Măsurarea Qubiților

Versiuni de pachete

Codul de pe această pagină a fost dezvoltat folosind următoarele cerințe. Recomandăm utilizarea acestor versiuni sau a unora mai noi.

qiskit[all]~=2.3.0
qiskit-ibm-runtime~=0.43.1

Pentru a obține informații despre starea unui Qubit, îl poți măsura pe un bit clasic. În Qiskit, măsurătorile se efectuează în baza computațională, adică baza Pauli- $Z$ pentru un singur Qubit. Prin urmare, o măsurătoare produce 0 sau 1, în funcție de suprapunerea cu stările proprii Pauli- $Z$ $|0\rangle$ și $|1\rangle$ :

|q\rangle \xrightarrow{measure}\begin{cases} 0 (\text{outcome}+1), \text{with probability } p_0=|\langle q|0\rangle|^{2}\text{,} \\ 1 (\text{outcome}-1), \text{with probability } p_1=|\langle q|1\rangle|^{2}\text{.} \end{cases}

Măsurători la mijlocul Circuit-ului

Măsurătorile la mijlocul Circuit-ului sunt o componentă cheie a circuitelor dinamice. Înainte de qiskit-ibm-runtime v0.43.0, measure era singura instrucțiune de măsurare din Qiskit. Totuși, măsurătorile la mijlocul Circuit-ului au cerințe de reglare diferite față de măsurătorile terminale (măsurători care au loc la sfârșitul unui Circuit). De exemplu, trebuie să iei în considerare durata instrucțiunii atunci când reglezi o măsurătoare la mijlocul Circuit-ului, deoarece instrucțiunile mai lungi produc circuite mai zgomotoase. Nu trebuie să iei în considerare durata instrucțiunii pentru măsurătorile terminale, deoarece nu există instrucțiuni după măsurătorile terminale.

În qiskit-ibm-runtime v0.43.0, instrucțiunea MidCircuitMeasure a fost introdusă. După cum sugerează numele, este o nouă instrucțiune de măsurare optimizată pentru utilizarea la mijlocul Circuit-ului pe QPU-urile IBM®.

notă

Instrucțiunea MidCircuitMeasure corespunde instrucțiunii measure_2 raportate în supported_instructions ale Backend-ului. Totuși, measure_2 nu este suportată pe toate Backend-urile. Folosește service.backends(filters=lambda b: "measure_2" in b.supported_instructions) pentru a găsi Backend-urile care o suportă. Este posibil ca noi măsurători să fie adăugate în viitor, dar acest lucru nu este garantat.

Aplicarea unei măsurători într-un Circuit

Există mai multe modalități de a aplica măsurători într-un Circuit:

Metoda `QuantumCircuit.measure`

Folosește metoda measure pentru a măsura un QuantumCircuit.

Exemple:

# Added by doQumentation — required packages for this notebook
!pip install -q qiskit qiskit-ibm-runtime

from qiskit import QuantumCircuit

qc = QuantumCircuit(5, 5)
qc.x(0)
qc.x(1)
qc.x(4)
qc.measure(
    range(5), range(5)
)  #  Measures all qubits into the corresponding clbit.

<qiskit.circuit.instructionset.InstructionSet at 0x7fdc54260490>

from qiskit import QuantumCircuit

qc = QuantumCircuit(3, 1)
qc.x([0, 2])
qc.measure(1, 0)  # Measure qubit 1 into the classical bit 0.

<qiskit.circuit.instructionset.InstructionSet at 0x7fdc54260820>

Clasa `Measure`

Clasa Qiskit Measure măsoară qubiții specificați.

from qiskit.circuit import Measure

qc = QuantumCircuit(3, 1)
qc.x([0, 1])
qc.append(Measure(), [0], [0])  # measure qubit 0 into clbit 0

<qiskit.circuit.instructionset.InstructionSet at 0x7fdc54260df0>

Metoda `QuantumCircuit.measure_all`

Pentru a măsura toți qubiții în biții clasici corespunzători, folosește metoda measure_all. În mod implicit, această metodă adaugă noi biți clasici într-un ClassicalRegister pentru a stoca aceste măsurători.

from qiskit import QuantumCircuit

qc = QuantumCircuit(3, 1)
qc.x([0, 2])
qc.measure_all()  # Measure all qubits.

Metoda `QuantumCircuit.measure_active`

Pentru a măsura toți qubiții care nu sunt inactivi, folosește metoda measure_active. Această metodă creează un nou ClassicalRegister cu o dimensiune egală cu numărul de qubiți non-inactivi care sunt măsurați.

from qiskit import QuantumCircuit

qc = QuantumCircuit(3, 1)
qc.x([0, 2])
qc.measure_active()  # Measure qubits that are not idle, that is, qubits 0 and 2.

Metoda `MidCircuitMeasure`

Folosește MidCircuitMeasure pentru a aplica o măsurătoare la mijlocul Circuit-ului (necesită qiskit-ibm-runtime v0.43.0 sau mai recent). Deși poți folosi QuantumCircuit.measure pentru o măsurătoare la mijlocul Circuit-ului, datorită designului său, MidCircuitMeasure este de obicei o alegere mai bună. De exemplu, adaugă mai puțin overhead la Circuit-ul tău față de utilizarea QuantumCircuit.measure.

from qiskit import QuantumCircuit
from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService
from qiskit_ibm_runtime.circuit import MidCircuitMeasure
from qiskit.circuit import Measure

service = QiskitRuntimeService()
backend = service.least_busy(operational=True, simulator=False)

circ = QuantumCircuit(2, 2)
circ.x(0)
circ.append(MidCircuitMeasure(), [0], [0])
# circ.measure([0], [0])
# circ.measure_all()
print(circ.draw(cregbundle=False))

┌───┐┌────────────┐
q_0: ┤ X ├┤0           ├
     └───┘│            │
q_1: ─────┤  Measure_2 ├
          │            │
c_0: ═════╡0           ╞
          └────────────┘
c_1: ═══════════════════

Note importante

Trebuie să existe cel puțin un registru clasic pentru a putea folosi măsurătorile.
Primitivul Sampler necesită măsurători ale Circuit-ului. Poți adăuga măsurători ale Circuit-ului cu primitivul Estimator, dar acestea sunt ignorate.

Pași următori

Recomandări

Măsurători la mijlocul Circuit-ului​

Aplicarea unei măsurători într-un Circuit​

Metoda QuantumCircuit.measure​

Clasa Measure​

Metoda QuantumCircuit.measure_all​

Metoda QuantumCircuit.measure_active​

Metoda MidCircuitMeasure​

Pași următori​