Informacje o QPU

IBM® oferuje dostęp do szerokiej gamy jednostek przetwarzania kwantowego (QPU). Wszystkie QPU wdrożone przez IBM opierają się na technologii qubitów nadprzewodzących, ponieważ kontrolowalność i skalowalność tej technologii wskazuje wyraźną ścieżkę do osiągnięcia przewagi kwantowej za pomocą tych QPU.

Przeglądaj wszystkie publiczne QPU IBM, przechodząc na stronę Zasoby obliczeniowe na IBM Quantum® Platform. Kliknij dowolny QPU, aby otworzyć jego szczegółową kartę informacyjną.

Ta strona opisuje szczegółowe informacje, które znajdziesz na karcie informacyjnej QPU.

Wersjonowanie QPU

Każdy QPU ma numer wersji w postaci X.Y.Z (major.minor.revision). Circuit skompilowany dla danego numeru wersji gwarantuje uruchomienie na tym QPU. Jeśli zmieni się numer revision, Circuit będzie nadal działać. Jeśli zmieni się numer major lub minor, Circuit nie jest gwarantowane do uruchomienia, choć może tak być. Poniżej wymieniono warunki, w których numer wersji może się zmienić:

Wersja major

Wersja major zostanie zwiększona przy zmianach takich jak:

• Zmiany próbki.
• Duże zmiany w elektronice sterującej.
• Przeniesienie QPU do nowej lokalizacji, jeśli skutkuje to znacznymi zmianami w działaniu.

Wersja minor

Wersja minor zostanie zwiększona przy zmianach takich jak:

• Cykle nagrzewania / chłodzenia.
• Wymiana niektórych elementów elektronicznych, jeśli zastąpienie w znacznym stopniu wpływa na działanie.
• Zmiana kierunku bramki controlled-NOT.
• Wyłączenie bramki na pewien czas z powodu problemów z kalibracją, gdy korekty nie można łatwo wykonać programowo.

Wersja revision

Numer wersji revision zostanie zwiększony przy poprawkach, które nie naruszają istniejącego skompilowanego Circuit. Te zmiany obejmują:

• Ręczne kalibracje w celu poprawy wierności.
• Drobne zmiany elektroniczne, które nie wpływają na działanie.
• Aktualizacje oprogramowania QPU.

Szczegóły QPU

Pierwsza sekcja karty informacyjnej QPU zawiera następujące szczegóły QPU:

Nazwa | Qubity | Błąd 2Q (najlepszy) | Błąd 2Q (warstwowy) | CLOPS (lub CLOPS_h) | Status | Region | Wersja QPU | Typ procesora | Bramki bazowe | Łączna liczba oczekujących zadań | Mediana błędu 2Q | Mediana błędu SX | Mediana błędu odczytu | Mediana T1 (czas relaksacji) | Mediana T2 (czas depfazowania)

Nazwa

Unikalna nazwa przypisana do konkretnego QPU. QPU hostowane w IBM Cloud® mają nazwy zaczynające się od ibm_*. Wszystkie QPU otrzymują nazwę miasta, np. ibm_kingston. Nazwa ta nie wskazuje miejsca, w którym faktycznie jest hostowany QPU. Są one nazywane na cześć lokalizacji IBM® na całym świecie.

Qubity

Liczba fizycznych Qubitów w QPU.

Błąd 2Q (najlepszy)

Najniższy błąd dwuqubitowy (2Q) na dowolnej krawędzi urządzenia z tej samej partii pomiarów, użytych do obliczenia mediany (patrz Mediana błędu 2Q).

Błąd 2Q (warstwowy)

Średni błąd na bramkę warstwową (EPLG) w łańcuchu 100 Qubitów. Średni EPLG mierzy średni błąd bramki w warstwowym łańcuchu $N$ Qubitów ($N$=100 tutaj). Jest on pochodną podobnej wielkości zwanej wiernością warstwy (LF), gdzie EPLG$_{100}$ = 4/5(1-LF$^{\frac{1}{99}}$), a wierność warstwy to wierność procesowa warstwowego łańcucha $N$ Qubitów. Szczegóły znajdziesz w pracy Benchmarking quantum processor performance at scale. Zauważ, że w tej pracy EPLG jest zdefiniowany dla błędu procesowego, ale dla spójności z indywidualnie raportowanymi błędami bramek podawany jest tutaj jako średni błąd bramki, stąd czynnik 4/5. Znajdź przykładowy notebook w GitHub społeczności Qiskit.

CLOPS (lub CLOPS_h)

Operacje na warstwach Circuit na sekundę — miara tego, ile warstw Circuit 100x100 (Circuit uwzględniający sprzęt) QPU może wykonać w jednostce czasu. Znajdź kod CLOPS w GitHub społeczności Qiskit.

Status

Status QPU; na przykład Online, Paused, Offline itd.

Region

Lokalizacja centrum danych, w którym będą hostowane i przetwarzane Twoje dane i eksperymenty.

Wersja QPU

Numer wersji QPU w postaci major.minor.revision. Szczegóły dotyczące przypisywania tego numeru znajdziesz w sekcji Wersjonowanie QPU.

Typ procesora

Odzwierciedla topologię i wskazuje przybliżoną liczbę Qubitów.

Bramki bazowe

Każda rodzina procesorów ma natywny zestaw bramek. Domyślnie QPU w każdej rodzinie obsługują tylko bramki i operacje ze zbioru natywnego. Dlatego każda bramka w Circuit musi zostać przetłumaczona (przez Transpiler) na elementy tego zestawu. Zauważ, że operacje nieunitarne nie są tutaj wymienione; użyj metody w Qiskit, aby zobaczyć wszystkie natywne bramki i operacje dla QPU. Lista wszystkich natywnych bramek znajduje się w tej tabeli.

Łączna liczba oczekujących zadań

Łączna liczba zadań przesłanych przez ciebie do tego QPU.

Mediana błędu 2Q (Heron: CZ, Eagle: ECR)

Średnia wierność bramki operacji dwuqubitowej z randomizowanego benchmarkingu. Mierzona „w izolacji": partie z minimalną separacją dwóch Qubitów między krawędziami. Ten randomizowany benchmarking używa naprzemiennych warstw jednoqubitowych Cliffordów i bramek dwuqubitowych, więc końcowa wartość błędu 2Q obejmuje błąd warstwy jednoqubitowych Cliffordów. Znajdź przykładowy notebook w GitHub społeczności Qiskit. Dane na krawędź znajdziesz w sekcji dane kalibracyjne karty informacyjnej QPU.

Mediana błędu SX

Średnia wierność bramki bramki √X (SX) z randomizowanego benchmarkingu, mierzona jednocześnie na wszystkich Qubitach. Sekwencja randomizowanego benchmarkingu obejmuje bramki SX, ID i X, zakładając, że ich błędy są takie same.

Mediana błędu odczytu

Wierność operacji odczytu. Błąd odczytu jest mierzony przez przygotowanie Qubitu w stanie 0 (1) i zmierzenie prawdopodobieństwa wyjścia w stanie 1 (0). Raportowana wartość to średnia tych dwóch błędów. Mediana jest obliczana ze wszystkich Qubitów.

Mediana T1 (czas relaksacji)

Czas T1 reprezentuje średni czas, przez jaki Qubit pozostaje w stanie wzbudzonym $|1\rangle$ przed rozpadem do stanu podstawowego $|0\rangle$ z powodu relaksacji energetycznej. Parametr ten służy do charakteryzowania zachowania Qubitu pod względem relaksacji energetycznej i jest wyrażony w sekundach (s).

Mediana T2 (czas depfazowania)

Czas T2 oznacza skalę czasu, przez którą Qubit zachowuje koherencję fazową superpozycji stanów $|0\rangle$ i $|1\rangle$. Uwzględnia zarówno relaksację energetyczną, jak i czyste procesy depfazowania, dostarczając wglądu w właściwości koherencji Qubitu. T2 jest raportowany z sekwencji echa Hahna.

Dane kalibracyjne

Co oznacza `error = 1`?

Jeśli benchmarking Qubitu lub krawędzi nie powiedzie się przez kilka dni, niezależnie od przyczyny (słaba jakość danych lub inne czynniki wewnętrzne), raportowana wartość błędu jest uznawana za nieaktualną i będzie raportowana jako 1. Nie jest to wskazanie, że Qubit lub krawędź koniecznie nie działa lub że błąd wynosi 1; błąd jest uważany za niezdefiniowany i należy postępować ostrożnie, używając tego Qubitu lub bramki.

Druga sekcja, Dane kalibracyjne, zawiera dane Qubitów, łączności i bramek. Możesz wybrać wizualizację informacji jako mapę, graf lub tabelę.

Możesz dostosować dane wyświetlane w każdym widoku, używając menu rozwijanych. Na przykład w widoku mapy możesz wybrać dane, które chcesz zobaczyć dla Qubitów i połączeń. Kolorowe paski powiązane z diagramem lub grafem wskazują wyświetlany zakres, ze średnią wartością zaznaczoną. Maksimum i minimum koloru zmieniają się w zależności od QPU.

Aby pobrać dane kalibracyjne jako plik CSV, kliknij ikonę pobierania w prawym górnym rogu sekcji Dane kalibracyjne.

Oprócz informacji podanych w sekcji Szczegóły karty, sekcja Dane kalibracyjne zawiera również następujące elementy:

Diagram topologii lub mapa połączeń | Błąd przypisania odczytu | Prob meas0 prep1 | Prob meas1 prep0 | Długość odczytu (ns) | Błąd ID / błąd √x (sx) / błąd Pauli-X / błąd RX | Długość bramki jednoqubitowej (ns) | Błąd obrotu wokół osi Z (RZ) | Operacyjny | Długość bramki (ns) | Błąd 2Q | Błąd RZZ

Diagram topologii lub mapa połączeń

Diagram wskazujący pary Qubitów obsługujące operacje dwuqubitowych bramek między nimi. Nazywa się to również mapą połączeń lub łącznością. Qubity są reprezentowane jako koła, a obsługiwane operacje dwuqubitowe są wyświetlane jako linie łączące Qubity.

Błąd przypisania odczytu

Błąd odczytu określa ilościowo średnie prawdopodobieństwo nieprawidłowego pomiaru stanu Qubitu. Jest powszechnie obliczany jako średnia prob_meas0_prep1 i prob_meas1_prep0, zapewniając jeden wskaźnik wierności pomiaru.

Prob meas0 prep1

Ten parametr wskazuje prawdopodobieństwo pomiaru Qubitu w stanie $|0\rangle$, gdy zamierzano go przygotować w stanie $|1\rangle$, oznaczane jako $P(0|1)$. Odzwierciedla błędy w przygotowaniu stanu i pomiarze (SPAM), szczególnie błędy pomiaru w qubitach nadprzewodzących.

Prob meas1 prep0

Podobnie, ten parametr reprezentuje prawdopodobieństwo pomiaru Qubitu w stanie $|1\rangle$, gdy zamierzano go przygotować w stanie $|0\rangle$, oznaczane jako $P(1|0)$. Podobnie jak prob_meas0_prep1, odzwierciedla błędy SPAM, przy czym błędy pomiaru są głównym czynnikiem w qubitach nadprzewodzących.

Długość odczytu (ns)

Długość_odczytu określa czas trwania operacji odczytu dla Qubitu. Mierzy czas od zainicjowania impulsu pomiarowego do zakończenia digitalizacji sygnału, po którym system jest gotowy do następnej operacji. Zrozumienie tego parametru jest kluczowe dla optymalizacji wykonywania Circuit, szczególnie gdy uwzględniamy pomiary w środku Circuit.

Błąd ID / błąd √x (sx) / błąd Pauli-X / błąd RX

Błąd w dyskretnych jednoqubitowych bramkach o skończonym czasie trwania, mierzony z randomizowanego benchmarkingu. Sekwencja randomizowanego benchmarkingu obejmuje bramki SX, ID i X, zakładając, że ich błędy są takie same. Bramka ID to opóźnienie o czasie trwania równym czasowi trwania bramek √X i X. Bramka RX ma również ten sam czas trwania co bramki √X i X, ale o zmiennej amplitudzie, więc jest raportowana jako mająca ten sam błąd co te bramki.

Długość bramki jednoqubitowej (ns)

Czas trwania operacji jednoqubitowej bramki.

Błąd obrotu wokół osi Z (RZ)

Błąd wirtualnej bramki RZ. Raportowany jako 0, ponieważ operacje te są wykonywane programowo.

Operacyjny

Wskazuje, czy Qubit może być używany w Circuit.

Długość bramki (ns)

Czas trwania operacji dwuqubitowej bramki.

Błąd 2Q (Heron: CZ, Eagle: ECR)

Błąd 2Q na krawędź z tej samej partii pomiarów użytych do obliczenia błędów mediany 2Q i najlepszego 2Q.

Błąd RZZ (Heron)

Błąd bramki RZZ uśredniony po kątach RZZ przy użyciu wariantu randomizowanego benchmarkingu dla dowolnych unitarnych.

Dwuqubitowy błąd bramki (warstwowy)

Trzecia sekcja zawiera rozszerzony widok najniższego dwuqubitowego błędu bramki (warstwowego) mierzonego jako funkcja liczby Qubitów w łańcuchu. Końcowa wartość przy długości łańcucha 100 to wartość przedstawiona w sekcji Szczegóły. W praktyce mierzy się sześć łańcuchów 100-qubitowych (wstępnie wybranych na podstawie oczekiwanej optymalnej wydajności), a wartość raportowana dla liczby Qubitów N to najniższy błąd znaleziony w podzbiorze łańcucha o długości N przeszukującym sześć łańcuchów 100-qubitowych.

Przeglądanie zasobów

Aby znaleźć dostępne QPU, otwórz stronę Zasoby obliczeniowe (upewnij się, że jesteś zalogowany). Pamiętaj, że wybrany region może mieć wpływ na wyświetlane QPU. Kliknij QPU, aby wyświetlić jego szczegóły.

Dostępne QPU możesz również przeglądać za pomocą API backends. Na przykład poniższy kod zwróci wszystkie Backend, do których ma dostęp podana instancja (my_instance):

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

Tabela natywnych bramek i operacji

Kategoria operacji	Nazwa
Bramki jednoqubitowe	RZ, SX, X, ID, delay
Bramki dwuqubitowe	CZ, ECR
Bramki ułamkowe	RX (jednoqubitowa), RZZ (dwuqubitowa)
Instrukcje nieunitarne	measure, reset
Przepływ sterowania	if_else (klasyczne sprzężenie zwrotne)