Einführung

Sie können Ihre Quantenprogramme testen, indem Sie sie auf simulierten Geräten laufen lassen und ihre Leistung unter realistischen Geräuschmodellen untersuchen. So können Sie sie debuggen, bevor Sie sie an eine Quantenverarbeitungseinheit (QPU) senden.

Quantensimulatoren können zur Entwicklung und zum Testen von Programmen eingesetzt werden, bevor sie fein abgestimmt und an Quantenhardware gesendet werden. Lokale Simulatoren können dies mit guter Leistung und Effizienz tun.

Da die Kosten für die klassische Simulation von Quantenschaltungen exponentiell mit der Anzahl der Qubits skalieren, können Schaltungen, die größer als etwa 50 Qubits sind, im Allgemeinen nicht auf Simulatoren ausgeführt werden. Für solche Schaltungen können Sie:

• Testen Sie kleinere Versionen der Schaltungen, die klassisch simuliert werden können.
• Ändern Sie die Schaltungen so, dass sie klassisch simulierbar werden, wenn auch weniger genau.

Stabilisatorschaltungen, auch als Clifford-Schaltungen bekannt, sind ein nützliches Mittel, um dieses Ziel zu erreichen. Es handelt sich hierbei um eine begrenzte Klasse von Quantenschaltungen, die klassisch effizient simuliert werden können. Spezielle Simulatoren können Stabilisatorschaltungen mit Tausenden von Qubits problemlos simulieren. Weitere Informationen finden Sie unter „Effiziente Simulation von Stabilisatorschaltungen mit Qiskit Aer-Primitiven “.

Für allgemeine Quantenschaltungen stehen die folgenden Werkzeuge zum Testen und Debuggen Ihrer Quantenprogramme zur Verfügung:

• Zur exakten Simulation kleiner Quantenschaltungen können Sie die in Qiskit enthaltenen Referenzprimitive verwenden. Siehe „Exakte Simulation mit Primitiven aus ‚ Qiskit SDK ‘ “.
• Für eine leistungsstärkere Simulation, die größere Schaltungen verarbeiten kann, oder um Rauschmodelle in Ihre Simulation einzubinden, verwenden Sie Qiskit Aer, ein Projekt, das Teil des Qiskit Ecosystems ist. Siehe Exakte und verrauschte Simulation mit Qiskit Aer-Primitiven.
• Um benutzerdefinierte Rauschmodelle zu erstellen, verwenden Sie das noise Modul von Qiskit Aer. Siehe „Erstellung von Lärmmodellen “.

Hardware-Überlegungen

Wie viel Speicherplatz die Quantensimulation benötigt, hängt von mehreren Faktoren ab. Daher gibt es keine genauen Hardware-Anforderungen für die Simulation, aber es gibt einige Richtlinien, die Sie befolgen können.

• Die einzige Voraussetzung für die Ausführung von Qiskit ist eine funktionierende „ Python “-Umgebung. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt „Unterstützte Betriebssysteme “.
• Da die Anforderungen an die Simulation von Quantenschaltungen exponentiell mit der Anzahl der Qubits skalieren, begrenzt die verfügbare Hardware die Anzahl der simulierbaren Qubits. Ein System mit 4GB RAM kann zum Beispiel etwa 27 Qubits simulieren.
• Mehr oder weniger verfügbarer Speicher führt nicht zu genaueren oder ungenaueren Ergebnissen (vorausgesetzt, die Ergebnisse werden zurückgegeben), obwohl mehr Speicher die Ergebnisse schneller zurückgibt oder es ermöglicht, mehr Qubits zu simulieren.
• Um den größtmöglichen Nutzen aus Ihrer Hardware zu ziehen, sollten Sie nach Möglichkeit die lokale Stabilisator-Schaltungssimulation (Clifford) verwenden. Beispiele finden Sie unter „Clifford-Simulation mit qiskit-ibm-runtime lokalem Testmodus“ oder „Effiziente Simulation von Stabilisatorschaltungen mit Qiskit Aer-Primitiven “.
• Sie können Ihre Rechenleistung erhöhen, indem Sie diese Anweisungen befolgen, um mit mehreren GPUs, Knoten oder beidem zu arbeiten.

Nächste Schritte