Quantinuum 提供者

發行項
03/21/2024

提示

第一次用戶會自動取得 免費 $500 (USD) Azure Quantum 點數，以便與每個參與的量子硬體提供者搭配使用。如果您已使用所有點數，但還需要更多，可以申請 Azure Quantum 點數方案。

Quantinuum 可讓您存取具有高精確度、完全連接的量子位，以及執行中間電路測量的能力。

發行者：Quantinuum
提供者識別碼：quantinuum

Targets

此提供者提供下列 targets 專案：

目標名稱	目標標識碼	量子位數目	Description
H1-1 語法檢查程式	quantinuum.sim.h1-1sc	20 個量子位	在提交至 Quantinuum 平臺上的硬體或模擬器之前，使用此方法驗證 H1-1 編譯程式的量子程式。免費。
H2-1 語法檢查程式	quantinuum.sim.h2-1sc	32 個量子位	在提交至 Quantinuum 平臺上的硬體或模擬器之前，使用此方法驗證 H2-1 編譯程式的量子程式。免費。
H1-1 模擬器	quantinuum.sim.h1-1e	20 個量子位	使用 H1-1 的實際實體模型和雜訊模型。
H2-1 模擬器	quantinuum.sim.h2-1e	32 個量子位	使用 H2-1 的實際實體模型和雜訊模型。
H1-1	quantinuum.qpu.h1-1	20 個量子位	Quantinuum 的 H1-1 已截獲電電裝置。
H2-1	quantinuum.qpu.h2-1	32 個量子位	Quantinuum 的 H2-1 被截獲的電池裝置。

Quantinuum 的 targets 對應至 Basic Measurement Feedback 配置檔。如需此 target 配置檔及其限制的詳細資訊，請參閱瞭解 target Azure Quantum 中的配置檔類型。

所有 Quantinuum targets 現在都支援整合式混合式線路。如需提交整合式混合式作業的詳細資訊，請參閱整合式混合式運算。

若要開始在 Azure Quantum 上使用 Quantinuum 提供者，請參閱開始使用 Q# 和 Azure Quantum Notebook。

提示

在會話下提交的量子作業，只要您在彼此之間一分鐘內將作業排入佇列，就可以 獨佔存取 Quantinuum 硬體。之後，會接受任何作業，並使用標準佇列和優先順序邏輯來處理。如需詳細資訊，請參閱 Azure Quantum 中的會話。

語法檢查工具

建議使用者先使用語法檢查程序來驗證其程序代碼。這個工具可驗證適當的語法、編譯完成度和電腦相容性。語法檢查程式會使用與量子計算機相同的編譯程式。target 例如，H1-1 語法檢查程式會使用與 H1-1 相同的編譯程式。完整編譯堆疊會執行，但實際的量子作業除外。如果程式代碼編譯，語法檢查程式會傳回 success 所有 0 的狀態和結果。如果程式代碼未編譯，語法檢查程式會傳回失敗狀態，並提供傳回的錯誤，以協助用戶偵錯其線路語法。語法檢查程式可讓開發人員隨時驗證其程式代碼，即使計算機離線也一樣。

作業類型：Simulation
數據格式： honeywell.openqasm.v1、 honeywell.qir.v1
目標識別碼：
- H1-1 語法檢查程式： quantinuum.sim.h1-1sc
- H2-1 語法檢查程式： quantinuum.sim.h2-1sc
目標執行設定檔：基本測量回饋

語法檢查程式使用量免費提供。

系統模型 H1 模擬器

使用語法檢查程式驗證其程式代碼的語法之後，使用者可以利用Quantinuum的系統模型 H1 模擬器、模擬工具，其中包含實際系統模型H1硬體的詳細實體模型和實際雜訊模型。雜訊模型衍生自硬體的詳細問題。系統模型 H1 模擬器會使用與系統模型 H1 硬體相同的 API 提交作業，以便從模擬順暢地轉換到硬體。為了協助將生產力最大化並縮短開發時間，即使硬體離線，系統模型 H1 模擬器仍可供使用。

您可以在系統模型 H1 頁面上找到的系統模型 H1 模擬器產品數據工作表中找到詳細資訊。

作業類型：Simulation
資料格式：quantinuum.openqasm.v1
目標識別碼：
- H1-1 模擬器： quantinuum.sim.h1-1e
目標執行設定檔： Basic Measurement Feedback

系統模型 H1 模擬器使用量會隨硬體訂用帳戶免費提供。如需詳細資訊，請參閱 Azure Quantum 定價。

H 系列模擬器 (雲端式)

H 系列模擬器可在 Azure Quantum 網站上的 [使用 Azure Quantum 的程式代碼 ] 頁面上免費取得，您可以在其中撰寫 Q# 程式代碼，並將作業提交至沒有 Azure 帳戶的 Quantinuum H 系列模擬器。 H 系列模擬器是以狀態變數為基礎的量子模擬器，會根據系統模型 H1 量子計算機的一般效能，使用實際的實體雜訊模型和一般化錯誤參數。執行的量子模擬與系統模型 H1 模擬器相同，但傳統線路優化例程會減少以增加輸送量。已規劃未來日期支援整合式混合式運算。

系統模型 H1

由 Honeywell 提供之量子計算機的系統模型 H1 世代是由量子充電結合裝置所組成， (QCCD) 具有一個線性區段，目前包含一部計算機 targets：H1-1。建議使用者在將作業提交至語法檢查程式和系統模型 H1 模擬器之前target，先測試其程式代碼與 H1-1 的相容性。

系統模型 H1 機器會在其產品生命週期中持續升級。使用者可以取得最新、最進階、最強大的可用硬體。

如需詳細資訊，請參閱系統模型 H1 頁面上找到的系統模型 H1 產品數據工作表。

作業類型：Quantum Program
數據格式： honeywell.openqasm.v1、 honeywell.qir.v1
目標識別碼：
- H1-1：quantinuum.qpu.h1-1
目標執行設定檔： Basic Measurement Feedback

系統模型 H2 模擬器

使用 H2-1 語法檢查程式驗證其程式代碼語法之後，使用者可以利用 Quantinuum 的系統模型 H2 模擬器，這是模擬工具，其中包含實際系統模型 H2 硬體的詳細實體模型和實際雜訊模型。您可以在系統模型 H2 頁面上找到的系統模型 H2 模擬器產品數據工作表中找到雜訊模型的詳細資訊。系統模型 H2 模擬器會使用與系統模型 H2 硬體相同的 API 提交作業，以順暢地從模擬轉換到硬體。為了協助將生產力最大化並縮短開發時間，即使硬體離線，仍可使用 H2 模擬器。

作業類型：Simulation
資料格式：quantinuum.openqasm.v1
目標識別碼：
- H2-1 模擬器： quantinuum.sim.h2-1e
目標執行設定檔：基本測量回饋

系統模型 H2 模擬器使用量可透過硬體訂用帳戶免費提供。如需詳細資訊，請參閱 Azure Quantum 定價。

系統模型 H2

Quantinuum 系統模型 H2 代量子計算機由 Honeywell 提供，由 Quantum 費用結合裝置所組成， (QCCD) 有兩個連線的線性區段，目前有 1 部電腦 H2-1。如需詳細資訊，請參閱在 [系統模型 H2] 頁面上找到的系統模型 H2 產品數據工作表。建議使用者在將作業提交至語法檢查程式和系統模型 H2 模擬器之前，先target測試其程式代碼的相容性。

如果使用者將作業提交至 H2-1 計算機，且 H2-1 計算機無法使用，該作業會保留在該電腦的佇列中，直到計算機可供使用為止。

系統模型 H2 硬體會在產品生命週期中持續升級。使用者可以取得最新、最進階、最強大的可用硬體。

作業類型：Quantum Program
資料格式：quantinuum.openqasm.v1
目標識別碼：
- H2-1： quantinuum.qpu.h2-1
目標執行設定檔：基本測量回饋

系統模型 H1 和 H2 技術規格

如需系統模型 H1 和系統模型 H2 的技術詳細數據，請參閱系統模型 H1 和系統模型 H2 頁面上的 Quantinuum 產品數據工作表，以及 Quantinuum 規格和量子磁碟區數據存放庫的連結，以及如何參考 Quantinuum 系統的使用方式。

其他功能

這裡列出透過Quantinuum API提供的其他功能。

功能	描述
中線路測量和重設 (MCMR)	測量線路中間的量子位，並重複使用它們
任意角度 ZZ 閘道	直接執行 2 量子位任意角度閘道旋轉
模擬器雜訊參數	實驗 Quantinuum H 系列模擬器中使用的雜訊參數
H 系列堆疊中的 TKET 優化	在 H 系列堆疊中開啟不同層級的 TKET 優化進行實驗

用戶可以透過線路函式或 Azure Quantum Q# 和 Qiskit 提供者中的傳遞參數，利用這些額外的功能。

中線路測量和重設

中間線路測量和重設 (MCMR) 可讓用戶測量線路中間的量子位，並加以重設。這可啟用量子錯誤修正的功能，以及能夠重複使用線路內的量子位。

由於截獲電離量子位的內部層級結構，中間線路測量可能會讓量子位處於非計算狀態。如果量子位要在該線路中再次使用，則所有中間線路測量都應該接著重設。下列程式代碼範例會示範這一點。

當量子位子集在線路中間測量時，這些測量中的傳統資訊可用來設定線路的未來元素。這些範例也會醒目提示此使用方式。

如需 Quantinuum 系統中 MCMR 的資訊，請參閱系統模型 H1 和系統模型 H2 頁面上的 H 系列產品數據工作表。

搭配 Q# 提供者的 MCMR
搭配 Qiskit 提供者的 MCMR

在 Q# 中 MResetZ ，函式可用來測量量子位並加以重設。如需此函式的詳細資訊，請參閱 MResetZ Q# 檔案中的。

%%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];
}

在 Qiskit 中，量子位會明確測量和重設。條件式作業可以使用閘道之後的 c_if 函式來指定。

from qiskit import QuantumRegister, ClassicalRegister, QuantumCircuit

# Set up quantum circuit
q = QuantumRegister(2)
c = ClassicalRegister(2)
circuit = QuantumCircuit(q, c)
circuit.name = "MCMR Example with Conditional Logic"

# Perform Bell Test
circuit.h(q[0])
circuit.cx(q[0], q[1])

# Measure and reset Qubit 1
circuit.measure(q[1], c[1])
circuit.reset(q[1])

# Continue additional computation, conditioned on Qubit 1's measurement outcome
circuit.x(q[0]).c_if(c, 1)
circuit.cx(q[0], q[1])

# Measure all qubits
circuit.measure(q, c)

# Print out the circuit
circuit.draw()

任意角度 ZZ 閘道

Quantinuum 的原生閘道包含任意角度 ZZ 閘道。這有助於減少許多量子演算法和網關序列的 2 個量子位網關計數。如需 Quantinuum 系統中任意角度 ZZ 閘道的資訊，請參閱系統模型 H1 和系統模型 H2 頁面上的 H 系列產品數據工作表。

具有 Q# 提供者的任意角度 ZZ 閘道
具有 Qiskit 提供者的任意角度 ZZ 閘道

在 Q# 中，任意角度 ZZ 閘道是使用作業來實作 Rzz 。

%%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;
}

在 Qiskit 中，任意角度 ZZ 閘道是使用方法實作 rzz 。

from qiskit import QuantumCircuit

theta = 0.25

# Set up quantum circuit
circuit = QuantumCircuit(2, 2)
circuit.name = "Arbitrary Angle ZZ Gate Example"

circuit.h(0)
circuit.rz(theta, 0)
circuit.rz(theta, 1)
circuit.x(1)

# Add arbitrary angle ZZ gate
circuit.rzz(theta, 0, 1)

circuit.measure_all()

模擬器雜訊參數

用戶可以選擇實驗 Quantinuum 模擬器的雜訊參數。此處只會強調幾個可用的雜訊參數，示範如何在 Azure Quantum 提供者中傳遞參數。

如需可用之一組完整雜訊參數的詳細資訊，請參閱系統模型 H1 和系統模型 H2 頁面上的 H 系列模擬器產品數據工作表。

具有 Q# 提供者的模擬器雜訊參數
使用 Qiskit 提供者的模擬器雜訊參數

首先，匯入必要的套件並起始基底配置檔：

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

接下來，定義函式。

%%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);
}

並編譯作業：

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

線上到 Azure Quantum、選取 target 電腦，並設定模擬器的雜訊參數：

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
    }
}

提交作業時傳入模擬器雜訊選項：

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

若要關閉模擬器雜訊模型，請將 error-model 選項設定為 False。依預設，這會設定為 True。

option_params = {
    "error-model": False 
}

若要使用穩定器模擬器，請將 simulator 選項設定為 stabilizer。依預設，這會設定為 state-vector。

option_params = {
    "simulator": "stabilizer" 
}

# Specify the emulator backend target to submit to
backend = provider.get_backend("quantinuum.sim.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
    }
}
backend.options.update_options(**option_params)

# Submit the job
job = backend.run(circuit, shots=100)
print("Job id:", job.id())

若要關閉模擬器雜訊模型，請將 error-model 選項設定為 False。依預設，這會設定為 True。

option_params = {
    "error-model": False 
}

若要使用穩定器模擬器，請將 simulator 選項設定為 stabilizer。依預設，這會設定為 state-vector。

option_params = {
    "simulator": "stabilizer" 
}

H 系列堆疊中的 TKET 編譯

提交至 Quantinuum H 系列系統的線路 ，除了整合式混合式提交之外，系統會自動透過 H 系列硬體的 TKET 編譯階段執行。這可讓線路自動針對 H 系列系統進行優化，並更有效率地執行。

如需套用 pytket-quantinuum 之特定編譯階段的詳細資訊，請參閱檔，特別是 pytket-quantinuum 編譯階段一節。

在 H 系列軟體堆疊中，套用的優化層級會設定為參數 tket-opt-level 。 提交至 H 系列系統之所有線路的預設編譯設定為優化層級 2。

想要試驗 TKET 編譯的用戶會通過，並查看哪些優化會套用到其線路，再提交任何作業，即可在 [範例] 資料夾中看到 Quantinuum_compile_without_api.ipynb 筆記本pytket-quantinuum。

如需的詳細資訊 pytket，請參閱下列連結：

使用 Q# 提供者進行 TKET 編譯
使用 Qiskit 提供者進行 TKET 編譯

首先，匯入必要的套件並起始基底配置檔：

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

接下來，定義函式。

%%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);
}

並編譯作業：

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

線上到 Azure Quantum、選取 target 電腦，並設定模擬器的雜訊參數：

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
}

提交作業時傳入 otimization 選項：

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

# Specify the backend target to submit to
backend = provider.get_backend("quantinuum.sim.h1-1e")

# Update TKET optimization level desired
option_params = {
    "tket-opt-level": 1
}
backend.options.update_options(**option_params)

# Submit the job
job = backend.run(circuit, shots=100)
print("Job id:", job.id())

技術規格

如需系統模型 H1 和 H2 和系統模型 H1 和 H2 模擬器的技術詳細數據，請參閱 System Model H1 和 System Model H2 頁面上的 Quantinuum 產品數據工作表，以及 Quantinuum 規格和量子磁碟區數據存放庫的連結，以及如何參考 Quantinuum 系統的使用方式。

目標可用性

Quantinuum H 系列量子計算機的設計目的是要持續升級，讓客戶能夠存取最新的硬體功能，因為 Quantinuum 會持續改善網關精確度、記憶體錯誤和系統速度。

Quantinuum 硬體會迴圈到商業期間和開發期間。在商業期間，硬體可透過佇列系統處理作業。在開發期間，硬體會在套用升級時脫機。

每個月都會傳送行事曆給 Quantinuum 使用者，其中包含商業和開發期間的資訊。如果您尚未收到此行事曆，請傳送電子郵件 QCsupport@quantinuum.com給。

target的狀態表示其目前處理作業的能力。可能的狀態 target 包括：

可用：已 target 上線、處理提交的作業，並接受新的作業。
降級：正在 target 接受作業，但目前無法處理。
無法使用： target 離線，不接受新的作業提交。

針對 Quantinuum 量子電腦 targets， [可用 ] 和 [ 降級 ] 對應至商業期間，而 [無法使用 ] 則對應至電腦離線以進行升級的開發期間。

您可以透過 Azure 入口網站上工作區的 [提供者] 索引標籤，擷取目前的狀態資訊。

定價

若要查看 Quantinuum 的計費方案，請造訪 Azure Quantum 定價。

限制和配額

Quantinuum 的配額會根據 QPU 使用量點數單位、 H-System Quantum Credit (HQC) 、提交至 Quantinuum 量子計算機的作業，以及模擬器 HQC (eHQC) 針對提交至模擬器的工作追蹤。

HQC 和 eHQC 可用來計算執行作業的成本，並根據下列公式來計算：

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

其中：

$N_{1q}$ 是線路中單一量子位元作業的數目。
$N_{2q}$ 是線路中原生雙量子位元作業的數目。原生閘道相當於 CNOT 多達數個單一量子位元的閘道。
$N_{m}$ 是線路中狀態準備和測量 (SPAM) 作業的數目，包括初始隱含狀態準備，以及任何中繼和最終的測量和狀態重設。
$C$ 是散粒計數。

注意

HQC 的總成本包括所有條件式分支或控制流程的所有閘道和度量。這可能會對整合式混合式作業造成更高的影響。

配額是以方案選取為基礎，並可隨著支援票證而增加。若要查看目前的限制和配額，請移至 [點數和配額] 刀鋒視窗，然後選取工作區 Azure 入口網站上的 [配額] 索引卷標。如需詳細資訊，請參閱 Azure Quantum 配額。

注意

如果您使用 Azure Quantum 點數方案，而不是計費方案，配額資訊會對應至您配置的點數。在此情況下，配額會列出您收到的點數總數。