הצגת חזותית של תזמון מעגלים

גרסאות חבילות

הקוד בדף זה פותח תוך שימוש בדרישות הבאות. אנחנו ממליצים להשתמש בגרסאות אלה או חדשות יותר.

qiskit[all]~=2.4.0
qiskit-ibm-runtime~=0.46.1

בעוד שכלי ציור הציר הזמני המובנה ב-Qiskit שימושי למעגלים סטטיים, ייתכן שהוא לא ישקף במדויק את התזמון של מעגלים דינמיים בגלל פעולות משתמעות כמו broadcasting וקביעת ענפים. כחלק מתמיכת מעגלים דינמיים, Qiskit Runtime מחזיר את מידע תזמון המעגל המדויק בתוצאות העבודה כאשר מבקשים זאת.

הערות

• זוהי פונקציה ניסיונית. היא נמצאת במצב שחרור תצוגה מקדימה ולכן עשויה להשתנות.
• פונקציה זו חלה רק על עבודות Qiskit Runtime Sampler.
• למרות שזמן המעגל הכולל מוחזר ב-metadata של "compilation", זה אינו הזמן המשמש לחיוב (זמן QPU).

אפשר שליפת נתוני תזמון

כדי לאפשר שליפת נתוני תזמון, הגדר את הדגל הניסיוני scheduler_timing ל-True בעת הרצת עבודת ה-primitive.

# Added by doQumentation — required packages for this notebook
!pip install -q qiskit qiskit-ibm-runtime

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

service = QiskitRuntimeService()
backend = service.least_busy(operational=True, simulator=False)

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

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

sampler = SamplerV2(backend)
sampler.options.experimental = {
    "execution": {
        "scheduler_timing": True,
    },
}

sampler_job = sampler.run([isa_circuit])
result = sampler_job.result()

גישה לנתוני תזמון המעגל

כאשר מבקשים זאת, נתוני תזמון המעגל לכל PUB מוחזרים ב-metadata של תוצאת העבודה, תחת ["compilation"]["scheduler_timing"]["timing"]. שדה זה מכיל את מידע התזמון הגולמי. כדי להציג את מידע התזמון, השתמש בכלי ההצגה החזותית המובנה, כמתואר בחלק הצגת חזותית של התזמונים.

השתמש בקוד הבא כדי לגשת לנתוני תזמון המעגל עבור ה-PUB הראשון:

job_result = sampler_job.result()
circuit_schedule = job_result[0].metadata["compilation"]["scheduler_timing"]
circuit_schedule_timing = circuit_schedule["timing"]

הבנת נתוני התזמון הגולמיים

בעוד שהצגת נתוני תזמון המעגל באמצעות שיטת draw_circuit_schedule_timing היא מקרה השימוש הנפוץ ביותר, ייתכן שיהיה שימושי להבין את מבנה נתוני התזמון הגולמיים שמוחזרים. זה יכול לעזור לך, לדוגמה, לחלץ מידע באופן תכנותי.

נתוני התזמון שמוחזרים ב-["compilation"]["scheduler_timing"]["timing"] הם רשימה של מחרוזות. כל מחרוזת מייצגת הוראה בודדת על ערוץ מסוים ומופרדת בפסיקים לסוגי הנתונים הבאים:

• Branch - קובע האם ההוראה נמצאת בזרימת בקרה (then / else) או בענף ראשי.
• Instruction - ה-Gate וה-Qubit לפעול עליו.
• Channel - הערוץ שמוקצה עם ההוראה. יכול להיות אחד מהבאים:
  • qubit x - ערוץ ה-drive עבור qubit x.
  • AWGRx_y (arbitrary waveform generator readout) - משמש לערוצי קריאה לתקשורת בעת מדידת qubits. הארגומנטים x ו-y מתאימים למזהה מכשיר הקריאה ומספר ה-Qubit, בהתאמה.
• T0 - זמן ההתחלה של ההוראה בתוך לוח הזמנים המלא
• Duration - משך ההוראה, ביחידות של שניות dt, כאשר 1 dt = 1 מחזור תזמון. ניתן למצוא את ערך ה-dt של backend באמצעות backend.dt.
• Pulse - סוג פעולת ה-pulse בשימוש.

דוגמה:

main,barrier,Qubit 0,7,0,barrier # A barrier on the main branch on qubit 0 at time 7 with 0 duration
main,reset_0,Qubit 0,7,64,play # A reset instruction on the main branch on qubit 0 at time 7 with duration 64 and a play operation
...

הצגת חזותית של התזמונים

עם qiskit-ibm-runtime v0.43.0 ומעלה, ניתן להציג חזותית תזמוני מעגלים. כדי להציג חזותית את התזמונים, תחילה צריך להמיר את ה-metadata של התוצאה ל-fig באמצעות שיטת draw_circuit_schedule_timing. שיטה זו מחזירה plotly figure, שאפשר להציג ישירות, לשמור לקובץ, או שניהם. למידע נוסף על פקודות ה-plotly לשימוש, ראו fig.show() ו-fig.write_image("<path.format>").

from qiskit_ibm_runtime.visualization import draw_circuit_schedule_timing

# Create a figure from the metadata
fig = draw_circuit_schedule_timing(
    circuit_schedule=circuit_schedule_timing,
    included_channels=None,
    filter_readout_channels=False,
    filter_barriers=False,
    width=1000,
)

# Uncomment the following line to display the figure
# fig.show(renderer="notebook")

# Save to a file
# fig.write_html("scheduler_timing.html")

הבנת האיור שנוצר

התמונה של פלט נתוני תזמון המעגל שנוצרה על ידי draw_circuit_schedule_timing מעבירה את המידע הבא:

• ציר ה-X הוא זמן ביחידות של שניות dt, כאשר 1 dt = 1 מחזור תזמון. ניתן למצוא את ערך ה-dt של backend באמצעות backend.dt.
• ציר ה-Y הוא הערוץ (חשוב על ערוצים כמכשירים שפולטים pulses).
  • Receive channel - הערוץ היחיד שאינו מכשיר בפני עצמו. זוהי הוראה שמתנגנת על כל הערוצים שהם חלק מנוהל תקשורת עם ה-hub באותו הזמן.
  • qubit x - ערוץ ה-drive עבור qubit x.
  • AWGRx_y (arbitrary waveform generator readout) - משמש לערוצי קריאה לתקשורת בעת מדידת qubits. הארגומנטים x ו-y מתאימים למזהה מכשיר הקריאה ומספר ה-Qubit, בהתאמה.
  • Hub - שולט ב-broadcasting.

בנוסף, לכל הוראה יש הפורמט X_Y, כאשר X הוא שם ההוראה ו-Y הוא סוג ה-pulse. סוג play מיישם pulses בקרה, ו-capture מקליט את מצב ה-Qubit. ניתן גם לרחף עם העכבר מעל כל הוראה לקבלת פרטים נוספים. לדוגמה, האיור הקודם מציג pulse בקרה עבור שער ה-X המיושם על qubit 10 ב-1161 dt.

דוגמה מקצה לקצה

דוגמה זו מראה לך כיצד לאפשר את האפשרות, לקבל את מידע תזמון המעגל מה-metadata, ולהציג אותו כתמונה.

ראשית, הגדר את הסביבה, הגדר את המעגלים והמר אותם למעגלי ISA, והגדר והרץ את העבודות.

from qiskit_ibm_runtime import SamplerV2, QiskitRuntimeService
from qiskit.circuit import QuantumCircuit, QuantumRegister, ClassicalRegister
from qiskit.transpiler import generate_preset_pass_manager

service = QiskitRuntimeService()
backend = service.least_busy(operational=True, simulator=False)

# Create a dynamic circuit

qubits = QuantumRegister(1)
clbits = ClassicalRegister(1)
qc = QuantumCircuit(qubits, clbits)
(q0,) = qubits
(c0,) = clbits

qc.h(q0)
qc.measure(q0, c0)
with qc.if_test((c0, 1)):
    qc.x(q0)
qc.measure(q0, c0)

# Convert to an ISA circuit for the given backend

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

# Generate samplers for backend targets
sampler = SamplerV2(backend)
sampler.options.experimental = {"execution": {"scheduler_timing": True}}

# Submit jobs
sampler_job = sampler.run([isa_circuit])
result = sampler_job.result()

print(
    f">>> {' Job ID:':<10}  {sampler_job.job_id()} ({sampler_job.status()})"
)

>>>  Job ID:    d8287kugbeec73alfbug (DONE)

לאחר מכן, קבל את תזמון לוח הזמנים של המעגל:

# Get the circuit schedule timing
result[0].metadata["compilation"]["scheduler_timing"]["timing"]

'main,rz_0,Qubit 0,1365,0,shift_phase\nmain,sx_0,Qubit 0,1365,9,play\nmain,sx_0,Qubit 0,1369,0,shift_phase\nmain,rz_0,Qubit 0,1374,0,shift_phase\nmain,barrier,Qubit 0,1374,0,barrier\nmain,measure_0,Qubit 0,1374,64,play\nmain,measure_0,Qubit 0,1438,108,play\nmain,measure_0,AWGR0_0,1485,360,capture\nmain,measure_0,Qubit 0,1546,64,play\nmain,measure_0,Qubit 0,1610,64,play\nmain,barrier,Qubit 0,2046,0,barrier\nmain,broadcast,Hub,1485,561,broadcast\nmain,receive,Receive,2046,7,receive\nthen,x_0,Qubit 0,2061,9,play\nmain,barrier,Qubit 0,2079,0,barrier\nmain,measure_0,Qubit 0,2079,64,play\nmain,measure_0,Qubit 0,2143,108,play\nmain,measure_0,AWGR0_0,2190,360,capture\nmain,measure_0,Qubit 0,2251,64,play\nmain,measure_0,Qubit 0,2315,64,play\nmain,barrier,Qubit 0,2725,0,barrier\nmain,barrier,Qubit 0,2725,0,barrier\n'

לבסוף, ניתן להציג חזותית ולשמור את התזמון:

from qiskit_ibm_runtime.visualization import draw_circuit_schedule_timing

circuit_schedule = result[0].metadata["compilation"]["scheduler_timing"][
    "timing"
]
fig = draw_circuit_schedule_timing(
    circuit_schedule=circuit_schedule,
    included_channels=None,
    filter_readout_channels=False,
    filter_barriers=False,
    width=1000,
)

# Uncomment the following line to display the figure
# fig.show(renderer="notebook")

# Save to a file
# fig.write_html("scheduler_timing.html")

השלבים הבאים

המלצות

• Classical feedforward וזרימת בקרה (מעגלים דינמיים)
• הצגת חזותית של מעגלים