Informații QPU

IBM® oferă acces la o mare varietate de unități de procesare cuantică (QPU). Toate QPU-urile implementate de IBM se bazează pe tehnologia qubiților superconductori, deoarece controlul și scalabilitatea acestei tehnologii trasează un drum clar spre obținerea avantajului cuantic cu aceste QPU-uri.

Explorează toate QPU-urile publice IBM navigând la pagina Resurse de calcul de pe IBM Quantum® Platform. Dă clic pe orice QPU pentru a deschide cardul său de informații detaliate.

Această pagină descrie informațiile detaliate pe care le vei găsi pe cardul de informații al QPU.

Versionarea QPU

Fiecare QPU are un număr de versiune în forma X.Y.Z (major.minor.revizie). Un circuit compilat pentru un anumit număr de versiune are garanția că va rula pe acel QPU. Dacă numărul de revizie se schimbă, circuitul va continua să ruleze. Dacă numărul major sau minor se schimbă, circuitul nu are garanția că va rula, deși este posibil să o facă. Condițiile în care un număr de versiune se poate schimba sunt enumerate mai jos:

Versiunea majoră

Versiunea majoră va fi incrementată pentru modificări precum:

• Schimbări de eșantion.
• Modificări majore ale electronicii de control.
• Mutarea QPU într-o locație nouă, dacă rezultă schimbări semnificative de comportament.

Versiunea minoră

Versiunea minoră va fi incrementată pentru modificări precum:

• Cicluri de încălzire / răcire.
• Înlocuirea unor componente electronice, dacă înlocuirea afectează considerabil funcționarea.
• Schimbarea direcției unui Gate NOT controlat.
• Eliminarea unui Gate pentru o perioadă de timp din cauza unor probleme de calibrare, iar corecțiile nu pot fi efectuate ușor în software.

Versiunea de revizie

Numărul versiunii de revizie va fi incrementat pentru corecții care nu afectează circuitul compilat existent. Aceste modificări includ:

• Calibrări manuale pentru îmbunătățirea fidelității.
• Modificări mici ale electronicii care nu afectează funcționarea.
• Actualizări software ale QPU.

Detalii QPU

Prima secțiune a cardului de informații QPU furnizează următoarele detalii despre QPU:

Nume | Qubiți | Eroare 2Q (cea mai bună) | Eroare 2Q (stratificată) | CLOPS (sau CLOPS_h) | Status | Regiune | Versiune QPU | Tip procesor | Gate-uri de bază | Total joburi în așteptare | Eroare 2Q mediană | Eroare SX mediană | Eroare de citire mediană | T1 median (timp de relaxare) | T2 median (timp de defazare)

Nume

Numele unic atribuit unui QPU specific. QPU-urile găzduite pe IBM Cloud® au nume care încep cu ibm_*. Toate QPU-urile primesc un nume de oraș, de exemplu, ibm_kingston. Acest nume nu indică locul unde se află efectiv QPU-ul. Acestea sunt denumite după locațiile IBM® din întreaga lume.

Qubiți

Numărul de qubiți fizici dintr-un QPU.

Eroare 2Q (cea mai bună)

Cea mai mică eroare de două Qubit-uri (2Q) pe orice muchie a dispozitivului, din același lot de măsurători utilizat pentru calcularea medianei (vezi Eroare 2Q mediană).

Eroare 2Q (stratificată)

Eroarea medie per Gate stratificat (EPLG) într-un lanț de 100 de qubiți. EPLG mediu măsoară eroarea medie a Gate-ului într-un lanț stratificat de $N$ qubiți ($N$=100 aici). Este derivat dintr-o cantitate similară cunoscută sub numele de fidelitate a stratului (LF), unde EPLG$_{100}$ = 4/5(1-LF$^{\frac{1}{99}}$) și fidelitatea stratului este fidelitatea procesului lanțului stratificat de $N$ qubiți. Pentru detalii, consultă lucrarea Benchmarking quantum processor performance at scale. Rețineți că în lucrare EPLG este definit pentru eroarea procesului, dar pentru consecvență cu erorile de Gate raportate individual, este citat pentru eroarea medie a Gate-ului, de unde factorul 4/5. Găsește un exemplu de notebook pe GitHub-ul Comunității Qiskit.

CLOPS (sau CLOPS_h)

Operații per strat de Circuit pe secundă, este o măsură a câte straturi dintr-un Circuit 100x100 (Circuit adaptat hardware-ului) poate executa un QPU (unitate de procesare cuantică) pe unitate de timp. Găsește codul CLOPS pe GitHub-ul Comunității Qiskit.

Status

Statusul QPU-ului; de exemplu, Online, Paused, Offline și altele.

Regiune

Locația centrului de date unde datele și experimentele tale vor fi găzduite și procesate.

Versiune QPU

Numărul de versiune al unui QPU în forma major.minor.revizie. Vezi Versionarea QPU pentru detalii despre modul în care este atribuit acest număr.

Tip procesor

Reflectă topologia și indică numărul aproximativ de qubiți.

Gate-uri de bază

Fiecare familie de procesoare are un set nativ de Gate-uri. În mod implicit, QPU-urile din fiecare familie acceptă doar rularea Gate-urilor și operațiunilor din setul nativ de Gate-uri. Astfel, fiecare Gate din Circuit trebuie tradus (de către Transpiler) în elementele acestui set. Rețineți că operațiunile non-unitare nu sunt listate aici; folosește metoda din Qiskit pentru a vedea toate Gate-urile și operațiunile native ale unui QPU. Vezi o listă cu toate Gate-urile native în acest tabel.

Total joburi în așteptare

Numărul total de joburi pe care le-ai trimis la acest QPU.

Eroare 2Q mediană (Heron: CZ, Eagle: ECR)

Fidelitatea medie a Gate-ului pentru operațiunea de două Qubit-uri, din benchmarking randomizat. Măsurată „în izolare": loturi cu o separare minimă de două Qubit-uri între muchii. Acest benchmarking randomizat folosește straturi alternante de Clifforzi cu un singur Qubit și Gate-uri cu două Qubit-uri, astfel încât valoarea finală a erorii 2Q include și eroarea stratului de Clifforzi cu un singur Qubit. Găsește un exemplu de notebook pe GitHub-ul Comunității Qiskit. Găsește datele per muchie în secțiunea date de calibrare a cardului de informații QPU.

Eroare SX mediană

Fidelitatea medie a Gate-ului pentru Gate-ul √X (SX) din benchmarking randomizat, măsurată simultan pe toți qubiții. Secvența de benchmarking randomizat include Gate-urile SX, ID și X, iar erorile acestora sunt considerate identice.

Eroare de citire mediană

Fidelitatea operațiunii de citire. Eroarea de citire se măsoară prin pregătirea qubitului în starea 0 (1) și măsurarea probabilității unui rezultat în starea 1 (0). Valoarea raportată este media acestor două erori. Mediana este calculată pe toți qubiții.

T1 median (timp de relaxare)

Timpul T1 reprezintă durata medie în care un Qubit rămâne în starea sa excitată $|1\rangle$ înainte de a decade la starea de repaus $|0\rangle$ din cauza relaxării energetice. Acest parametru este utilizat pentru a caracteriza comportamentul de relaxare energetică al Qubitului și este exprimat în unități de secunde (s).

T2 median (timp de defazare)

Timpul T2 denotă scala de timp pe care un Qubit menține coerența de fază a unei superpoziții între stările $|0\rangle$ și $|1\rangle$. Ține cont atât de relaxarea energetică, cât și de procesele de defazare pură, oferind informații despre proprietățile de coerență ale Qubitului. T2 este raportat dintr-o secvență Hahn echo.

Date de calibrare

Ce înseamnă `error = 1`?

Dacă benchmarking-ul unui Qubit sau al unei muchii nu reușește pe parcursul mai multor zile, fie din cauza calității slabe a datelor, fie din alte motive interne, valoarea erorii raportate este considerată învechită și va fi raportată ca 1. Aceasta nu indică faptul că Qubit-ul sau muchia sunt neapărat nefuncționale sau că eroarea este 1; mai degrabă, eroarea este considerată nedefinită și ar trebui să procedezi cu prudență atunci când operezi acel Qubit sau Gate.

A doua secțiune, Date de calibrare, furnizează date despre Qubiți, conectivitate și Gate-uri. Poți alege să vizualizezi informațiile ca hartă, grafic sau tabel.

Poți personaliza datele afișate în fiecare vizualizare folosind meniurile derulante. De exemplu, în vizualizarea hartă, poți alege datele pe care dorești să le vezi pentru Qubiți și conexiuni. Barele colorate asociate diagramei sau graficului indică intervalul afișat, cu valoarea medie marcată. Maximul și minimul culorilor se schimbă în funcție de QPU.

Pentru a descărca datele de calibrare ca fișier CSV, dă clic pe pictograma de descărcare din colțul din dreapta sus al secțiunii Date de calibrare.

Pe lângă informațiile furnizate în secțiunea Detalii a cardului, secțiunea Date de calibrare include și următoarele:

Diagramă de topologie sau hartă de cuplare | Eroare de atribuire la citire | Prob meas0 prep1 | Prob meas1 prep0 | Durata citirii (ns) | Eroare ID / eroare √x (sx) / eroare Pauli-X / eroare RX | Durata Gate-ului cu un singur Qubit (ns)| Eroare rotație pe axa Z (RZ) | Operațional | Durata Gate-ului (ns) | Eroare 2Q | Eroare RZZ

Diagramă de topologie sau hartă de cuplare

O diagramă care indică perechile de Qubiți ce suportă operațiuni Gate cu două Qubit-uri între ele. Aceasta se mai numește și hartă de cuplare sau conectivitate. Qubiții sunt reprezentați ca cercuri, iar operațiunile Gate cu două Qubit-uri suportate sunt afișate ca linii care conectează Qubiții.

Eroare de atribuire la citire

Eroarea de citire cuantifică probabilitatea medie de a măsura incorect starea unui Qubit. Este calculată de obicei ca media dintre prob_meas0_prep1 și prob_meas1_prep0, oferind o singură metrică pentru fidelitatea măsurătorii.

Prob meas0 prep1

Acest parametru indică probabilitatea de a măsura un Qubit în starea $|0\rangle$ când a fost intenționat să fie pregătit în starea $|1\rangle$, denotată ca $P(0|1)$. Reflectă erorile de pregătire a stării și de măsurare (SPAM), în special erorile de măsurare ale Qubiților superconductori.

Prob meas1 prep0

În mod similar, acest parametru reprezintă probabilitatea de a măsura un Qubit în starea $|1\rangle$ când a fost intenționat să fie pregătit în starea $|0\rangle$, denotată ca $P(1|0)$. La fel ca prob_meas0_prep1, reflectă erorile SPAM, cu erorile de măsurare ca principal factor contributor în Qubiții superconductori.

Durata citirii (ns)

readout_length specifică durata operațiunii de citire pentru un Qubit. Măsoară timpul de la inițierea pulsului de măsurare până la finalizarea digitizării semnalului, după care sistemul este pregătit pentru operațiunea următoare. Înțelegerea acestui parametru este crucială pentru optimizarea execuției Circuit-ului, mai ales când se încorporează măsurători în mijlocul Circuit-ului.

Eroare ID / eroare √x (sx) / eroare Pauli-X / eroare RX

Eroare în Gate-urile discrete cu durată finită cu un singur Qubit, măsurată prin benchmarking randomizat. Secvența de benchmarking randomizat include Gate-urile SX, ID și X, iar erorile acestora sunt considerate identice. Gate-ul ID este o întârziere cu durată egală cu durata Gate-urilor √X și X. Gate-ul RX are de asemenea aceeași durată ca Gate-urile √X și X, cu amplitudine variabilă, și prin urmare este raportat ca având aceeași eroare ca aceste Gate-uri.

Durata Gate-ului cu un singur Qubit (ns)

Durata unei operațiuni Gate cu un singur Qubit.

Eroare rotație pe axa Z (RZ)

Eroare în Gate-ul virtual RZ. Raportată ca 0 deoarece acestea sunt efectuate în software.

Operațional

Indică dacă Qubit-ul poate fi utilizat în Circuit-uri.

Durata Gate-ului (ns)

Durata operațiunii Gate cu două Qubit-uri.

Eroare 2Q (Heron: CZ, Eagle: ECR)

Eroarea 2Q per muchie din același lot de măsurători utilizat pentru a calcula erorile 2Q mediană și 2Q cea mai bună.

Eroare RZZ (Heron)

Eroare în Gate-ul RZZ mediată peste unghiurile RZZ folosind o variantă de benchmarking randomizat pentru unitare arbitrare.

Eroare Gate cu două Qubit-uri (stratificată)

A treia secțiune furnizează vizualizarea extinsă a celei mai mici erori Gate cu două Qubit-uri (stratificată) măsurate ca funcție de numărul de qubiți din lanț. Valoarea finală, la lungimea lanțului 100, este valoarea prezentată în secțiunea Detalii. În practică, șase lanțuri de 100 de qubiți (preselecționate pe baza performanței optime așteptate) sunt măsurate, iar valoarea raportată pentru numărul de qubiți N este cea mai mică eroare găsită într-un lanț de subset cu lungimea N, căutând în cele șase lanțuri de 100 de qubiți.

Vizualizează-ți resursele

Pentru a găsi QPU-urile disponibile, deschide pagina Resurse de calcul (asigură-te că ești autentificat). Rețineți că regiunea selectată poate afecta QPU-urile listate. Dă clic pe un QPU pentru a-i vizualiza detaliile.

Poți, de asemenea, vizualiza QPU-urile disponibile folosind API-ul backends. De exemplu, următorul cod va returna toate Backend-urile la care instanța specificată (my_instance) are acces:

   QiskitRuntimeService(instance="my_instance_CRN")
   service.backends()

Tabel cu Gate-uri și operațiuni native

Categorie operațiune	Nume
Gate-uri cu un singur Qubit	RZ, SX, X, ID, delay
Gate-uri cu două Qubit-uri	CZ, ECR
Gate-uri fracționare	RX (un singur Qubit), RZZ (două Qubit-uri)
Instrucțiuni non-unitare	measure, reset
Control flow	if_else (feedforward clasic)