Informace o QPU

IBM® nabízí přístup k široké škále kvantových procesorů (QPU). Všechny QPU nasazené IBM jsou založeny na technologii supravodivých Qubitů, protože ovladatelnost a škálovatelnost této technologie otevírají jasnou cestu k dosažení kvantové výhody s těmito QPU.

Prozkoumej všechny veřejné IBM QPU na stránce Výpočetní zdroje na IBM Quantum® Platform. Kliknutím na libovolné QPU otevřeš jeho detailní informační kartu.

Tato stránka popisuje podrobné informace, které najdeš na informační kartě QPU.

Verzování QPU

Každé QPU má číslo verze ve formátu X.Y.Z (hlavní.vedlejší.revize). Circuit zkompilovaný pro dané číslo verze je zaručeně spustitelný na daném QPU. Pokud se změní číslo revize, Circuit bude nadále fungovat. Pokud se změní hlavní nebo vedlejší číslo, Circuit není zaručeně spustitelný, i když spustit může. Níže jsou uvedeny podmínky, za nichž se může číslo verze změnit:

Hlavní verze

Hlavní verze se zvýší při změnách, jako jsou:

• Změny vzorku.
• Zásadní změny řídicí elektroniky.
• Přesun QPU na nové místo, pokud to vede k výrazným změnám chování.

Vedlejší verze

Vedlejší verze se zvýší při změnách, jako jsou:

• Cykly zahřátí / ochlazení.
• Výměna části elektroniky, pokud náhrada znatelně ovlivní provoz.
• Změna směru hradla controlled-NOT.
• Dočasné vypuštění Gate z důvodu problémů s kalibrací, pokud nelze opravy snadno provést softwarově.

Verze revize

Číslo verze revize se zvýší při opravách, které nenarušují existující zkompilovaný Circuit. Tyto změny zahrnují:

• Manuální kalibrace pro zlepšení věrnosti.
• Malé změny elektroniky, které neovlivňují provoz.
• Aktualizace softwaru QPU.

Podrobnosti o QPU

První část informační karty QPU obsahuje následující podrobnosti o QPU:

Název | Qubity | Chyba 2Q (nejlepší) | Chyba 2Q (vrstvená) | CLOPS (nebo CLOPS_h) | Stav | Region | Verze QPU | Typ procesoru | Základní Gate | Celkem čekajících úloh | Medián chyby 2Q | Medián chyby SX | Medián chyby čtení | Medián T1 (relaxační čas) | Medián T2 (čas defázování)

Název

Jedinečný název přiřazený konkrétnímu QPU. QPU hostovaná na IBM Cloud® mají názvy začínající ibm_*. Všem QPU je přiřazen název města, např. ibm_kingston. Tento název neudává, kde je skutečné QPU hostováno. Jsou pojmenována podle míst IBM® po celém světě.

Qubity

Počet fyzických Qubitů v QPU.

Chyba 2Q (nejlepší)

Nejnižší dvoQubitová (2Q) chyba na libovolné hraně zařízení ze stejné dávky měření použité k výpočtu mediánu (viz Medián chyby 2Q).

Chyba 2Q (vrstvená)

Průměrná chyba na vrstvené Gate (EPLG) v řetězci 100 Qubitů. Průměrné EPLG měří průměrnou chybu Gate ve vrstveném řetězci $N$ Qubitů ($N$=100 zde). Je odvozeno od podobné veličiny zvané věrnost vrstvy (LF), kde EPLG$_{100}$ = 4/5(1-LF$^{\frac{1}{99}}$) a věrnost vrstvy je procesní věrnost vrstveného řetězce $N$ Qubitů. Podrobnosti najdeš v článku Benchmarking quantum processor performance at scale. Poznámka: v článku je EPLG definováno pro procesní chybu, ale pro konzistenci s jednotlivě uváděnými chybami Gate je zde uvedeno jako průměrná chyba Gate, proto faktor 4/5. Příklad najdeš v ukázkovém notebooku v Qiskit Community GitHub.

CLOPS (nebo CLOPS_h)

Circuit layer operations per second (operace vrstev Circuit za sekundu) je míra toho, kolik vrstev Circuit 100×100 (hardwarově přizpůsobený Circuit) dokáže QPU (kvantový procesor) provést za jednotku času. Kód CLOPS najdeš v Qiskit Community GitHub.

Stav

Stav QPU; například Online, Paused, Offline apod.

Region

Umístění datového centra, kde budou hostována a zpracovávána tvá data a experimenty.

Verze QPU

Číslo verze QPU ve formátu hlavní.vedlejší.revize. Podrobnosti o přiřazování tohoto čísla najdeš v části Verzování QPU.

Typ procesoru

Odráží topologii a udává přibližný počet Qubitů.

Základní Gate

Každá rodina procesorů má nativní sadu Gate. Ve výchozím nastavení QPU v každé rodině podporují pouze spouštění Gate a operací z nativní sady Gate. Každá Gate v Circuit proto musí být (Transpilerem) přeložena na prvky této sady. Poznámka: neunitární operace zde nejsou uvedeny; pro zobrazení všech nativních Gate a operací pro dané QPU použij metodu v Qiskit. Seznam všech nativních Gate najdeš v této tabulce.

Celkem čekajících úloh

Celkový počet úloh, které jsi odeslal(a) na toto QPU.

Medián chyby 2Q (Heron: CZ, Eagle: ECR)

Průměrná věrnost Gate dvoQubitové operace z randomizovaného benchmarkingu. Měřeno „v izolaci": dávky s minimálním odstupem dvou Qubitů mezi hranami. Tento randomizovaný benchmarking používá střídající se vrstvy jednoQubitových Cliffordů a dvoQubitových Gate, takže výsledná hodnota chyby 2Q zahrnuje i chybu vrstvy jednoQubitových Cliffordů. Příklad najdeš v ukázkovém notebooku v Qiskit Community GitHub. Data pro každou hranu najdeš v části Kalibrační data informační karty QPU.

Medián chyby SX

Průměrná věrnost Gate Gate √X (SX) z randomizovaného benchmarkingu, měřeného současně na všech Qubitech. Sekvence randomizovaného benchmarkingu zahrnuje Gate SX, ID a X, přičemž se předpokládá, že jejich chyby jsou stejné.

Medián chyby čtení

Věrnost operace čtení. Chyba čtení se měří tak, že Qubit je připraven ve stavu 0 (1) a měří se pravděpodobnost výstupu ve stavu 1 (0). Uváděná hodnota je průměr těchto dvou chyb. Medián je vypočten přes všechny Qubity.

Medián T1 (relaxační čas)

Čas T1 představuje průměrnou dobu, po kterou Qubit zůstává ve svém excitovaném stavu $|1\rangle$ před tím, než vlivem energetické relaxace přejde do základního stavu $|0\rangle$. Tento parametr slouží k charakterizaci chování energetické relaxace Qubitu a je vyjádřen v jednotkách sekund (s).

Medián T2 (čas defázování)

Čas T2 označuje časový rozsah, po který si Qubit udržuje fázovou koherenci superpozice mezi stavy $|0\rangle$ a $|1\rangle$. Zahrnuje jak energetickou relaxaci, tak procesy čistého defázování, a poskytuje tak přehled o koherenčních vlastnostech Qubitu. T2 je uváděno ze sekvence Hahnova echa.

Kalibrační data

Co znamená `error = 1`?

Pokud benchmarking Qubitu nebo hrany po dobu několika dní neuspěje, ať už kvůli špatné kvalitě dat nebo jiným interním faktorům, je uváděná hodnota chyby považována za zastaralou a bude zobrazena jako 1. To neznamená, že Qubit nebo hrana nutně nefunguje nebo že chyba je skutečně 1; chyba je spíše považována za nedefinovanou a při práci s daným Qubitem nebo Gate bys měl(a) postupovat opatrně.

Druhá část, Kalibrační data, poskytuje data o Qubitech, konektivitě a Gate. Informace lze zobrazit jako mapu, graf nebo tabulku.

Data zobrazená v každém pohledu lze přizpůsobit pomocí rozbalovacích nabídek. Například v pohledu mapy si můžeš zvolit, jaká data chceš vidět pro Qubity a spojení. Barevné pruhy přiřazené k diagramu nebo grafu udávají zobrazený rozsah s vyznačenou průměrnou hodnotou. Maximum a minimum barev se mění v závislosti na QPU.

Kalibrační data ve formátu CSV stáhneš kliknutím na ikonu stahování v pravém horním rohu části Kalibrační data.

Kromě informací uvedených v části Podrobnosti karty sekce Kalibrační data zahrnuje také následující:

Topologický diagram nebo coupling map | Chyba přiřazení čtení | Prob meas0 prep1 | Prob meas1 prep0 | Délka čtení (ns) | Chyba ID / chyba √x (sx) / chyba Pauli-X / chyba RX | Délka jednoQubitové Gate (ns)| Chyba rotace kolem osy Z (RZ) | Funkční | Délka Gate (ns) | Chyba 2Q | Chyba RZZ

Topologický diagram nebo coupling map

Diagram znázorňující páry Qubitů, které mezi sebou podporují dvoQubitové Gate operace. Označuje se také jako coupling map nebo konektivita. Qubity jsou znázorněny jako kruhy a podporované dvoQubitové Gate operace jsou zobrazeny jako čáry spojující Qubity.

Chyba přiřazení čtení

Chyba čtení kvantifikuje průměrnou pravděpodobnost nesprávného změření stavu Qubitu. Obvykle se vypočítává jako průměr prob_meas0_prep1 a prob_meas1_prep0, čímž vzniká jediná metrika věrnosti měření.

Prob meas0 prep1

Tento parametr udává pravděpodobnost změření Qubitu ve stavu $|0\rangle$, když byl zamýšlen k přípravě ve stavu $|1\rangle$, označenou jako $P(0|1)$. Odráží chyby přípravy stavu a měření (SPAM), zejména chyby měření v supravodivých Qubitech.

Prob meas1 prep0

Obdobně tento parametr představuje pravděpodobnost změření Qubitu ve stavu $|1\rangle$, když byl zamýšlen k přípravě ve stavu $|0\rangle$, označenou jako $P(1|0)$. Stejně jako prob_meas0_prep1 odráží SPAM chyby, přičemž dominantním přispěvatelem jsou chyby měření v supravodivých Qubitech.

Délka čtení (ns)

Parametr readout_length udává dobu trvání operace čtení pro Qubit. Měří čas od zahájení měřicího pulzu do dokončení digitalizace signálu, po níž je systém připraven na další operaci. Pochopení tohoto parametru je klíčové pro optimalizaci provádění Circuit, zejména při zahrnutí měření uprostřed Circuit.

Chyba ID / chyba √x (sx) / chyba Pauli-X / chyba RX

Chyba v jednoQubitových Gate s konečnou dobou trvání, měřená z randomizovaného benchmarkingu. Sekvence randomizovaného benchmarkingu zahrnuje Gate SX, ID a X, přičemž se předpokládá, že jejich chyby jsou stejné. Gate ID je prodleva s dobou trvání rovnou době trvání Gate √X a X. Gate RX má také stejnou dobu trvání jako Gate √X a X s proměnnou amplitudou, a proto je uváděna jako Gate se stejnou chybou jako tyto Gate.

Délka jednoQubitové Gate (ns)

Doba trvání jednoQubitové Gate operace.

Chyba rotace kolem osy Z (RZ)

Chyba virtuální Gate RZ. Uváděna jako samé 0, protože tyto operace se provádějí softwarově.

Funkční

Udává, zda lze Qubit využít v Circuit.

Délka Gate (ns)

Doba trvání dvoQubitové Gate operace.

Chyba 2Q (Heron: CZ, Eagle: ECR)

Chyba 2Q na hranu ze stejné dávky měření použité k výpočtu chyb mediánu 2Q a nejlepší 2Q.

Chyba RZZ (Heron)

Chyba Gate RZZ průměrovaná přes úhly RZZ pomocí varianty randomizovaného benchmarkingu pro libovolné unitární operátory.

Chyba dvoQubitové Gate (vrstvená)

Třetí část poskytuje rozšířený pohled na nejnižší chybu dvoQubitové Gate (vrstvené) měřenou jako funkci počtu Qubitů v řetězci. Konečná hodnota při délce řetězce 100 je hodnota uvedená v části Podrobnosti. V praxi se měří šest 100-Qubitových řetězců (předem vybraných na základě očekávaného optimálního výkonu) a hodnota uváděná pro počet Qubitů N je nejnižší chyba nalezená v podřetězci délky N při prohledávání šesti 100-Qubitových řetězců.

Zobrazení svých zdrojů

Svá dostupná QPU najdeš na stránce Výpočetní zdroje (ujisti se, že jsi přihlášen(a)). Poznámka: vybraný region může ovlivnit seznam zobrazených QPU. Kliknutím na QPU zobrazíš jeho podrobnosti.

Dostupná QPU lze zobrazit také pomocí backends API. Například následující kód vrátí všechny Backend, ke kterým má zadaná instance (my_instance) přístup:

   QiskitRuntimeService(instance="my_instance_CRN")
   service.backends()

Tabulka nativních Gate a operací

Kategorie operace	Název
JednoQubitové Gate	RZ, SX, X, ID, delay
DvoQubitové Gate	CZ, ECR
Frakční Gate	RX (jednoQubitová), RZZ (dvoQubitová)
Neunitární instrukce	measure, reset
Řízení toku	if_else (klasická zpětná vazba)