Poskytovatel IonQ
Důležité
IonQ vyřadil svůj kvantový počítač Harmony-2 od 1. září 2024.
Důležité
Po 1. červnu 2025 už nebudete moct používat kredity Azure Quantum. Pokud máte zbývající zůstatek kreditů Azure Quantum, nezapomeňte je uplatnit před tímto datem.
Kvantové počítače IonQ provádějí výpočty tím, že manipulují s hyperfinovými stavy energie iontů Ytterbium lasery. Atomy jsou qubity přírody – každý qubit je v rámci programů a mezi programy identický. Logické operace lze provádět také na libovolné dvojici qubitů, což umožňuje komplexní kvantové programy bez omezení fyzického připojení. Potřebujete více informací? Přečtěte si přehled technologie zachycených iontových kvantových počítačů společnosti IonQ.
- Vydavatel: IonQ
- ID zprostředkovatele:
ionq
Od tohoto poskytovatele jsou k dispozici následující targets možnosti:
| Cílový název | ID cíle | Počet qubitů | Popis |
|---|---|---|---|
| Kvantový simulátor | ionq.simulator | 29 qubitů | Cloudový idealizovaný simulátor IonQ. Bezplatná cena. |
| IonQ Aria 1 | ionq.qpu.aria-1 | 25 qubitů | Kvantový počítač IonQ je Aria trapped-ion. |
| IonQ Aria 2 | ionq.qpu.aria-2 | 25 qubitů | Kvantový počítač IonQ je Aria trapped-ion. |
| IonQ Forte | ionq.qpu.forte | 32 qubitů | IonQ's Forte trapped-ion quantum computer. K dispozici pouze v privátní verzi Preview. |
IonQ targets odpovídá QIR Base profilu. Další informace o tomto target profilu a jeho omezeních najdete v tématu Principy target typů profilů ve službě Azure Quantum.
Kvantový simulátor
Idealizovaný simulátor gpu s akcelerovaným procesorem podporující až 29 qubitů se stejnou sadou bran IonQ poskytuje na kvantovém hardwaru – skvělé místo pro předletové úlohy před jejich spuštěním na skutečném kvantovém počítači.
- Typ úlohy:
Simulation - Formát dat:
ionq.circuit.v1 - ID cíle:
ionq.simulator - Profil provádění cíle: QIR Base
Kvantový počítač IonQ Aria
IonQ Aria je vlajkovou lodí kvantových počítačů IonQ s dynamicky rekonfigurovatelným systémem 25 qubitů. Další informace najdete v tématu IonQ Aria (ionq.com).
Důležité
Debiasing je ve výchozím nastavení povolený v systémech Aria a odeslané úlohy podléhají debiasing-based cenám. Další informace o debiasingu a o tom, jak službu zakázat nebo povolit, najdete v tématu Zmírnění chyb.
- Typ úlohy:
Quantum Program - Formát dat:
ionq.circuit.v1 - ID cíle:
ionq.qpu.aria-1,ionq.qpu.aria-2 - Profil spuštění cíle: QIR Base
| Název parametru | Typ | Požadováno | Popis |
|---|---|---|---|
shots |
int | No | Počet experimentálních snímků |
Časování systému
| Míra | Průměrná doba trvání |
|---|---|
| T1 | 10-100 s |
| T2 | 1 s |
| Brána s jedním qubitem | 135 μs |
| Brána se dvěma qubity | 600 μs |
Věrnost systému
| Operace | Průměrná věrnost |
|---|---|
| Brána s jedním qubitem | 99,95 % (spam opravený) |
| Brána se dvěma qubity | 99,6 % (neopravováno spamem) |
| SPAM* | 99.61% |
* Příprava stavu a měření (SPAM): Toto měření určuje, jak přesně může kvantový počítač nastavit qubit do počátečního stavu a pak změřit výsledek na konci.
IonQ Aria je k dispozici prostřednictvím plánu kreditu Azure Quantum a samostatného fakturačního plánu. Další informace najdete v tématu o cenách Azure Quantum.
Kvantový počítač IonQ Forte
IonQ Forte je nejvýkonnější a komerčně dostupný kvantový počítač IonQ. S 32 qubitovým softwarem konfigurovatelným systémem je IonQ Forte k dispozici ve verzi Private Preview v Azure Quantum. Další informace najdete v tématu IonQ Forte (ionq.com).
Důležité
Debiasing je ve výchozím nastavení povolen v systému Forte a odeslané úlohy podléhají debiasing-based cen. Další informace o debiasingu a o tom, jak službu zakázat nebo povolit, najdete v tématu Zmírnění chyb.
- Typ úlohy:
Quantum Program - Formát dat:
ionq.circuit.v1 - ID cíle:
ionq.qpu.forte - Profil spuštění cíle: QIR Base
| Název parametru | Typ | Požadováno | Popis |
|---|---|---|---|
shots |
int | No | Počet experimentálních snímků |
Vstupní formát
V jazyce Q# je výstup kvantového měření hodnotou typu Result, která může převzít pouze hodnoty Zero a One. Když definujete operaci Q#, dá se odeslat jenom na hardware IonQ, pokud je návratovým typem kolekce Results, tj. pokud je výstupem operace výsledek kvantového měření. Důvodem je to, že IonQ vytvoří histogram z vrácených hodnot, takže omezuje návratový typ tak, aby Result zjednodušil vytváření tohoto histogramu.
IonQ targets odpovídá QIR Base profile. Tento profil nemůže spouštět kvantové operace, které vyžadují použití výsledků z měření qubitu k řízení toku programu.
Výstupní formát
Když odešlete kvantový program do simulátoru IonQ, vrátí histogram vytvořený měřením. Simulátor IonQ nevybere rozdělení pravděpodobnosti vytvořené kvantovým programem, ale místo toho vrátí rozdělení škálované na počet snímků. To je nejvýraznější, když odešlete jeden zastřelený obvod. V histogramu pro jeden snímek uvidíte více výsledků měření. Toto chování je součástí simulátoru IonQ, zatímco QPU IonQ ve skutečnosti spouští program a agreguje výsledky.
Další možnosti
Tady jsou uvedené další možnosti podporované hardwarem IonQ.
| Schopnost | Popis |
|---|---|
| Zmírnění chyb | Použití debiasingu k minimalizaci šumu a maximalizaci algoritmického výkonu na hardwaru IonQ |
| Podpora nativních bran | Definování a spouštění obvodů přímo na branách nativních pro hardware IonQ |
| Simulace modelu šumu | Simulujte profil šumu, se kterým se okruhy setká, když je spustíte na jiném hardwaru IonQ. |
Uživatelé můžou tyto další funkce využít prostřednictvím předávacích parametrů v zprostředkovatelích Azure Quantum Q# a Qiskit.
Zmírnění chyb
IonQ nabízí možnost povolit zmírnění kvantových chyb při odesílání úloh do hardwaru IonQ. Zmírnění chyb je proces na úrovni kompilátoru, který spouští a spouští více symetrických variant okruhu, a pak agreguje výsledky a zároveň snižuje dopad chyb hardwaru a dekódování qubitu. Na rozdíl od technik oprav kvantových chyb nevyžaduje zmírnění chyb velkou režii brány a qubitu.
Debiasing je proces vytváření mírných variací daného okruhu, který by měl být identický na ideálním bezhlučném počítači, pomocí technik, jako jsou různá přiřazení qubitu, dekompozice bran a impulsní řešení, a následné provádění těchto variací.
Zostření a průměrování jsou možnosti agregace výsledků variant. Průměrování je založeno stejně na všech výsledcích variant, zatímco zaostření filtruje chybné výsledky a může být spolehlivější pro určité typy algoritmů.
Další informace naleznete v tématu Debiasing a Sharpening. Informace o cenách pro zmírnění chyb najdete v tématu Ceny IonQ.
Povolení zmírnění chyb
Poznámka:
Debiasing je ve výchozím nastavení povolen v systémech Aria a Forte.
V Azure Quantum je možné povolit nebo zakázat zmírnění chyb u úloh odeslaných pomocí Q# nebo Qiskitu.
Pokud chcete povolit zmírnění chyb, přidejte pro počítač volitelný parametr target :
option_params = {
"error-mitigation": {
"debias": True
}
}
Pokud chcete zakázat zmírnění chyb, nastavte parametr na False:
option_params = {
"error-mitigation": {
"debias": False
}
}
Poznámka:
Pokud používáte také simulaci modelu šumu IonQ, můžete tyto parametry zahrnout do tohoto příkladu:
option_params = {
"error-mitigation": {
"debias": False
},
"noise": {
"model": "aria-1",
"seed": 100
}
}
Další informace najdete v tématu Simulace modelu šumu.
Spuštění úlohy v Azure Quantum s zmírněním chyb
Tento příklad používá jednoduchý generátor náhodných čísel.
Nejprve naimportujte požadované balíčky a zahajte základní profil:
import qsharp
import azure.quantum
qsharp.init(target_profile=qsharp.TargetProfile.Base)
Dále definujte funkci.
%%qsharp
import Std.Measurement.*;
import Std.Arrays.*;
import Std.Convert.*;
operation GenerateRandomBit() : Result {
use target = Qubit();
// Apply an H-gate and measure.
H(target);
return M(target);
}
and compile the operation:
```python
MyProgram = qsharp.compile("GenerateRandomBit()")
Připojte se k Azure Quantum, vyberte target počítač a nakonfigurujte parametry šumu pro emulátor:
MyWorkspace = azure.quantum.Workspace(
resource_id = "",
location = ""
)
MyTarget = MyWorkspace.get_targets("ionq.qpu.aria-1")
Zadejte konfiguraci.error-mitigation
option_params = {
"error-mitigation": {
"debias": True
}
}
Při odesílání úlohy předejte konfiguraci zmírnění chyb:
job = MyTarget.submit(MyProgram, "Experiment with error mitigation", shots = 10, input_params = option_params)
job.get_results()
V Qiskitu před odesláním úlohy předáte volitelné parametry target konfiguraci počítače:
circuit.name = "Single qubit random - Debias: True"
backend.options.update_options(**option_params)
job = backend.run(circuit, shots=500)
Poznámka:
Pokud parametr nepředáte error-mitigation , target počítač použije výchozí nastavení, které je povolené pro systémy Aria a Forte.
Podpora a využití nativních bran
IonQ ve výchozím nastavení umožňuje určit kvantový okruh pomocí abstraktní sady kvantových bran, které se nazývají qis, což umožňuje flexibilitu a přenositelnost při psaní algoritmu, aniž byste se museli starat o optimalizaci hardwaru.
V některých pokročilých případech použití ale můžete chtít definovat okruh přímo na nativních branách, aby byl blíže hardwaru a optimalizaci obejití. Nativní sada bran je sada kvantových bran, které jsou fyzicky spouštěné v kvantovém procesoru, a mapují okruh na ty, které jsou součástí provádění.
Další informace naleznete v tématu Začínáme s nativními branami (ionq.com).
Pokud chcete při odesílání úloh Qiskitu do Azure Quantum použít nativní sadu bran, zadáte gateset parametr při inicializaci back-endu jako v následujícím příkladu:
# Here 'provider' is an instance of AzureQuantumProvider
backend = provider.get_backend("ionq.qpu.aria-1", gateset="native")
| Název parametru | Typ | Požadováno | Popis |
|---|---|---|---|
gateset |
string | No | Určuje sadu bran, které se použijí k definování okruhu. Hodnota qis odpovídá abstraktním branám (výchozí chování) a native hardwarovým nativním branám IonQ. |
Další informace o úlohách Qiskit naleznete v tématu Odeslání okruhu pomocí Qiskit.
Simulace modelu šumu
Dokonce i to nejlepší z dnešního kvantového hardwaru má vlastní šum a znalost charakteristik šumu systému target vám může pomoct upřesnit algoritmy a získat realističtější predikci výsledků při spuštění okruhu na hardwaru. IonQ poskytuje simulaci modelu šumu, která do okruhu zavádí šum pomocí "otisku šumu" specifického target pro hardware. Další informace naleznete v tématu Začínáme se simulací hardwarového šumu modelu.
Parametry modelu šumu
| Název parametru | Hodnoty | Popis |
|---|---|---|
noise |
model, seed |
Povolí simulaci modelu šumu. |
model |
ideal, aria-1 |
Určuje model šumu target pro hardware.
|
seed |
Celé číslo mezi 1 a $2^{31}$ (2 147 483 648) | Umožňuje zadat počáteční hodnotu pro pseudonáhodný šum a vzorkování snímků a vytvářet reprodukovatelné hlučné výsledky. Pokud parametr není zadaný, vytvoří se náhodná seed hodnota. |
Sledování snímků
Simulace modelu šumu je si vědoma snímků. To znamená, že vzorkuje měření z výstupního stavu na základě zadaného počtu snímků. V Azure Quantum se shots parametr odešle s úlohou a vyžaduje se pro aria-1 modely šumu. Pokud není zadána žádná shot hodnota, použije se výchozí hodnota 1000 . Pokud se použije model šumu idealshots , parametr se ignoruje.
Kapacita qubitu
ideal I když model šumu umožňuje simulovat až 29 qubitů pomocí kvantového simulátoru IonQ, modely šumu specifické pro hardware jsou omezené na skutečnou kapacitu qubitu target hardwaru, což je 25 qubitů pro model šumuaria-1.
Povolení simulace modelu šumu
V Azure Quantum je možné povolit nebo zakázat simulaci modelu šumu pro úlohy odeslané pomocí Q# nebo Qiskitu.
Pokud chcete povolit simulaci modelu šumu target , přidejte pro počítač volitelný parametr, například:
option_params = {
"noise": {
"model": "aria-1", # targets the Aria quantum computer
"seed" : 1000 # If seed isn't specified, a random value is used
}
}
Poznámka:
Pokud také používáte zmírnění chyb IonQ, můžete tyto parametry zahrnout do tohoto příkladu:
option_params = {
"error-mitigation": {
"debias": False
},
"noise": {
"model": "aria-1",
"seed": 1000
}
}
Další informace najdete v tématu Zmírnění chyb.
Spuštění úlohy s simulací modelu šumu
Můžete použít stejný ukázkový program zobrazený dříve při zmírnění chyb a přidat nebo nahradit konfiguraci modelu šumu v option_params;
option_params = {
"error-mitigation": {
"debias": True
},
"noise": {
"model": "aria",
"seed": 1000
}
}
Po odeslání úlohy pak předejte volitelné parametry:
job = MyTarget.submit(MyProgram, "Experiment with noise model simulation", shots = 10, input_params = option_params)
job.get_results()
V Qiskitu před odesláním úlohy předáte volitelné parametry target konfiguraci počítače:
circuit.name = "Single qubit random - Debias: True"
backend.options.update_options(**option_params)
job = backend.run(circuit, shots=500)
Ceny
Pokud se chcete podívat na fakturační plán IonQ, navštivte ceny Azure Quantum.
Omezení a kvóty
Kvóty IonQ se sledují na základě jednotky využití QPU, což je qubit-gate-shot (QGS). Využití prostředků je kreditováno vůči vašemu účtu.
Každý kvantový program se skládá z $N$ kvantových logických bran jednoho nebo více qubitů a provádí se pro určitý počet snímků. Počet vrátných snímků se vypočítá následujícím vzorcem:
$$ QGS = N · C $$
kde:
- $N$ je počet odeslaných jedno nebo dvou qubitových bran.
- $C$ je počet požadovaných snímků spuštění.
Kvóty jsou založené na výběru plánu a je možné je zvýšit pomocí lístku podpory. Pokud chcete zobrazit aktuální limity a kvóty, přejděte do okna Kredity a kvóty a vyberte kartu Kvóty vašeho pracovního prostoru na webu Azure Portal. Další informace najdete v tématu Kvóty služby Azure Quantum.
Poznámka:
Pokud používáte plán Kredity Azure a ne fakturační plán, informace o kvótách se mapují na přidělené kredity. V takovém případě kvóta uvádí celkový počet kreditů, které jste obdrželi.
Stav IonQ
Informace o zpožděních zpracování úloh QPU IonQ najdete na stránce stavu IonQ.
Graf osvědčených postupů a připojení IonQ
Doporučené osvědčené postupy pro QPU IonQ najdete v tématu Osvědčené postupy pro IonQ (ionq.com).