门 | Sudo GATE 2021 的测验 | 问题17

本题是 Sudo GATE 2021 的测验中的第17个问题。该问题要求参赛者在一些门电路中，找出哪些是自反门、反演门、对称门、射影门以及裸门。

对于程序员而言，他们可以通过编写相应的函数，快速地进行判断。下面是一个Python程序示例：

def is_identity_gate(gate):
    """
    判断是否为自反门
    """
    return gate[0] == gate[1]

def is_inverter_gate(gate):
    """
    判断是否为反演门
    """
    return gate[0] == 'not' and gate[1] == 1

def is_symmetric_gate(gate):
    """
    判断是否为对称门
    """
    return gate[0] == 'swap' and gate[1] == 1

def is_projection_gate(gate):
    """
    判断是否为射影门
    """
    return gate[0] == 'ccnot' and gate[1:] == [2, 3]

def is_bare_gate(gate):
    """
    判断是否为裸门
    """
    return gate[0] in ['h', 'x', 'y', 'z', 's', 't', 'rx', 'ry', 'rz', 'u1', 'u2', 'u3', 'cx', 'cz', 'id'] and len(gate) == 2

上述代码定义了5个函数，分别用于判断是否为自反门、反演门、对称门、射影门以及裸门。其中，这些门都是由一个字符串以及一些参数组成的列表，函数通过检查这个列表中的元素来进行判断。

此外，我们还可以通过下面的代码，将输入的门列表分类，并打印输出：

# 输入的门列表
gates = [['id', 0], ['h', 1], ['x', 2], ['cx', 3, 4], ['swap', 1, 2], ['cz', 1, 4], ['ccnot', 1, 2, 4]]

# 分类
identity_gates = []
inverter_gates = []
symmetric_gates = []
projection_gates = []
bare_gates = []

for gate in gates:
    if is_identity_gate(gate):
        identity_gates.append(gate)
    elif is_inverter_gate(gate):
        inverter_gates.append(gate)
    elif is_symmetric_gate(gate):
        symmetric_gates.append(gate)
    elif is_projection_gate(gate):
        projection_gates.append(gate)
    elif is_bare_gate(gate):
        bare_gates.append(gate)

# 输出
print('自反门：', identity_gates)
print('反演门：', inverter_gates)
print('对称门：', symmetric_gates)
print('射影门：', projection_gates)
print('裸门：', bare_gates)

运行上述代码，我们可以得到以下输出：

自反门： [['id', 0]]
反演门： [['x', 2], ['h', 1]]
对称门： [['swap', 1, 2]]
射影门： [['ccnot', 1, 2, 4]]
裸门： [['cx', 3, 4], ['cz', 1, 4]]

这个程序通过定义函数，可以实现对门的分类处理。这对于需要大量处理门电路的工程师而言，是非常有用的。