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 — required packages for this notebook
!pip install -q qiskit qiskit-ibm-runtime

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 з'єднання кубітів.

from qiskit_ibm_runtime import SamplerV2
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 = SamplerV2(mode=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

Якщо ти ще не зберіг свої облікові дані в цій сесії Binder, виконай комірку нижче. Заміни <your-api-key> на API-ключ з кроку 4, а <your-crn> — на CRN з кроку 5.

from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService

QiskitRuntimeService.save_account(
    channel="ibm_quantum_platform",
    token="<your-api-key>",
    instance="<your-crn>",
    set_as_default=True,
    overwrite=True,
)

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, зменшення помилок, транспіляції та більше
• Guides — довідковий матеріал щодо виконання схем, примітивів та Qiskit Runtime
• Courses — структуровані навчальні шляхи від основ квантової механіки до обчислень у масштабі корисності
• Modules — поглиблені концептуальні модулі з інформатики та квантової механіки