Fortgeschrittene Techniken – Qiskit-Add-ons

Qiskit-Add-ons sind eine Sammlung von Forschungsfunktionen, die die Erforschung von Algorithmen im großtechnischen Maßstab ermöglichen. Diese modularen Softwarekomponenten bauen auf der leistungsstarken Basis von Qiskit auf und lassen sich in einen Arbeitsablauf integrieren, um bestehende Quantenalgorithmen zu skalieren oder neue zu entwickeln. Auf dieser Seite werden die verfügbaren Tools in den wichtigsten Funktionskategorien vorgestellt, um Ihnen bei der Auswahl der passenden Funktionen für die Erstellung Ihrer Workflows zu helfen.

Probleme mit der Domänenzuordnung

Diese Verfahren sind darauf spezialisiert, Probleme aus der jeweiligen Fachdomäne in Quantenoperatoren und Schaltkreise abzubilden, die auf einem Quantencomputer ausgeführt werden können.

• Optimierungs-Mapper (wird in einem neuen Tab geöffnet)

  Modelloptimierungsprobleme formulieren und in Darstellungen überführen, die von einem Quantencomputer verarbeitet werden können.

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• Qiskit-Fermionen

  Arbeiten Sie mit Fermionensystemen unter Verwendung von Datenstrukturen für Fermionenoperatoren und -schaltkreise sowie von Frameworks für die Kodierung von Fermionen in Qubits und die Schaltkreissynthese durch die Integration des Qiskit-Transpilers.

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• AQC-Tensor (wird in einem neuen Tab geöffnet)

  Erstellen Sie hochpräzise Schaltungen mit reduzierter Tiefe mithilfe der approximativen Quantenkompilierung mit Tensornetzwerken.

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• Mehrproduktformeln (wird in einem neuen Tab geöffnet)

  Reduzierung des Trotter-Fehlers der Hamilton-Dynamik durch eine gewichtete Kombination mehrerer Schaltkreisläufe.

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Schaltkreise für die Hardware-Ausführung optimieren

Diese Funktionen sind nützlich, um die Schaltungstiefe zu verringern, gehen jedoch in der Regel mit einem höheren Abtast-Overhead einher.

• Operator-Rückpropagierung

  Reduzieren Sie die Schaltungstiefe bei der Schätzung von Erwartungswerten, indem Sie die Beobachtungsgrößen durch die Schaltung zurückverfolgen.

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• Schaltkreisschneiden (wird in einem neuen Tab geöffnet)

  Reduzieren Sie die Tiefe der transpilierten Schaltkreise, indem Sie verflechtende Gatter zwischen nicht benachbarten Qubits zerlegen.

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Lärmmodelle kennenlernen

Nutzen Sie die folgenden Tools zum Erstellen und Verfeinern von Rauschmodellen als Teil Ihrer Strategie zur Fehlerminderung

• Lernen unter Störgeräuschen

  Entwicklung von Experimenten zur Charakterisierung von Quantenrauschen auf Basis von Randomisierung sowie von Analyse-Pipelines zur Modellanpassung

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• Abgeschattete Lichtkegel

  Reduzieren Sie den Abtast-Overhead bei der probabilistischen Fehlerkompensation (PEC), indem Sie Rauschmodellterme entfernen, die nur einen geringen Einfluss auf die Schätzung der Observablen haben.

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Rauschbehandlung bei der Schätzung des Erwartungswerts

Verwenden Sie die folgenden Add-ons, um das Rauschen bei der Erstellung von Quanten-Workloads zu kontrollieren, die Erwartungswerte von Observablen schätzen.

• Propagierte Geräuschabsorption

  Mildern Sie Erwartungswerte, indem Sie eine Zielgröße messen, die Informationen aus dem Rauschmodell berücksichtigt.

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• Qiskit-Abwehrmaßnahmen

  Erstellen Sie direkt mit Samplomatic maßgeschneiderte Pipelines zur Fehlerbehebung mithilfe von Techniken wie PEC, ZNE und TREX.

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Rauschunterdrückung bei Messwerten

Diese Techniken sind nützlich, um das Rauschen in den Abtastergebnissen zu kontrollieren.

• Probenbasierte Quantendiagonalisierung

  Schätze das Spektrum von Quanten-Hamilton-Operatoren, indem du verrauschte Stichproben verarbeitest und in einem reduzierten Unterraum diagonalisieren.

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• SQD für HPC (wird in einem neuen Tab geöffnet)

  Eine HPC-fähige Implementierung des SQD-Add-ons, geschrieben nach modernen Standards der „ C++17 “ und entwickelt, um HPC-Workflows und -Anwendungen zu ermöglichen.

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• Nachauswahl mit Bit-Flip-Prüfungen (wird in einem neuen Tab geöffnet)

  Nicht-Markov-Rauschen in abgetasteten Bitstrings herausfiltern, indem Bit-Flip-Prüfungen in eine Schaltung integriert werden.

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• Matrixfreie Messungsminderung ( M3 ) (wird in einem neuen Tab geöffnet)

  Minderung von Messfehlern durch Verarbeitung in einem reduzierten Unterraum, der durch verrauschte Bitstrings definiert ist.

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• Paulice

  Verbessern Sie die Genauigkeit von Stichprobenverteilungen mithilfe hardwareeffizienter Pauli-Prüfungen auf Basis von Raum-Zeit-Codes.

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Unterstützende Funktionen

Nutzen Sie diese Funktionen, um Ihre Workflows zu unterstützen und zu gestalten, die andere Add-ons nutzen.

• Zusatzprogramme (wird in einem neuen Tab geöffnet)

  Erstellen Sie Add-on-basierte Workflows schneller, indem Sie diese Sammlung von Funktionen zur Erstellung von Hamilton-Operatoren, zur Generierung von Trotter-Zeitentwicklungsschaltungen und zur Anwendung der neuesten Funktionen zur Fehlerminderung nutzen.

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• Pauli-Ausbreitung

  Ein Rahmenkonzept zur Annäherung der Operatorentwicklung, das zur Simulation von Erwartungswerten und zur Implementierung von Techniken zur Fehlerminderung wie der Propagated Noise Absorption (PNA) und der Schattierung von Lichtkegeln verwendet werden kann.

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