Einführung in die Dienste von „ IBM Quantum “

Zusätzlich zu den Open-Source-Tools von Qiskit SDK, Qiskit-Add-ons und anderen Tools, die QPUs in Rechenumgebungen integrieren, bietet IBM Quantum® mehrere Dienste für Quantenberechnungen an. Diese Seite bietet einen Überblick über diese Dienste und Links, um mit ihnen zu arbeiten.

IBM Quantum Rechendienst

IBM Quantum Der „Compute Service“, früher „ Qiskit Runtime Service“ genannt, ist der cloudbasierte Dienst zur Ausführung von Quantenberechnungen auf der Hardware von „ IBM Quantum “. Das Paket qiskit-ibm-runtime ist ein Client für diesen Dienst und der Nachfolger des „Qiskit IBM -Providers“. Quantum Compute optimiert Quantenberechnungen und bietet optimale Implementierungen der Qiskit-Basisklassen für die „ IBM Quantum “-Hardware. Um mit den „ IBM Quantum “-Primitiven zu beginnen, lesen Sie bitte die Dokumentation.

Quantum Compute wurde entwickelt, um zusätzliche klassische und quantenbasierte Rechenressourcen zu nutzen, darunter Techniken wie Fehlerunterdrückung und Fehlerminderung, um bei der Ausführung von Quantenschaltkreisen auf Quantenprozessoren qualitativ hochwertigere Ergebnisse zu erzielen. Beispiele hierfür sind die dynamische Entkopplung zur Fehlerunterdrückung sowie die Ausleseminderung und die rauschfreie Extrapolation (ZNE) zur Fehlerminderung. Auf der Seite „Fehlerbehebung konfigurieren“ erfahren Sie, wie Sie diese Optionen einrichten können.

Quantum Compute umfasst außerdem drei Ausführungsmodi für die Ausführung Ihres Quantenprogramms auf der „ IBM® “-Hardware: „Job“, „Session“ und „Batch “. Jeder dieser Modi hat unterschiedliche Anwendungsfälle und Auswirkungen auf die Quanten-Auftragswarteschlange. Ein Job ist eine einzelne Abfrage an eine Primitive, die über eine bestimmte Anzahl von Aufnahmen ausgeführt werden kann. Mit Sessions können Sie mehrere Jobs in iterativen Workloads auf Quantencomputern effizient ausführen. Im Batch-Modus können Sie alle Ihre Aufträge auf einmal zur parallelen Verarbeitung übermitteln. Bitte beachten Sie, dass Open-Plan-Benutzer keine Sitzungsaufträge übermitteln können.

Um den „ IBM Quantum “-Compute-Client schnell zu installieren, führen Sie den folgenden Befehl aus:

pip install qiskit-ibm-runtime

Auf der Installationsseite finden Sie Informationen zum Einrichten einer Entwicklungsumgebung für die Erstellung von Quantenprogrammen.

Ist Quantum Compute Open Source?

Die kurze Antwort lautet: nicht alles. Die Software, die die technischen Aspekte der Ausführung Ihres Quantenprogramms auf einem Gerät von IBM Quantum abwickelt (einschließlich etwaiger Fehlerminderung und -unterdrückung), ist nicht Open Source. Die Client-Softwarebibliothek qiskit-ibm-runtime (die als Schnittstelle für den Zugriff der Benutzer auf den „ IBM Quantum Compute Service“ dient), der auf der Serverseite ausgeführte „ Qiskit SDK “ sowie ein Teil der zur Fehlerbehebung eingesetzten Software sind jedoch Open Source. Wenn Sie sich an den Open-Source-Projekten von Qiskit beteiligen möchten, besuchen Sie unsere Organisation „ GitHub “ unter github.com/Qiskit und github.com/Qiskit-Extensions.

IBM Quantum Platform

IBM Quantum Platform bietet eine einheitliche Umgebung für die Verwaltung von Benutzern und Organisationen, die Konfiguration von Zugriffsplänen, die Anzeige und Organisation der an Quantum Compute übermittelten Workloads sowie die Überwachung der Systemaktivitäten. Die Plattform wurde entwickelt, um Teams – von einzelnen Forschern bis hin zu unternehmensweiten Programmen – zu unterstützen, und bündelt den Zugriff auf die „ IBM “-Flotte von Quantenprozessoren (QPUs) sowie die damit verbundenen Dienste. Administratoren können Mitgliedschaften und Berechtigungen verwalten, Zugriffsrechte konfigurieren und die Nutzung überwachen, während Entwickler von einer einheitlichen Schnittstelle für die Interaktion mit Quantensystemen profitieren.

Um Quantenjobs auszuführen, erstellen Benutzer eine Instanz innerhalb der Plattform. Jede Instanz verfügt über einen eigenen Cloud Resource Name (CRN), der für die Übermittlung von Workloads an verfügbare QPUs erforderlich ist. Nach der Konfiguration können Benutzer Zugriffspläne auswählen oder anpassen, die Ausführung von Aufträgen verfolgen, Protokolle analysieren und die Plattform nahtlos in ihre Entwicklungs-Workflows integrieren. Zusammen machen diese Funktionen „ IBM Quantum Platform “ zur Schaltzentrale für den Zugriff auf die QPU und die Ausführung von Quantenanwendungen.

Weitere Informationen finden Sie in der Einrichtungsdokumentation für die ersten Schritte mit „ IBM Quantum Platform “.

Qiskit Serverless

Die Entwicklung von Quantenanwendungen im Versorgungsmaßstab erfordert in der Regel eine Vielzahl von Rechenressourcen. Qiskit Serverless (qiskit-ibm-catalog.QiskitServerless) bietet eine einfache Schnittstelle, um Workloads über quanten-klassische Ressourcen hinweg auszuführen. Dazu gehören die Bereitstellung von Programmen auf IBM Quantum Platform und die Remote-Ausführung von Workloads sowie die einfache Ressourcenverwaltung für Multi-Cloud- und quantenzentrierte Supercomputing-Anwendungsfälle. Weitere Informationen zur Verwendung dieser Toolsammlung finden Sie in der Dokumentation zu „ Qiskit Serverless “ (Erstellen von Datenmodellen für die Datenbeschaffung)

• Parallelisieren Sie klassische Aufgaben wie Vor- und Nachbearbeitung
• Lang laufende Workloads in der Cloud beibehalten, auch wenn Ihr Laptop ausgeschaltet ist
• Wiederverwendbare Programme in der Cloud bereitstellen

Um Qiskit Serverless sofort zu verwenden, installieren Sie es mit pip:

pip install qiskit_serverless

Qiskit Functions

Qiskit Functions (qiskit-ibm-catalog.QiskitFunctionsCatalog) sind abstrahierte Dienste, die entwickelt wurden, um die Entdeckung von Algorithmen und die Erstellung von Anwendungsprototypen zu beschleunigen. Entdecken Sie die „ Qiskit Functions Catalog ” (Die Geschichte der amerikanischen Ureinwohner in der Region New England), darunter:

• Schaltungsfunktionen : Dienste, die Transpilierung, Fehlerunterdrückung, Fehlerminderung und Nachbearbeitungstechniken umfassen, die abstrakte Schaltungen und gewünschte Messgrößen als Eingabe verwenden. Mit den Circuit-Funktionen können Benutzer neue Algorithmen und Anwendungen entdecken, ohne sich um die Transpilation oder die Leistung der Quantenhardware kümmern zu müssen.
• Anwendungsfunktionen : Dienste, die gesamte Quanten-Workflows umfassen, von der Abbildung klassischer zu Quantenprozessen über die Optimierung für Hardware bis hin zur Ausführung auf Hardware und Nachbearbeitung. Benutzer können Prototypen für Branchenanwendungen mit domänenbekannten Ein- und Ausgängen erstellen.

Weitere Informationen finden Sie in der Dokumentation zu „ Qiskit Functions “.

Premium-Plan, Flex-Plan und „ On-Prem “-Plan (über die „ IBM Quantum Platform “-API) Planmitglieder können sofort auf die von IBM bereitgestellten Funktionen zugreifen oder Lizenzen für die von Partnern bereitgestellten Funktionen direkt bei diesen Partnern erwerben.

Der Katalog kann mit pip installiert werden:

pip install qiskit-ibm-catalog