import math
from qiskit import QuantumCircuit
from qiskit.circuit.library import QFT

import quantum_utils_v1 as q

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# PARAMETRI — LAKO PODESIVO
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n_count = 3   # broj mernih kubita (možeš menjati)
phi = 1 / 8   # faza koju procenjujemo (φ)

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# OPIS OPERATORA
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# Operator U je definisan kao:
#     U|1⟩ = e^{2πi * φ}|1⟩
# pa je osnovni fazni ugao:
angle = 2 * math.pi * phi

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# INICIJALIZACIJA KVANTNOG KOLA
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# Imamo:
# - n_count kubita za merni registar,
# - 1 kubit za sistem (eigenstanje).
qc = QuantumCircuit(n_count + 1, n_count)
qc.barrier()
q.show_bloch_sphere(qc)

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# KORAK 1: Priprema ciljnog kubita u eigenstanje |1⟩
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target = n_count  # indeks ciljnog kubita
qc.x(target)
qc.barrier()
q.show_bloch_sphere(qc)

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# KORAK 2: H-gejt na mernim kubitima
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for qubit in range(n_count):
    qc.h(qubit)
qc.barrier()
q.show_bloch_sphere(qc)

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# KORAK 3: Primena kontrolisanih U^(2^k) operacija
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# Svaki merni kubit kontroliše eksponencijalnu primenu operatora U
for k in range(n_count):
    repetitions = 2 ** k
    for _ in range(repetitions):
        qc.cp(angle, k, target)
qc.barrier()
q.show_bloch_sphere(qc)

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# KORAK 4: Inverzna Kvantna Furijeova Transformacija (iQFT)
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# Automatski koristi QFT nad mernim kubitima
qc = qc.compose(QFT(num_qubits=n_count, inverse=True), list(range(n_count)))
qc.barrier()
q.show_bloch_sphere(qc)

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# KORAK 5: Merenje
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for n in range(n_count):
    qc.measure(n, n)

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# PRIKAZI I ANALIZA
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q.print_state(qc, "Konačno kvantno stanje:", True)
q.print_probabilities(qc, "Verovatnoće baznih stanja:")
q.show_qc(qc)
q.show_measurement(qc)

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# OČEKIVANI ISHOD
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# φ = 1/8 = 0.001₂
# Ako koristiš više mernih kubita, preciznost binarnog zapisa raste.
# Na primer:
#   n_count = 3 → |001⟩
#   n_count = 4 → |0010⟩
#   n_count = 5 → |00100⟩
# itd.
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