Samouczki

Korzystaj z tych samouczków, aby dowiedzieć się, jak stosować Qiskit w typowych zastosowaniach obliczeń kwantowych.

• Zacznij od zestawu samouczków w sekcji Pierwsze kroki, jeśli po raz pierwszy uruchamiasz kod na komputerze kwantowym.
• Sekcja Przepływy pracy w kierunku przewagi zawiera kompletne przykłady użycia komputera kwantowego do rozwiązywania rzeczywistych problemów. Samouczki te skupiają się na algorytmach, które są obiecującymi kandydatami do osiągnięcia przewagi obliczeniowej komputera kwantowego nad klasycznym.
• Sekcja Możliwości Qiskit zawiera przykłady wykorzystujące najnowsze i najbardziej zaawansowane techniki ekosystemu Qiskit, aby ulepszyć część lub całość określonego przepływu pracy.

Pierwsze kroki

Te samouczki są przeznaczone dla początkujących, którzy są gotowi odkrywać uruchamianie algorytmów kwantowych na komputerze kwantowym.

• Nierówność CHSH

Odkrywaj przepływy pracy w kierunku przewagi

Samouczki w tej sekcji obejmują demonstracje algorytmów kwantowych na dużą skalę.

Weryfikowalne algorytmy próbkowania

Algorytmy z tej kategorii skupiają się na obwodach kwantowych, których rozkłady wyjściowe kodują rozwiązania problemów strukturalnych z weryfikowalnym wyjściem. Weryfikowalność oznacza, że możesz sprawdzić spójność między zmierzonymi danymi — poprzez ocenę wybranego ciągu bitów lub wiedząc, że fałszywe wyniki pozytywne nie występują.

Samouczki podkreślają techniki, w których wielokrotne próbkowanie umożliwia szacowanie ilości specyficznych dla danego problemu (na przykład wartości funkcji kosztu lub wag spektralnych). Metody te są szczególnie istotne dla zadań optymalizacyjnych i symulacyjnych z symetriami.

• Kwantowa diagonalizacja oparta na próbkowaniu dla hamiltonianu chemicznego

• Kwantowa diagonalizacja Krylova oparta na próbkowaniu dla fermionowego modelu sieciowego

• Kwantowy algorytm przybliżonej optymalizacji

• Zaawansowane techniki dla QAOA

• Kodowanie korelacji Pauliego w celu redukcji wymagań Maxcut

Szacowanie obserwowalnych

Te samouczki skupiają się na szacowaniu fizycznie znaczących wielkości, takich jak energia czy wartości korelacji, poprzez przygotowywanie stanów kwantowych i pomiar obserwowalnych. Techniki obejmują zarówno wariantowe, jak i troterowskie podejścia do obwodów, które równoważą ekspresywność obwodów z efektywnością głębokości. Nacisk kładziony jest na przepływy pracy, które redukują zapotrzebowanie na zasoby kwantowe przy zachowaniu dokładności, umożliwiając praktyczne szacowanie obserwowalnych w układach chemicznych i fizycznych.

• Kwantowa diagonalizacja Krylova dla hamiltonianów sieciowych

• Przejście fazowe Nishimoriego

• Szacowanie energii stanu podstawowego łańcucha Heisenberga za pomocą VQE

• Trening kwantowego jądra

• Poprawa klasyfikacji cech za pomocą rzutowanych jąder kwantowych

• Nierówność CHSH

Algorytmy tolerujące błędy

Ta sekcja zawiera algorytmy z dobrze zdefiniowanymi gwarancjami teoretycznymi, zaprojektowane do uruchamiania na przyszłym sprzęcie kwantowym z korekcją błędów. Obwody lub narzut próbkowania dla tych algorytmów skalują się w sposób nieefektywny pod względem głębokości i dlatego z większym prawdopodobieństwem zademonstrują przewagę kwantową, gdy tolerujące błędy komputery kwantowe będą dostępne. Te samouczki ilustrują, jak metody działają w idealnych warunkach i prezentują przykłady w małej skali.

• Algorytm Shora
• Algorytm Grovera

Wykorzystaj możliwości Qiskit

Ta sekcja przedstawia zaawansowane możliwości ekosystemu Qiskit, które zwiększają wydajność, niezawodność i szybkość podczas wykonywania algorytmów kwantowych.

Optymalizacja obciążeń roboczych

Optymalizacja obciążeń roboczych skupia się na efektywnej orkiestracji zasobów klasycznych i kwantowych lub dostosowanych metodach poprawy manipulacji obwodem kwantowym.

• Testowanie dynamicznych obwodów z ciętymi parami Bell

• Wprowadzenie do bramek ułamkowych

• Wprowadzenie do usługi transpilatora opartej na AI Qiskit

• Optymalizacje transpilacji z SABRE

• Metody kompilacji dla obwodów symulacji hamiltonianów

• Splątanie dalekiego zasięgu z dynamicznymi obwodami

• Symulacja hamiltoniana Isinga z kopnięciem za pomocą dynamicznych obwodów

Funkcje Qiskit

Funkcje Qiskit to zbiór gotowych narzędzi do zarządzania błędami i narzędzi aplikacyjnych, które ułatwiają projektowanie eksperymentów na dużą skalę z obwodami, cząsteczkami, QUBO i nie tylko.

• Projektuj nowe algorytmy za pomocą funkcji Circuit — z gotowymi potokami transpilacji, tłumienia błędów i mitygacji błędów.

  • Mitygacja błędów z funkcją IBM Circuit

  • Model Isinga z poprzecznym polem z zarządzaniem wydajnością Q-CTRL

  • Kwantowe szacowanie fazy z funkcjami Qiskit Q-CTRL

  • Symulacja 2D przechylonego pola Isinga z funkcją QESEM

• Eksperymentuj z problemami specyficznymi dla dziedziny za pomocą funkcji Application — ze znajomymi wejściami i wyjściami dla klasycznych solwerów.

  • Kwantowy optymalizator portfela — funkcja Qiskit od Global Data Quantum

  • Optymalizacja binarna wyższego rzędu z solwerem optymalizacyjnym Q-CTRL

  • Modelowanie przepływu nielepkiego płynu za pomocą QUICK-PDE

  • Krzywe PES dysocjacji z Qunova HiVQE

  • Hybrydowa kwantowo-wzmocniona klasyfikacja zespołowa (przepływ pracy stabilności sieci)

  • Rozwiąż problem podziału rynku z kwantowym optymalizatorem Iskay firmy Kipu Quantum

Dodatki Qiskit

Dodatki umożliwiają zaawansowaną manipulację obwodami, taką jak cięcie, wsteczną propagację obserwowalnych lub aproksymację obwodów, pozwalając użytkownikom obejść ograniczenia sprzętowe kosztem zwiększonego narzutu obliczeniowego po stronie klasycznej.

• Wzory wieloproduktowe do redukcji błędu Trottera

• Przybliżona kompilacja kwantowa dla obwodów ewolucji czasowej

• Wsteczna propagacja operatorów (OBP) do szacowania wartości oczekiwanych

• Cięcie przewodów do szacowania wartości oczekiwanych

• Cięcie obwodów dla periodycznych warunków brzegowych

• Cięcie obwodów w celu redukcji głębokości

• Mitygacja błędów odczytu dla prymitywu Sampler przy użyciu M3

Mitygacja błędów

Mitygacja błędów rozwiązuje problem szumu bez pełnej tolerancji błędów poprzez odzyskiwanie dokładnych wartości oczekiwanych za pomocą kontrolowanej manipulacji obwodami i przetwarzania końcowego.

• Mitygacja błędów w skali użytkowej z probabilistycznym wzmocnieniem błędów

• Łączenie opcji mitygacji błędów z prymitywem Estimator

• Benchmarking w czasie rzeczywistym do wyboru qubitów

Wykrywanie błędów

Wykrywanie błędów identyfikuje wadliwe operacje, aby zwracać wyniki bez szumu w trybie shot-by-shot poprzez przetwarzanie końcowe.

• Kody repetycyjne

• Wykrywanie błędów z niskim narzutem za pomocą kodów czasoprzestrzennych