Zprostředkovatel Quantinuum

  • Článek

Tip

První uživatelé automaticky získají bezplatné kredity Azure Quantumv hodnotě 500 USD pro použití u každého zúčastněného poskytovatele kvantového hardwaru. Pokud jste využili všechny kredity a potřebujete víc, můžete se přihlásit do programu Azure Quantum Credits.

Quantinuum poskytuje přístup k zachyceným iontovým systémům s vysokou věrností, plně připojenými qubity a schopností provádět měření mezi okruhy.

  • Vydavatel: Quantinuum
  • ID poskytovatele: quantinuum

Targets

Od tohoto poskytovatele jsou k dispozici následující targets :

Název cíle ID cíle Počet qubitů Description
Kontrola syntaxe H1-1 quantinuum.sim.h1-1sc 20 qubitů Tuto funkci použijte k ověření kvantových programů v kompilátoru H1-1 před odesláním do hardwaru nebo emulátorů na platformě Quantinuum. Zdarma.
Kontrola syntaxe H2-1 quantinuum.sim.h2-1sc 32 qubitů Tuto funkci použijte k ověření kvantových programů proti kompilátoru H2-1 před odesláním do hardwaru nebo emulátorů na platformě Quantinuum. Zdarma.
Emulátor H1-1 quantinuum.sim.h1-1e 20 qubitů Používá realistický fyzický model a model šumu H1-1.
Emulátor H2-1 quantinuum.sim.h2-1e 32 qubitů Používá realistický fyzický model a model šumu H2-1.
H1-1 quantinuum.qpu.h1-1 20 qubitů Iontové zařízení Quantinuum H1-1.
H2-1 quantinuum.qpu.h2-1 32 qubitů Iontové zařízení H2-1 společnosti Quantinuum.

Quantinuum targets odpovídá Basic Measurement Feedback profilu. Další informace o tomto target profilu a jeho omezeních najdete v tématu Principy target typů profilů v Azure Quantum.

Všechny Quantinuum targets teď podporují integrované hybridní okruhy. Další informace o odesílání integrovaných hybridních úloh najdete v tématu Integrované hybridní výpočetní prostředí.

Pokud chcete začít používat poskytovatele Quantinuum v Azure Quantum, přečtěte si téma Začínáme s Q# a poznámkovým blokem Azure Quantum.

Tip

Kvantové úlohy odeslané v rámci relace mají výhradní přístup k hardwaru Quantinuum, pokud mezi sebou zasadíte úlohy do fronty během jedné minuty. Poté se jakákoli úloha přijme a zpracuje pomocí standardní logiky řazení do fronty a stanovení priority. Další informace najdete v tématu relace v Azure Quantum.

Kontroly syntaxe

Doporučujeme, aby uživatelé nejprve ověřili svůj kód pomocí nástroje Kontrola syntaxe. Tento nástroj slouží k ověření správné syntaxe, dokončení kompilace a kompatibility počítačů. Nástroje pro kontrolu syntaxe používají stejný kompilátor jako kvantový počítač .target Například kontrola syntaxe H1-1 používá stejný kompilátor jako H1-1. Kompletní kompilační zásobník se spustí s výjimkou skutečných kvantových operací. Pokud se kód zkompiluje, vrátí success kontrola syntaxe stav a výsledek všech 0. Pokud se kód nezkompiluje, vrátí kontrola syntaxe stav selhání a vrátí chybu, která uživatelům pomůže ladit syntaxi okruhu. Nástroje pro kontrolu syntaxe umožňují vývojářům kdykoliv ověřit kód, i když jsou počítače offline.

  • Typ úlohy: Simulation
  • Formáty dat: honeywell.openqasm.v1, honeywell.qir.v1
  • ID cíle:
    • Kontrola syntaxe H1-1: quantinuum.sim.h1-1sc
    • Kontrola syntaxe H2-1: quantinuum.sim.h2-1sc
  • Profil spuštění cíle: Základní zpětná vazba k měření

Použití nástroje Pro kontrolu syntaxe je nabízeno zdarma.

Emulátory modelu systému H1

Po ověření syntaxe kódu pomocí nástroje Kontrola syntaxe můžou uživatelé využít emulátory modelu systému H1 od společnosti Quantinuum, které obsahují podrobný fyzický model a realistický model šumu skutečného hardwaru Modelu systému H1. Modely šumu jsou odvozeny z podrobné charakteristiky hardwaru. Emulátory modelu systému H1 používají pro odesílání úloh stejné rozhraní API jako hardware Modelu systému H1, což umožňuje bezproblémový přechod z emulace na hardware. Emulátory modelu systému H1 jsou k dispozici, i když je hardware offline, aby se maximalizovala produktivita a zkrátila se doba vývoje.

Další informace najdete v datovém listu Produktu Emulátor modelu systému H1 , který najdete na stránce Model systému H1 .

  • Typ úlohy: Simulation
  • Formát dat: quantinuum.openqasm.v1
  • ID cíle:
    • Emulátor H1-1: quantinuum.sim.h1-1e
  • Profil spuštění cíle: Basic Measurement Feedback

Využití emulátoru system Modelu H1 se nabízí zdarma s hardwarovým předplatným. Podrobnosti najdete v tématu Ceny služby Azure Quantum.

Emulátor řady H-Series (cloudový)

Emulátor řady H-Series je k dispozici zdarma na stránce Kód s Azure Quantum na webu Azure Quantum, kde můžete psát kód Q# a odesílat úlohy do emulátoru Quantinuum H-Series bez účtu Azure. Emulátor řady H-Series je kvantový emulátor založený na stavvectoru, který používá realistický model fyzického šumu a zobecněné chybové parametry založené na typickém výkonu kvantového počítače modelu systému H1. Provedená kvantová simulace je stejná jako u emulátoru modelu systému H1 , ale kvůli zvýšení propustnosti se sníží rutina optimalizace klasického okruhu. Podpora integrovaného hybridního výpočetního prostředí se plánuje na budoucí datum.

Model systému H1

Systémový model H1 generace kvantových počítačů, Powered by Honeywell, se skládá z kvantového zařízení vázaného na nabíjení (QCCD) s jednou lineární částí a v současné době zahrnuje jeden počítač targets: H1-1. Uživatelům se doporučuje otestovat kompatibilitu svého kódu s H1-1 odesláním úloh do kontroly syntaxe a emulátoru modelu systému H1 před jejich odesláním target do počítačů.

Počítač System Model H1 se v průběhu životního cyklu produktu průběžně upgraduje. Uživatelé mají přístup k nejnovějšímu, nejpokročilejšímu a nejschopnějšímu hardwaru, který je k dispozici.

Další informace najdete v datovém listu produktu Model systému H1 na stránce Model systému H1 .

  • Typ úlohy: Quantum Program
  • Formát dat: honeywell.openqasm.v1, honeywell.qir.v1
  • ID cíle:
    • H1-1: quantinuum.qpu.h1-1
  • Profil spuštění cíle: Basic Measurement Feedback

Emulátor modelu systému H2

Po ověření syntaxe kódu pomocí nástroje H2-1 Syntax Checker můžou uživatelé využít výhod emulátoru modelu systému H2 od společnosti Quantinuum, což je nástroj pro emulaci, který obsahuje podrobný fyzický model a realistický model šumu skutečného hardwaru Modelu systému H2. Další informace o modelu šumu najdete v datovém listu produktu System Model H2 Emulator na stránce Model systému H2 . Emulátor modelu systému H2 používá pro odesílání úloh identické rozhraní API jako hardware Modelu systému H2, což umožňuje bezproblémový přechod z emulace na hardware. Emulátor H2 je k dispozici, i když je hardware offline, aby se maximalizovala produktivita a zkrátila doba vývoje.

Využití emulátoru system Model H2 se nabízí bezplatně s hardwarovým předplatným. Podrobnosti najdete v tématu Ceny služby Azure Quantum.

System Model H2

Generace kvantových počítačů Quantinuum System Model H2, powered by Honeywell, se skládá z kvantového zařízení vázaného na nabíjení (QCCD) se dvěma propojenými lineárními sekcemi a v současné době má 1 počítač H2-1. Další informace najdete v datovém listu produktu System Model H2 na stránce System Model H2 . Uživatelům se doporučuje otestovat kompatibilitu kódu odesláním úloh do nástroje pro kontrolu syntaxe a emulátoru systémového modelu H2 před jejich odesláním target do počítačů.

Pokud uživatel odešle úlohu do počítače H2-1 a počítač H2-1 není k dispozici, úloha zůstane ve frontě daného počítače, dokud počítač nebude dostupný.

Hardware System Model H2 se průběžně upgraduje v průběhu životního cyklu produktu. Uživatelé mají přístup k nejaktuálnějšímu, nejpokročilejšímu a schopnému hardwaru, který je k dispozici.

Technické specifikace modelu systému H1 a H2

Technické podrobnosti o modelu systému H1 a modelu systému H2 najdete v datových listech společnosti Quantinuum na stránkách System Model H1 a System Model H2 spolu s odkazy na specifikace Quantinuum a úložiště dat kvantových svazků a informace o tom, jak citovat využití systémů Quantinuum.

Další možnosti

Další funkce dostupné prostřednictvím rozhraní Quantinuum API jsou uvedené tady.

Schopnost Description
Mid-Circuit Measurement and Reset (MCMR) Měření qubitů uprostřed okruhu a jejich opakované použití
Brány s libovolným úhlem ZZ Přímé otáčení hradla s libovolným úhlem 2 qubitů
Parametry šumu emulátoru Experimentujte s parametry šumu používanými v emulátorech Quantinuum H-Series
Optimalizace TKET ve stacku řady H-Series Experimentování se zapnutím různých úrovní optimalizací TKET v zásobníku řady H-Series

Uživatelé můžou tyto další funkce využívat prostřednictvím funkcí okruhu nebo předávacích parametrů ve zprostředkovatelích Azure Quantum Q# a Qiskit.

Měření a resetování středního okruhu

Mid-circuit Measurement and Reset (MCMR) umožňuje uživatelům měřit qubity uprostřed okruhu a resetovat je. To umožňuje funkci pro opravu kvantových chyb a také možnost opakovaně používat qubity v rámci okruhu.

Vzhledem ke struktuře vnitřní úrovně zachycených iontových qubitů může měření středního okruhu ponechat qubit v nevýpočtučním stavu. Po všech měřeních středního okruhu by mělo následovat resetování, pokud se má qubit v daném okruhu znovu použít. Následující příklady kódu to ukazují.

Když se uprostřed okruhu měří podmnožina qubitů, je možné klasické informace z těchto měření použít k podmnožině budoucích prvků okruhu. Příklady toto použití také zvýrazňují.

Informace o MCMR v systémech Quantinuum najdete v datových listech produktů řady H-series na stránkách System Model H1 a System Model H2 .

V jazyce Q# MResetZ je možné použít funkci k měření qubitu i k jeho resetování. Další informace o této funkci najdete MResetZ v dokumentaci k jazyku Q#.

%%qsharp
open Microsoft.Quantum.Intrinsic;
open Microsoft.Quantum.Measurement;

operation ContinueComputationAfterReset() : Result[] {
    // Set up circuit with 2 qubits
    use qubits = Qubit[2];

    // Perform Bell Test
    H(qubits[0]);
    CNOT(qubits[0], qubits[1]);

    // Measure Qubit 1 and reset it
    let res1 = MResetZ(qubits[1]);

    // Continue additional computation, conditioned on qubits[1] measurement outcome
    if res1 == One {
         X(qubits[0]);
    }
    CNOT(qubits[0], qubits[1]);

    // Measure qubits and return results
    let res2 = Measure([PauliZ, PauliZ], qubits);
    return [res1, res2];
}

Brány s libovolným úhlem ZZ

Nativní sada bran Quantinuum zahrnuje brány ZZ s libovolným úhlem. To je užitečné pro snížení počtu bran 2 qubitů pro mnoho kvantových algoritmů a sekvencí hradla. Informace o hradlech ZZ s libovolným úhlem v systémech Quantinuum naleznete v datových listech produktů řady H-series na stránkách Model systému H1 a Model systému H2 .

V Q# je brána ZZ libovolného úhlu implementována Rzz s operací .

%%qsharp
open Microsoft.Quantum.Intrinsic;
open Microsoft.Quantum.Measurement;
open Microsoft.Quantum.Arrays;

operation ContinueComputationAfterReset(theta : Double) : Result[] {
    
    // Set up circuit with 2 qubits
    use qubits = Qubit[2];

    // Create array for measurement results
    mutable resultArray = [Zero, size = 2];

    H(qubits[0]);
    Rz(theta, qubits[0]);
    Rz(theta, qubits[1]);
    X(qubits[1]);

    // Add Arbitrary Angle ZZ gate
    Rzz(theta, qubits[0], qubits[1]);  

    // Measure qubits and return results
    for i in IndexRange(qubits) {
        set resultArray w/= i <- M(qubits[i]);  
    }
    
    return resultArray;
}

Parametry šumu emulátoru

Uživatelé mají možnost experimentovat s parametry šumu emulátorů Quantinuum. Zde je zvýrazněno pouze několik dostupných parametrů šumu , které demonstrují, jak předávat parametry ve zprostředkovatelích Azure Quantum.

Další informace o úplné sadě dostupných parametrů šumu najdete v datových listech emulátoru řady H-series na stránkách Model systému H1 a Model systému H2 .

Nejprve importujte požadované balíčky a zahajte základní profil:

import qsharp
import azure.quantum
qsharp.init(target_profile=qsharp.TargetProfile.Base)

Dále definujte funkci.

%%qsharp
open Microsoft.Quantum.Measurement;
open Microsoft.Quantum.Arrays;
open Microsoft.Quantum.Convert;

operation GenerateRandomBit() : Result {
    use target = Qubit();

    // Apply an H-gate and measure.
    H(target);
    return M(target);
}

a zkompilujte operaci:

MyProgram = qsharp.compile("GenerateRandomBit()")

Připojte se k Azure Quantum, vyberte target počítač a nakonfigurujte parametry šumu pro emulátor:

MyWorkspace = azure.quantum.Workspace(
    resource_id = "",
    location = ""
)

MyTarget = MyWorkspace.get_targets("quantinuum.sim.h1-1e")

# Update the parameter names desired
# Note: This is not the full set of options available. 
# For the full set, see the System Model H1 Emulator Product Data Sheet
option_params = {
    "error-params": {
        "p1": 4e-5,
        "p2": 3e-3,
        "p_meas": [3e-3, 3e-3],
        "p_init": 4e-5,
        "p_crosstalk_meas": 1e-5,
        "p_crosstalk_init": 3e-5,
        "p1_emission_ratio": 6e-6,
        "p2_emission_ratio": 2e-4
    }
}

Při odesílání úlohy předejte možnosti šumu emulátoru:

job = MyTarget.submit(MyProgram, "Experiment with Emulator Noise Parameters", 
                      shots = 10, 
                      input_params = option_params)
job.get_results()

Pokud chcete vypnout model šumu emulátoru, nastavte error-model možnost na False. Ve výchozím nastavení je tato možnost nastavená na True.

option_params = {
    "error-model": False 
}

Pokud chcete použít emulátor stabilizátoru, nastavte simulator možnost na stabilizer. Ve výchozím nastavení je tato možnost nastavená na state-vector.

option_params = {
    "simulator": "stabilizer" 
}

Kompilace TKET v zásobníku řady H-Series

Okruhy odeslané do systémů Quantinuum řady H-Series, s výjimkou integrovaných hybridních odeslání, se automaticky spouští prostřednictvím průchodů kompilace TKET pro hardware řady H-Series. To umožňuje automaticky optimalizovat okruhy pro systémy řady H-Series a pracovat efektivněji.

Další informace o konkrétních použitých průchodech kompilace najdete v pytket-quantinuum dokumentaci, konkrétně v pytket-quantinuum části Průchody kompilace .

V softwarovém zásobníku řady H-Series se použitá úroveň optimalizace nastavuje pomocí parametru tket-opt-level . Výchozí nastavení kompilace pro všechny okruhy odeslané do systémů řady H-Series je úroveň optimalizace 2.

Uživatelé, kteří chtějí experimentovat s kompilací TKET a zjistit, jaké optimalizace by se použily pro jejich okruhy před odesláním úloh, mohou zobrazit poznámkový blok Quantinuum_compile_without_api.ipynb ve pytket-quantinuum složce Příklady.

Další informace o pytketnajdete na následujících odkazech:

Nejprve importujte požadované balíčky a zahajte základní profil:

import qsharp
import azure.quantum
qsharp.init(target_profile=qsharp.TargetProfile.Base)

Dále definujte funkci.

%%qsharp
open Microsoft.Quantum.Measurement;
open Microsoft.Quantum.Arrays;
open Microsoft.Quantum.Convert;

operation GenerateRandomBit() : Result {
    use target = Qubit();

    // Apply an H-gate and measure.
    H(target);
    return M(target);
}

a zkompilujte operaci:

MyProgram = qsharp.compile("GenerateRandomBit()")

Připojte se k Azure Quantum, vyberte target počítač a nakonfigurujte parametry šumu pro emulátor:

MyWorkspace = azure.quantum.Workspace(
    resource_id = "",
    location = ""
)

MyTarget = MyWorkspace.get_targets("quantinuum.sim.h1-1e")

# Update TKET optimization level desired
option_params = {
    "tket-opt-level": 1
}

Při odesílání úlohy předejte možnost odhadu:

job = MyTarget.submit(MyProgram, "Experiment with TKET Compilation", shots = 10, input_params = option_params)
job.get_results()

Technické specifikace

Technické podrobnosti o systémovém modelu H1 a H2 a emulátorech systémového modelu H1 a H2 najdete v datových listech společnosti Quantinuum na stránce Model systému H1 a Model systému H2 spolu s odkazy na specifikaci Quantinuum a úložiště dat kvantového objemu a informace o tom, jak citovat využití systémů Quantinuum.

Dostupnost cíle

Kvantové počítače Quantinuum řady H-Series jsou navržené tak, aby se průběžně upgradovaly, což zákazníkům umožňuje přístup k nejnovějším hardwarovým funkcím, protože Quantinuum neustále zlepšuje věrnost brány, chyby paměti a rychlost systému.

Hardware Quantinuum prochází komerčními obdobími a vývojovými obdobími. Během komerčních období je hardware k dispozici pro zpracování úloh prostřednictvím systému front. Během období vývoje je hardware offline, protože se upgrady používají.

Každý měsíc se uživatelům Quantinuum odesílá kalendář s informacemi o komerčních a vývojových obdobích. Pokud jste tento kalendář neobdrželi, pošlete e-mail na adresu QCsupport@quantinuum.com.

targetStav objektu označuje jeho aktuální schopnost zpracovávat úlohy. Možné stavy target zahrnují:

  • K dispozici: Je target online, zpracovává odeslané úlohy a přijímá nové.
  • Snížený výkon: Služba target přijímá úlohy, ale momentálně je nezpracovává.
  • Nedostupné: Je target offline a nepřijímá odeslání nových úloh.

Pro kvantový počítač targetsQuantinuum odpovídají dostupné a degradované komerční období, zatímco hodnota Nedostupná odpovídá obdobím vývoje, kdy je počítač offline pro upgrady.

Aktuální informace o stavu je možné načíst z karty Poskytovatelé pracovního prostoru na Azure Portal.

Ceny

Pokud chcete zobrazit fakturační plány společnosti Quantinuum, přejděte na ceny Azure Quantum.

Omezení a kvóty

Kvóty společnosti Quantinuum jsou sledovány na základě kreditní jednotky využití QPU, H-System Quantum Credit (HQC) pro úlohy odeslané do kvantových počítačů Quantinuum a řadiče HQCs emulátoru (eHQCs) pro úlohy odeslané do emulátorů.

HQC a eHQCs se používají k výpočtu nákladů na spuštění úlohy a počítají se na základě následujícího vzorce:

$$ HQC = 5 + C(N_{1q} + 10 N_{2q} + 5 N_m)/5000 $$

kde:

  • $N_{1q}$ je počet operací s jedním qubitem v okruhu.
  • $N_{2q}$ je počet nativních dvou qubitových operací v okruhu. Nativní brána je ekvivalentem CNOT až několika jedno qubitových bran.
  • $N_{m}$ je počet operací přípravy a měření stavu (SPAM) v okruhu, včetně počáteční implicitní přípravy stavu a všech průběžných a konečných měření a resetování stavu.
  • $C$ je počet střel.

Poznámka

Celkové náklady v HQCS zahrnují všechny brány a měření napříč všemi podmíněným větvemi nebo toky řízení. To může mít větší dopad na integrované hybridní úlohy.

Kvóty jsou založené na výběru plánu a je možné je zvýšit pomocí lístku podpory. Pokud chcete zobrazit aktuální limity a kvóty, přejděte do okna Kredity a kvóty a vyberte kartu Kvóty vašeho pracovního prostoru na Azure Portal. Další informace najdete v tématu Kvóty služby Azure Quantum.

Poznámka

Pokud používáte plán Kreditů Azure Quantum , a ne fakturační plán, informace o kvótách se mapují na přidělené kredity. V takovém případě kvóta uvádí celkový počet kreditů, které jste dostali.