Інформація про QPU

IBM® надає доступ до широкого спектру квантових процесорів (QPU). Всі QPU, розгорнуті IBM, базуються на технології надпровідних кубітів, оскільки контрольованість і масштабованість цієї технології визначають чіткий шлях до досягнення квантової переваги.

Переглянь усі публічні QPU IBM на сторінці Обчислювальні ресурси на IBM Quantum® Platform. Натисни на будь-який QPU, щоб відкрити його детальну інформаційну картку.

Ця сторінка описує детальну інформацію, яку ти знайдеш на інформаційній картці QPU.

Версіонування QPU

Кожен QPU має номер версії у форматі X.Y.Z (основна.мінорна.ревізія). Схема, скомпільована для певного номера версії, гарантовано виконається на цьому QPU. Якщо змінюється номер ревізії, схема продовжить виконуватися. Якщо змінюється основний або мінорний номер, виконання схеми не гарантується, хоча може й відбутися. Умови, за яких може змінюватися номер версії, наведені нижче:

Основна версія

Основна версія збільшується за таких змін:

• Зміни зразка.
• Суттєві зміни керуючої електроніки.
• Переміщення QPU на нове місце, якщо це призводить до значних змін у поведінці.

Мінорна версія

Мінорна версія збільшується за таких змін:

• Цикли прогрівання/охолодження.
• Заміна частини електроніки, якщо заміна помітно впливає на роботу.
• Зміна напрямку вентиля з керованим NOT.
• Тимчасове відключення вентиля через проблеми з калібруванням, якщо виправлення не можна легко зробити програмно.

Версія ревізії

Номер версії ревізії збільшується для виправлень, які не порушують роботу існуючої скомпільованої схеми. До таких змін належать:

• Ручні калібрування для підвищення точності.
• Незначні зміни електроніки, які не впливають на роботу.
• Оновлення програмного забезпечення QPU.

Деталі QPU

Перший розділ інформаційної картки QPU містить такі деталі:

Назва | Кубіти | Похибка 2Q (найкраща) | Похибка 2Q (пошарова) | CLOPS (або CLOPS_h) | Статус | Регіон | Версія QPU | Тип процесора | Базові вентилі | Всього завдань у черзі | Медіанна похибка 2Q | Медіанна похибка SX | Медіанна похибка зчитування | Медіанний T1 (час релаксації) | Медіанний T2 (час дефазування)

Назва

Унікальна назва, призначена конкретному QPU. QPU, розміщені в IBM Cloud®, мають назви, що починаються з ibm_*. Усім QPU присвоюють назву міста, наприклад ibm_kingston. Ця назва не вказує на місце фактичного розташування QPU. Назви дано на честь місць розташування IBM® по всьому світу.

Кубіти

Кількість фізичних кубітів у QPU.

Похибка 2Q (найкраща)

Найменша похибка двокубітного (2Q) вентиля на будь-якому ребрі пристрою з тієї самої серії вимірювань, що використовується для обчислення медіани (див. Медіанна похибка 2Q).

Похибка 2Q (пошарова)

Середня похибка на шаровий вентиль (EPLG) у ланцюжку з 100 кубітів. Середній EPLG вимірює середню похибку вентиля в шаровому ланцюжку з $N$ кубітів ($N$=100 тут). Він отриманий з подібної величини, відомої як пошарова точність (LF), де EPLG$_{100}$ = 4/5(1-LF$^{\frac{1}{99}}$), а пошарова точність — це процесна точність шарового ланцюжка з $N$ кубітів. Докладніше дивись у статті Benchmarking quantum processor performance at scale. Зауваж, що у статті EPLG визначено для похибки процесу, але для узгодженості з індивідуально зазначеними похибками вентилів тут воно наведено для середньої похибки вентиля, звідси множник 4/5. Знайди приклад у ноутбуці на GitHub спільноти Qiskit.

CLOPS (або CLOPS_h)

Операцій шарів схем на секунду (CLOPS) — це міра того, скільки шарів схеми 100×100 (апаратно-орієнтованої схеми) QPU (квантовий процесор) може виконати за одиницю часу. Знайди код CLOPS на GitHub спільноти Qiskit.

Статус

Статус QPU; наприклад, Online (онлайн), Paused (призупинено), Offline (офлайн) тощо.

Регіон

Місцезнаходження дата-центру, де зберігатимуться та оброблятимуться твої дані й експерименти.

Версія QPU

Номер версії QPU у форматі основна.мінорна.ревізія. Докладніше про присвоєння цього номера дивись у розділі Версіонування QPU.

Тип процесора

Відображає топологію та вказує приблизну кількість кубітів.

Базові вентилі

Кожна сімейство процесорів має власний набір нативних вентилів. За замовчуванням QPU кожного сімейства підтримують лише виконання вентилів і операцій з нативного набору. Тому кожен вентиль у схемі має бути транспільований (транспілятором) до елементів цього набору. Зауваж, що невітарні операції тут не перелічені; використовуй метод у Qiskit, щоб переглянути всі нативні вентилі й операції для QPU. Перелік усіх нативних вентилів дивись у цій таблиці.

Всього завдань у черзі

Загальна кількість завдань, які ти надіслав(ла) до цього QPU.

Медіанна похибка 2Q (Heron: CZ, Eagle: ECR)

Середня точність вентиля двокубітної операції з рандомізованого бенчмаркінгу. Вимірюється «в ізоляції»: серії з мінімальним розділенням двох кубітів між ребрами. Цей рандомізований бенчмаркінг використовує чергові шари однокубітних операторів Кліффорда і двокубітних вентилів, тому остаточне значення похибки 2Q включає похибку шару однокубітних операторів Кліффорда. Знайди приклад у ноутбуці на GitHub спільноти Qiskit. Дані по кожному ребру дивись у розділі Дані калібрування інформаційної картки QPU.

Медіанна похибка SX

Середня точність вентиля вентиля √X (SX) з рандомізованого бенчмаркінгу, вимірюється одночасно на всіх кубітах. Послідовність рандомізованого бенчмаркінгу включає вентилі SX, ID та X, і передбачається, що їх похибки однакові.

Медіанна похибка зчитування

Точність операції зчитування. Похибка зчитування вимірюється шляхом підготовки кубіта у стані 0 (1) і вимірювання ймовірності виходу у стані 1 (0). Зазначене значення є середнім цих двох похибок. Медіана береться по всіх кубітах.

Медіанний T1 (час релаксації)

Час T1 представляє середню тривалість перебування кубіта у збудженому стані $|1\rangle$ до розпаду в основний стан $|0\rangle$ внаслідок енергетичної релаксації. Цей параметр використовується для характеристики поведінки енергетичної релаксації кубіта та виражається в секундах (с).

Медіанний T2 (час дефазування)

Час T2 позначає часовий масштаб, протягом якого кубіт зберігає фазову когерентність суперпозиції між станами $|0\rangle$ та $|1\rangle$. Він враховує як енергетичну релаксацію, так і процеси чистого дефазування, надаючи уявлення про когерентні властивості кубіта. T2 вимірюється з послідовності ехо Хана.

Дані калібрування

Що означає `error = 1`?

Якщо бенчмаркінг кубіта або ребра не вдається протягом кількох днів — через низьку якість даних або інші внутрішні фактори — зазначене значення похибки вважається застарілим і відображатиметься як 1. Це не означає, що кубіт або ребро обов'язково непрацюючі або що похибка дорівнює 1; швидше, похибка вважається невизначеною, і слід бути обережним під час роботи з цим кубітом або вентилем.

Другий розділ, «Дані калібрування», містить дані по кубітах, зв'язності та вентилях. Ти можеш вибрати відображення інформації у вигляді мапи, графа або таблиці.

Ти можеш налаштувати дані, що відображаються в кожному поданні, використовуючи спадні меню. Наприклад, у поданні мапи можна вибрати дані для кубітів і з'єднань. Кольорові смуги, пов'язані з діаграмою або графом, вказують на діапазон, що відображається, із позначеним середнім значенням. Максимум і мінімум кольору змінюються залежно від QPU.

Щоб завантажити дані калібрування у файлі CSV, натисни на значок завантаження у верхньому правому куті розділу «Дані калібрування».

Окрім інформації, наведеної у розділі деталей картки, розділ «Дані калібрування» також містить наступне:

Топологічна діаграма або карта зв'язності | Похибка присвоєння при зчитуванні | Prob meas0 prep1 | Prob meas1 prep0 | Тривалість зчитування (нс) | Похибка ID / √x (sx) / Pauli-X / RX | Тривалість однокубітного вентиля (нс)| Похибка обертання навколо осі Z (RZ) | Операційний стан | Тривалість вентиля (нс) | Похибка 2Q | Похибка RZZ

Топологічна діаграма або карта зв'язності

Діаграма, що вказує на пари кубітів, між якими підтримуються двокубітні операції вентилів. Також називається картою зв'язності або зв'язністю. Кубіти представлені у вигляді кіл, а підтримувані двокубітні операції вентилів — у вигляді ліній, що з'єднують кубіти.

Похибка присвоєння при зчитуванні

Похибка зчитування кількісно визначає середню ймовірність неправильного вимірювання стану кубіта. Зазвичай вона обчислюється як середнє значення prob_meas0_prep1 та prob_meas1_prep0, надаючи єдину метрику точності вимірювання.

Prob meas0 prep1

Цей параметр вказує на ймовірність вимірювання кубіта у стані $|0\rangle$, коли він призначений для підготовки у стані $|1\rangle$, що позначається як $P(0|1)$. Він відображає похибки в підготовці стану та вимірюванні (SPAM), зокрема похибки вимірювання у надпровідних кубітах.

Prob meas1 prep0

Аналогічно, цей параметр представляє ймовірність вимірювання кубіта у стані $|1\rangle$, коли він призначений для підготовки у стані $|0\rangle$, що позначається як $P(1|0)$. Як і prob_meas0_prep1, він відображає похибки SPAM, причому похибки вимірювання є основним джерелом у надпровідних кубітах.

Тривалість зчитування (нс)

Параметр readout_length визначає тривалість операції зчитування для кубіта. Він вимірює час від початку імпульсу вимірювання до завершення оцифровки сигналу, після чого система готова до наступної операції. Розуміння цього параметра важливе для оптимізації виконання схеми, особливо при включенні вимірювань посеред схеми.

Похибка ID / √x (sx) / Pauli-X / RX

Похибка в дискретних однокубітних вентилях кінцевої тривалості, виміряна за допомогою рандомізованого бенчмаркінгу. Послідовність рандомізованого бенчмаркінгу включає вентилі SX, ID та X, і передбачається, що їх похибки однакові. Вентиль ID є затримкою тривалістю, рівною тривалості вентилів √X та X. Вентиль RX має таку саму тривалість, що й вентилі √X та X, з змінною амплітудою, тому зазначено, що він має ту саму похибку, що й ці вентилі.

Тривалість однокубітного вентиля (нс)

Тривалість однокубітної операції вентиля.

Похибка обертання навколо осі Z (RZ)

Похибка віртуального вентиля RZ. Зазначається як 0, оскільки ці операції виконуються програмно.

Операційний стан

Вказує, чи можна використовувати кубіт у схемах.

Тривалість вентиля (нс)

Тривалість двокубітної операції вентиля.

Похибка 2Q (Heron: CZ, Eagle: ECR)

Похибка 2Q на ребро з тієї самої серії вимірювань, що використовується для обчислення медіанної похибки 2Q та найкращої похибки 2Q.

Похибка RZZ (Heron)

Похибка вентиля RZZ, усереднена по кутах RZZ з використанням варіанта рандомізованого бенчмаркінгу для довільних унітарних операцій.

Похибка двокубітного вентиля (пошарова)

Третій розділ надає розширений вигляд найменшої похибки двокубітного вентиля (пошарової), виміряної як функція кількості кубітів у ланцюжку. Остаточне значення при довжині ланцюжка 100 — це значення, наведене у розділі деталей. На практиці вимірюють шість ланцюжків по 100 кубітів (попередньо відібраних на основі очікуваної оптимальної продуктивності), а значення, що зазначається для числа кубітів N, — це найменша похибка, знайдена в підланцюжку довжиною N, шляхом перебору шести ланцюжків по 100 кубітів.

Перегляд твоїх ресурсів

Щоб знайти доступні тобі QPU, відкрий сторінку Обчислювальні ресурси (переконайся, що ти авторизований(а)). Зауваж, що обраний регіон може впливати на список QPU. Натисни на QPU, щоб переглянути його деталі.

Ти також можеш переглянути доступні QPU за допомогою API backends. Наприклад, наступний код поверне всі бекенди, до яких має доступ вказаний екземпляр (my_instance):

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

Таблиця нативних вентилів та операцій

Категорія операції	Назва
Однокубітні вентилі	RZ, SX, X, ID, delay
Двокубітні вентилі	CZ, ECR
Дробові вентилі	RX (однокубітний), RZZ (двокубітний)
Невітарні інструкції	measure, reset
Керуючий потік	if_else (класичний зворотний зв'язок)