[アイデア]「2個の量子ビットを降順にする」を簡単に実装する

[derwind]

[温度計パズル] を見ていて、覚えたら良いだけですが、「2個の量子ビットを降順にする」の内容がすんなりと頭に入らないなと思いました。これを踏まえて、以下のようなヘルパークラスを考えてみました。まだ汎用性はないのですが、「8bit表現」のケースも受け付けられるようにできれば、そこそこコーディングが楽になりそうな気もします。

from __future__ import annotations
import enum
from tytan.symbol import sympy_symbols

# 不等式の制約条件のタイプ
class CondType(enum.IntEnum):
    UNKNOWN = 0
    GREATER_THAN = enum.auto()
    GREATER_THAN_OR_EQUAL_TO = enum.auto()

# 不等式の制約条件の生成器
class Cond:
    def __init__(self, q: sympy_symbols, followers: list[tuple[sympy_symbols, CondType]] | None = None):
        self._q = q
        if followers is not None:
            self._followers = followers
        else:
            self._followers = []

    def greater_than(self, other: sympy_symbols, or_equal_to: bool = False) -> Cond:
        if or_equal_to:
            return Cond(self._q, self._followers + [(other, CondType.GREATER_THAN_OR_EQUAL_TO)])
        else:
            return Cond(self._q, self._followers + [(other, CondType.GREATER_THAN)])

    def __call__(self):
        constraint = 0
        cur_q = self._q
        for next_q, typ in self._followers:
            if typ == CondType.GREATER_THAN_OR_EQUAL_TO:
                constraint += (1 - cur_q) * next_q
            elif typ == CondType.GREATER_THAN:
                constraint += (1 - cur_q) + next_q
            cur_q = next_q
        return constraint

●使用例 (温度計パズル)

H += Cond(q08).greater_than(q04, or_equal_to=True).greater_than(q00, or_equal_to=True)() #8→4→0の連鎖
H += Cond(q05).greater_than(q01, or_equal_to=True)()
H += Cond(q03).greater_than(q02, or_equal_to=True)()
H += Cond(q07).greater_than(q06, or_equal_to=True)()
H += Cond(q11).greater_than(q10, or_equal_to=True).greater_than(q09, or_equal_to=True)() #11→10→9の連鎖
H += Cond(q13).greater_than(q12, or_equal_to=True)()
H += Cond(q15).greater_than(q14, or_equal_to=True)()