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IBM Q Experience 入门(一)

介绍】

本篇文章介绍了IBM Q Experience的图形化编程入门。

IBM Q Experience是IBM Q量子计算机免费试用的云服务:

 

这里使用IBM Q Experience,名为Qiskit的SDK,早期使用的5-qubit系统,还可以从Web浏览器直观地执行计算的原因,为此我们首先,将参考初学者指南来解释图形量子编程的基础知识。

事情准备

您必须准备:注册一个 IBM Q Experience账号(“注册”可以从屏幕右上角的“登录”中找到)。

设备

可以在当前(02/13,2018)检查IBM Q Experience的运行后端(量子计算机)如下所示:

  1. QS1_1(20 Qubits)
  2. ibmqx5(16 Qubits):IBM QX5:Albatross
  3. ibmqx4(5 Qubits):IBM QX4:Raven
  4. ibmqx2(5 Qubits):IBM QX2:Sparrow
  5. ibmqx_qasm_simulator
  6. ibmqx_hpc_qasm_simulator※

※链接是指向相应后端的,可在github的README.md的看要点。

※顺便提一下,量子处理器的代号似乎都来自鸟类——如:“信天翁”,“乌鸦”,“麻雀”。

 

登录后,首先让我们一起在“设备”选项卡上查看这些状态。

以下图像是所有正在运行的后端(折叠显示)的编目:

IBM Q Experience 入门(一)

下图是上面其中两个展开的细节显示。

  1. QS1_1(20个Qubits),因为有标注“仅合作伙伴和IBM Q Network的成员可用”的原因,因此您可能需要特殊权限才能使用。
  2. 2.ibmqx 5(16 Qubits)以下,因为都标注(包括模拟器)“可在QISKIT上使用”的原因,因此是可从SDK获取利用权限:

IBM Q Experience 入门(一)

 

下面是中间两位的表示图。

  1. ibmqx4(5 Qubits)和4. ibmqx2(5 Qubits),不仅可以从SDK获取,还可以用于“作曲”(见下文):

IBM Q Experience 入门(一)

以下是下面两个模拟器的显示,但状态显示等没有特别标明:

IBM Q Experience 入门(一)

此外,维护后端如下所示。(仅限有经验者)只要稍等片刻,便可使用:

IBM Q Experience 入门(一)

 

【五线谱“作曲”】

本节将介绍“作曲家”执行量子计算的基本使用方法。

单击顶部(水平)菜单中的Composer时,屏幕将切换到以下屏幕:

IBM Q Experience 入门(一)

如果滚动则将显示以下屏幕。 在这里,我们将构造一个操作并将它执行。

作曲家(作曲家)这种称呼,大概会将5-qubit的图解视为五线谱:

IBM Q Experience 入门(一)

那么让我们通过视觉组合计算来尝试新的实验吧。

因为右窗格中 “GATES(门)”,“BARRIER(障碍)”以及“OPERATIONS(操作)” 的各图标要素是可拖放的,因此可模拟按下图所示排序:

IBM Q Experience 入门(一)

 

作为具体操作,

(1)将GATES的绿色X图标拖放到q [0]的水平线上方。

(2),然后在OPERATIONS位置拖动带有粉红色色度计的图标,如图所示排列。

在意义上,对于用$|0⟩$初始化的量子位0来说,须在应用X门(反转)的基础上进行测量。

【依模拟器执行】

关于执行计算操作的方法,您可以选择依模拟器执行和由实际机器执行这两种。 进一步可以说,在由实际机器执行的情况下,还可以获取缓存结果。

如果单击右上角的“模拟”按钮,则可以在模拟器上运行它。

如果您正确输入实验名称(可以是默认时间戳),将显示以下结果:

 

IBM Q Experience 入门(一)

由于是模拟器的缘故,测定结果 |1⟩状态的准确率为100%。

由实际机器执行(使用缓存)

接下来,试试在实际机器上运行。为此,请单击右上角的“运行”按钮,将出现类似于以下内容的对话框:

IBM Q Experience 入门(一)

同一操作的执行结果已经存在于缓存中的缘故,就好像是确认要获取它或是发起新的执行。

首先如果您选择使用“缓存结果”从缓存中检索,接下来就会追问您从多个缓存中您要选哪一个:

IBM Q Experience 入门(一)

 

如果您选择哪个都可以的话,(因为它是一个缓存)就会立即返回到如下结果。

IBM Q Experience 入门(一)

缓存可以说是实际机器的执行结果,因此测试结果|1⟩状态的准确率不是100%(在这种情况下是88.6%)。

【在真机上执行】

接下来,我们试着在真机上运行它。 
单击右上角的“运行”按钮后,在下面的对话框中选择“新建执行”(而不是“缓存结果”):

IBM Q Experience 入门(一)

然后,您将看到一条消息,指出如下的作业已排队:

IBM Q Experience 入门(一)

虽然我不知道在执行之前平均等待需要多长时间,但如果只限定于这一次的话,那么作业会立即被执行。

请注意,工作完成将通过邮件地址(注册已登录)通知。

此消息包含来自quantumexperience.ng.bluemix.net域的主题“IBM Quantum Results Ready!”以及指示结果链接的URL。

以下是使用该URL访问时的结果显示:

IBM Q Experience 入门(一)

顺便说一下,作曲家页面底部有个“量子得分”项目,在这里我们会得到一个执行结果的列表。

在“执行”窗格中,被标记为绿色的条目是表示(包括缓存结果)执行真实机器的结果,标记为黄色条目是显示模拟器的结果:

IBM Q Experience 入门(一)

接下来是什么:这次我们虽只能执行反转量子位并测量它的计算,但由于页面冗长的缘故,我将在下一回中继续。


 

 

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评论列表(2条)

  • Georgina 2018年12月5日

    你好,请问ibmqx 5(16 Qubits)以下怎么从SDK获取利用权限呢?那个IBM Q experiment里新建实验时的Custom Topology(Build your own topology)是干什么的呢?可以直接用这个选项进行5 Qubits以上的实验吗?

    • Arnold 回复 Georgina 2019年2月23日

      Build your own topology,就是建立自己的线路图。你编辑好的量子线路图,可以在量中模式里运行,一是模拟器上,第二是咋量子芯片上。比如5量子比特。