Напиши свою першу програму Qiskit Serverless

Package versions

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

qiskit[all]~=1.3.1
qiskit-ibm-runtime~=0.34.0
qiskit-aer~=0.15.1
qiskit-serverless~=0.18.1
qiskit-ibm-catalog~=0.2
qiskit-addon-sqd~=0.8.1
qiskit-addon-utils~=0.1.0
qiskit-addon-mpf~=0.2.0
qiskit-addon-aqc-tensor~=0.1.2
qiskit-addon-obp~=0.1.0
scipy~=1.15.0
pyscf~=2.8.0

порада

Qiskit Serverless отримує оновлення, і його функції швидко змінюються. На цьому етапі розробки знаходь нотатки до релізів та найновішу документацію на сторінці GitHub Qiskit Serverless.

У цьому прикладі показано, як за допомогою інструментів qiskit-serverless створити програму паралельної транспіляції, а потім використати qiskit-ibm-catalog, щоб завантажити її на IBM Quantum Platform як багаторазовий віддалений сервіс.

Огляд робочого процесу

1. Створи локальний каталог і порожній файл програми (./source_files/transpile_remote.py)
2. Додай код до програми, яка після завантаження до Qiskit Serverless транспілюватиме схему
3. Використай qiskit-ibm-catalog для автентифікації в Qiskit Serverless
4. Завантаж програму до Qiskit Serverless

Після завантаження програми можна запустити її для транспіляції схеми, дотримуючись інструкцій посібника Запусти своє перше робоче навантаження Qiskit Serverless віддалено.

# Added by doQumentation — required packages for this notebook
!pip install -q qiskit qiskit-ibm-catalog qiskit-ibm-runtime qiskit-serverless

Приклад: Віддалена транспіляція з Qiskit Serverless

У цьому прикладі наведено кроки зі створення та наповнення файлу програми, який після завантаження до Qiskit Serverless транспілюватиме circuit для заданого backend і цільового optimization_level.

порада

Qiskit Serverless вимагає організувати .py-файли робочого навантаження в окремий каталог. Наступна структура є прикладом хорошої практики:

serverless_program
├── program_uploader.ipynb
└── source_files
├── transpile_remote.py
└── *.py

Serverless завантажує вміст конкретного каталогу (у цьому прикладі — каталогу source_files) для віддаленого запуску. Після налаштування можна скоригувати transpile_remote.py для отримання вхідних даних і повернення результатів.

Створи каталог і порожній файл програми

Спочатку створи каталог source_files, а потім файл програми в ньому так, щоб його шлях був ./source_files/transpile_remote.py. Це файл, який ти завантажиш до Qiskit Serverless.

Додай код до файлу програми

Заповни файл програми наведеним нижче кодом, а потім збережи його.

обережно

Якщо ти читаєш блоки коду локально в ноутбуці, ти побачиш магічну команду %%writefile. Виконання блоків з цією магічною командою зберігає їх на диск, а не виконує.

# This cell is hidden from users, it creates a new folder
from pathlib import Path

Path("./source_files").mkdir(exist_ok=True)

%%writefile ./source_files/transpile_remote.py
# If you include the preceding `%%writefile` command (visible only when you read this locally in a notebook), running this cell saves to disk rather than executing the code.

from qiskit.transpiler import generate_preset_pass_manager

def transpile_remote(circuit, optimization_level, backend):
    """Transpiles an abstract circuit into an ISA circuit for a given backend."""
    pass_manager = generate_preset_pass_manager(
        optimization_level=optimization_level,
		backend=backend
    )
    isa_circuit = pass_manager.run(circuit)
    return isa_circuit

Додай код для отримання аргументів програми

Тепер додай такий код до файлу програми, що налаштовує аргументи програми.

Початковий transpile_remote.py має три вхідні параметри: circuits, backend_name і optimization_level. Serverless наразі підтримує лише серіалізовані вхідні й вихідні дані. З цієї причини не можна передати backend безпосередньо — замість цього використовуй backend_name як рядок.

%%writefile --append ./source_files/transpile_remote.py
# If you include the preceding `%%writefile` command (visible only when you read this locally in a notebook), running this cell saves to disk rather than executing the code.

from qiskit_serverless import get_arguments, save_result, distribute_task, get

# Get program arguments
arguments = get_arguments()
circuits = arguments.get("circuits")
backend_name = arguments.get("backend_name")
optimization_level = arguments.get("optimization_level")

Додай код для виклику бекенду

Додай такий код до файлу програми, що викликає бекенд через QiskitRuntimeService.

Наведений нижче код передбачає, що ти вже виконав процедуру збереження облікових даних за допомогою QiskitRuntimeService.save_account, і завантажить твій обліковий запис за замовчуванням, якщо не вказано інше. Дивись Збережи свої облікові дані для входу і Ініціалізуй обліковий запис сервісу Qiskit Runtime для отримання додаткової інформації.

%%writefile --append ./source_files/transpile_remote.py
# If you include the preceding `%%writefile` command (visible only when you read this locally in a notebook), running this cell saves to disk rather than executing the code.

from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService

service = QiskitRuntimeService()
backend = service.backend(backend_name)

Додай код для транспіляції

Нарешті, додай такий код до файлу програми. Цей код запускає transpile_remote() для всіх переданих circuits і повертає transpiled_circuits як результат:

%%writefile --append ./source_files/transpile_remote.py
# If you include the preceding `%%writefile` command (visible only when you read this locally in a notebook), running this cell saves to disk rather than executing the code.

# Each circuit is being transpiled and will populate the array
results = [
    transpile_remote(circuit, 1, backend)
    for circuit in circuits
]

save_result({
    "transpiled_circuits": results
})

Автентифікація в Qiskit Serverless

Використовуй qiskit-ibm-catalog для автентифікації в QiskitServerless за допомогою свого API-ключа (можна використовувати API-ключ QiskitRuntimeService або створити новий на дашборді IBM Quantum Platform).

from qiskit_ibm_catalog import QiskitServerless, QiskitFunction

# Authenticate to the remote cluster and submit the pattern for remote execution
serverless = QiskitServerless()

Запусти код для завантаження

Запусти наведений нижче код для завантаження програми. Qiskit Serverless стискає вміст working_dir (у цьому випадку source_files) у tar-архів, який завантажується, а після цього очищається. entrypoint визначає головний виконуваний файл програми для Qiskit Serverless.

transpile_remote_demo = QiskitFunction(
    title="transpile_remote_serverless",
    entrypoint="transpile_remote.py",
    working_dir="./source_files/",
)

serverless.upload(transpile_remote_demo)

QiskitFunction(transpile_remote_serverless)

Перевір завантаження

Щоб перевірити успішність завантаження, використовуй serverless.list(), як у наведеному нижче коді:

# Get program from serverless.list() that matches the title of the one we uploaded
next(
    program
    for program in serverless.list()
    if program.title == "transpile_remote_serverless"
)

QiskitFunction(transpile_remote_serverless)

# This cell is hidden from users, it checks the program uploaded correctly
assert _.title == "transpile_remote_serverless"  # noqa: F821

# This cell is hidden from users, it checks the program executes correctly
from time import sleep
from qiskit import QuantumCircuit

qc = QuantumCircuit(2)
transpile_remote_serverless = serverless.load("transpile_remote_serverless")
job = transpile_remote_serverless.run(
    circuits=[qc],
    backend="ibm_sherbrooke",
    optimization_level=1,
)
while True:
    sleep(5)
    status = job.status()
    if status not in ["QUEUED", "INITIALIZING", "RUNNING", "DONE"]:
        raise Exception(
            f"Unexpected job status: '{status}'\n"
            + "Here are the logs:\n"
            + job.logs()
        )
    if status == "DONE":
        break

Наступні кроки

Рекомендації

• Дізнайся, як передавати вхідні дані та запускати програму віддалено, у темі Запусти своє перше робоче навантаження Qiskit Serverless віддалено.