מבוא ל-Qiskit Functions

הערות

• Qiskit Functions הן תכונה ניסיונית הזמינה רק למשתמשי תוכנית IBM Quantum® Premium, Flex, ו-On-Prem (דרך IBM Quantum Platform API). הן במצב שחרור preview וכפופות לשינוי.

Qiskit Functions מפשטות ומאיצות גילוי אלגוריתמים ופיתוח יישומים בקנה-מידה שימושי, על ידי הפשטת חלקים מתהליך פיתוח תוכנת הקוונטום. כך, Qiskit Functions משחררות זמן שבדרך כלל מוקדש לכתיבת קוד ידנית ולכיוון עדין של ניסויים.

קטלוג Qiskit Functions

הפונקציות מגיעות בשתי צורות:

סוג	מה הוא עושה?	דוגמאות לקלט ולפלט	למי זה מיועד?
Circuit function	ממשק מפושט להפעלת Circuit-ים. מטפל עבורך בטרנספילציה, בדיכוי שגיאות ובמיתון שגיאות	קלט: אובייקטי PUB מופשטים פלט: ערכי ציפייה עם מיתון שגיאות	חוקרים שמשתמשים ב-Qiskit לגילוי אלגוריתמים ויישומים חדשים, ללא צורך להתמקד בייעול לחומרה או בטיפול בשגיאות. Circuit functions ניתנות לשימוש לבניית Application functions מותאמות אישית.
Application function	מכסה משימות ברמה גבוהה יותר, כגון חקירת אלגוריתמים ותרחישי שימוש ספציפיים לתחום. מסתיר את תהליך העבודה הקוונטי לפתרון משימות, עם קלט ופלט קלאסיים	קלט: מולקולות, גרפים פלט: אנרגיית מצב בסיס ומצב מעורר, ערכים אופטימליים לפונקציית עלות	חוקרים בתחומים לא-קוונטיים, המשלבים קוונטום בתהליכי עבודה קלאסיים קיימים בקנה-מידה גדול, ללא צורך במיפוי של נתונים קלאסיים ל-Circuit-ים קוונטיים.

הפונקציות מסופקות על ידי IBM® ושותפי צד שלישי. כל אחת מציגה ביצועים טובים עבור מאפייני עומס עבודה ספציפיים ובעלת אפשרויות כיוון ביצועים ייחודיות.

סקירה כללית של הפונקציות הזמינות

Circuit functions

שם	ספק	שימוש מומלץ	יתרונות ייחודיים
Tensor-Network Error Mitigation Guide API reference License	Algorithmiq	עומסי עבודה בעלי אובזרבלים בעלי משקל נמוך ו-Circuit-ים ללא לולאות.	מפחית עלויות מדידה ושונות, ומצליח לעלות על בסיסי מיתון שגיאות סטנדרטיים כגון Zero Noise Extrapolation (ZNE) ו-Probabilistic Error Cancellation (PEC) עבור מחלקות Circuit רלוונטיות.
QESEM: Error Suppression and Error Mitigation Guide API reference	Qedma	עומסי עבודה הכוללים Circuit-ים עם שערים שבריים או פרמטריים, אובזרבלים בעלי משקל גבוה, ותהליכי עבודה הדורשים ערכי ציפייה לא-מוטים ואומדני זמן ריצה מדויקים.	מייצר ערכי ציפייה לא-מוטים עם שונות נמוכה יותר ועם עלויות משאבים נמוכות יותר, ומצליח לעלות על ZNE ו-PEC עבור מחלקות Circuit רלוונטיות.
Performance Management Guide API reference License	Q-CTRL	עומסי עבודה המכילים Circuit-ים פרמטריים, Circuit-ים עמוקים, או הדורשים הרצות Circuit רבות.	מיישם אוטומטית דיכוי שגיאות מבוסס-בינה מלאכותית על אלגוריתמים קוונטיים, ממקסם את ביצועי מכשירי IBM כדי לספק תוצאות מדויקות תוך הפחתת מספר ה-shots, זמן החישוב והעלות הנדרשים. שיטה ללא עלויות נוספות שמשפרת את דיוק הביצוע עבור ה-Sampler וה-Estimator primitives, תואמת לכל משקל של אובזרבלים.
Orbit Guide API reference	Quantum Elements	עומסי עבודה המכילים תקופות סרק או פערי תזמון, כולל Circuit-ים סטטיים ודינמיים כגון תיקון שגיאות קוונטי, מדידה באמצע ה-Circuit, אלגוריתמי אורקל, אלגוריתמים קוונטיים וריאציוניים וסימולציית המילטוניאן.	משלבת טרנספילציה ממוטבת, dynamical decoupling ומיתון שגיאות מדידה לתהליך עבודה אחד מאוחד כדי לשפר את ביצועי ה-Circuit על חומרת IBM Quantum. מיישמת דיכוי שגיאות בעל תקורה נמוכה ששומר על הלוגיקה המקורית של ה-Circuit ללא זמן עיבוד מקדים קוונטי או קלאסי נוסף, כך שמשתמשים יכולים להפעיל, לכבות או להשוות כל טכניקה מול ה-Circuit הגולמי.

Application functions

שם	ספק	שימוש מומלץ	יתרונות ייחודיים
QUICK-PDE Guide API reference License	ColibriTD	שימוש בחישוב קוונטי עבור PDEs רב-פיזיקליים. הכנת תהליכי עבודה לסימולציה על חומרה קוונטית, תוך שמירת שליטה מלאה הן על הפרמטרים הקוונטיים והן על הפרמטרים הפיזיקליים.	מציע מסגרת VQA היברידית חזקה המספקת פתרונות PDE מדויקים וניתנים להרחבה באמצעות קידוד פתרון מתקדם ושיטות ספקטרליות, מה שהופך אותו לנקודת כניסה אידיאלית לצוותים המנסים לבנות יכולות סימולציה מוכנות לקוונטום.
Quantum Portfolio Optimizer Guide API reference License	Global Data Quantum	עומסי עבודה לאופטימיזציה פיננסית, המחפשים אסטרטגיות תיק השקעות אופטימליות לאורך זמן תוך מזעור סיכון ומקסום תשואות, ומאפשרים בק-טסטינג (בדיקה היסטורית) של אסטרטגיות מסחר.	פותר בעיות אופטימיזציה קומבינטוריות באמצעות התאמה ייעודית ביותר של האלגוריתם הקוונטי VQE למקרה השימוש הפיננסי הזה, תוך שימוש באסטרטגיות ביצוע ממוטבות ובאופטימיזרים, יחד עם טכניקות מיתון שגיאות מודעות לרעש שתוכננו לאופטימיזציה של תיקי השקעות.
HI-VQE Chemistry Guide API reference License	Qunova Computing	עומסי עבודה בכימיה חישובית, סימולציה מולקולרית, מדעי החומרים, או כל סימולציית המילטוניאן הדורשת פתרון בעיות מבנה אלקטרוני רב-גופיות.	פותר מבני אלקטרונים מולקולריים באמצעות SQD משופר תוך השגת דיוק כימי (1 kcal/mol, 1.6 mHa) עבור בעיות הממודלות באמצעות 40 עד 60 Qubit-ים, ומצליח לעלות על פתרונות קלאסיים מסוימים במחשבי-על או SQD סטנדרטי במהירות ההתכנסות או בדיוק, בהתאמה, בסדרי גודל.
Iskay Quantum Optimizer Guide API reference License	Kipu Quantum	עומסי עבודה לאופטימיזציה כגון תזמון, לוגיסטיקה, ניתוב ובעיות QUBO/HUBO.	שיטות עיבוד מקדים ועיבוד לאחר קלאסיות מתכווננות ומשולבות לשגרת האופטימיזציה הקוונטית. מספק יתרון זמן ריצה על פני פותרים קלאסיים (CPLEX, simulated annealing ו-tabu search) על בנצ'מרקים HUBO נבחרים. Market Split ms_5_100, אתגר קשה, נפתר תוך שעות (ראה מדריך זה).
Singularity Machine Learning Guide API reference License	Multiverse Computing	תהליכי עבודה של סיווג למידת מכונה קלאסית שעשויים להפיק תועלת מדיוק משופר או יעילות חישובית על ידי מינוף אופטימיזציה קוונטית המופעלת על חומרת IBM.	מספק דיוק הדומה לזה של מודלים קלאסיים כגון Random Forest או XGBoost, אם לא עולה עליו, תוך פעולה עם מספר לומדים קטן משמעותית ומכלול קומפקטי יותר. מופעל על ידי הצבעה ממוטבת-קוונטית, הוא בוחר את הלומדים האינפורמטיביים ביותר ומשפר גבולות החלטה, מה שמביא ליעילות גדולה יותר, מורכבות מודל מופחתת וביצועים חזקים יותר.
Optimization Solver Guide API reference License	Q-CTRL	בעיות אופטימיזציה בינארית או כל בעיה קומבינטורית שניתן למפות לפונקציית עלות בינארית. נתמכות פונקציות עלות מכל סדר וגדלי בעיות עד לקנה-מידה המקסימלי של המכשיר.	פתרון אופטימיזציה קוונטי מקצה לקצה מודע לרעש, המאפשר קלטים של הגדרות בעיה ברמה גבוהה ומוצא אוטומטית פתרונות מדויקים לבעיות קומבינטוריות מאתגרות קלאסית על חומרה קוונטית בקנה-מידה שימושי. הוא מפשט את המורכבות על ידי טיפול בדיכוי שגיאות, מיפוי יעיל ואופטימיזציה היברידית קוונטית-קלאסית לפתרון משימות אופטימיזציה בקנה-מידה מלא של המכשיר ללא מומחיות קוונטית עמוקה.
Parity Twine Optimizer Guide API reference	ParityQC	עומסי עבודה לאופטימיזציה שנהנים ממספר שערים מופחת ומעומק Circuit מופחת, ומאפשרים גדלי בעיות רלוונטיים לתעשייה שאינם ישימים בשיטות טרנספילציה סטנדרטיות הנשענות בכבדות על SWAP.	משתמש בשיטת Parity Twine, הבנויה על ארכיטקטורת Parity, כדי למזער את מספר השערים הדו-קיוביטיים ואת עומק ה-Circuit תוך התחשבות בקישוריות המכשיר, ומממש אינטראקציות לא-מקומיות ללא שערי SWAP. מבצע אוטומציה של שלבי הטרנספילציה עם קלט מינימלי מהמשתמש, ומשתמש בגישת QAOA יעילה בעומק אחד כדי לקבל פרמטרים אופטימליים ל-Circuit על CPU, ובכך ממזער את זמן הריצה הנדרש על QPU.
Constrained Quantum Optimizer Guide API reference	Aqarios	בעיות אופטימיזציה בינארית עם אילוצים המסופקות כקובץ LP, קובץ MPS או מודל Luna, ובפרט כאלה עם אילוצי one-hot או set-packing.	פותר ישירות בעיות אופטימיזציה בינארית עם אילוצים, ואוכף אילוצי one-hot ו-set-packing באופן מובנה באמצעות XY-mixers במקום איברי עונש, מה שמצמצם את מרחב החיפוש לתת-המרחב האפשרי ומשפר את איכות הפתרון. מטפל אוטומטית בניסוח מחדש, בסינתזת Circuit, בטרנספילציה ובהרצה על חומרה באמצעות warm-starting איטרטיבי של האלגוריתם FlexQAOA, ללא אימון פרמטרים וריאציוניים.