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using namespace std;  

const double PI = 3.14159265358979323846;  

// 定义量子比特和操作  
class Qubit {  
public:  
    double state; // 状态  
    double phase; // 相位  

    Qubit() : state(1), phase(0) {}  

    void x() { // X 操作  
        state *= -1;  
    }  

    void y() { // Y 操作  
        phase += PI;  
        state *= -1;  
    }  

    void z() { // Z 操作  
        phase += PI;  
    }  

    double expectation_value_x() { // X 方向期望值  
        return state * cos(phase);  
    }  

    double expectation_value_y() { // Y 方向期望值  
        return state * sin(phase);  
    }  
};  

// 定义缪子成像算法函数  
void muon_imaging(int n) {  
    // 初始化量子比特和操作  
    Qubit qubit1, qubit2;  
    qubit1.state = 1; // 初始状态为 |0> 或 |1>，这里取 |0>  
    qubit2.state = 1; // 初始状态为 |0> 或 |1>，这里取 |0>  
    qubit1.phase = 0; // X 方向相位为 0 或 PI，这里取 0  
    qubit2.phase = 0; // X 方向相位为 0 或 PI，这里取 0  

    // 进行 n 次迭代操作，每次操作包括 X、Y、Z 操作和测量操作，测量操作会改变量子比特状态和相位，这里省略测量操作的具体实现，只给出迭代操作的伪代码：  
    for (int i = 0; i < n; i++) {  
        // 对第一个量子比特进行 X、Y、Z 操作，每次操作会改变状态和相位，具体实现略过不表，根据需要自行实现即可。  
        // 对第二个量子比特进行 X、Y、Z 操作，每次操作会改变状态和相位，具体实现略过不表，根据需要自行实现即可。  
    }  

    // 输出第一个量子比特 X 和 Y 方向期望值和第二个量子比特 X 和 Y 方向期望值。根据需要自行实现输出操作。  
    cout << "qubit1: x = " << qubit1.expectation_value_x() << ", y = " << qubit1.expectation_value_y() << endl;  
    cout << "qubit2: x = " << qubit2.expectation_value_x() << ", y = " << qubit2.expectation_value_y() << endl;  
}  

int main() {  
    int n; // 迭代次数  
    cout << "请输入迭代次数 n：";  
    cin >> n;  
    muon_imaging(n); // 进行缪子成像算法运算，输出结果到屏幕上。