Introduction à Qiskit

Le nom « Qiskit » est un terme générique désignant un ensemble de logiciels permettant d'exécuter des programmes sur des ordinateurs quantiques. Parmi ces outils logiciels, il convient de mentionner tout particulièrement l’ Qiskit SDK open source, ainsi que l’environnement d’exécution accessible via le service IBM Quantum Compute (anciennement appelé « Qiskit Runtime Service »), grâce auquel vous pouvez exécuter des charges de travail sur les unités de traitement quantique (QPU) d’ IBM®. À mesure que la technologie quantique évolue, Qiskit évolue lui aussi, avec de nouvelles fonctionnalités lancées chaque année qui viennent enrichir cette suite de logiciels quantiques de base.

En outre, de nombreux projets à code source ouvert font partie de l'écosystème Qiskit au sens large. Ces outils logiciels ne font pas partie de Qiskit lui-même, mais s'interfacent avec Qiskit et peuvent fournir des fonctionnalités supplémentaires précieuses.

IBM s'engage à développer l'informatique quantique de manière responsable. Pour en savoir plus et examiner nos principes quantiques responsables, consultez la rubrique Informatique quantique responsable.

Qiskit SDK

Le site Qiskit SDK (nom du paquet qiskit) est un kit de développement logiciel libre permettant de travailler avec des ordinateurs quantiques au niveau des circuits, opérateurs et primitives quantiques étendus (statiques, dynamiques et programmés). Cette bibliothèque est le composant central de Qiskit; c'est le plus grand paquetage sous le nom de Qiskit avec la plus large suite d'outils pour le calcul quantique, et beaucoup d'autres composants s'interfacent avec elle.

Voici quelques-unes des caractéristiques les plus utiles du site Qiskit SDK :

• Outils de construction de circuits (qiskit.circuit) - Pour initialiser et manipuler les registres, les circuits, les instructions, les portes, les paramètres et les objets de flux de contrôle.

• Bibliothèque de circuits (qiskit.circuit.library) - Une vaste gamme de circuits, d'instructions et de portes - des éléments clés pour les calculs quantiques basés sur des circuits.

• Bibliothèque d'informations quantiques (qiskit.quantum_info) - Une boîte à outils pour travailler avec des états, des opérateurs et des canaux quantiques, en utilisant des calculs exacts (pas de bruit d'échantillonnage). Ce module permet de spécifier les observables d'entrée et d'analyser la fidélité des résultats des requêtes sur les primitives.

• Transpiler (qiskit.transpiler) - Pour transformer et adapter les circuits quantiques à une topologie de dispositif spécifique, et optimiser l'exécution sur des unités de traitement quantique réelles (QPU).

• Primitives (qiskit.primitives) - Module contenant les définitions de base et les implémentations de référence des primitives « Sampler » et « Estimator », à partir desquelles les différents fournisseurs de matériel quantique peuvent dériver leurs propres implémentations. Pour plus d'informations sur les primitives « IBM Quantum », consultez la documentation.

Installation

Pour une présentation plus détaillée de l'installation d' Qiskit SDK, consultez la page d'installation. Si vous êtes prêt à l'installer dès maintenant, il vous suffit d'exécuter la commande suivante :

pip install qiskit

Benchmarking et le package Benchpress

L'analyse comparative est importante pour comparer les performances relatives d'un logiciel quantique à différents stades d'un processus de développement. Les tests d'étalonnage des logiciels quantiques pourraient, par exemple, porter sur la vitesse et la qualité de la construction, de la manipulation et de la transposition des circuits. IBM Quantum s'engage à fournir le SDK le plus performant possible et, à cette fin, le site Qiskit SDK est évalué à l'aide de plus de 1 000 tests mis au point par des universités de premier plan, des laboratoires nationaux et des chercheurs à l'adresse IBM. La suite d'analyse comparative utilisée pour ces tests, appelée Benchpress, est désormais disponible en tant que logiciel libre. Vous pouvez désormais utiliser le paquet Benchpress pour effectuer votre propre analyse des performances du SDK quantique.

Modules complémentaires Qiskit

Les modules complémentaires de Qiskit sont une collection de capacités de recherche pour la découverte d'algorithmes à grande échelle. Ces capacités s'appuient sur les outils performants de Qiskit pour la création et l'exécution d'algorithmes quantiques. Les addons sont des composants logiciels modulaires qui s'intègrent dans un flux de travail afin d'adapter ou de concevoir de nouveaux algorithmes quantiques. Pour en savoir plus sur l'ensemble des addons Qiskit disponibles et sur la manière de commencer à les utiliser, consultez la documentation.

L'écosystème Qiskit

Au-delà de Qiskit, il existe de nombreux projets open-source qui utilisent le nom "Qiskit" mais qui ne font pas partie de Qiskit lui-même; ils s'interfacent plutôt avec Qiskit et peuvent fournir des fonctionnalités supplémentaires précieuses pour compléter le flux de travail de base de Qiskit. Certains de ces projets sont maintenus par des équipes IBM Quantum, tandis que d'autres sont soutenus par la communauté des logiciels libres au sens large. Le site Qiskit SDK est conçu de manière modulaire et extensible afin de permettre aux développeurs de créer facilement des projets tels que ceux-ci qui étendent ses capacités.

Parmi les projets les plus populaires de l'écosystème Qiskit, on peut citer

• Qiskit Aer (qiskit-aer) - un paquet pour les simulateurs de calcul quantique avec des modèles de bruit réalistes. Il fournit des interfaces pour exécuter des circuits quantiques avec ou sans bruit en utilisant plusieurs méthodes de simulation différentes. Maintenu par IBM Quantum.
• qBraid SDK (qbraid) - un cadre d'exécution quantique agnostique pour les fournisseurs de logiciels et de matériel quantiques, conçu pour rationaliser la gestion du cycle de vie complet des tâches quantiques - de la définition des spécifications du programme à la soumission de la tâche et jusqu'au post-traitement et à la visualisation des résultats. Maintenu par qBraid.
• mthree mthree - un paquetage pour la mise en œuvre de M3 (Matrix-free Measurement Mitigation), une technique d'atténuation des mesures qui résout les probabilités de mesure corrigées en utilisant une étape de réduction de la dimensionnalité suivie d'une factorisation LU directe ou d'une méthode itérative préconditionnée qui converge nominalement en O(1) étapes, et qui peut être calculée en parallèle. Maintenu par IBM Quantum.

Vous trouverez un catalogue de projets sur la page de l'écosystème Qiskit, ainsi que des informations sur la manière de proposer votre propre projet.

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