【代码贡献】优化量子核矩阵与量子距离计算：去除采样噪声、复用模拟器并修复多处缺陷

[HongbinGu]

变更动机

QSVM、QSVR、QKmeans 三个机器学习类模块在构建量子核矩阵 / 计算量子距离时，存在同一类实现问题：逐点新建模拟器、用有限次采样代替精确态矢量，以及若干处会导致静默错误结果的 Bug。本 PR 在不改变任何公开 API 的前提下，统一修复这些问题。

所有改动均为 drop-in 替换：类名、方法名、参数、返回类型保持不变。

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一、QSVM/quantum_kernel_svm.py

#	问题	修复
1	_run_circuit() 每个矩阵元都新建一个 CPUQVM	整个矩阵复用同一个模拟器
2	程序中含 measure，概率来自 1024 次采样，核矩阵每次运行都不同	去掉测量指令，直接取态矢量精确振幅
3	np.linalg.eig 作用于实对称矩阵，返回复数 dtype；投影后对角线不再为 1，甚至出现 >1 的"概率"	改用 np.linalg.eigh；投影后 clip 到 [0,1] 并恢复单位对角线
4	非对称调用（指定 y_vec）时，若某测试点与训练点完全相同，该处保真度被跳过而留 0（应为 1）	显式写入 1.0
5	_build_circuit() 暴露 n_qbits 参数，但纠缠块硬编码 CNOT(qlist[0], qlist[1])，传入 n_qbits != 2 会静默给出错误核矩阵	显式抛出 ValueError（n_qbits=None 同样报错，此前会在 "0" * None 处崩溃）
6	except: 裸捕获，异常时把概率静默置为魔数 0.0001	移除，改为显式取值

二、QSVR/QSVR.py

#	问题	修复
7	dist() 每次调用都新建 CPUQVM（20×20 核矩阵 = 400 次）	通过可选参数共享同一个模拟器
8	k_kernel() 对对称矩阵重复计算整个下三角	对称时只算上三角并镜像（sklearn 在 fit 阶段正是这种情况），约省一半线路模拟
9	绘图越界 Bug：x0_test 与 x1_test 两个 np.linspace 都写成 min(x[:,0]) → max(x[:,1])，第 0 维的上界取自第 1 维	各自使用本维度的取值范围
10	get_res() / show_res() 各自重复构建并训练一次 SVR	抽出 _fit() 共用
11	未使用的导入 train_test_split、mean_squared_error、r2_score	移除

三、QKmeans/QuantumKmeans.py

#	问题	修复
12	热路径上无条件调用 draw_qprog(prog)——该函数返回线路图字符串，而返回值被直接丢弃，等于每个（样本 × 质心）组合白算一次	移除
13	每个（样本 × 质心）组合都新建 CPUQVM	fit() 全程复用同一个模拟器
14	程序含 measure，ancilla 概率为 1024 次采样值（如 0.7939453125 = 813/1024），边界样本的簇归属会抖动	去掉测量指令，取精确边缘概率
15	_point_centroid_distances() 使用 2 空格缩进，违反 PEP8	修正为 4 空格

四、test/pytest.ini

#	问题	修复
16	testpaths 中写的是 QRAM，而真实目录名是 QARM。pytest 对不存在的路径静默忽略，导致 test/QARM/Test_qarm.py 从未被执行	修正为 QARM
17	QKmeans 未纳入收集范围	补入 QKmeans

五、新增 / 扩充的单元测试

• test/QKmeans/Test_qkmeans.py（新增，该模块此前无任何测试）：概率归一化、精确性、可复现性、相同态距离为 0、单一模拟器复用、聚类形状与簇数。
• test/QSVM/Test_qsvm.py（扩充）：对称性与单位对角线、确定性、实数值与值域、非对称分支相同行、n_qbits 校验、单一模拟器复用、作为 sklearn 核回调可用。
• test/QAlgBase/Test_class_qsvr_Quantum_SVR.py（扩充）：核矩阵性质、dist 对称性、单一模拟器复用，以及针对 show_res 网格越界的回归测试。

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验证数据

环境：Windows 10 / Python 3.13.14 / pyqpanda3 0.4.1。

性能与模拟器实例化次数

场景	修改前	修改后	提升
QSVR 20×20 核矩阵	0.061 s / 400 次 CPUQVM	0.028 s / 1 次	2.2×
QSVM 15×15 核矩阵	0.112 s / 105 次	0.026 s / 1 次	4.3×
QKmeans 12 点 / k=2	0.038 s / 48 次	0.0040 s / 1 次	9.5×

数值正确性

指标	修改前	修改后
QSVM 两次运行最大差异	5.26e-02（不可复现）	0.0
QSVM max|diag - 1|	9.919e-03	0.0
QSVM 核值上界	1.009919（概率越界）	1.000000
QSVM 返回 dtype	complex128	float64
QSVR 对称性 max|K - Kᵀ|	1.332e-15	0.0
QKmeans 单次距离值	0.7939453125（= 813/1024，采样值）	精确值

测试套件

	修改前	修改后
收集到的用例数	17（QARM 被静默跳过）	41
结果	—	41 passed in 81.72 s

说明：.github/workflows/main.yml 中 pull_request 触发器仅覆盖 main, master，不含 develop，因此本 PR 不会自动触发 CI。以上数据为本地以 cd test && pytest 实测所得，供审核参考。

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兼容性

• 三个模块的公开类与方法签名、返回类型均未改变，属 drop-in 替换。
• 唯一的行为收紧：QuantumKernel_vqnet(n_qbits!=2) 现在显式报错。此前该输入会静默产生错误的核矩阵，因此这一变化只影响本来就不正确的结果。
• 私有辅助函数 _run_circuit 的返回值由「计数字典」改为「精确概率字典」，调用方 evaluate 已同步更新。

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备注（未在本 PR 修改）

pyqpanda_alg.QKmeans.QuantumKmeans 这一属性被 QKmeans/__init__.py 导出的同名类遮蔽，导致 import pyqpanda_alg.QKmeans.QuantumKmeans as m 拿到的是类而非模块。修正它需要重命名模块或类，属破坏性变更，故本 PR 未改动，仅在测试中通过 sys.modules 规避。