Hello World: Твоя перша квантова схема

Побудуй стан Белла (два заплутаних кубіти) і виконай його трьома способами:

1. Ідеальна симуляція — ідеальні результати, не потрібен обліковий запис

2. Шумна симуляція — симулює реальний пристрій, не потрібен обліковий запис

3. Реальне квантове обладнання — потрібен безкоштовний обліковий запис IBM Quantum (кроки налаштування нижче)

Побудова схеми

# Added by doQumentation — installs the packages this notebook needs if they are missing
import importlib.util

_needed = {"qiskit": "qiskit", "qiskit_ibm_runtime": "qiskit-ibm-runtime"}
_missing = [pip for module, pip in _needed.items()
            if importlib.util.find_spec(module) is None]
# One at a time, so a package that fails to install does not block the others
for _pip in _missing:
    %pip install -q {_pip}
if not _missing:
    print("\u2713 All required packages are installed")

from qiskit import QuantumCircuit

qc = QuantumCircuit(2)
qc.h(0)
qc.cx(0, 1)
qc.measure_all()

qc.draw(output="mpl")

Варіант 1: Ідеальна симуляція (не потрібен обліковий запис)

Використовує StatevectorSampler — локальний симулятор з ідеальними результатами без шуму.

from qiskit.primitives import StatevectorSampler

result = StatevectorSampler().run([qc], shots=1024).result()
counts = result[0].data.meas.get_counts()
counts

from qiskit.visualization import plot_histogram
plot_histogram(counts)

Варіант 2: Шумна симуляція (не потрібен обліковий запис)

Використовує FakeManilaV2 — локальний симулятор, що імітує реальний квантовий пристрій IBM, включаючи його характеристики шуму. Спочатку схему необхідно транспілювати (адаптувати) до набору вентилів пристрою та зв'язності кубітів.

from qiskit.primitives import BackendSamplerV2
from qiskit_ibm_runtime.fake_provider import FakeManilaV2
from qiskit.transpiler.preset_passmanagers import generate_preset_pass_manager

backend = FakeManilaV2()
pm = generate_preset_pass_manager(backend=backend, optimization_level=1)
isa_qc = pm.run(qc)

result = BackendSamplerV2(backend=backend).run([isa_qc], shots=1024).result()
counts = result[0].data.meas.get_counts()
counts

plot_histogram(counts)

Варіант 3: Реальне квантове обладнання

Потрібен безкоштовний обліковий запис IBM Quantum. Щоб його налаштувати:

1. Зареєструйся на quantum.cloud.ibm.com/registration — кредитна картка не потрібна протягом перших 30 днів

2. Увійди на quantum.cloud.ibm.com та обери регіон us-east (обов'язково для безкоштовного Open Plan)

3. Створи екземпляр (безкоштовний Open Plan) на сторінці Instances, якщо у тебе його ще немає

4. Створи API-ключ на quantum.cloud.ibm.com (або на cloud.ibm.com/iam/apikeys)

5. Скопіюй свій CRN (Cloud Resource Name) зі сторінки Instances

Потім, якщо ти ще не зберіг свої облікові дані тут, виконай комірку нижче. Заміни <your-api-key> на API-ключ з кроку 4, а <your-crn> — на CRN з кроку 5. Доки ти цього не зробиш, комірка нічого не зберігає, тож виконання всіх комірок ніколи не перезапише обліковий запис, який ти зберіг раніше.

from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService

token = "<your-api-key>"
instance = "<your-crn>"

if token.startswith("<") or instance.startswith("<"):
    print("Paste your API key and CRN above first; nothing was saved.")
else:
    QiskitRuntimeService.save_account(
        channel="ibm_quantum_platform",
        token=token,
        instance=instance,
        set_as_default=True,
        overwrite=True,
    )
    print("Account saved.")

Примітка: Завдання на реальному обладнанні можуть зайняти певний час залежно від черги. Якщо комірка все ще виконується, ти можеш перевірити статус завдання та побачити результати на quantum.cloud.ibm.com/workloads.

from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService, SamplerV2
from qiskit.transpiler.preset_passmanagers import generate_preset_pass_manager

service = QiskitRuntimeService()
backend = service.least_busy(operational=True, simulator=False)
print(f"Running on {backend.name}")

pm = generate_preset_pass_manager(backend=backend, optimization_level=1)
isa_qc = pm.run(qc)

result = SamplerV2(mode=backend).run([isa_qc], shots=1024).result()
counts = result[0].data.meas.get_counts()
counts

plot_histogram(counts)

Що далі?

• Tutorials — покрокові посібники з алгоритмів, пом'якшення помилок, транспіляції тощо

• Guides — довідковий матеріал щодо виконання схем, примітивів та Qiskit Runtime

• Courses — структуровані навчальні шляхи від квантових основ до обчислень утилітарного масштабу

• Modules — поглиблені концептуальні модулі з інформатики та квантової механіки