/2,-pi/2,-pi) q[16]; -u2(0,pi) q[24]; -u2(0,pi) q[8]; -cx q[0],q[8]; -u3(pi/2,0,-pi) q[8]; -cx q[8],q[16]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[16]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[8]; -cx q[8],q[16]; -u3(pi/2,3*pi/2,pi/2) q[16]; -u2(0,pi) q[16]; -u3(pi/2,5*pi/4,0) q[8]; -cx q[0],q[8]; -u3(pi/2,pi,-pi/2) q[0]; -u3(0,0,pi/4) q[8]; -u2(0,pi) 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q[9],q[10]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[9]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[1],q[9]; -u2(0,pi) q[1]; -u3(0,0,pi/4) q[1]; -cx q[0],q[1]; -u3(0,0,pi/4) q[0]; -u3(0,0,7*pi/4) q[1]; -u2(0,pi) q[1]; -u2(0,pi) q[9]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[1],q[9]; -u2(0,pi) q[1]; -u3(pi/2,0,5*pi/4) q[1]; -cx q[0],q[1]; -u2(0,pi) q[0]; -u2(0,pi) q[1]; -cx q[0],q[1]; -u2(0,pi) q[0]; -u2(0,pi) q[1]; -cx q[0],q[1]; -cx q[0],q[8]; -u2(0,pi) q[1]; -u3(0,0,pi/4) q[8]; -u2(0,pi) q[8]; -cx q[8],q[16]; -u2(0,pi) q[16]; -u3(0,0,pi/4) q[16]; -u2(0,pi) q[8]; -u3(0,0,7*pi/4) q[8]; -cx q[0],q[8]; -u3(0,0,pi/4) q[8]; -cx q[8],q[16]; -u2(0,pi) q[16]; -u2(0,pi) q[8]; -cx q[8],q[16]; -u2(0,pi) q[16]; -u2(0,pi) q[8]; -cx q[8],q[16]; -cx q[0],q[8]; -u3(0,0,pi/4) q[0]; -u3(0,0,7*pi/4) q[8]; -cx q[8],q[16]; -u3(0,0,7*pi/4) q[16]; -u2(0,pi) q[16]; -cx q[16],q[24]; -u2(0,pi) q[16]; -u3(0,0,pi/4) q[16]; -u2(0,pi) q[24]; -u3(0,0,-3*pi/2) q[24]; -cx q[8],q[16]; -u3(pi,0.24591478,-0.53948339) q[16]; -cx q[16],q[24]; 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-cx q[18],q[26]; -u2(0,pi) q[18]; -u2(0,pi) q[26]; -cx q[18],q[26]; -cx q[10],q[18]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[18]; -cx q[10],q[18]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[18]; -cx q[10],q[18]; -cx q[2],q[10]; -cx q[10],q[18]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[18]; -cx q[10],q[18]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[18]; -cx q[10],q[18]; -u3(pi/2,0,pi) q[2]; -cx q[1],q[2]; -u2(0,pi) q[1]; -u2(0,pi) q[2]; -cx q[1],q[2]; -u2(0,pi) q[1]; -u2(0,pi) q[2]; -cx q[1],q[2]; -cx q[0],q[1]; -u3(0,0,7*pi/4) q[1]; -cx q[26],q[34]; -u2(0,pi) q[26]; -u2(0,pi) q[34]; -cx q[26],q[34]; -u2(0,pi) q[26]; -u2(0,pi) q[34]; -cx q[26],q[34]; -u2(0,pi) q[26]; -cx q[4],q[12]; -u2(0,pi) q[12]; -u2(0,pi) q[4]; -cx q[4],q[12]; -u2(0,pi) q[12]; -u2(0,pi) q[4]; -cx q[4],q[12]; -cx q[12],q[20]; -u3(0,0,pi/4) q[12]; -u3(0,0,7*pi/4) q[20]; -u2(0,pi) q[20]; -cx q[20],q[28]; -u2(0,pi) q[20]; -u3(0,0,pi/4) q[20]; -cx q[12],q[20]; -u2(0,pi) q[12]; -u2(0,pi) q[20]; -cx q[12],q[20]; -u2(0,pi) q[12]; -u2(0,pi) q[20]; -cx q[12],q[20]; -u2(0,pi) 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-cx q[21],q[22]; -cx q[20],q[21]; -u2(0,pi) q[20]; -u2(0,pi) q[21]; -cx q[20],q[21]; -u2(0,pi) q[20]; -u2(0,pi) q[21]; -cx q[20],q[21]; -u2(0,pi) q[20]; -cx q[22],q[23]; -u3(pi/2,pi,-pi/2) q[22]; -u3(0,0,pi/4) q[23]; -u2(0,pi) q[23]; -cx q[23],q[31]; -u2(0,pi) q[23]; -u3(pi/2,-pi,7*pi/4) q[23]; -cx q[22],q[23]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[22]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[23]; -cx q[22],q[23]; -u3(0,0,-5*pi/4) q[22]; -cx q[21],q[22]; -u3(0,0,7*pi/4) q[22]; -u3(pi/2,pi,-pi/2) q[23]; -u2(0,pi) q[31]; -u3(0,0,pi/4) q[31]; -cx q[23],q[31]; -u3(0,0,pi/4) q[23]; -u3(0,0,7*pi/4) q[31]; -cx q[23],q[31]; -cx q[22],q[23]; -u2(0,pi) q[22]; -u2(0,pi) q[23]; -cx q[22],q[23]; -u2(0,pi) q[22]; -u2(0,pi) q[23]; -cx q[22],q[23]; -cx q[21],q[22]; -u2(0,pi) q[21]; -u2(0,pi) q[22]; -cx q[21],q[22]; -u2(0,pi) q[21]; -u2(0,pi) q[22]; -cx q[21],q[22]; -cx q[21],q[29]; -u2(0,pi) q[21]; -cx q[22],q[23]; -u2(0,pi) q[22]; -u2(0,pi) q[23]; -cx q[22],q[23]; -u2(0,pi) q[22]; -u2(0,pi) q[23]; -cx q[22],q[23]; -u2(0,pi) q[29]; -cx 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-cx q[28],q[29]; -u2(0,pi) q[28]; -u2(0,pi) q[29]; -cx q[28],q[29]; -u2(0,pi) q[28]; -u2(0,pi) q[29]; -cx q[28],q[29]; -cx q[21],q[29]; -u2(0,pi) q[21]; -cx q[27],q[28]; -u2(0,pi) q[27]; -u2(0,pi) q[28]; -cx q[27],q[28]; -u2(0,pi) q[27]; -u2(0,pi) q[28]; -cx q[27],q[28]; -cx q[26],q[27]; -u2(0,pi) q[26]; -u2(0,pi) q[27]; -cx q[26],q[27]; -u2(0,pi) q[26]; -u2(0,pi) q[27]; -cx q[26],q[27]; -u2(0,pi) q[26]; -cx q[25],q[26]; -u2(0,pi) q[25]; -u3(0,0,pi/4) q[25]; -cx q[24],q[25]; -u3(0,0,pi/4) q[24]; -u2(0,pi) q[24]; -u3(pi/2,3*pi/2,7.0685835) q[25]; -u2(0,pi) q[26]; -cx q[25],q[26]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[25]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[26]; -cx q[25],q[26]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[25]; -u2(0,pi) q[25]; -cx q[24],q[25]; -u2(0,pi) q[24]; -u3(0,0,7*pi/4) q[24]; -u2(0,pi) q[24]; -u2(0,pi) q[25]; -u3(0,0,pi/4) q[25]; -u2(0,pi) q[25]; -cx q[24],q[25]; -u2(0,pi) q[24]; -u2(0,pi) q[25]; -u3(pi,5.3942356,-0.10355159) q[26]; -cx q[26],q[34]; -u2(0,pi) q[26]; -u2(0,pi) q[29]; -cx q[21],q[29]; -u2(0,pi) q[21]; 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-cx q[36],q[37]; -u2(0,pi) q[36]; -u2(0,pi) q[37]; -cx q[36],q[37]; -u2(0,pi) q[37]; -cx q[37],q[38]; -u2(0,pi) q[37]; -u3(0,0,7*pi/4) q[37]; -cx q[36],q[37]; -u3(pi/2,0,pi) q[36]; -u3(0,0,pi/4) q[37]; -u2(0,pi) q[37]; -u2(0,pi) q[38]; -u2(0,pi) q[38]; -cx q[37],q[38]; -u2(0,pi) q[37]; -u3(pi/2,-pi/2,7*pi/4) q[37]; -cx q[36],q[37]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[36]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[37]; -cx q[36],q[37]; -u3(3*pi/4,3*pi/2,-pi/2) q[36]; -cx q[36],q[44]; -u2(0,pi) q[36]; -u3(pi/2,pi/2,-3*pi/2) q[37]; -u2(0,pi) q[38]; -u3(0,0,pi/4) q[38]; -cx q[37],q[38]; -u3(0,0,pi/4) q[37]; -u3(0,0,7*pi/4) q[38]; -cx q[37],q[38]; -cx q[29],q[37]; -u2(0,pi) q[29]; -u2(0,pi) q[37]; -cx q[29],q[37]; -u2(0,pi) q[29]; -u2(0,pi) q[37]; -cx q[29],q[37]; -u2(0,pi) q[44]; -cx q[36],q[44]; -u2(0,pi) q[36]; -u2(0,pi) q[44]; -cx q[36],q[44]; -u2(0,pi) q[36]; -cx q[28],q[36]; -u2(0,pi) q[28]; -u3(pi/2,-pi,7*pi/4) q[28]; -cx q[27],q[28]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[27]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[28]; -cx q[27],q[28]; -u3(0,0,-5*pi/4) 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-cx q[36],q[44]; -u2(0,pi) q[36]; -cx q[42],q[43]; -u2(0,pi) q[42]; -u2(0,pi) q[43]; -cx q[42],q[43]; -u2(0,pi) q[42]; -u2(0,pi) q[43]; -cx q[42],q[43]; -cx q[41],q[42]; -u2(0,pi) q[41]; -u2(0,pi) q[42]; -cx q[41],q[42]; -u2(0,pi) q[41]; -u2(0,pi) q[42]; -cx q[41],q[42]; -cx q[34],q[42]; -u2(0,pi) q[34]; -u2(0,pi) q[41]; -u2(0,pi) q[42]; -cx q[34],q[42]; -u2(0,pi) q[34]; -u2(0,pi) q[42]; -cx q[34],q[42]; -u2(0,pi) q[43]; -u2(0,pi) q[44]; -cx q[36],q[44]; -u2(0,pi) q[36]; -u2(0,pi) q[44]; -cx q[36],q[44]; -cx q[28],q[36]; -u2(0,pi) q[28]; -u2(0,pi) q[36]; -cx q[28],q[36]; -u2(0,pi) q[28]; -u2(0,pi) q[36]; -cx q[28],q[36]; -cx q[28],q[29]; -u2(0,pi) q[28]; -u2(0,pi) q[29]; -cx q[28],q[29]; -u2(0,pi) q[28]; -u2(0,pi) q[29]; -cx q[28],q[29]; -u2(0,pi) q[28]; -u2(0,pi) q[29]; -cx q[44],q[52]; -u2(0,pi) q[44]; -cx q[50],q[51]; -u2(0,pi) q[50]; -u2(0,pi) q[51]; -cx q[50],q[51]; -u2(0,pi) q[50]; -u2(0,pi) q[51]; -cx q[50],q[51]; -cx q[49],q[50]; -u2(0,pi) q[49]; -u2(0,pi) q[50]; -cx 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-u2(0,pi) q[26]; -u2(0,pi) q[34]; -cx q[26],q[34]; -cx q[18],q[26]; -u2(0,pi) q[18]; -u2(0,pi) q[26]; -cx q[18],q[26]; -u2(0,pi) q[18]; -u2(0,pi) q[26]; -cx q[18],q[26]; -u2(0,pi) q[26]; -cx q[34],q[42]; -u3(pi/2,pi,-pi/2) q[34]; -u2(0,pi) q[36]; -cx q[28],q[36]; -u2(0,pi) q[28]; -u2(0,pi) q[36]; -cx q[28],q[36]; -cx q[20],q[28]; -u2(0,pi) q[20]; -u2(0,pi) q[28]; -cx q[20],q[28]; -u2(0,pi) q[20]; -u2(0,pi) q[28]; -cx q[20],q[28]; -u2(0,pi) q[20]; -cx q[12],q[20]; -u2(0,pi) q[12]; -u3(0,0,pi/4) q[12]; -u2(0,pi) q[12]; -cx q[12],q[13]; -u2(0,pi) q[12]; -u3(0,0,7*pi/4) q[12]; -u2(0,pi) q[12]; -u2(0,pi) q[13]; -u3(0,0,pi/4) q[13]; -cx q[13],q[21]; -u2(0,pi) q[13]; -u2(0,pi) q[20]; -u2(0,pi) q[20]; -cx q[12],q[20]; -u2(0,pi) q[12]; -u3(pi/2,0,5*pi/4) q[12]; -cx q[11],q[12]; -u2(0,pi) q[11]; -u2(0,pi) q[12]; -cx q[11],q[12]; -u2(0,pi) q[11]; -u2(0,pi) q[12]; -cx q[11],q[12]; -u2(0,pi) q[11]; -cx q[10],q[11]; -u2(0,pi) q[10]; -u3(0,0,pi/4) q[10]; -u2(0,pi) q[11]; -u2(0,pi) q[11]; -u2(0,pi) 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q[15]; -u2(0,pi) q[23]; -cx q[15],q[23]; -u2(0,pi) q[15]; -u2(0,pi) q[23]; -cx q[15],q[23]; -cx q[14],q[15]; -u3(0,0,pi/4) q[14]; -u3(0,0,7*pi/4) q[15]; -cx q[15],q[23]; -u3(0,0,7*pi/4) q[23]; -u2(0,pi) q[28]; -cx q[27],q[28]; -u2(0,pi) q[27]; -u2(0,pi) q[28]; -cx q[27],q[28]; -u2(0,pi) q[27]; -u2(0,pi) q[28]; -cx q[27],q[28]; -u2(0,pi) q[27]; -cx q[19],q[27]; -u2(0,pi) q[19]; -u3(0,0,7*pi/4) q[19]; -u2(0,pi) q[19]; -u2(0,pi) q[27]; -u3(0,0,pi/4) q[27]; -u2(0,pi) q[27]; -cx q[19],q[27]; -u2(0,pi) q[19]; -u2(0,pi) q[27]; -cx q[28],q[29]; -u2(0,pi) q[28]; -u2(0,pi) q[29]; -cx q[28],q[29]; -u2(0,pi) q[28]; -u2(0,pi) q[29]; -cx q[28],q[29]; -u2(0,pi) q[3]; -cx q[2],q[3]; -u2(0,pi) q[2]; -u3(0,0,7*pi/4) q[2]; -cx q[2],q[10]; -u3(0,0,7*pi/4) q[10]; -cx q[10],q[11]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[11]; -cx q[10],q[11]; -u2(0,pi) q[10]; -u2(0,pi) q[11]; -cx q[10],q[11]; -u2(0,pi) q[11]; -u2(0,pi) q[3]; -u3(0,0,pi/4) q[3]; -u2(0,pi) q[36]; -u3(0,0,pi/4) q[42]; -cx q[41],q[42]; -u3(0,0,pi/4) q[41]; 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-cx q[49],q[56]; -u2(0,pi) q[49]; -u2(0,pi) q[56]; -cx q[49],q[56]; -u2(0,pi) q[56]; -cx q[55],q[56]; -u2(0,pi) q[55]; -u3(0,0,7*pi/4) q[55]; -u2(0,pi) q[55]; -cx q[48],q[55]; -u2(0,pi) q[48]; -u3(0,0,7*pi/4) q[48]; -u2(0,pi) q[55]; -u2(0,pi) q[55]; -u2(0,pi) q[56]; -u3(0,0,pi/4) q[56]; -u2(0,pi) q[56]; -u3(0,0,7*pi/4) q[57]; -cx q[57],q[58]; -u3(0,0,7*pi/4) q[58]; -u2(0,pi) q[58]; -u2(0,pi) q[59]; -u2(0,pi) q[59]; -cx q[58],q[59]; -u2(0,pi) q[58]; -u3(0,0,pi/4) q[58]; -cx q[57],q[58]; -u3(0,0,pi/4) q[57]; -u2(0,pi) q[57]; -u3(0,0,7*pi/4) q[58]; -u2(0,pi) q[58]; -u2(0,pi) q[59]; -u2(0,pi) q[59]; -cx q[58],q[59]; -u2(0,pi) q[58]; -u3(pi/2,0,5*pi/4) q[58]; -u2(0,pi) q[58]; -cx q[51],q[58]; -u2(0,pi) q[51]; -u3(0,0,pi/4) q[51]; -cx q[43],q[51]; -u3(0,0,pi/4) q[43]; -u3(0,0,7*pi/4) q[51]; -u2(0,pi) q[51]; -u2(0,pi) q[58]; -u2(0,pi) q[58]; -cx q[51],q[58]; -u2(0,pi) q[51]; -u3(pi/2,0,5*pi/4) q[51]; -cx q[43],q[51]; -u2(0,pi) q[43]; -u2(0,pi) q[51]; -cx q[43],q[51]; -u2(0,pi) q[43]; 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-u2(0,pi) q[44]; -u2(0,pi) q[45]; -u3(0,0,pi/4) q[45]; -cx q[44],q[45]; -u2(0,pi) q[44]; -u2(0,pi) q[45]; -cx q[44],q[45]; -u2(0,pi) q[44]; -u2(0,pi) q[45]; -cx q[44],q[45]; -cx q[43],q[44]; -u3(0,0,pi/4) q[43]; -u3(0,0,7*pi/4) q[44]; -cx q[43],q[44]; -cx q[45],q[46]; -u2(0,pi) q[45]; -u2(0,pi) q[46]; -cx q[45],q[46]; -u2(0,pi) q[45]; -u2(0,pi) q[46]; -cx q[45],q[46]; -cx q[38],q[46]; -u2(0,pi) q[38]; -u2(0,pi) q[46]; -cx q[38],q[46]; -u2(0,pi) q[38]; -u2(0,pi) q[38]; -u2(0,pi) q[46]; -u2(0,pi) q[46]; -u2(0,pi) q[51]; -u2(0,pi) q[58]; -u2(0,pi) q[58]; -cx q[51],q[58]; -u2(0,pi) q[51]; -u3(0,0,7*pi/4) q[51]; -u2(0,pi) q[51]; -u2(0,pi) q[58]; -u3(0,0,pi/4) q[58]; -u2(0,pi) q[58]; -cx q[51],q[58]; -u2(0,pi) q[51]; -u2(0,pi) q[58]; -cx q[6],q[14]; -u2(0,pi) q[14]; -u2(0,pi) q[14]; -u2(0,pi) q[6]; -u3(0,0,pi/4) q[6]; -cx q[5],q[6]; -u3(0,0,pi/4) q[5]; -u3(0,0,7*pi/4) q[6]; -u2(0,pi) q[6]; -cx q[6],q[14]; -u2(0,pi) q[14]; -u2(0,pi) q[14]; -u2(0,pi) q[6]; -u3(pi/2,0,5*pi/4) q[6]; -cx 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q[48],q[49]; -u2(0,pi) q[48]; -u3(pi/2,0,3*pi/4) q[48]; -u2(0,pi) q[49]; -u3(0,0,pi/4) q[49]; -u3(pi/2,-pi/2,-pi) q[55]; -cx q[48],q[55]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[48]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[55]; -cx q[48],q[55]; -u3(pi/2,5*pi/4,0) q[48]; -u2(0,pi) q[48]; -u3(pi/2,3*pi/2,pi/2) q[55]; -u2(0,pi) q[55]; -u3(pi/2,pi/2,-3*pi/2) q[9]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[8],q[9]; -u2(0,pi) q[8]; -u3(0,0,7*pi/4) q[8]; -u2(0,pi) q[8]; -u2(0,pi) q[9]; -u3(0,0,pi/4) q[9]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[8],q[9]; -u2(0,pi) q[8]; -cx q[8],q[16]; -u2(0,pi) q[16]; -u2(0,pi) q[8]; -cx q[8],q[16]; -u2(0,pi) q[16]; -u2(0,pi) q[8]; -cx q[8],q[16]; -cx q[16],q[17]; -u3(0,0,7*pi/4) q[17]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[9],q[17]; -u3(0,0,pi/4) q[17]; -cx q[16],q[17]; -u3(0,0,pi/4) q[16]; -u3(0,0,7*pi/4) q[17]; -cx q[8],q[16]; -u2(0,pi) q[16]; -u2(0,pi) q[8]; -cx q[8],q[16]; -u2(0,pi) q[16]; -u2(0,pi) q[8]; -cx q[8],q[16]; -u2(0,pi) q[16]; -u2(0,pi) q[8]; -cx q[9],q[17]; -u3(0,0,pi/4) q[17]; -u2(0,pi) q[9]; -cx q[8],q[9]; -u2(0,pi) q[8]; 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-u2(0,pi) q[46]; -u2(0,pi) q[47]; -u2(0,pi) q[47]; -cx q[46],q[47]; -u2(0,pi) q[46]; -u3(pi/2,-pi/2,7*pi/4) q[46]; -cx q[38],q[46]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[38]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[46]; -cx q[38],q[46]; -u3(pi/2,pi/2,0) q[38]; -u3(pi/2,pi/2,-pi) q[46]; -cx q[45],q[46]; -u2(0,pi) q[45]; -u2(0,pi) q[46]; -cx q[45],q[46]; -u2(0,pi) q[45]; -u2(0,pi) q[46]; -cx q[45],q[46]; -u2(0,pi) q[45]; -cx q[45],q[53]; -u2(0,pi) q[45]; -u3(0,0,7*pi/4) q[45]; -cx q[44],q[45]; -u3(0,0,pi/4) q[45]; -u2(0,pi) q[45]; -u2(0,pi) q[47]; -u3(0,0,pi/4) q[47]; -cx q[39],q[47]; -u2(0,pi) q[39]; -u2(0,pi) q[47]; -cx q[39],q[47]; -u2(0,pi) q[39]; -u2(0,pi) q[47]; -cx q[39],q[47]; -cx q[46],q[47]; -u2(0,pi) q[46]; -u2(0,pi) q[47]; -cx q[46],q[47]; -u2(0,pi) q[46]; -u2(0,pi) q[47]; -cx q[46],q[47]; -u2(0,pi) q[46]; -u2(0,pi) q[53]; -u2(0,pi) q[53]; -cx q[45],q[53]; -u2(0,pi) q[45]; -u3(0,0,7*pi/4) q[45]; -cx q[44],q[45]; -u3(0,0,pi/4) q[45]; -u2(0,pi) q[53]; -u3(0,0,pi/4) q[53]; -cx q[45],q[53]; -u2(0,pi) q[45]; -u2(0,pi) q[53]; -cx q[45],q[53]; -u2(0,pi) q[45]; -u2(0,pi) q[53]; -cx q[45],q[53]; -cx q[44],q[45]; -u3(0,0,pi/4) q[44]; -u3(0,0,7*pi/4) q[45]; -cx q[44],q[45]; -u2(0,pi) q[45]; -cx q[45],q[46]; -u2(0,pi) q[45]; -cx q[45],q[53]; -u2(0,pi) q[46]; -cx q[46],q[54]; -u2(0,pi) q[46]; -u3(0,0,7*pi/4) q[53]; -u2(0,pi) q[53]; -u2(0,pi) q[54]; -cx q[46],q[54]; -u2(0,pi) q[46]; -u2(0,pi) q[54]; -cx q[46],q[54]; -u2(0,pi) q[54]; -cx q[53],q[54]; -u2(0,pi) q[53]; -u3(0,0,pi/4) q[53]; -cx q[45],q[53]; -u3(0,0,pi/4) q[45]; -u2(0,pi) q[45]; -u3(pi,0.24591478,-0.53948339) q[53]; -u2(0,pi) q[54]; -u3(0,0,-3*pi/2) q[54]; -cx q[53],q[54]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[53]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[54]; -cx q[53],q[54]; -u3(pi/2,pi/2,-3*pi/2) q[53]; -u2(0,pi) q[53]; -cx q[45],q[53]; -u2(0,pi) q[45]; -u3(0,0,7*pi/4) q[45]; -cx q[44],q[45]; -u3(pi/2,0,pi) q[44]; -cx q[44],q[52]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[44]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[52]; -cx q[44],q[52]; -u3(pi/2,pi/2,pi/2) q[44]; -u3(pi/2,pi/4,-pi) q[52]; -u2(0,pi) q[52]; -cx q[52],q[59]; -u2(0,pi) q[52]; -u3(0,0,pi/4) q[52]; -cx q[44],q[52]; -u3(0,0,pi/4) q[44]; -u2(0,pi) q[44]; -u3(pi/2,3*pi/2,7.0685835) q[52]; -u2(0,pi) q[53]; -u3(0,0,pi/4) q[53]; -u3(3*pi/4,3*pi/2,-pi/2) q[54]; -u2(0,pi) q[59]; -cx q[52],q[59]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[52]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[59]; -cx q[52],q[59]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[52]; -u2(0,pi) q[52]; -cx q[44],q[52]; -u2(0,pi) q[44]; -u3(0,0,7*pi/4) q[44]; -u2(0,pi) q[44]; -u2(0,pi) q[52]; -u3(0,0,pi/4) q[52]; -u2(0,pi) q[52]; -cx q[44],q[52]; -u2(0,pi) q[44]; -cx q[36],q[44]; -u3(pi/2,0,-pi) q[44]; -u2(0,pi) q[52]; -u3(pi,5.3942356,-0.10355159) q[59]; -cx q[52],q[59]; -u2(0,pi) q[52]; -u2(0,pi) q[59]; -cx q[52],q[59]; -u2(0,pi) q[52]; -u2(0,pi) q[59]; -cx q[52],q[59]; -u3(pi/2,-pi/2,-pi) q[52]; -cx q[44],q[52]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[44]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[52]; -cx q[44],q[52]; -u3(pi/2,5*pi/4,0) q[44]; -cx q[36],q[44]; -u3(pi/2,0,pi) q[36]; -u3(0,0,pi/4) q[44]; -u2(0,pi) q[44]; -u3(pi/2,3*pi/2,pi/2) q[52]; -u2(0,pi) q[52]; -cx q[44],q[52]; -u2(0,pi) q[44]; -u3(pi/2,-pi/2,7*pi/4) q[44]; -cx q[36],q[44]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[36]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[44]; -cx q[36],q[44]; -u3(3*pi/4,3*pi/2,-pi/2) q[36]; -u3(pi/2,pi/2,-3*pi/2) q[44]; -u2(0,pi) q[52]; -u3(0,0,pi/4) q[52]; -cx q[44],q[52]; -u3(0,0,pi/4) q[44]; -u3(0,0,7*pi/4) q[52]; -u2(0,pi) q[52]; -u2(0,pi) q[59]; -cx q[52],q[59]; -u2(0,pi) q[52]; -u2(0,pi) q[59]; -u3(pi/2,0,pi) q[59]; -cx q[58],q[59]; -u2(0,pi) q[58]; -u2(0,pi) q[59]; -cx q[58],q[59]; -u2(0,pi) q[58]; -u2(0,pi) q[59]; -cx q[58],q[59]; -cx q[57],q[58]; -u3(0,0,7*pi/4) q[58]; -u2(0,pi) q[58]; -u2(0,pi) q[59]; -cx q[58],q[59]; -u2(0,pi) q[58]; -u3(0,0,pi/4) q[58]; -cx q[57],q[58]; -u3(0,0,pi/4) q[57]; -u2(0,pi) q[57]; -u3(pi/2,3*pi/2,7.0685835) q[58]; -u2(0,pi) q[59]; -cx q[58],q[59]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[58]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[59]; -cx q[58],q[59]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[58]; -u2(0,pi) q[58]; -cx q[57],q[58]; -u2(0,pi) q[57]; -u3(0,0,7*pi/4) q[57]; -u2(0,pi) q[57]; -u2(0,pi) q[58]; -u3(0,0,pi/4) q[58]; -u2(0,pi) q[58]; -cx q[57],q[58]; -u2(0,pi) q[57]; -cx q[56],q[57]; -u3(pi/2,0,-pi) q[57]; -u2(0,pi) q[58]; -u3(pi,5.3942356,-0.10355159) q[59]; -cx q[58],q[59]; -u2(0,pi) q[58]; -u2(0,pi) q[59]; -cx q[58],q[59]; -u2(0,pi) q[58]; -u2(0,pi) q[59]; -cx q[58],q[59]; -u3(pi/2,-pi/2,-pi) q[58]; -cx q[57],q[58]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[57]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[58]; -cx q[57],q[58]; -u3(pi/2,5*pi/4,0) q[57]; -cx q[56],q[57]; -u3(pi/2,0,pi) q[56]; -u3(0,0,pi/4) q[57]; -u2(0,pi) q[57]; -u3(pi/2,3*pi/2,pi/2) q[58]; -u2(0,pi) q[58]; -cx q[57],q[58]; -u2(0,pi) q[57]; -u3(pi/2,-pi/2,7*pi/4) q[57]; -cx q[56],q[57]; -u3(pi/2,pi/2,pi) q[56]; -u3(pi/2,0,-3*pi/2) q[57]; -cx q[56],q[57]; -u3(3*pi/4,3*pi/2,-pi/2) q[56]; -u3(pi/2,pi/2,-3*pi/2) q[57]; -u2(0,pi) q[58]; -u3(0,0,pi/4) q[58]; -cx q[57],q[58]; -u3(0,0,pi/4) q[57]; -u3(0,0,7*pi/4) q[58]; -u2(0,pi) q[58]; -u2(0,pi) q[59]; -cx q[58],q[59]; -u2(0,pi) q[58]; -u2(0,pi) q[59]; From 1a04e7ff079ae8ed89406ac77d9f3658dad110fc Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Ed Younis Date: Sat, 8 Oct 2022 10:23:52 -0700 Subject: [PATCH 04/12] bug fix --- bqskit/passes/mapping/sabre.py | 175 ++++++++++++++++--------- tests/passes/mapping/test_local_min.py | 74 +++++++++++ tests/passes/mapping/test_sabre.py | 6 +- 3 files changed, 187 insertions(+), 68 deletions(-) create mode 100644 tests/passes/mapping/test_local_min.py diff --git a/bqskit/passes/mapping/sabre.py b/bqskit/passes/mapping/sabre.py index e91463852..547016d04 100644 --- a/bqskit/passes/mapping/sabre.py +++ b/bqskit/passes/mapping/sabre.py @@ -3,6 +3,8 @@ import copy import logging +from typing import Iterator +from typing import Sequence import numpy as np @@ -135,8 +137,8 @@ def forward_pass( F = circuit.front decay = [1.0 for i in range(circuit.num_qudits)] iter_count = 0 - prev_swaps = [(-1, -1) for i in range(circuit.num_qudits)] prev_executed_counts: dict[CircuitPoint, int] = {n: 0 for n in F} + leading_swaps = [] _logger.debug(f'Starting forward sabre pass with pi: {pi}.') if modify_circuit: @@ -150,6 +152,8 @@ def forward_pass( # Execute the gates and update F if len(execute_list) > 0: + leading_swaps = [] + for n in execute_list: F.remove(n) prev_executed_counts.pop(n) @@ -164,14 +168,6 @@ def forward_pass( op.params, ) - # Reset overlapping previous swaps - for q in circuit[n].location: - prev_swap = prev_swaps[pi[q]] - if prev_swap == (-1, -1): - continue - for sq in prev_swap: - prev_swaps[sq] = (-1, -1) - for successor in circuit.next(n): if successor not in prev_executed_counts: prev_executed_counts[successor] = 1 @@ -190,20 +186,37 @@ def forward_pass( continue # Restart main loop if we executed at least one gate + # If execute list is empty, check for local-minima + elif len(leading_swaps) > 5 * cg.num_qudits: + _logger.debug('Sabre stuck in local minima, backtracking...') + + # Backtrack by removing leading swaps + for swap in reversed(leading_swaps): + self._apply_swap(swap, pi, decay) + if modify_circuit: + point = mapped_circuit._rear[swap[0]] + mapped_circuit.pop(point) + leading_swaps = [] + + # Override heuristic search to progress + _logger.debug('Overriding sabre search...') + all_logical_qudits = [circuit[n].location for n in F] + qudits = min( + all_logical_qudits, + key=lambda qs: self._get_distance(qs, pi, D), + ) + for swap in self._uphill_swaps(qudits, cg, pi, D): + self._apply_swap(swap, pi, decay) + if modify_circuit: + mapped_circuit.append_gate(SwapGate(), swap) + _logger.debug('Stopping override.') + continue + # Pick and apply a swap E = self._calc_extended_set(circuit, F) - best_swap = self._get_best_swap( - circuit, F, E, D, cg, pi, decay, prev_swaps, - ) + best_swap = self._get_best_swap(circuit, F, E, D, cg, pi, decay) self._apply_swap(best_swap, pi, decay) - - # Update prev_swaps - for q in best_swap: - prev_swap = prev_swaps[q] - if prev_swap != (-1, -1): - for sq in prev_swap: - prev_swaps[sq] = (-1, -1) - prev_swaps[q] = best_swap + leading_swaps.append(best_swap) if modify_circuit: mapped_circuit.append_gate(SwapGate(), best_swap) @@ -240,7 +253,7 @@ def backward_pass( F = circuit.rear decay = [1.0 for i in range(circuit.num_qudits)] iter_count = 0 - prev_swaps = [(-1, -1) for i in range(circuit.num_qudits)] + leading_swaps = [] next_executed_counts: dict[CircuitPoint, int] = {n: 0 for n in F} _logger.debug(f'Starting backward sabre pass with pi: {pi}.') @@ -252,19 +265,13 @@ def backward_pass( # Execute the gates and update F if len(execute_list) > 0: + leading_swaps = [] + for n in execute_list: F.remove(n) next_executed_counts.pop(n) _logger.debug(f'Executing gate at point {n}.') - # Reset overlapping previous swaps - for q in circuit[n].location: - prev_swap = prev_swaps[pi[q]] - if prev_swap == (-1, -1): - continue - for sq in prev_swap: - prev_swaps[sq] = (-1, -1) - for predessor in circuit.prev(n): if predessor not in next_executed_counts: next_executed_counts[predessor] = 1 @@ -283,20 +290,32 @@ def backward_pass( continue # Restart main loop if we executed at least one gate + # If execute list is empty, check for local-minima + elif len(leading_swaps) > 5 * cg.num_qudits: + _logger.debug('Sabre stuck in local minima, backtracking...') + + # Backtrack by removing leading swaps + for swap in reversed(leading_swaps): + self._apply_swap(swap, pi, decay) + leading_swaps = [] + + # Override heuristic search to progress + _logger.debug('Overriding sabre search...') + all_logical_qudits = [circuit[n].location for n in F] + qudits = min( + all_logical_qudits, + key=lambda qs: self._get_distance(qs, pi, D), + ) + for swap in self._uphill_swaps(qudits, cg, pi, D): + self._apply_swap(swap, pi, decay) + _logger.debug('Stopping override.') + continue + # Pick and apply a swap E = self._calc_extended_set(circuit, F) - best_swap = self._get_best_swap( - circuit, F, E, D, cg, pi, decay, prev_swaps, - ) + best_swap = self._get_best_swap(circuit, F, E, D, cg, pi, decay) self._apply_swap(best_swap, pi, decay) - - # Update prev_swaps - for q in best_swap: - prev_swap = prev_swaps[q] - if prev_swap != (-1, -1): - for sq in prev_swap: - prev_swaps[sq] = (-1, -1) - prev_swaps[q] = best_swap + leading_swaps.append(best_swap) # Update loop counter and reset decay if necessary iter_count += 1 @@ -335,7 +354,6 @@ def _get_best_swap( cg: CouplingGraph, pi: list[int], decay: list[float], - prev_swaps: dict[int, tuple[int, int]], ) -> tuple[int, int]: """Return the best swap given the current algorithm state.""" # Track best one @@ -344,11 +362,6 @@ def _get_best_swap( # Gather all considerable swaps swap_candidate_list = self._obtain_swaps(circuit, F, pi, cg) - swap_candidate_list = [ - swap - for swap in swap_candidate_list - if swap != prev_swaps[swap[0]] - ] # Score them, tracking the best one for swap in swap_candidate_list: @@ -411,31 +424,14 @@ def _score_swap( pi[l1], pi[l2] = pi[l2], pi[l1] return np.inf - min_term = np.inf - for q in logical_qudits: - term = 0.0 - for p in logical_qudits: - if p == q: - continue - term += D[pi[q]][pi[p]] - min_term = min(term, min_term) - front += min_term + front += self._get_distance(logical_qudits, pi, D) front /= len(F) # Calculate extended set term extend = 0.0 if len(E) > 0: for n in E: - logical_qudits = circuit[n].location - min_term = np.inf - for q in logical_qudits: - term = 0.0 - for p in logical_qudits: - if p == q: - continue - term += D[pi[q]][pi[p]] - min_term = min(term, min_term) - extend += min_term + extend += self._get_distance(circuit[n].location, pi, D) extend /= len(E) extend *= self.extended_set_weight @@ -461,3 +457,52 @@ def _apply_swap( decay[swap[0]] += self.decay_delta decay[swap[1]] += self.decay_delta + + def _get_distance( + self, + logical_qudits: Sequence[int], + pi: list[int], + D: list[list[int]], + ) -> float: + """Calculate the expected number of swaps to connect logical qudits.""" + min_term = np.inf + for q in logical_qudits: + term = 0.0 + for p in logical_qudits: + if p == q: + continue + term += D[pi[q]][pi[p]] + min_term = min(term, min_term) + return min_term + + def _uphill_swaps( + self, + logical_qudits: Sequence[int], + cg: CouplingGraph, + pi: list[int], + D: list[list[int]], + ) -> Iterator[tuple[int, int]]: + """Yield the swaps necessary to bring some of the qudits together.""" + center_qudit = min( + logical_qudits, + key=lambda q: sum( + D[pi[q]][pi[p]] + for p in logical_qudits + if p != q + ), + ) + + for q in logical_qudits: + if q == center_qudit: + continue + + # TODO: Do not need to calculate entire tree + spt = cg.get_shortest_path_tree(pi[center_qudit]) + path = list(reversed(spt[pi[q]])) + + _logger.debug(f'Moving {q} to {center_qudit} via {path}.') + + for p1, p2 in zip(path, path[1:]): + if pi[center_qudit] == p1 or pi[center_qudit] == p2: + continue + yield (p1, p2) diff --git a/tests/passes/mapping/test_local_min.py b/tests/passes/mapping/test_local_min.py new file mode 100644 index 000000000..502ecc357 --- /dev/null +++ b/tests/passes/mapping/test_local_min.py @@ -0,0 +1,74 @@ +import pytest +from bqskit import Circuit +from bqskit import MachineModel +from bqskit.ir.gates import CZGate +from bqskit.passes import GeneralizedSabreRoutingPass, GeneralizedSabreLayoutPass +from bqskit.qis import CouplingGraph + +def looping_circuit(uphill_swaps=1, additional_local_minimum_gates=0): + """Create a circuit that is arbitrarily hard for the advanced SABRE + heuristics to route. + + The circuit is in a stable local minimum of the "lookahead" and "decay" + SABRE heuristics, where you need to increase the values of those heuristics + before you can make progress. This minimum is stable no matter what + weighting is attached to the cost of the gates in the extended set (except + if they're weighted as zero). If the decay reset interval is set + sufficiently high, it _can_ become possible to escape the minimum, but you + need to get arbitrarily lucky as the two inputs to this function are + increased. + + Draw the circuit output from this function to see the hill structure. + + Args: + uphill_swaps (int): how many swaps SABRE will need to make that increase + the total score of the layout before it can make further progress + additional_local_minimum_gates (int): how many additional gates to add + in the front layer that produces the local minumum that the routing + pass gets stuck in. This increases the number of layouts that all + have the same score that the pass will get stuck switching between. + + References: + https://github.com/Qiskit/qiskit-terra/issues/7707 + """ + outers = 4 + additional_local_minimum_gates + n_qubits = 2*outers + 4 + uphill_swaps + # This is (most of) the front layer, which is a bunch of outer qubits in the + # coupling map. + outer_pairs = [(i, n_qubits - i - 1) for i in range(outers)] + inner_heuristic_peak = [ + # This gate is completely "inside" all the others in the front layer in + # terms of the coupling map, so it's the only one that we can in theory + # make progress towards without making the others worse. + (outers + 1, outers + 2 + uphill_swaps), + # These are the only two gates in the extended set, and they both get + # further apart if you make a swap to bring the above gate closer + # together, which is the trick that creates the "heuristic hill". + (outers, outers + 1), + (outers + 2 + uphill_swaps, outers + 3 + uphill_swaps), + ] + circuit = Circuit(n_qubits) + for pair in outer_pairs + inner_heuristic_peak: + circuit.append_gate(CZGate(), pair) + return circuit + +@pytest.mark.parametrize( + ['swaps', 'local_mins'], + [(1, 0), (2, 0), (2, 1), (3, 2)] +) +def test_escape_min_route(swaps:int, local_mins:int) -> None: + circuit = looping_circuit(swaps, local_mins) + cg = CouplingGraph.linear(circuit.num_qudits) + data = {'machine_model': MachineModel(circuit.num_qudits, cg)} + GeneralizedSabreRoutingPass().run(circuit, data) + assert all(e in cg for e in circuit.coupling_graph) + +@pytest.mark.parametrize( + ['swaps', 'local_mins'], + [(1, 0), (2, 0), (2, 1), (3, 2)] +) +def test_escape_min_layout(swaps:int, local_mins:int) -> None: + circuit = looping_circuit(swaps, local_mins) + cg = CouplingGraph.linear(circuit.num_qudits) + data = {'machine_model': MachineModel(circuit.num_qudits, cg)} + GeneralizedSabreLayoutPass(3).run(circuit, data) diff --git a/tests/passes/mapping/test_sabre.py b/tests/passes/mapping/test_sabre.py index 37b527d06..769e19f0d 100644 --- a/tests/passes/mapping/test_sabre.py +++ b/tests/passes/mapping/test_sabre.py @@ -15,9 +15,8 @@ def test_simple(compiler: Compiler) -> None: - model = MachineModel( - 8, [(0, 1), (0, 2), (0, 3), (0, 4), (0, 5), (0, 6), (0, 7)], - ) + cg = (0, 1), (0, 2), (0, 3), (0, 4), (0, 5), (0, 6), (0, 7) + model = MachineModel(8, cg) circuit = Circuit(5) for i in range(4): circuit.append_gate(CNOTGate(), (4, i)) @@ -51,3 +50,4 @@ def test_simple(compiler: Compiler) -> None: PI = PermutationMatrix.from_qubit_location(5, pi) PF = PermutationMatrix.from_qubit_location(5, pf) assert cc.get_unitary().get_distance_from(PF.T @ in_utry @ PI) < 1e-7 + assert all(e in cg for e in cc.coupling_graph) From 89d129743e39cc45148d4bad7eaaaa21420ee185 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Ed Younis Date: Sat, 8 Oct 2022 10:26:06 -0700 Subject: [PATCH 05/12] bug fix --- bqskit/passes/partitioning/quick.py | 9 +++++--- tests/passes/mapping/test_local_min.py | 30 ++++++++++++++++---------- 2 files changed, 25 insertions(+), 14 deletions(-) diff --git a/bqskit/passes/partitioning/quick.py b/bqskit/passes/partitioning/quick.py index 7b3ee270c..537133989 100644 --- a/bqskit/passes/partitioning/quick.py +++ b/bqskit/passes/partitioning/quick.py @@ -93,7 +93,6 @@ def run(self, circuit: Circuit, data: dict[str, Any] = {}) -> None: def close_bin_qudits(bin: Bin, loc: Sequence[int], cycle: int) -> bool: """Deactivate `qudits` in `bin`; return True if bin is inactive.""" - to_return = False for q in loc: if q in bin.active_qudits: bin.active_qudits.remove(q) @@ -105,8 +104,9 @@ def close_bin_qudits(bin: Bin, loc: Sequence[int], cycle: int) -> bool: # Check if the bin is completely inactive now if len(bin.active_qudits) == 0: pending_bins.append(bin) - to_return = True - return to_return + return True + + return False def process_pending_bins() -> None: """Add pending bins that can be added to the partitioned circuit.""" @@ -239,6 +239,8 @@ def process_pending_bins() -> None: indirect = indirect.intersection(selected_bin.qudits) if len(indirect) != 0: active_bin.blocked_qudits.update(selected_bin.qudits) + blockedqs = selected_bin.blocked_qudits + active_bin.blocked_qudits.update(blockedqs) # If a new bin was finalized, reprocess pending bins if num_closed >= 5: @@ -310,6 +312,7 @@ def add_op(self, point: CircuitPoint, location: CircuitLocation) -> None: self.qudits.append(q) self.active_qudits.append(q) self.starts[q] = point.cycle + self.ends[q] = None self.op_list.append(point) def can_accommodate(self, loc: CircuitLocation, block_size: int) -> bool: diff --git a/tests/passes/mapping/test_local_min.py b/tests/passes/mapping/test_local_min.py index 502ecc357..141b2c8dc 100644 --- a/tests/passes/mapping/test_local_min.py +++ b/tests/passes/mapping/test_local_min.py @@ -1,13 +1,19 @@ +from __future__ import annotations + import pytest + from bqskit import Circuit from bqskit import MachineModel from bqskit.ir.gates import CZGate -from bqskit.passes import GeneralizedSabreRoutingPass, GeneralizedSabreLayoutPass +from bqskit.passes import GeneralizedSabreLayoutPass +from bqskit.passes import GeneralizedSabreRoutingPass from bqskit.qis import CouplingGraph + def looping_circuit(uphill_swaps=1, additional_local_minimum_gates=0): - """Create a circuit that is arbitrarily hard for the advanced SABRE - heuristics to route. + """ + Create a circuit that is arbitrarily hard for the advanced SABRE heuristics + to route. The circuit is in a stable local minimum of the "lookahead" and "decay" SABRE heuristics, where you need to increase the values of those heuristics @@ -17,7 +23,7 @@ def looping_circuit(uphill_swaps=1, additional_local_minimum_gates=0): sufficiently high, it _can_ become possible to escape the minimum, but you need to get arbitrarily lucky as the two inputs to this function are increased. - + Draw the circuit output from this function to see the hill structure. Args: @@ -27,12 +33,12 @@ def looping_circuit(uphill_swaps=1, additional_local_minimum_gates=0): in the front layer that produces the local minumum that the routing pass gets stuck in. This increases the number of layouts that all have the same score that the pass will get stuck switching between. - + References: https://github.com/Qiskit/qiskit-terra/issues/7707 """ outers = 4 + additional_local_minimum_gates - n_qubits = 2*outers + 4 + uphill_swaps + n_qubits = 2 * outers + 4 + uphill_swaps # This is (most of) the front layer, which is a bunch of outer qubits in the # coupling map. outer_pairs = [(i, n_qubits - i - 1) for i in range(outers)] @@ -52,22 +58,24 @@ def looping_circuit(uphill_swaps=1, additional_local_minimum_gates=0): circuit.append_gate(CZGate(), pair) return circuit + @pytest.mark.parametrize( ['swaps', 'local_mins'], - [(1, 0), (2, 0), (2, 1), (3, 2)] + [(1, 0), (2, 0), (2, 1), (3, 2)], ) -def test_escape_min_route(swaps:int, local_mins:int) -> None: +def test_escape_min_route(swaps: int, local_mins: int) -> None: circuit = looping_circuit(swaps, local_mins) cg = CouplingGraph.linear(circuit.num_qudits) data = {'machine_model': MachineModel(circuit.num_qudits, cg)} GeneralizedSabreRoutingPass().run(circuit, data) assert all(e in cg for e in circuit.coupling_graph) - + + @pytest.mark.parametrize( ['swaps', 'local_mins'], - [(1, 0), (2, 0), (2, 1), (3, 2)] + [(1, 0), (2, 0), (2, 1), (3, 2)], ) -def test_escape_min_layout(swaps:int, local_mins:int) -> None: +def test_escape_min_layout(swaps: int, local_mins: int) -> None: circuit = looping_circuit(swaps, local_mins) cg = CouplingGraph.linear(circuit.num_qudits) data = {'machine_model': MachineModel(circuit.num_qudits, cg)} From 12d7e00a20ad486efa720c36fc5b5702e9f44aa8 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Ed Younis Date: Thu, 27 Oct 2022 07:47:55 -0700 Subject: [PATCH 06/12] Pre-commit Update --- .pre-commit-config.yaml | 10 +++++----- bqskit/ir/gate.py | 9 +++++++-- setup.cfg | 2 +- 3 files changed, 13 insertions(+), 8 deletions(-) diff --git a/.pre-commit-config.yaml b/.pre-commit-config.yaml index c3d0878ea..afcc0fcee 100644 --- a/.pre-commit-config.yaml +++ b/.pre-commit-config.yaml @@ -41,13 +41,13 @@ repos: - --max-line-length=80 - --ignore=E731 - repo: https://github.com/asottile/pyupgrade - rev: v2.38.2 + rev: v3.1.0 hooks: - id: pyupgrade args: - --py38-plus - repo: https://github.com/asottile/reorder_python_imports - rev: v3.8.3 + rev: v3.9.0 hooks: - id: reorder-python-imports args: @@ -61,17 +61,17 @@ repos: args: - --py36-plus - repo: https://github.com/asottile/setup-cfg-fmt - rev: v2.0.0 + rev: v2.2.0 hooks: - id: setup-cfg-fmt - repo: https://github.com/PyCQA/autoflake - rev: v1.6.1 + rev: v1.7.7 hooks: - id: autoflake args: - --in-place - repo: https://github.com/pre-commit/mirrors-mypy - rev: v0.971 + rev: v0.982 hooks: - id: mypy exclude: tests/qis/test_pauli.py diff --git a/bqskit/ir/gate.py b/bqskit/ir/gate.py index 6bbee7596..90c465fef 100644 --- a/bqskit/ir/gate.py +++ b/bqskit/ir/gate.py @@ -7,6 +7,7 @@ from __future__ import annotations from typing import Callable +from typing import ClassVar from typing import TYPE_CHECKING from bqskit.ir.location import CircuitLocation @@ -51,8 +52,12 @@ def get_qasm(self, params: RealVector, location: CircuitLocation) -> str: '], q['.join([str(q) for q in location]), ).replace('()', '') - with_frozen_params: Callable[[Gate, dict[int, float]], FrozenParameterGate] - with_all_frozen_params: Callable[[Gate, list[float]], FrozenParameterGate] + with_frozen_params: ClassVar[ + Callable[[Gate, dict[int, float]], FrozenParameterGate] + ] + with_all_frozen_params: ClassVar[ + Callable[[Gate, list[float]], FrozenParameterGate] + ] def __repr__(self) -> str: return self.name diff --git a/setup.cfg b/setup.cfg index dd86e3a55..19e743983 100644 --- a/setup.cfg +++ b/setup.cfg @@ -1,6 +1,6 @@ [metadata] name = bqskit -version = 1.0.2 +version = 1.0.3rc1 description = Berkeley Quantum Synthesis Toolkit long_description = file: README.md long_description_content_type = text/markdown From 3c61afd7c3556d6e5194a666b6650fd4b872c597 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Ed Younis Date: Thu, 27 Oct 2022 07:48:21 -0700 Subject: [PATCH 07/12] Added More Documentation Checks --- bqskit/ir/gates/composed/controlled.py | 3 ++- bqskit/ir/gates/composed/daggergate.py | 3 ++- bqskit/ir/gates/composed/tagged.py | 3 ++- 3 files changed, 6 insertions(+), 3 deletions(-) diff --git a/bqskit/ir/gates/composed/controlled.py b/bqskit/ir/gates/composed/controlled.py index 0d023635a..8497b15e4 100644 --- a/bqskit/ir/gates/composed/controlled.py +++ b/bqskit/ir/gates/composed/controlled.py @@ -10,6 +10,7 @@ from bqskit.qis.unitary.differentiable import DifferentiableUnitary from bqskit.qis.unitary.unitary import RealVector from bqskit.qis.unitary.unitarymatrix import UnitaryMatrix +from bqskit.utils.docs import building_docs from bqskit.utils.typing import is_integer @@ -69,7 +70,7 @@ def __init__( self.left = np.kron((self.Ic - self.OneProj), self.It) # If input is a constant gate, we can cache the unitary. - if self.num_params == 0: + if self.num_params == 0 and not building_docs(): U = self.gate.get_unitary() right = np.kron(self.OneProj, U) self.utry = UnitaryMatrix(self.left + right, self.radixes) diff --git a/bqskit/ir/gates/composed/daggergate.py b/bqskit/ir/gates/composed/daggergate.py index c38ddcc90..68776548f 100644 --- a/bqskit/ir/gates/composed/daggergate.py +++ b/bqskit/ir/gates/composed/daggergate.py @@ -10,6 +10,7 @@ from bqskit.qis.unitary.optimizable import LocallyOptimizableUnitary from bqskit.qis.unitary.unitary import RealVector from bqskit.qis.unitary.unitarymatrix import UnitaryMatrix +from bqskit.utils.docs import building_docs class DaggerGate( @@ -45,7 +46,7 @@ def __init__(self, gate: Gate) -> None: self._radixes = gate.radixes # If input is a constant gate, we can cache the unitary. - if self.num_params == 0: + if self.num_params == 0 and not building_docs(): self.utry = gate.get_unitary().dagger def get_unitary(self, params: RealVector = []) -> UnitaryMatrix: diff --git a/bqskit/ir/gates/composed/tagged.py b/bqskit/ir/gates/composed/tagged.py index 0bae08a71..d01b93ab6 100644 --- a/bqskit/ir/gates/composed/tagged.py +++ b/bqskit/ir/gates/composed/tagged.py @@ -12,6 +12,7 @@ from bqskit.qis.unitary.optimizable import LocallyOptimizableUnitary from bqskit.qis.unitary.unitary import RealVector from bqskit.qis.unitary.unitarymatrix import UnitaryMatrix +from bqskit.utils.docs import building_docs class TaggedGate( @@ -46,7 +47,7 @@ def __init__(self, gate: Gate, tag: Any) -> None: self._radixes = gate.radixes # If input is a constant gate, we can cache the unitary. - if self.num_params == 0: + if self.num_params == 0 and not building_docs(): self.utry = gate.get_unitary() def get_unitary(self, params: RealVector = []) -> UnitaryMatrix: From 8fcbf26b417ce547c1dccc56f95a4a3afb6d100e Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Ed Younis Date: Thu, 27 Oct 2022 07:49:09 -0700 Subject: [PATCH 08/12] Sabre Formatting --- bqskit/passes/mapping/sabre.py | 4 ++-- tests/passes/mapping/test_local_min.py | 5 ++++- 2 files changed, 6 insertions(+), 3 deletions(-) diff --git a/bqskit/passes/mapping/sabre.py b/bqskit/passes/mapping/sabre.py index 547016d04..e8aa0d5f5 100644 --- a/bqskit/passes/mapping/sabre.py +++ b/bqskit/passes/mapping/sabre.py @@ -138,7 +138,7 @@ def forward_pass( decay = [1.0 for i in range(circuit.num_qudits)] iter_count = 0 prev_executed_counts: dict[CircuitPoint, int] = {n: 0 for n in F} - leading_swaps = [] + leading_swaps: list[tuple[int, int]] = [] _logger.debug(f'Starting forward sabre pass with pi: {pi}.') if modify_circuit: @@ -253,7 +253,7 @@ def backward_pass( F = circuit.rear decay = [1.0 for i in range(circuit.num_qudits)] iter_count = 0 - leading_swaps = [] + leading_swaps: list[tuple[int, int]] = [] next_executed_counts: dict[CircuitPoint, int] = {n: 0 for n in F} _logger.debug(f'Starting backward sabre pass with pi: {pi}.') diff --git a/tests/passes/mapping/test_local_min.py b/tests/passes/mapping/test_local_min.py index 141b2c8dc..85dbfdfc4 100644 --- a/tests/passes/mapping/test_local_min.py +++ b/tests/passes/mapping/test_local_min.py @@ -10,7 +10,10 @@ from bqskit.qis import CouplingGraph -def looping_circuit(uphill_swaps=1, additional_local_minimum_gates=0): +def looping_circuit( + uphill_swaps: int = 1, + additional_local_minimum_gates: int = 0, +) -> Circuit: """ Create a circuit that is arbitrarily hard for the advanced SABRE heuristics to route. From 8605d424db38e83b586f6ad9912846d92f87aada Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Ed Younis Date: Thu, 27 Oct 2022 07:49:50 -0700 Subject: [PATCH 09/12] Implemented Proper Qudit Rebasing --- bqskit/passes/processing/rebase.py | 29 +++++++++++++++++++++-------- tests/bqskitrs/test_grad.py | 17 +++++++++++++++++ 2 files changed, 38 insertions(+), 8 deletions(-) create mode 100644 tests/bqskitrs/test_grad.py diff --git a/bqskit/passes/processing/rebase.py b/bqskit/passes/processing/rebase.py index d5f49b5f2..1df832182 100644 --- a/bqskit/passes/processing/rebase.py +++ b/bqskit/passes/processing/rebase.py @@ -34,6 +34,7 @@ def __init__( success_threshold: float = 1e-10, cost: CostFunctionGenerator = HilbertSchmidtResidualsGenerator(), instantiate_options: dict[str, Any] = {}, + single_qudit_gate: Gate = U3Gate(), ) -> None: """ Construct a Rebase2QuditGatePass. @@ -65,6 +66,9 @@ def __init__( to circuit.instantiate when instantiating circuit templates. (Default: {}) + single_qudit_gate (Gate): A single-qudit gate to fill + in between two-qudit gates. + Raises: ValueError: If `gate_in_circuit` or `new_gate` is not a 2-qudit gate. @@ -125,6 +129,14 @@ def __init__( % type(instantiate_options), ) + if not isinstance(single_qudit_gate, Gate): + raise TypeError(f'Expected Gate, got {type(single_qudit_gate)}.') + + if single_qudit_gate.num_qudits != 1: + raise ValueError( + f'Expected single-qudit gate, got {single_qudit_gate}.', + ) + self.gates = gate_in_circuit self.ngates = new_gate self.max_depth = max_depth @@ -136,6 +148,7 @@ def __init__( 'min_iters': 100, } self.instantiate_options.update(instantiate_options) + self.sq = single_qudit_gate self.generate_new_gate_templates() def run(self, circuit: Circuit, data: dict[str, Any] = {}) -> None: @@ -265,21 +278,21 @@ def generate_new_gate_templates(self) -> None: self.counts = [] circ = Circuit(2) - circ.append_gate(U3Gate(), 0) - circ.append_gate(U3Gate(), 1) + circ.append_gate(self.sq, 0) + circ.append_gate(self.sq, 1) self.circs.append(circ) self.counts.append(0) for g in self.ngates: for i in range(1, self.max_depth + 1): circ = Circuit(2) - circ.append_gate(U3Gate(), 0) - circ.append_gate(U3Gate(), 1) + circ.append_gate(self.sq, 0) + circ.append_gate(self.sq, 1) for _ in range(i): circ.append_gate(g, (0, 1)) - circ.append_gate(U3Gate(), 0) - circ.append_gate(U3Gate(), 1) + circ.append_gate(self.sq, 0) + circ.append_gate(self.sq, 1) self.counts.append(i) self.circs.append(circ) @@ -287,8 +300,8 @@ def generate_new_gate_templates(self) -> None: # Add overdrive circuit, incase we exceed retry limit self.overdrive = self.circs[-1].copy() self.overdrive.append_gate(self.ngates[-1], (0, 1)) - self.overdrive.append_gate(U3Gate(), 0) - self.overdrive.append_gate(U3Gate(), 1) + self.overdrive.append_gate(self.sq, 0) + self.overdrive.append_gate(self.sq, 1) self.counts.append(self.counts[-1] + 1) # Preprocess log messages diff --git a/tests/bqskitrs/test_grad.py b/tests/bqskitrs/test_grad.py new file mode 100644 index 000000000..11347c6eb --- /dev/null +++ b/tests/bqskitrs/test_grad.py @@ -0,0 +1,17 @@ +import numpy as np +from bqskit import Circuit +from bqskit.ir.gates import CNOTGate, U3Gate +from bqskitrs import Circuit as CircuitRS + +def test_basic() -> None: + circuit = Circuit(3) + for _ in range(10): + for i in range(2): + circuit.append_gate(CNOTGate(), (i, i+1)) + circuit.append_gate(U3Gate(), i) + circuit.append_gate(U3Gate(), i+1) + crs = CircuitRS(circuit) + d, dM = crs.get_unitary_and_grad([0]*(2*10*6)) + od, odM = circuit.get_unitary_and_grad([0]*(2*10*6)) + assert np.allclose(d, od) + assert np.allclose(dM, odM) From 5039ead32dc0ea2d30f8acb6557ec94dfc9e0c29 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Ed Younis Date: Thu, 27 Oct 2022 12:24:00 -0700 Subject: [PATCH 10/12] Added Doc Check Override --- bqskit/utils/docs.py | 2 ++ 1 file changed, 2 insertions(+) diff --git a/bqskit/utils/docs.py b/bqskit/utils/docs.py index 834f706b2..774988585 100644 --- a/bqskit/utils/docs.py +++ b/bqskit/utils/docs.py @@ -7,6 +7,8 @@ def building_docs() -> bool: """Return true if currently building documentations.""" + if 'BQSKIT_DOC_CHECK_OVERRIDE' in os.environ: + return False if 'READTHEDOCS' in os.environ: return True if '__SPHINX_BUILD__' in os.environ: From 1c379f724320b9909b2100525169e843ed03a936 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: "pre-commit-ci[bot]" <66853113+pre-commit-ci[bot]@users.noreply.github.com> Date: Fri, 28 Oct 2022 15:49:21 +0000 Subject: [PATCH 11/12] [pre-commit.ci] auto fixes from pre-commit.com hooks for more information, see https://pre-commit.ci --- tests/bqskitrs/test_grad.py | 17 +++++++++++------ 1 file changed, 11 insertions(+), 6 deletions(-) diff --git a/tests/bqskitrs/test_grad.py b/tests/bqskitrs/test_grad.py index 11347c6eb..3956c3c7e 100644 --- a/tests/bqskitrs/test_grad.py +++ b/tests/bqskitrs/test_grad.py @@ -1,17 +1,22 @@ +from __future__ import annotations + import numpy as np -from bqskit import Circuit -from bqskit.ir.gates import CNOTGate, U3Gate from bqskitrs import Circuit as CircuitRS +from bqskit import Circuit +from bqskit.ir.gates import CNOTGate +from bqskit.ir.gates import U3Gate + + def test_basic() -> None: circuit = Circuit(3) for _ in range(10): for i in range(2): - circuit.append_gate(CNOTGate(), (i, i+1)) + circuit.append_gate(CNOTGate(), (i, i + 1)) circuit.append_gate(U3Gate(), i) - circuit.append_gate(U3Gate(), i+1) + circuit.append_gate(U3Gate(), i + 1) crs = CircuitRS(circuit) - d, dM = crs.get_unitary_and_grad([0]*(2*10*6)) - od, odM = circuit.get_unitary_and_grad([0]*(2*10*6)) + d, dM = crs.get_unitary_and_grad([0] * (2 * 10 * 6)) + od, odM = circuit.get_unitary_and_grad([0] * (2 * 10 * 6)) assert np.allclose(d, od) assert np.allclose(dM, odM) From 8df61fd440023793a18b2dc8f905b2dab69b03b4 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Ed Younis Date: Fri, 28 Oct 2022 09:58:51 -0700 Subject: [PATCH 12/12] Update Version --- setup.cfg | 2 +- 1 file changed, 1 insertion(+), 1 deletion(-) diff --git a/setup.cfg b/setup.cfg index 19e743983..f213c88bf 100644 --- a/setup.cfg +++ b/setup.cfg @@ -1,6 +1,6 @@ [metadata] name = bqskit -version = 1.0.3rc1 +version = 1.0.3 description = Berkeley Quantum Synthesis Toolkit long_description = file: README.md long_description_content_type = text/markdown