Introduzione

È possibile testare i programmi quantistici eseguendoli su dispositivi simulati ed esplorando le loro prestazioni in base a modelli realistici di rumore del dispositivo. Ciò consente di eseguire il debug prima di inviarli a un'unità di elaborazione quantistica (QPU).

I simulatori quantistici possono essere utilizzati per aiutare a sviluppare e testare i programmi prima di metterli a punto e inviarli all'hardware quantistico. I simulatori locali possono farlo con buone prestazioni ed efficienza.

Poiché il costo della simulazione classica dei circuiti quantistici cresce esponenzialmente con il numero di qubit, i circuiti più grandi di circa 50 qubit non possono generalmente essere eseguiti sui simulatori. Per tali circuiti, è possibile:

• Testate versioni più piccole dei circuiti che possono essere simulate in modo classico.
• Modificare i circuiti in modo che diventino simulabili in modo classico, anche se meno preciso.

I circuiti stabilizzatori, noti anche come circuiti di Clifford, sono uno strumento utile per raggiungere quest'ultimo obiettivo. Si tratta di una classe limitata di circuiti quantistici che possono essere simulati in modo efficiente con metodi classici. Simulatori specializzati sono in grado di simulare facilmente circuiti stabilizzatori con migliaia di qubit. Per ulteriori informazioni, consultare la sezione "Simulazione efficiente dei circuiti stabilizzatori con le primitive di Qiskit Aer".

Per i circuiti quantistici generali, sono disponibili i seguenti strumenti per testare ed eseguire il debug dei programmi quantistici:

• Per una simulazione accurata di piccoli circuiti quantistici, è possibile utilizzare le primitive di riferimento incluse in Qiskit. Vedi la simulazione "Exact" con le primitive " Qiskit SDK ".
• Per una simulazione più performante, in grado di gestire circuiti più grandi, o per incorporare modelli di rumore nella simulazione, utilizzate Qiskit Aer, un progetto che fa parte del Qiskit Ecosystem. Vedere Simulazione esatta e rumorosa con le primitive Qiskit Aer.
• Per creare modelli di rumore personalizzati, utilizza il noise modulo di Qiskit Aer. Vedi "Creazione di modelli di rumore ".

Considerazioni sull'hardware

La quantità di memoria richiesta dalla simulazione quantistica è influenzata da diversi fattori, pertanto non esistono requisiti hardware precisi per la simulazione, ma esistono alcune linee guida da seguire.

• L'unico requisito per eseguire Qiskit è un ambiente Python e funzionante. Per ulteriori dettagli, consultare la sezione "Supporto dei sistemi operativi".
• Poiché i requisiti per la simulazione dei circuiti quantistici scalano esponenzialmente con il numero di qubit, l'hardware disponibile limita il numero di qubit che possono essere simulati. Ad esempio, un sistema con 4GB RAM può simulare circa 27 qubit.
• Una maggiore o minore quantità di memoria disponibile non si tradurrà in risultati più o meno accurati (ammesso che i risultati vengano restituiti), anche se una maggiore quantità di memoria potrebbe restituire i risultati più velocemente o permettere di simulare più qubit.
• Per ottenere il massimo dall'hardware, ricorri, quando possibile, alla simulazione del circuito dello stabilizzatore locale (Clifford). Si vedano, ad esempio, la simulazione di Clifford con la modalità di test locale qiskit-ibm-runtime o la simulazione efficiente dei circuiti stabilizzatori con le primitive di Qiskit Aer.
• È possibile aumentare la potenza di calcolo seguendo queste istruzioni per eseguire l'operazione con più GPU, nodi o entrambi.

Passi successivi