Перейти до основного вмісту

Отримання інформації про бекенд за допомогою Qiskit

Версії пакетів

Код на цій сторінці розроблено з використанням таких залежностей. Рекомендуємо використовувати ці або новіші версії.

qiskit-ibm-runtime~=0.43.1

Ця сторінка пояснює, як використовувати Qiskit для отримання інформації про доступні тобі бекенди.

Список бекендів​

Щоб переглянути доступні тобі бекенди, можна або відкрити список на сторінці обчислювальних ресурсів, або скористатися методом QiskitRuntimeService.backends(). Цей метод повертає список екземплярів IBMBackend:

Примітки
  • Якщо ти увійшов до конкретного інстансу або регіону, або якщо ти ініціалізував сервіс із конкретним інстансом чи регіоном за допомогою QiskitRuntimeService(), будуть повернуті лише бекенди, доступні тобі в цьому інстансі або регіоні. В іншому випадку повертаються всі бекенди, доступні тобі в будь-якому інстансі та в будь-якому регіоні.
  • Список повернутих бекендів може відрізнятися від тих, що відображаються на сторінці Обчислювальних ресурсів IBM Quantum Platform. Список на сторінці обчислювальних ресурсів завжди відфільтрований за регіоном, обраним у верхній частині сторінки.

Щоб запустити наведений нижче код, переконайся, що ти вже пройшов автентифікацію в сервісі. Докладніше дивись у розділі Налаштування облікового запису IBM Cloud.

# Added by doQumentation — required packages for this notebook
!pip install -q qiskit-ibm-runtime
# Initialize your account
from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService

service = QiskitRuntimeService()

service.backends()
[<IBMBackend('ibm_pittsburgh')>,
 <IBMBackend('ibm_boston')>,
 <IBMBackend('ibm_fez')>,
 <IBMBackend('ibm_miami')>,
 <IBMBackend('ibm_marrakesh')>,
 <IBMBackend('ibm_torino')>,
 <IBMBackend('ibm_kingston')>]

Метод QiskitRuntimeService.backend() (зверни увагу, що він в однині: backend) приймає ім'я бекенду як вхідний параметр і повертає екземпляр IBMBackend, що представляє цей конкретний бекенд:

service.backend("ibm_fez")
<IBMBackend('ibm_fez')>

Фільтрація бекендів​

Можна також фільтрувати доступні бекенди за їхніми властивостями. Для більш загальних фільтрів встанови аргумент filters як функцію, що приймає об'єкт бекенду і повертає True, якщо він відповідає твоїм критеріям. Більше деталей у документації API.

Наведений нижче код повертає лише бекенди, що відповідають таким критеріям і доступні тобі у твоєму поточно обраному інстансі:

  • Є реальними квантовими пристроями (simulator=False)
  • Наразі функціонують (operational=True)
  • Мають щонайменше 5 кубітів (min_num_qubits=5)
# Optionally pass in an instance, region, or both, to
# further filter the backends.
service = QiskitRuntimeService()

service.backends(simulator=False, operational=True, min_num_qubits=5)
[<IBMBackend('ibm_pittsburgh')>,
 <IBMBackend('ibm_boston')>,
 <IBMBackend('ibm_fez')>,
 <IBMBackend('ibm_miami')>,
 <IBMBackend('ibm_marrakesh')>,
 <IBMBackend('ibm_torino')>,
 <IBMBackend('ibm_kingston')>]

Використовуй ці ключові аргументи для фільтрації за будь-яким атрибутом у конфігурації бекенду (JSON schema) або статусі (JSON schema). Схожий метод — QiskitRuntimeService.least_busy(), який приймає ті самі фільтри, що й backends(), але повертає бекенд, що відповідає фільтрам і має найменшу кількість завдань у черзі:

service.least_busy(operational=True, min_num_qubits=5)
<IBMBackend('ibm_torino')>

Статична інформація про бекенд​

Деяка інформація про бекенд не змінюється регулярно, наприклад, його назва, версія, кількість кубітів та типи підтримуваних функцій. Ця інформація доступна як атрибути об'єкта backend.

Наступна комірка будує опис бекенду.

backend = service.backend("ibm_fez")

print(
    f"Name: {backend.name}\n"
    f"Version: {backend.version}\n"
    f"No. of qubits: {backend.num_qubits}\n"
)
Name: ibm_fez
Version: 2
No. of qubits: 156

Повний список атрибутів дивись у документації API IBMBackend.

Нативні гейти та операції​

Кожна родина процесорів має власний набір нативних гейтів. За замовчуванням QPU кожної родини підтримують лише запуск гейтів та операцій із нативного набору. Таким чином, кожен гейт у схемі має бути транспільований (транспілером) до елементів цього набору.

Нативні гейти та операції для QPU можна переглянути або за допомогою Qiskit, або на сторінці обчислювальних ресурсів IBM Quantum® Platform.


from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService

service = QiskitRuntimeService()

for backend in service.backends():
    config = backend.configuration()
    if "simulator" in config.backend_name:
        continue
    print(f"Backend: {config.backend_name}")
    print(f"    Processor type: {config.processor_type}")
    print(f"    Supported instructions:")
    for instruction in config.supported_instructions:
        print(f"        {instruction}")
    print()

Динамічна інформація про бекенд​

Бекенди також можуть мати властивості, що змінюються після кожного калібрування, наприклад, частота кубітів та рівні похибок операцій. Бекенди зазвичай калібруються кожні 24 години, а їхні властивості оновлюються після завершення послідовності калібрування. Ці властивості можна використовувати для оптимізації квантових схем або для побудови моделей шуму для класичного симулятора.

Властивості кубітів​

Метод backend.properties().qubit_property() повертає інформацію про фізичні характеристики кубітів. Він містить словник різних властивостей кубіту, кожна з яких супроводжується своїм значенням і міткою часу останнього калібрування.

  • T1 (Relaxation Time): Час T1 — це середня тривалість перебування кубіту у збудженому стані ∣1⟩|1\rangle перед тим, як він розпадається до основного стану ∣0⟩|0\rangle внаслідок релаксації енергії. Цей параметр характеризує поведінку кубіту при релаксації енергії та виражається в секундах (с).

  • T2 (Dephasing Time): Час T2 позначає часовий масштаб, протягом якого кубіт зберігає фазову когерентність суперпозиції між станами ∣0⟩|0\rangle та ∣1⟩|1\rangle. Він враховує як релаксацію енергії, так і процеси чистого дефазування, даючи уявлення про властивості когерентності кубіту.

  • frequency: Цей параметр задає резонансну частоту кубіту, що вказує на різницю енергій між станами ∣0⟩|0\rangle та ∣1⟩|1\rangle, виражену в герцах (Гц).

  • anharmonicity: Ангармонічність — це різниця енергій між першим і другим збудженими станами кубіту, також виражена в герцах (Гц).

  • readout_error: Похибка зчитування кількісно визначає середню ймовірність неправильного вимірювання стану кубіту. Зазвичай вона обчислюється як середнє значення prob_meas0_prep1 і prob_meas1_prep0, забезпечуючи єдину метрику точності вимірювання.

  • prob_meas0_prep1: Цей параметр вказує ймовірність вимірювання кубіту у стані 0, коли він мав бути підготовлений у стані ∣1⟩|1\rangle, що позначається P(0∣1)P(0 | 1). Він відображає похибки підготовки стану та вимірювання (SPAM), зокрема похибки вимірювання в надпровідних кубітах.

  • prob_meas1_prep0: Аналогічно, цей параметр представляє ймовірність вимірювання кубіту у стані 1, коли він мав бути підготовлений у стані ∣0⟩|0\rangle, що позначається P(1∣0)P(1 | 0). Як і prob_meas0_prep1, він відображає похибки SPAM, причому похибки вимірювання є основним чинником у надпровідних кубітах.

  • readout_length: Параметр readout_length задає тривалість операції зчитування кубіту. Він вимірює час від початку імпульсу вимірювання до завершення оцифровки сигналу, після чого система готова до наступної операції. Розуміння цього параметра є критично важливим для оптимізації виконання схем, особливо при використанні вимірювань у середині схеми.

# fundamental physical properties of qubit 1
backend.qubit_properties(1)
QubitProperties(t1=0.00023160183954439313, t2=0.0002759670226087048, frequency=None)
# calibration data with detailed properties of qubit 0
backend.properties().qubit_property(0)
{'T1': (5.199156952582205e-05,
  datetime.datetime(2026, 1, 14, 16, 18, 26, tzinfo=tzlocal())),
 'T2': (2.253552085985709e-05,
  datetime.datetime(2026, 1, 14, 16, 19, 6, tzinfo=tzlocal())),
 'readout_error': (0.013916015625,
  datetime.datetime(2026, 1, 14, 21, 38, 31, tzinfo=tzlocal())),
 'prob_meas0_prep1': (0.026123046875,
  datetime.datetime(2026, 1, 14, 21, 38, 31, tzinfo=tzlocal())),
 'prob_meas1_prep0': (0.001708984375,
  datetime.datetime(2026, 1, 14, 21, 38, 31, tzinfo=tzlocal())),
 'readout_length': (1.56e-06,
  datetime.datetime(2026, 1, 14, 21, 38, 31, tzinfo=tzlocal()))}
# Retrieve qubit properties
qubit_index = 126  # Replace with your qubit index
qubit_props = backend.properties().qubit_property(qubit_index)

# Access specific properties
t1 = qubit_props.get("T1", (None,))[0]
t2 = qubit_props.get("T2", (None,))[0]
frequency = qubit_props.get("frequency", (None,))[0]
anharmonicity = qubit_props.get("anharmonicity", (None,))[0]
readout_error = qubit_props.get("readout_error", (None,))[0]
prob_meas0_prep1 = qubit_props.get("prob_meas0_prep1", (None,))[0]
prob_meas1_prep0 = qubit_props.get("prob_meas1_prep0", (None,))[0]
readout_length = qubit_props.get("readout_length", (None,))[0]

print(f"Qubit {qubit_index} Properties:")
print(f"  T1: {t1} seconds")
print(f"  T2: {t2} seconds")
print(f"  Frequency: {frequency} Hz")
print(f"  Anharmonicity: {anharmonicity} Hz")
print(f"  Readout Error: {readout_error}")
print(f"  P(0 | 1): {prob_meas0_prep1}")
print(f"  P(1 | 0): {prob_meas1_prep0}")
print(f"  Readout Length: {readout_length} seconds")
Qubit 126 Properties:
  T1: 9.563335658857979e-05 seconds
  T2: 6.570556299807121e-05 seconds
  Frequency: None Hz
  Anharmonicity: None Hz
  Readout Error: 0.006591796875
  P(0 | 1): 0.009765625
  P(1 | 0): 0.00341796875
  Readout Length: 1.56e-06 seconds

Властивості інструкцій​

Атрибут backend.target є об'єктом qiskit.transpiler.Target — об'єктом, що містить всю інформацію, необхідну для транспіляції схеми для цього бекенду. Це включає похибки та тривалості інструкцій. Наприклад, наступна комірка отримує властивості для гейту cz, що діє між кубітами 1 і 0.

backend.target["cz"][(1, 0)]
InstructionProperties(duration=6.8e-08, error=0.007831625819164134)

Наступна комірка показує властивості операції вимірювання (включно з похибкою зчитування) на кубіті 0.

backend.target["measure"][(0,)]
InstructionProperties(duration=1.56e-06, error=0.013916015625)

Наступні кроки​

Рекомендації