Introducción a Qiskit

El nombre "Qiskit" es un término general que hace referencia a una colección de software para ejecutar programas en ordenadores cuánticos. Entre estas herramientas de software destaca el código abierto Qiskit SDK, y el entorno de ejecución (al que se accede mediante Qiskit Runtime ) a través del cual se pueden ejecutar cargas de trabajo en las unidades de procesamiento cuántico (QPU) IBM®. A medida que evoluciona la tecnología cuántica, también lo hace Qiskit, con nuevas funciones lanzadas cada año que amplían esta colección básica de software cuántico.

Además, muchos proyectos de código abierto forman parte del ecosistema más amplio de Qiskit. Estas herramientas de software no forman parte de Qiskit en sí, sino que interactúan con Qiskit y pueden proporcionar una valiosa funcionalidad adicional.

IBM está comprometida con el desarrollo responsable de la computación cuántica. Obtenga más información y revise nuestros principios cuánticos responsables en el tema Informática cuántica responsable.

Qiskit SDK

Qiskit SDK (nombre del paquete qiskit) es un SDK de código abierto para trabajar con ordenadores cuánticos a nivel de circuitos cuánticos extendidos (estáticos, dinámicos y programados), operadores y primitivas. Esta biblioteca es el componente central de Qiskit; es el paquete más grande bajo el nombre Qiskit con el conjunto más amplio de herramientas para la computación cuántica, y muchos otros componentes interactúan con él.

Algunas de las funciones más útiles de Qiskit SDK son:

• Herramientas de creación de circuitos (qiskit.circuit) - Para inicializar y manipular registros, circuitos, instrucciones, puertas, parámetros y objetos de flujo de control.

• Biblioteca de circuitos (qiskit.circuit.library) - Una amplia gama de circuitos, instrucciones y compuertas, elementos clave para los cálculos cuánticos basados en circuitos.

• Biblioteca de información cuántica (qiskit.quantum_info) - Un conjunto de herramientas para trabajar con estados cuánticos, operadores y canales, utilizando cálculos exactos (sin ruido de muestreo). Utilice este módulo para especificar observables de entrada y analizar la fidelidad de las salidas de las consultas de primitivas.

• Transpilador (qiskit.transpiler) - Para transformar y adaptar circuitos cuánticos a la topología de dispositivos específicos y optimizar su ejecución en unidades de procesamiento cuántico (QPU) reales.

• Primitivas (qiskit.primitives) - El módulo que contiene las definiciones básicas y las implementaciones de referencia de las primitivas Sampler y Estimator, a partir de las cuales los distintos proveedores de hardware cuántico pueden desarrollar sus propias implementaciones. Consulte la documentación para obtener más información sobre las primitivas de « Qiskit Runtime ».

Instalación

Para obtener una introducción más detallada sobre cómo instalar el « Qiskit SDK », consulta la página de instalación. Si ya estás listo para instalarlo, solo tienes que ejecutar:

pip install qiskit

Benchmarking y el paquete Benchpress

La evaluación comparativa es importante para comparar el rendimiento relativo del software cuántico en las distintas fases de un flujo de trabajo de desarrollo. Las pruebas comparativas del software cuántico podrían, por ejemplo, analizar la velocidad y calidad de la construcción, manipulación y transpilación de circuitos. IBM Quantum se ha comprometido a ofrecer el SDK con el mayor rendimiento posible y, para ello, Qiskit SDK se ha sometido a más de 1.000 pruebas desarrolladas por las principales universidades, laboratorios nacionales e investigadores en IBM. El paquete de evaluación comparativa utilizado para estas pruebas, denominado Benchpress, ya está disponible como paquete de código abierto. Ahora puede utilizar el paquete Benchpress para realizar su propio análisis del rendimiento del SDK cuántico.

Complementos de Qiskit

Los complementos de Qiskit son una colección de capacidades de investigación para el descubrimiento de algoritmos a gran escala. Estas funciones se basan en la potente base de herramientas de Qiskit para crear y ejecutar algoritmos cuánticos. Los addons son componentes de software modulares que se conectan a un flujo de trabajo para escalar o diseñar nuevos algoritmos cuánticos. Para obtener más información sobre el conjunto de complementos Qiskit disponibles y cómo empezar a utilizarlos, visita la documentación.

El ecosistema Qiskit

Además de Qiskit, existen muchos proyectos de código abierto que utilizan el nombre "Qiskit" pero que no forman parte de Qiskit propiamente dicho, sino que interactúan con Qiskit y pueden proporcionar una valiosa funcionalidad adicional para complementar el flujo de trabajo central de Qiskit. Algunos de estos proyectos son mantenidos por equipos de IBM Quantum, mientras que otros cuentan con el apoyo de la comunidad de código abierto en general. Qiskit SDK se ha diseñado de forma modular y extensible para facilitar a los desarrolladores la creación de proyectos que amplíen sus capacidades.

Algunos de los proyectos más populares del ecosistema Qiskit son:

• Qiskit Aer (qiskit-aer) - un paquete para simuladores de computación cuántica con modelos de ruido realistas. Proporciona interfaces para ejecutar circuitos cuánticos con o sin ruido utilizando múltiples métodos de simulación diferentes. Mantenido por IBM Quantum.
• qBraid SDK (qbraid): un marco de tiempo de ejecución cuántico independiente de la plataforma para proveedores de software y hardware cuánticos, diseñado para agilizar la gestión del ciclo de vida completo de los trabajos cuánticos, desde la definición de las especificaciones del programa hasta el envío del trabajo, pasando por el posprocesamiento y la visualización de los resultados. Mantenido por qBraid.
• mthree mthree - un paquete para implementar M3 (Matrix-free Measurement Mitigation), una técnica de mitigación de la medición que resuelve las probabilidades de medición corregidas utilizando un paso de reducción de la dimensionalidad seguido de una factorización LU directa o de un método iterativo precondicionado que nominalmente converge en O(1) pasos, y que puede calcularse en paralelo. Mantenido por IBM Quantum.

Puede encontrar un catálogo de proyectos en la página del ecosistema Qiskit, así como información sobre cómo nominar su propio proyecto.

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