Introduzione a Qiskit

Il nome "Qiskit" è un termine generico che indica un insieme di software destinati all'esecuzione di programmi su computer quantistici. Tra questi strumenti software spiccano in particolare l’ Qiskit SDK open source e l’ambiente di esecuzione, accessibile tramite il servizio IBM Quantum Compute Service (precedentemente noto come Qiskit Runtime Service), attraverso il quale è possibile eseguire carichi di lavoro sulle unità di elaborazione quantistica (QPU) di IBM®. Man mano che la tecnologia quantistica si evolve, anche Qiskit si evolve, con nuove funzionalità rilasciate ogni anno che ampliano questa raccolta fondamentale di software quantistico.

Inoltre, molti progetti open-source fanno parte del più ampio ecosistema Qiskit. Questi strumenti software non fanno parte di Qiskit stesso, ma si interfacciano con Qiskit e possono fornire preziose funzionalità aggiuntive.

IBM è impegnata nello sviluppo responsabile dell'informatica quantistica. Per saperne di più ed esaminare i nostri principi quantistici responsabili, consultate l'argomento Informatica quantistica responsabile.

L' Qiskit SDK

Qiskit SDK (nome del pacchetto qiskit) è un SDK open-source per lavorare con i computer quantistici a livello di circuiti, operatori e primitive quantistiche estese (statiche, dinamiche e programmate). Questa libreria è il componente principale di Qiskit; è il pacchetto più grande sotto il nome di Qiskit con la più ampia suite di strumenti per il calcolo quantistico e molti altri componenti si interfacciano con essa.

Tra le caratteristiche più utili del sito Qiskit SDK vi sono:

• Strumenti per la costruzione di circuiti (qiskit.circuit) - Per inizializzare e manipolare registri, circuiti, istruzioni, porte, parametri e oggetti del flusso di controllo.

• Libreria di circuiti (qiskit.circuit.library) - Una vasta gamma di circuiti, istruzioni e porte, elementi fondamentali per le computazioni quantistiche basate su circuiti.

• Libreria di informazioni quantistiche (qiskit.quantum_info) - Un kit di strumenti per lavorare con stati, operatori e canali quantistici, utilizzando calcoli esatti (senza rumore di campionamento). Utilizzare questo modulo per specificare gli osservabili di ingresso e analizzare la fedeltà degli output delle query sulle primitive.

• Transpiler (qiskit.transpiler) - Per trasformare e adattare i circuiti quantistici alla topologia di dispositivi specifici e ottimizzarli per l'esecuzione su unità di elaborazione quantistica (QPU) reali.

• Primitives (qiskit.primitives) - Il modulo che contiene le definizioni di base e le implementazioni di riferimento delle primitive Sampler ed Estimator, da cui i diversi fornitori di hardware quantistico possono ricavare le proprie implementazioni. Per ulteriori informazioni sulle primitive " IBM Quantum ", consultare la documentazione.

Installazione

Per una guida più dettagliata all'installazione dell' Qiskit SDK, consulta la pagina dedicata all'installazione. Se sei pronto per installarlo adesso, basta eseguire:

pip install qiskit

Benchmarking e pacchetto Benchpress

Il benchmarking è importante per confrontare le prestazioni relative del software quantistico nelle diverse fasi di un flusso di lavoro di sviluppo. I test di benchmarking per il software quantistico potrebbero, ad esempio, esaminare la velocità e la qualità della costruzione, della manipolazione e del transpiling dei circuiti. IBM Quantum si impegna a fornire l'SDK più performante possibile e, a tal fine, Qiskit SDK è sottoposto a benchmark utilizzando oltre 1.000 test sviluppati dalle principali università, laboratori nazionali e ricercatori di IBM. La suite di benchmarking utilizzata per questi test, denominata Benchpress, è ora disponibile come pacchetto open-source. È ora possibile utilizzare il pacchetto Benchpress per eseguire la propria analisi delle prestazioni dell'SDK quantistico.

Componenti aggiuntivi Qiskit

I componenti aggiuntivi di Qiskit sono una raccolta di funzionalità di ricerca per la scoperta di algoritmi su larga scala. Queste funzionalità si basano sulla performante base di strumenti di Qiskit per la creazione e l'esecuzione di algoritmi quantistici. Gli addon sono componenti software modulari che si inseriscono in un flusso di lavoro per scalare o progettare nuovi algoritmi quantistici. Per saperne di più sulla serie di addon Qiskit disponibili e su come iniziare a utilizzarli, visitate la documentazione.

L'ecosistema Qiskit

Oltre a Qiskit, esistono molti progetti open-source che utilizzano il nome "Qiskit" ma non fanno parte di Qiskit stesso; piuttosto, si interfacciano con Qiskit e possono fornire preziose funzionalità aggiuntive per integrare il flusso di lavoro principale di Qiskit. Alcuni di questi progetti sono gestiti dai team di IBM Quantum, mentre altri sono supportati dalla più ampia comunità open-source. Qiskit SDK è stato progettato in modo modulare ed estensibile, per consentire agli sviluppatori di creare facilmente progetti come questi che ne estendano le capacità.

Alcuni progetti popolari nell'ecosistema Qiskit includono:

• Qiskit Aer (qiskit-aer) - un pacchetto per simulatori di calcolo quantistico con modelli di rumore realistici. Fornisce interfacce per eseguire circuiti quantistici con o senza rumore utilizzando diversi metodi di simulazione. A cura di IBM Quantum.
• qBraid SDK (qbraid) - un framework per il runtime quantistico indipendente dalla piattaforma per fornitori di software e hardware quantistici, progettato per semplificare la gestione dell'intero ciclo di vita dei lavori quantistici, dalla definizione delle specifiche del programma all'invio del lavoro, fino alla post-elaborazione e alla visualizzazione dei risultati. A cura di qBraid.
• mthree mthree - un pacchetto per l'implementazione di M3 (Matrix-free Measurement Mitigation), una tecnica di mitigazione delle misure che risolve le probabilità di misura corrette usando una fase di riduzione della dimensionalità seguita da una fattorizzazione LU diretta o da un metodo iterativo precondizionato che converge nominalmente in O(1) passi e può essere calcolato in parallelo. A cura di IBM Quantum.

Puoi trovare un catalogo di progetti nella pagina dell'ecosistema Qiskit, nonché informazioni su come nominare il tuo progetto.

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