Úvod

Své kvantové programy můžeš testovat spouštěním na simulovaných zařízeních a zkoumat jejich výkon v podmínkách realistických šumových modelů. Díky tomu je můžeš ladit ještě před odesláním na kvantovou procesorovou jednotku (QPU).

Kvantové simulátory pomáhají s vývojem a testováním programů před jejich doladěním a odesláním na kvantový hardware. Lokální simulátory to zvládají s dobrým výkonem a efektivitou.

Protože náklady na klasickou simulaci kvantových obvodů rostou exponenciálně s počtem qubitů, obvody s více než přibližně 50 qubity zpravidla na simulátorech nelze spustit. Pro takové obvody máš tyto možnosti:

• Testovat menší verze obvodů, které lze klasicky simulovat.
• Upravit obvody tak, aby se staly klasicky simulovatelnými, i když méně přesnými.

Stabilizační obvody, známé také jako Cliffordovy obvody, jsou užitečným nástrojem pro dosažení tohoto druhého cíle. Jedná se o omezenou třídu kvantových obvodů, které lze efektivně klasicky simulovat. Specializované simulátory dokáží snadno simulovat stabilizační obvody s tisíci qubity. Více informací najdeš v článku Efficient simulation of stabilizer circuits with Qiskit Aer primitives.

Pro obecné kvantové obvody jsou k dispozici následující nástroje pro testování a ladění kvantových programů:

• Pro přesnou simulaci malých kvantových obvodů můžeš použít referenční primitiva dodávaná s Qiskitem. Viz Exact simulation with Qiskit primitives.
• Pro výkonnější simulaci zvládající větší obvody nebo pro zahrnutí šumových modelů do simulace použij Qiskit Aer, projekt v rámci Qiskit Ecosystem. Viz Exact and noisy simulation with Qiskit Aer primitives.
• Pro vytváření vlastních šumových modelů použij modul noise Qiskit Aer. Viz Building noise models.

Hardwarové požadavky

Množství paměti potřebné pro kvantovou simulaci ovlivňuje několik faktorů, takže neexistují přesné hardwarové požadavky, existují však určitá vodítka, která můžeš sledovat.

• Jediným požadavkem pro spuštění Qiskitu je funkční prostředí Python. Podrobnosti najdeš v části Operating system support.
• Protože požadavky na simulaci kvantových obvodů rostou exponenciálně s počtem qubitů, dostupný hardware omezuje počet qubitů, které lze simulovat. Například systém se 4 GB RAM dokáže simulovat přibližně 27 qubitů.
• Více nebo méně dostupné paměti nepovede k přesnějším ani méně přesným výsledkům (za předpokladu, že jsou výsledky vráceny), i když více paměti může vrátit výsledky rychleji nebo umožnit simulaci více qubitů.
• Chceš-li z hardware vytěžit maximum, používej lokální stabilizační (Cliffordovu) simulaci obvodů, kdykoli je to možné. Příklady najdeš v části Clifford simulation with Qiskit Runtime local testing mode nebo Efficient simulation of stabilizer circuits with Qiskit Aer primitives.
• Výpočetní výkon lze zvýšit podle těchto pokynů pro spuštění s více GPU, uzly nebo obojím.

Další kroky

Doporučení

• Zjisti více o přesné a šumové simulaci s primitivy Qiskit Aer.
• Přečti si dokumentaci vizualizace obvodů.
• Přečti si dokumentaci vizualizace časování obvodů.
• Ladění úloh Qiskit Runtime.