Introducere în Qiskit Functions

Note

• Qiskit Functions este o funcționalitate experimentală disponibilă doar pentru utilizatorii planurilor IBM Quantum® Premium, Flex și On-Prem (prin IBM Quantum Platform API). Acestea au statut de versiune preview și pot suferi modificări.

Qiskit Functions simplifică și accelerează descoperirea algoritmilor la scară utilă și dezvoltarea aplicațiilor, abstractizând părți din fluxul de lucru pentru dezvoltarea de software cuantic. Astfel, Qiskit Functions eliberează timp care altfel ar fi petrecut scriind cod manual și ajustând experimente.

Qiskit Functions Catalog

Functions vin în două forme:

Tip	Ce face?	Exemple de intrări și ieșiri	Pentru cine este?
Circuit function	Interfață simplificată pentru rularea Circuit-urilor. Abstractizează transpilarea, suprimarea erorilor și atenuarea erorilor	Intrare: Obiecte abstracte PUB Ieșire: Valori medii atenuate	Cercetători care folosesc Qiskit pentru a descoperi noi algoritmi și aplicații, fără a fi nevoie să se concentreze pe optimizarea pentru hardware sau gestionarea erorilor. Circuit functions pot fi folosite pentru a construi Application functions personalizate.
Application function	Acoperă sarcini de nivel mai înalt, cum ar fi explorarea algoritmilor și cazuri de utilizare specifice unui domeniu. Abstractizează fluxul de lucru cuantic pentru a rezolva sarcini, cu intrări și ieșiri clasice	Intrare: Molecule, grafuri Ieșire: Energii ale stării fundamentale și excitate, valori optime pentru funcția de cost	Cercetători din domenii non-cuantice, care integrează calculul cuantic în fluxuri de lucru clasice existente, de mare amploare, fără a fi nevoie să mapeze datele clasice pe Circuit-uri cuantice.

Functions sunt furnizate de IBM® și parteneri terți. Fiecare este performantă pentru caracteristici specifice ale sarcinilor de lucru și are opțiuni unice de ajustare a performanței.

Prezentare generală a funcțiilor disponibile

Circuit functions

Nume	Furnizor	Utilizare recomandată	Beneficii unice
Tensor-Network Error Mitigation Guide API reference License	Algorithmiq	Sarcini de lucru cu observabile de greutate mică și circuite fără bucle.	Reduce costurile de măsurare și varianța, depășind metodele de referință standard de atenuare a erorilor, precum Zero Noise Extrapolation (ZNE) și Probabilistic Error Cancellation (PEC), pentru clasele de circuite relevante.
QESEM: Error Suppression and Error Mitigation Guide API reference	Qedma	Sarcini de lucru care includ circuite cu porți fracționale sau parametrizate, observabile de greutate mare și fluxuri de lucru care necesită valori medii nedeplasate și estimări precise ale timpului de execuție.	Produce valori medii nedeplasate cu varianță mai mică și costuri de resurse reduse, depășind ZNE și PEC pentru clasele de circuite relevante.
Performance Management Guide API reference License	Q-CTRL	Sarcini de lucru care conțin circuite parametrice, circuite adânci sau care necesită multe execuții de circuite.	Aplică automat suprimarea erorilor bazată pe AI algoritmilor cuantici, maximizând performanța dispozitivelor IBM pentru a obține rezultate precise, reducând în același timp numărul de shots, timpul de calcul și costurile necesare. Metodă fără costuri suplimentare care îmbunătățește acuratețea execuției pentru primitivele Sampler și Estimator, compatibilă cu orice greutate a observabilelor.
Orbit Guide API reference	Quantum Elements	Sarcini de lucru care conțin perioade de inactivitate sau goluri de planificare, inclusiv circuite statice și dinamice, precum corecția erorilor cuantice, măsurarea la mijlocul circuitului, algoritmi oraculari, algoritmi cuantici variaționali și simularea hamiltoniană.	Combină transpilarea optimizată, decuplarea dinamică și atenuarea erorilor de măsurare într-un flux de lucru unificat pentru a îmbunătăți performanța circuitelor pe hardware IBM Quantum. Aplică o suprimare a erorilor cu costuri reduse, care păstrează logica originală a circuitului fără timp suplimentar de pre-procesare cuantică sau clasică, astfel încât utilizatorii să poată activa, dezactiva sau compara fiecare tehnică cu circuitul brut.

Application functions

Nume	Furnizor	Utilizare recomandată	Beneficii unice
QUICK-PDE Guide API reference License	ColibriTD	Utilizarea calculului cuantic pentru EDP multi-fizice. Pregătirea fluxurilor de lucru de simulare pentru hardware cuantic, păstrând controlul deplin asupra parametrilor de modelare cuantică și fizică.	Oferă un framework VQA hibrid robust care furnizează soluții EDP precise și scalabile prin codificare avansată a soluțiilor și metode spectrale, reprezentând un punct de intrare ideal pentru echipele care doresc să construiască capabilități de simulare pregătite pentru calculul cuantic.
Quantum Portfolio Optimizer Guide API reference License	Global Data Quantum	Sarcini de lucru pentru optimizare financiară, căutând strategii optime de portofoliu în timp, minimizând riscul și maximizând randamentele, permițând testarea retrospectivă a strategiilor de tranzacționare.	Rezolvă probleme de optimizare combinatorică printr-o adaptare extrem de specializată a algoritmului cuantic VQE pentru acest caz de utilizare financiar, folosind strategii de execuție optimizate și optimizatori, împreună cu tehnici de atenuare a erorilor care țin cont de zgomot, adaptate optimizării de portofoliu.
HI-VQE Chemistry Guide API reference License	Qunova Computing	Sarcini de lucru în chimie computațională, simulare moleculară, știința materialelor sau orice simulare hamiltoniană care necesită rezolvarea problemelor de structură electronică cu multe corpuri.	Rezolvă structurile electronice moleculare folosind SQD îmbunătățit, atingând acuratețe chimică (1 kcal/mol, 1,6 mHa) pentru probleme modelate cu 40 până la 60 de qubiți, depășind unele soluții clasice pe supercalculatoare sau SQD standard în viteză de convergență sau acuratețe, respectiv, cu ordine de mărime.
Iskay Quantum Optimizer Guide API reference License	Kipu Quantum	Sarcini de lucru de optimizare, cum ar fi planificarea, logistica, rutarea și probleme QUBO/HUBO.	Metode clasice integrate și reglabile de pre- și post-procesare pentru rutina de optimizare cuantică. Oferă avantaj de timp de execuție față de solverele clasice (CPLEX, simulated annealing și tabu search) pe benchmark-uri HUBO selectate. Market Split ms_5_100, o provocare dificilă, rezolvată în câteva ore (vezi acest tutorial).
Singularity Machine Learning Guide API reference License	Multiverse Computing	Fluxuri de lucru clasice de clasificare prin machine learning care ar putea beneficia de o acuratețe îmbunătățită sau de o eficiență computațională sporită prin valorificarea optimizării cuantice executate pe hardware IBM.	Oferă acuratețe comparabilă cu sau superioară modelelor clasice precum Random Forest sau XGBoost, operând cu semnificativ mai puțini learner-i și un ansamblu mai compact. Susținut de votare optimizată cuantic, selectează cei mai informativi learner-i și rafinează granițele de decizie, rezultând o mai mare eficiență, complexitate redusă a modelului și performanță mai robustă.
Optimization Solver Guide API reference License	Q-CTRL	Probleme de optimizare binară sau orice problemă combinatorică care poate fi mapată pe o funcție de cost binară. Funcțiile de cost de orice ordin și dimensiunile problemelor până la scara maximă a dispozitivului sunt suportate.	Soluție de optimizare cuantică end-to-end, conștientă de zgomot, care permite introducerea definițiilor problemelor la nivel înalt și găsește automat soluții precise pentru probleme combinatorice provocatoare din punct de vedere clasic pe hardware cuantic la scară utilă. Abstractizează complexitatea gestionând suprimarea erorilor, maparea eficientă și optimizarea hibridă cuantic-clasică pentru a rezolva sarcini de optimizare la scara completă a dispozitivului, fără expertiză profundă în calculul cuantic.
Dynamics Simulator Guide API reference	Q-CTRL	Evoluția în timp a modelelor cuantice cu multe corpuri, începând cu lanțuri Fermi-Hubbard unidimensionale, pentru a studia cum se propagă spinul, sarcina și corelațiile.	Acceptă un model fizic, o stare inițială, parametri de evoluție în timp și observabile în loc de circuite, apoi construiește, optimizează și rulează circuitele cu suprimarea automată a erorilor din Fire Opal. Concordă cu simulările clasice de înaltă rezoluție cu rețele tensoriale cu o eroare RMSE de cel mult 1%, cu timpi de execuție cuantici de până la 3000 de ori mai rapizi.
Parity Twine Optimizer Guide API reference	ParityQC	Sarcini de lucru de optimizare care beneficiază de un număr redus de porți și de o adâncime redusă a circuitului, permițând dimensiuni de probleme relevante pentru industrie, care sunt irealizabile cu metodele standard de transpilare, bazate intens pe SWAP.	Folosește metoda Parity Twine, construită pe Parity Architecture, pentru a minimiza numărul de porți pe doi qubiți și adâncimea circuitului, ținând cont de conectivitatea dispozitivului și implementând interacțiuni non-locale fără porți SWAP. Automatizează pașii de transpilare cu intervenție minimă a utilizatorului și folosește o abordare QAOA eficientă de adâncime unu pentru a obține parametrii optimi ai circuitului pe un CPU, minimizând timpul QPU necesar.
Constrained Quantum Optimizer Guide API reference	Aqarios	Probleme de optimizare binară cu constrângeri furnizate ca fișier LP, fișier MPS sau model Luna, în special cele cu constrângeri one-hot sau set-packing.	Rezolvă direct probleme de optimizare binară cu constrângeri, impunând nativ constrângerile one-hot și set-packing prin XY-mixers în loc de termeni de penalizare, ceea ce reduce spațiul de căutare la subspațiul fezabil și îmbunătățește calitatea soluției. Gestionează automat reformularea, sinteza circuitelor, transpilarea și execuția pe hardware, folosind warm-starting iterativ al algoritmului FlexQAOA, fără antrenarea parametrilor variaționali.
Rimay Quantum Feature Extraction Guide API reference	Kipu Quantum	Extragere de caracteristici plug-and-play pentru fluxuri clasice de machine learning. Utilizează-l pentru seturi de date tabulare mici și medii, cum ar fi clasificarea riscului de credit, unde calitatea predicției a atins un platou.	Extrage din setul tău de date caracteristici transformate cuantic. Generate printr-o evoluție contradiabatică digitizată a unei hamiltoniene de tip spin-glass care codifică datele, ca un pas de preprocesare, fără să construiești tu circuite cuantice.
SQOA Solver Guide API reference	JIJ	Probleme mari de optimizare combinatorică formulate ca QUBO, inclusiv probleme cu constrângeri convertite prin metoda penalizării, cum ar fi mulțimea independentă maximă și MaxCut.	Folosește relaxarea cuantică pentru a codifica până la trei variabile binare per qubit, astfel încât poate rezolva probleme cu mai multe variabile decât qubiții disponibili. Designul său bazat pe eșantionare, care combină Quantum Random Access Optimization (QRAO) cu diagonalizarea cuantică bazată pe eșantioane (SQD) și postprocesare clasică, îl face mai puțin sensibil la zgomotul hardware.