Úvod do Qiskit Functions

Poznámky

• Qiskit Functions jsou experimentální funkce dostupné pouze uživatelům plánů IBM Quantum® Premium Plan, Flex Plan a On-Prem (přes IBM Quantum Platform API). Jsou ve stavu preview release a mohou se změnit.

Qiskit Functions zjednodušují a urychlují objevování algoritmů a vývoj aplikací v měřítku utility tím, že abstrahují části pracovního postupu vývoje kvantového softwaru. Díky tomu Qiskit Functions uvolňují čas, který by jinak byl strávený ručním psaním kódu a jemným laděním experimentů.

Qiskit Functions Catalog

Funkce existují ve dvou podobách:

Typ	Co dělá?	Ukázkové vstupy a výstupy	Pro koho je určena?
Circuit function	Zjednodušené rozhraní pro spouštění Circuit. Abstrahuje transpilaci, potlačení chyb a zmírnění chyb	Vstup: Abstraktní objekty PUB Výstup: Zmírněné očekávané hodnoty	Výzkumníci používající Qiskit k objevování nových algoritmů a aplikací, aniž by se museli soustředit na optimalizaci pro hardware nebo na zpracování chyb. Circuit functions lze použít k vytváření vlastních application functions.
Application function	Pokrývá úkoly vyšší úrovně, například zkoumání algoritmů a případů použití specifických pro danou doménu. Abstrahuje kvantový pracovní postup pro řešení úkolů s klasickými vstupy a výstupy	Vstup: Molekuly, grafy Výstup: Energie základního a excitovaného stavu, optimální hodnoty pro účelovou funkci	Výzkumníci v nekvantových oblastech, kteří integrují kvantové výpočty do stávajících rozsáhlých klasických pracovních postupů, aniž by museli mapovat klasická data na kvantové Circuit.

Funkce poskytují IBM® a partneři třetích stran. Každá je optimalizovaná pro určitý typ pracovní zátěže a má jedinečné možnosti ladění výkonu.

Přehled dostupných funkcí

Circuit functions

Název	Poskytovatel	Doporučené použití	Jedinečné výhody
Tensor-Network Error Mitigation Průvodce Referenční dokumentace API Licence	Algorithmiq	Pracovní zátěže s pozorovatelnými nízké váhy a obvody bez smyček.	Snižuje režii měření a rozptyl, čímž překonává standardní referenční metody zmírnění chyb jako Zero Noise Extrapolation (ZNE) a Probabilistic Error Cancellation (PEC) pro příslušné třídy obvodů.
QESEM: Error Suppression and Error Mitigation Průvodce Referenční dokumentace API	Qedma	Pracovní zátěže zahrnující obvody se zlomkovými nebo parametrizovanými hradly, pozorovatelnými vysoké váhy a pracovní postupy vyžadující nezkreslené očekávané hodnoty a přesné odhady doby běhu.	Produkuje nezkreslené očekávané hodnoty s nižším rozptylem a nároky na zdroje, překonává ZNE a PEC pro příslušné třídy obvodů.
Performance Management Průvodce Referenční dokumentace API Licence	Q-CTRL	Pracovní zátěže obsahující parametrické obvody, hluboké obvody nebo vyžadující mnoho spuštění obvodů.	Automaticky aplikuje potlačení chyb řízené AI na kvantové algoritmy, maximalizuje výkon zařízení IBM pro dosažení přesných výsledků při snižování počtu shotů (opakování měření), výpočetního času a nákladů. Metoda s nulovou režií, která zlepšuje přesnost spuštění pro primitiva Sampler a Estimator, kompatibilní s libovolnou váhou pozorovatelných.
Orbit Průvodce Referenční dokumentace API	Quantum Elements	Pracovní zátěže obsahující nečinné úseky nebo mezery v plánování, včetně statických i dynamických obvodů, jako je kvantová korekce chyb, měření uprostřed obvodu, orákulární algoritmy, variační kvantové algoritmy a simulace hamiltoniánů.	Spojuje optimalizovanou transpilaci, dynamické oddělení (dynamical decoupling) a zmírnění chyb měření do jednotného pracovního postupu, který zlepšuje výkon obvodů na hardwaru IBM Quantum. Aplikuje potlačení chyb s nízkou režií, které zachovává původní logiku obvodu bez dodatečného kvantového či klasického času předzpracování, takže uživatelé mohou každou techniku zapnout, vypnout nebo porovnat se surovým obvodem.

Application functions

Název	Poskytovatel	Doporučené použití	Jedinečné výhody
QUICK-PDE Průvodce Referenční dokumentace API Licence	ColibriTD	Použití kvantových výpočtů pro multifyzikální PDE. Připrav simulační pracovní postupy pro kvantový hardware se zachováním plné kontroly nad kvantovými i fyzikálními modelovacími parametry.	Nabízí robustní hybridní VQA rámec, který poskytuje přesná a škálovatelná řešení PDE prostřednictvím pokročilého kódování řešení a spektrálních metod, takže je ideálním vstupním bodem pro týmy, které chtějí budovat kvantově připravené simulační schopnosti.
Quantum Portfolio Optimizer Průvodce Referenční dokumentace API Licence	Global Data Quantum	Pracovní zátěže pro finanční optimalizaci, hledání optimálních portfoliových strategií v čase při minimalizaci rizika a maximalizaci výnosů, umožňující zpětné testování obchodních strategií.	Řeší kombinatorické optimalizační problémy prostřednictvím vysoce specializované adaptace kvantového algoritmu VQE pro tento finanční případ použití, s využitím optimalizovaných strategií spouštění a optimalizátorů spolu s technikami zmírnění chyb zohledňujícími šum přizpůsobenými pro optimalizaci portfolia.
HI-VQE Chemistry Průvodce Referenční dokumentace API Licence	Qunova Computing	Pracovní zátěže v oblasti výpočetní chemie, molekulární simulace, materiálové vědy nebo jakékoli hamiltonské simulace vyžadující řešení problémů elektronické struktury mnoha těles.	Řeší elektronické struktury molekul pomocí rozšířeného SQD dosahujícího chemické přesnosti (1 kcal/mol, 1,6 mHa) pro problémy modelované s 40 až 60 qubity, čímž překonává některá klasická řešení na superpočítačích nebo standardní SQD v rychlosti konvergence nebo přesnosti, resp. o řády velikosti.
Iskay Quantum Optimizer Průvodce Referenční dokumentace API Licence	Kipu Quantum	Optimalizační pracovní zátěže jako plánování, logistika, směrování a problémy QUBO/HUBO.	Integrované laditelné klasické metody před- a po-zpracování pro kvantovou optimalizační rutinu. Poskytuje výhodu v době běhu oproti klasickým řešičům (CPLEX, simulované žíhání a tabu search) na vybraných HUBO benchmarcích. Náročná úloha Market Split ms_5_100 vyřešena během několika hodin (viz tento tutoriál).
Singularity Machine Learning Průvodce Referenční dokumentace API Licence	Multiverse Computing	Klasické pracovní postupy strojového učení pro klasifikaci, které by mohly těžit ze zlepšené přesnosti nebo výpočetní efektivity využitím kvantové optimalizace spouštěné na hardwaru IBM.	Dosahuje přesnosti srovnatelné s klasickými modely jako Random Forest nebo XGBoost nebo je překonává, přičemž pracuje s výrazně menším počtem základních modelů (learnerů) a kompaktnějším ansámblem. Pohání ho kvantově optimalizované hlasování, které vybírá nejinformativnější základní modely a zpřesňuje rozhodovací hranice, výsledkem je větší efektivita, snížená složitost modelu a robustnější výkon.
Optimization Solver Průvodce Referenční dokumentace API Licence	Q-CTRL	Binární optimalizační problémy nebo jakýkoli kombinatorický problém, který lze mapovat na binární účelovou funkci. Jsou podporovány účelové funkce libovolného řádu a velikosti problémů až do maximálního rozsahu zařízení.	Ucelené (end-to-end) kvantové optimalizační řešení zohledňující šum, které umožňuje zadávat definice problémů na vysoké úrovni a automaticky nachází přesná řešení klasicky náročných kombinatorických problémů na kvantovém hardwaru v měřítku utility. Abstrahuje složitost tím, že se stará o potlačení chyb, efektivní mapování a hybridní kvantově-klasickou optimalizaci pro řešení optimalizačních úloh v plném rozsahu zařízení bez hlubokých znalostí kvantových výpočtů.
Parity Twine Optimizer Průvodce Referenční dokumentace API	ParityQC	Optimalizační pracovní zátěže, které těží ze sníženého počtu hradel a hloubky obvodu a umožňují velikosti problémů relevantní pro průmysl, které jsou se standardními transpilačními metodami silně závislými na SWAP neuskutečnitelné.	Využívá metodu Parity Twine, postavenou na architektuře Parity, k minimalizaci počtu dvoukubitových hradel a hloubky obvodu při zohlednění konektivity zařízení a implementuje nelokální interakce bez hradel SWAP. Automatizuje kroky transpilace s minimálním vstupem od uživatele a využívá efektivní přístup QAOA s hloubkou jedna k získání optimálních parametrů obvodu na CPU, čímž minimalizuje potřebnou dobu běhu na QPU.
Constrained Quantum Optimizer Průvodce Referenční dokumentace API	Aqarios	Omezené binární optimalizační problémy zadané jako soubor LP, soubor MPS nebo model Luna, zejména s omezeními typu one-hot nebo set-packing.	Řeší omezené binární optimalizační problémy přímo a omezení typu one-hot a set-packing vynucuje nativně pomocí XY-mixerů místo penalizačních členů, což zmenšuje prohledávaný prostor na přípustný podprostor a zlepšuje kvalitu řešení. Automaticky zajišťuje přeformulování, syntézu obvodů, transpilaci a provedení na hardwaru pomocí iterativního warm-startingu algoritmu FlexQAOA, bez trénování variačních parametrů.