sympy.physics.quantum.gate中ZGate工作原理及运算结果疑问

你看到的结果不是ZGate实现错误，是对SymPy量子模块的比特位编号规则理解有偏差：

• SymPy量子门传入的位置参数遵循小端序编号规则：参数0对应量子比特字符串最右侧的最低有效位（LSB），不是多数人直觉里字符串最左侧的最高位。
• 泡利Z门的作用逻辑本身是对的：仅对作用位为|1⟩的态乘相位系数-1，作用位为|0⟩时态保持不变。

结果对应验证 #

你运行得到的所有输出完全符合规则：

1. 单比特场景（你认为正确的1a、1b）：只有1位比特，位序差异体现不出来，结果和直觉一致。
2. 双比特场景Z(0)（作用于最右侧比特位）：
   • Qubit('00')最右位是0 → 输出|00⟩
   • Qubit('01')最右位是1 → 输出-|01⟩
   • Qubit('10')最右位是0 → 输出|10⟩
   • Qubit('11')最右位是1 → 输出-|11⟩
3. 双比特场景Z(1)（作用于从右往左数第二位，即字符串左数第一位）：
   • Qubit('00')目标位是0 → 输出|00⟩
   • Qubit('01')目标位是0 → 输出|01⟩
   • Qubit('10')目标位是1 → 输出-|10⟩
   • Qubit('11')目标位是1 → 输出-|11⟩

这种小端位序是量子计算编程框架里的常见设计，只是和日常从左到右读二进制串的习惯相反，不属于实现bug。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Klaus Rohe