Domyślne ustawienia transpilacji i opcje konfiguracji

Wersje pakietów

Kod na tej stronie został opracowany przy użyciu poniższych wymagań. Zalecamy korzystanie z tych wersji lub nowszych.

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

Abstrakcyjne Circuit muszą być transpilowane, ponieważ QPU obsługują ograniczony zestaw bramek bazowych i nie mogą wykonywać dowolnych operacji. Zadaniem Transpilera jest przekształcenie dowolnych Circuit tak, aby mogły być uruchamiane na wskazanym QPU. Odbywa się to poprzez tłumaczenie Circuit na obsługiwane bramki bazowe oraz wprowadzanie bramek SWAP w razie potrzeby, tak aby łączność Circuit odpowiadała łączności QPU.

Jak wyjaśniono w artykule Transpilacja z użyciem menedżerów przejść, możesz utworzyć menedżer przejść za pomocą funkcji generate_preset_pass_manager i przekazać Circuit lub listę Circuit do jego metody run, aby je transpilować. Możesz wywołać generate_preset_pass_manager, podając tylko poziom optymalizacji i Backend, pozostawiając wartości domyślne dla wszystkich pozostałych opcji, lub przekazać dodatkowe argumenty do funkcji, aby precyzyjnie dostosować transpilację.

Podstawowe użycie bez parametrów

W tym przykładzie przekazujemy Circuit i docelowe QPU do Transpilera bez podawania żadnych dodatkowych parametrów.

Utwórz Circuit i wyświetl wynik:

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

from qiskit import QuantumCircuit
from qiskit.circuit.library import grover_operator, DiagonalGate
from qiskit_ibm_runtime.fake_provider import FakeSherbrooke

# Create circuit to test transpiler on
oracle = DiagonalGate([1] * 7 + [-1])
qc = QuantumCircuit(3)
qc.h([0, 1, 2])
qc = qc.compose(grover_operator(oracle))

# Add measurements to the circuit
qc.measure_all()

# View the circuit
qc.draw(output="mpl")

Transpiluj Circuit i wyświetl wynik:

from qiskit.transpiler import generate_preset_pass_manager

# Specify the QPU to target
backend = FakeSherbrooke()

# Transpile the circuit
pass_manager = generate_preset_pass_manager(
    optimization_level=1, backend=backend
)
transpiled_circ = pass_manager.run(qc)

# View the transpiled circuit
transpiled_circ.draw(output="mpl", idle_wires=False)

Wszystkie dostępne parametry

Poniżej przedstawiono wszystkie dostępne parametry funkcji generate_preset_pass_manager. Istnieją dwie klasy argumentów: te opisujące cel kompilacji oraz te wpływające na sposób działania Transpilera.

Wszystkie parametry z wyjątkiem optimization_level są opcjonalne. Szczegółowe informacje znajdziesz w dokumentacji API Transpilera.

• optimization_level (int) - Stopień optymalizacji Circuit. Liczba całkowita z zakresu (0 - 3). Wyższe poziomy generują lepiej zoptymalizowane Circuit, kosztem dłuższego czasu transpilacji. Więcej informacji znajdziesz w artykule Ustawianie poziomu optymalizacji Transpilera.

Parametry opisujące cel kompilacji:

Te argumenty opisują docelowe QPU do wykonania Circuit, w tym informacje takie jak mapa sprzężeń QPU (opisująca łączność Qubitów), bramki bazowe obsługiwane przez QPU oraz współczynniki błędów bramek.

Wiele z tych parametrów jest szczegółowo opisanych w artykule Często używane parametry transpilacji.

Parametry QPU (Backend)

Parametry Backend - Jeśli podasz backend, nie musisz podawać target ani żadnych innych opcji Backend. Podobnie, jeśli podasz target, nie musisz podawać backend ani żadnych innych opcji Backend.

• backend (Backend) - Jeśli jest ustawiony, Transpiler kompiluje wejściowy Circuit do tego urządzenia. Jeśli ustawiona jest jakakolwiek inna opcja wpływająca na te ustawienia, np. coupling_map, nadpisuje ona ustawienia z backend.
• target (Target) - Cel Transpilera Backend. Zwykle jest podawany jako część argumentu Backend, ale jeśli ręcznie skonstruowałeś obiekt Target, możesz go tutaj podać. Nadpisuje cel z backend.
• backend_properties (BackendProperties) - Właściwości zwracane przez QPU, w tym informacje o błędach bramek, błędach odczytu, czasach koherencji Qubitów itp. Aby znaleźć QPU dostarczające te informacje, uruchom backend.properties().
• timing_constraints (Dict[str, int] | None) - Opcjonalne ograniczenie sprzętowe dotyczące rozdzielczości czasu instrukcji. Informacje te są dostarczane przez konfigurację QPU. Jeśli QPU nie ma żadnych ograniczeń dotyczących przydziału czasu instrukcji, timing_constraints wynosi None i nie jest wykonywane żadne dostosowanie. QPU może zgłaszać zestaw ograniczeń, mianowicie:
  • granularity: Wartość całkowita reprezentująca minimalną rozdzielczość bramki pulsu w jednostkach dt. Zdefiniowana przez użytkownika bramka pulsu powinna mieć czas trwania będący wielokrotnością tej wartości ziarnistości.
  • min_length: Wartość całkowita reprezentująca minimalną długość bramki pulsu w jednostkach dt. Zdefiniowana przez użytkownika bramka pulsu powinna być dłuższa od tej długości.
  • pulse_alignment: Wartość całkowita reprezentująca rozdzielczość czasu rozpoczęcia instrukcji bramki. Instrukcje bramki powinny rozpoczynać się w czasie będącym wielokrotnością tej wartości.
  • acquire_alignment: Wartość całkowita reprezentująca rozdzielczość czasu rozpoczęcia instrukcji pomiaru. Instrukcja pomiaru powinna rozpoczynać się w czasie będącym wielokrotnością tej wartości.

Parametry układu i topologii

• basis_gates (List[str] | None) - Lista nazw bramek bazowych, do których należy rozwinąć Circuit. Na przykład ['u1', 'u2', 'u3', 'cx']. Jeśli None, nie rozwijaj.
• coupling_map (CouplingMap | List[List[int]]) - Kierowana mapa sprzężeń (ewentualnie niestandardowa) jako cel mapowania. Jeśli mapa sprzężeń jest symetryczna, oba kierunki muszą być określone. Obsługiwane są następujące formaty:
  • Instancja CouplingMap
  • Lista - musi być podana jako macierz sąsiedztwa, gdzie każdy wpis określa wszystkie kierunkowe interakcje dwu-Qubitowe obsługiwane przez QPU. Na przykład: [[0, 1], [0, 3], [1, 2], [1, 5], [2, 5], [4, 1], [5, 3]]
• inst_map (List[InstructionScheduleMap] | None) - Mapowanie operacji Circuit na harmonogramy pulsów. Jeśli None, używana jest instruction_schedule_map QPU.

Parametry wpływające na sposób działania Transpilera

Te parametry wpływają na konkretne etapy transpilacji. Niektóre z nich mogą wpływać na wiele etapów, ale dla uproszczenia zostały wymienione tylko pod jednym etapem. Jeśli podasz argument, np. initial_layout dla Qubitów, których chcesz użyć, ta wartość nadpisuje wszystkie przejścia, które mogłyby ją zmienić. Innymi słowy, Transpiler nie zmieni niczego, co ręcznie określisz. Szczegółowe informacje o poszczególnych etapach znajdziesz w artykule Etapy Transpilera.

Etap inicjalizacji

• hls_config (HLSConfig) - Opcjonalna klasa konfiguracyjna HLSConfig, która jest przekazywana bezpośrednio do przejścia transformacji HighLevelSynthesis. Ta klasa konfiguracyjna pozwala określić listy algorytmów syntezy i ich parametry dla różnych obiektów wysokiego poziomu.
• init_method (str) - Nazwa wtyczki do użycia w etapie inicjalizacji. Domyślnie nie jest używana zewnętrzna wtyczka. Listę zainstalowanych wtyczek możesz zobaczyć, uruchamiając list_stage_plugins() z init jako argumentem nazwy etapu.
• unitary_synthesis_method (str) - Nazwa metody syntezy unitarnej do użycia. Domyślnie używana jest metoda default. Listę zainstalowanych wtyczek możesz zobaczyć, uruchamiając unitary_synthesis_plugin_names().
• unitary_synthesis_plugin_config (dict) - Opcjonalny słownik konfiguracyjny przekazywany bezpośrednio do wtyczki syntezy unitarnej. Domyślnie to ustawienie nie ma żadnego efektu, ponieważ domyślna metoda syntezy unitarnej nie przyjmuje niestandardowej konfiguracji. Stosowanie niestandardowej konfiguracji jest konieczne tylko wtedy, gdy wtyczka syntezy unitarnej jest określona za pomocą argumentu unitary_synthesis. Ponieważ jest to specyficzne dla każdej wtyczki syntezy unitarnej, zapoznaj się z dokumentacją wtyczki, aby dowiedzieć się, jak używać tej opcji.

Etap układu

• initial_layout (Layout | Dict | List) - Wstępne rozmieszczenie wirtualnych Qubitów na fizycznych Qubitach. Jeśli ten układ sprawia, że Circuit jest zgodny z ograniczeniami coupling_map, zostanie użyty. Końcowy układ nie jest gwarantowany jako ten sam, ponieważ Transpiler może permutować Qubity poprzez swapy lub inne środki. Szczegółowe informacje znajdziesz w sekcji Układ początkowy.
• layout_method (str) - Nazwa przejścia wyboru układu (default, dense, sabre i trivial). Może to być również nazwa zewnętrznej wtyczki do użycia w etapie układu. Listę zainstalowanych wtyczek możesz zobaczyć, uruchamiając list_stage_plugins() z layout jako argumentem stage_name. Wartość domyślna to sabre.

Etap routingu

• routing_method (str) - Nazwa przejścia routingu (basic, lookahead, default, sabre lub none). Może to być również nazwa zewnętrznej wtyczki do użycia w etapie routingu. Listę zainstalowanych wtyczek możesz zobaczyć, uruchamiając list_stage_plugins() z routing jako argumentem stage_name. Wartość domyślna to sabre.

Etap tłumaczenia

• translation_method (str) - Nazwa przejścia tłumaczenia (default, synthesis, translator, ibm_backend, ibm_dynamic_circuits, ibm_fractional). Może to być również nazwa zewnętrznej wtyczki do użycia w etapie tłumaczenia. Listę zainstalowanych wtyczek możesz zobaczyć, uruchamiając list_stage_plugins() z translation jako argumentem stage_name. Wartość domyślna to translator.

Etap optymalizacji

• approximation_degree (float, z zakresu 0-1 | None) - Heurystyczny regulator używany do aproksymacji Circuit (1.0 = brak aproksymacji, 0.0 = maksymalna aproksymacja). Wartość domyślna to 1.0. Podanie None ustawia stopień aproksymacji na zgłoszony współczynnik błędu. Więcej informacji znajdziesz w sekcji Stopień aproksymacji.
• optimization_method (str) - Nazwa wtyczki do użycia w etapie optymalizacji. Domyślnie nie jest używana zewnętrzna wtyczka. Listę zainstalowanych wtyczek możesz zobaczyć, uruchamiając list_stage_plugins() z optimization jako argumentem stage_name.

Etap harmonogramowania

• scheduling_method (str) - Nazwa przejścia harmonogramowania. Może to być również nazwa zewnętrznej wtyczki do użycia w etapie harmonogramowania. Listę zainstalowanych wtyczek możesz zobaczyć, uruchamiając list_stage_plugins() z scheduling jako argumentem stage_name.
  • 'as_soon_as_possible': Harmonogramuj instrukcje zachłannie, jak najwcześniej na zasobie Qubitu (alias: asap).
  • 'as_late_as_possible': Harmonogramuj instrukcje późno, tzn. utrzymując Qubity w stanie podstawowym, gdy to możliwe (alias: alap). Jest to wartość domyślna.

Wykonanie Transpilera

• seed_transpiler (int) - Ustawia losowe ziarno dla stochastycznych części Transpilera.

Następujące wartości domyślne są używane, jeśli nie podasz żadnego z powyższych parametrów. Więcej informacji znajdziesz na stronie referencyjnej API metody:

generate_preset_pass_manager(
    optimization_level=1,
    backend=None,
    target=None,
    basis_gates=None,
    coupling_map=None,
    initial_layout=None,
    layout_method=None,
    routing_method=None,
    translation_method=None,
    scheduling_method=None,
    approximation_degree=1.0,
    seed_transpiler=None,
    unitary_synthesis_method="default",
    unitary_synthesis_plugin_config=None,
    hls_config=None,
    init_method=None,
    optimization_method=None,
)

<qiskit.transpiler.passmanager.StagedPassManager at 0x7fa3e6dab110>

Następne kroki

Zalecenia

• Dowiedz się, jak ustawić poziom optymalizacji.
• Przejrzyj więcej Często używanych parametrów.
• Dowiedz się, jak ustawić poziom optymalizacji podczas korzystania z Qiskit Runtime.
• Odwiedź temat Transpilacja z użyciem menedżerów przejść.
• Przykłady znajdziesz w artykule Reprezentowanie komputerów kwantowych.
• Dowiedz się, jak transpilować Circuit w ramach przepływu pracy wzorców Qiskit przy użyciu Qiskit Runtime.
• Przejrzyj dokumentację API Transpilera.