Měření Qubitů

Verze balíčků

Kód na této stránce byl vyvinut s použitím následujících požadavků. Doporučujeme použít tyto nebo novější verze.

qiskit[all]~=2.3.0
qiskit-ibm-runtime~=0.43.1

Chceš-li získat informace o stavu Qubitu, můžeš ho změřit na klasický bit. V Qiskitu se měření provádějí ve výpočetní bázi, tj. v jednoqubitové Pauliho- $Z$ bázi. Měření tedy vrátí hodnotu 0 nebo 1 podle překryvu s vlastními stavy Pauliho- $Z$ operátoru $|0\rangle$ a $|1\rangle$ :

|q\rangle \xrightarrow{measure}\begin{cases} 0 (\text{outcome}+1), \text{with probability } p_0=|\langle q|0\rangle|^{2}\text{,} \\ 1 (\text{outcome}-1), \text{with probability } p_1=|\langle q|1\rangle|^{2}\text{.} \end{cases}

Měření uprostřed Circuit

Měření uprostřed Circuit jsou klíčovou součástí dynamických Circuit. Před verzí qiskit-ibm-runtime v0.43.0 byla instrukce measure jedinou měřicí instrukcí v Qiskitu. Měření uprostřed Circuit však mají jiné požadavky na ladění než terminální měření (měření probíhající na konci Circuit). Například při ladění měření uprostřed Circuit je třeba brát v úvahu dobu trvání instrukce, protože delší instrukce způsobují větší šum. U terminálních měření dobu trvání instrukce řešit nemusíš, protože po nich již žádné instrukce nenásledují.

Ve verzi qiskit-ibm-runtime v0.43.0 byla zavedena instrukce MidCircuitMeasure. Jak název napovídá, jde o novou měřicí instrukci optimalizovanou pro měření uprostřed Circuit na IBM® QPU.

poznámka

Instrukce MidCircuitMeasure se mapuje na instrukci measure_2 uvedenou v supported_instructions Backendu. Instrukce measure_2 však není podporována na všech Backendech. Pomocí service.backends(filters=lambda b: "measure_2" in b.supported_instructions) najdeš Backendy, které ji podporují. V budoucnu mohou být přidány nové instrukce měření, ale není to zaručeno.

Přidání měření do Circuit

Existuje několik způsobů, jak přidat měření do Circuit:

Metoda `QuantumCircuit.measure`

Metodu measure použij k měření QuantumCircuit.

Příklady:

# Added by doQumentation — required packages for this notebook
!pip install -q qiskit qiskit-ibm-runtime

from qiskit import QuantumCircuit

qc = QuantumCircuit(5, 5)
qc.x(0)
qc.x(1)
qc.x(4)
qc.measure(
    range(5), range(5)
)  #  Measures all qubits into the corresponding clbit.

<qiskit.circuit.instructionset.InstructionSet at 0x7fdc54260490>

from qiskit import QuantumCircuit

qc = QuantumCircuit(3, 1)
qc.x([0, 2])
qc.measure(1, 0)  # Measure qubit 1 into the classical bit 0.

<qiskit.circuit.instructionset.InstructionSet at 0x7fdc54260820>

Třída `Measure`

Třída Measure v Qiskitu změří zadané Qubity.

from qiskit.circuit import Measure

qc = QuantumCircuit(3, 1)
qc.x([0, 1])
qc.append(Measure(), [0], [0])  # measure qubit 0 into clbit 0

<qiskit.circuit.instructionset.InstructionSet at 0x7fdc54260df0>

Metoda `QuantumCircuit.measure_all`

Chceš-li změřit všechny Qubity do příslušných klasických bitů, použij metodu measure_all. Ve výchozím nastavení tato metoda přidá nové klasické bity v ClassicalRegister pro uložení těchto měření.

from qiskit import QuantumCircuit

qc = QuantumCircuit(3, 1)
qc.x([0, 2])
qc.measure_all()  # Measure all qubits.

Metoda `QuantumCircuit.measure_active`

Chceš-li změřit všechny Qubity, které nejsou nečinné, použij metodu measure_active. Tato metoda vytvoří nový ClassicalRegister o velikosti odpovídající počtu měřených nečinných Qubitů.

from qiskit import QuantumCircuit

qc = QuantumCircuit(3, 1)
qc.x([0, 2])
qc.measure_active()  # Measure qubits that are not idle, that is, qubits 0 and 2.

Metoda `MidCircuitMeasure`

Pomocí MidCircuitMeasure aplikuj měření uprostřed Circuit (vyžaduje qiskit-ibm-runtime v0.43.0 nebo novější). Přestože pro měření uprostřed Circuit lze použít i QuantumCircuit.measure, MidCircuitMeasure je díky svému návrhu obvykle lepší volbou. Například přidává do tvého Circuit menší režijní náklady než QuantumCircuit.measure.

from qiskit import QuantumCircuit
from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService
from qiskit_ibm_runtime.circuit import MidCircuitMeasure
from qiskit.circuit import Measure

service = QiskitRuntimeService()
backend = service.least_busy(operational=True, simulator=False)

circ = QuantumCircuit(2, 2)
circ.x(0)
circ.append(MidCircuitMeasure(), [0], [0])
# circ.measure([0], [0])
# circ.measure_all()
print(circ.draw(cregbundle=False))

┌───┐┌────────────┐
q_0: ┤ X ├┤0           ├
     └───┘│            │
q_1: ─────┤  Measure_2 ├
          │            │
c_0: ═════╡0           ╞
          └────────────┘
c_1: ═══════════════════

Důležité poznámky

Aby bylo možné použít měření, musí existovat alespoň jeden klasický registr.
Primitiv Sampler vyžaduje měření Circuit. Měření Circuit lze přidat i s primitivem Estimator, ale budou ignorována.

Další kroky

Doporučení

Měření uprostřed Circuit​

Přidání měření do Circuit​

Metoda QuantumCircuit.measure​

Třída Measure​

Metoda QuantumCircuit.measure_all​

Metoda QuantumCircuit.measure_active​

Metoda MidCircuitMeasure​

Další kroky​