מידע על QPU

IBM® מציעה גישה למגוון רחב של יחידות עיבוד קוונטיות (QPUs). כל ה-QPUs שנפרסו על ידי IBM מבוססים על טכנולוגיית Qubit על-מוליך, מכיוון שהשליטה והמדרגיות של טכנולוגיה זו סולות דרך ברורה להשגת יתרון קוונטי עם QPUs אלה.

חקור את כל ה-QPUs הציבוריים של IBM על ידי ניווט לדף Compute resources ב-IBM Quantum® Platform. לחץ על כל QPU כדי לפתוח את כרטיס המידע המפורט שלו.

דף זה מתאר את המידע המפורט שתמצא בכרטיס מידע ה-QPU.

גרסאות QPU

לכל QPU יש מספר גרסה בצורה X.Y.Z (מייג'ור.מיינור.תיקון). מעגל שקומפל עבור מספר גרסה נתון מובטח לרוץ על אותו QPU. אם מספר התיקון משתנה, המעגל ימשיך לרוץ. אם מספר המייג'ור או המיינור משתנה, המעגל אינו מובטח לרוץ, אם כי ייתכן שיצליח. התנאים שבהם מספר גרסה עשוי להשתנות מפורטים להלן:

גרסת מייג'ור

גרסת המייג'ור תגדל עבור שינויים כגון:

• החלפת דגימות.
• שינויים מהותיים באלקטרוניקת הבקרה.
• העברת ה-QPU למיקום חדש, אם נובעים מכך שינויי התנהגות משמעותיים.

גרסת מיינור

גרסת המיינור תגדל עבור שינויים כגון:

• מחזורי חימום / קירור.
• החלפת חלק מהאלקטרוניקה, אם ההחלפה משפיעה מהותית על הפעולה.
• שינוי כיוון שער NOT מבוקר.
• ביטול שער לפרק זמן מסוים עקב בעיות כיול, וכאשר לא ניתן לבצע תיקונים בתוכנה בקלות.

גרסת תיקון

מספר גרסת התיקון יגדל עבור תיקונים שאינם שוברים את המעגל הקומפל הקיים. שינויים אלה כוללים:

• כיולים ידניים לשיפור נאמנויות.
• שינויים קטנים באלקטרוניקה שאינם משפיעים על הפעולה.
• עדכוני תוכנה של QPU.

פרטי QPU

החלק הראשון של כרטיס מידע ה-QPU מספק את פרטי ה-QPU הבאים:

שם | Qubits | שגיאת 2Q (טובה ביותר) | שגיאת 2Q (בשכבות) | CLOPS (או CLOPS_h) | סטטוס | אזור | גרסת QPU | סוג מעבד | שערי בסיס | סה"כ משימות ממתינות | שגיאת 2Q חציונית | שגיאת SX חציונית | שגיאת קריאה חציונית | T1 חציוני (זמן רלקסציה) | T2 חציוני (זמן התפזרות פאזה)

שם

השם הייחודי המוקצה ל-QPU ספציפי. ל-QPUs המתארחים ב-IBM Cloud® יש שמות המתחילים ב-ibm_*. לכל ה-QPUs ניתן שם של עיר, לדוגמה, ibm_kingston. שם זה אינו מציין היכן ה-QPU הפיזי מתארח. הם נקראים על שם מיקומי IBM® ברחבי העולם.

Qubits

מספר ה-Qubit הפיזיים ב-QPU.

שגיאת 2Q (טובה ביותר)

שגיאת הדו-Qubit (2Q) הנמוכה ביותר בכל קצה של ההתקן מאותה קבוצת מדידות ששימשה לחישוב החציון (ראה שגיאת 2Q חציונית).

שגיאת 2Q (בשכבות)

שגיאה ממוצעת לשער בשכבות (EPLG) בשרשרת של 100 Qubit. EPLG ממוצע מודד את שגיאת השער הממוצעת בשרשרת שכבות של $N$ Qubit ($N$=100 כאן). הוא נגזר מכמות דומה המכונה נאמנות שכבה (LF) כאשר EPLG$_{100}$ = 4/5(1-LF$^{\frac{1}{99}}$) ונאמנות השכבה היא נאמנות התהליך של שרשרת השכבות של $N$ Qubit. לפרטים, ראה את המאמר Benchmarking quantum processor performance at scale. שים לב שבמאמר EPLG מוגדר עבור שגיאת תהליך, אך לעקביות עם שגיאות השער המדווחות בנפרד כאן הוא מצוטט עבור שגיאת שער ממוצעת, ומכאן הגורם 4/5. מצא מחברת דוגמה ב-GitHub של קהילת Qiskit.

CLOPS (או CLOPS_h)

פעולות שכבת מעגל לשנייה, הוא מדד לכמה שכבות של מעגל 100x100 (מעגל מותאם חומרה) QPU (יחידת עיבוד קוונטי) יכול לבצע ביחידת זמן. מצא את קוד CLOPS ב-GitHub של קהילת Qiskit.

סטטוס

סטטוס ה-QPU; לדוגמה, Online, Paused, Offline וכן הלאה.

אזור

מיקום מרכז הנתונים שבו הנתונים והניסויים שלך יתארחו ויעובדו.

גרסת QPU

מספר הגרסה של QPU בצורה major.minor.revision. ראה גרסאות QPU לפרטים על האופן שבו מספר זה מוקצה.

סוג מעבד

משקף את הטופולוגיה ומציין את ספירת ה-Qubit המשוערת.

שערי בסיס

לכל משפחת מעבדים יש סט שערים מובנה. כברירת מחדל, ה-QPUs בכל משפחה תומכים רק בהרצת השערים והפעולות בסט השערים המובנה. לפיכך, כל שער במעגל חייב להיות מתורגם (על ידי ה-Transpiler) לאלמנטים של סט זה. שים לב שהפעולות הלא-יוניטריות אינן מפורטות כאן; השתמש בשיטה ב-Qiskit כדי לראות את כל השערים והפעולות המובנות עבור QPU. ראה רשימה של כל השערים המובנים בטבלה זו.

סה"כ משימות ממתינות

המספר הכולל של משימות שהגשת ל-QPU זה.

שגיאת 2Q חציונית (Heron: CZ, Eagle: ECR)

נאמנות שער ממוצעת של פעולת הדו-Qubit מ-randomized benchmarking. נמדד ב"בידוד": קבוצות עם הפרדה מינימלית של שני Qubit בין קצוות. ה-randomized benchmarking הזה משתמש בשכבות לסירוגין של Cliffords חד-Qubit ושערי דו-Qubit, ולפיכך ערך שגיאת 2Q הסופי כולל את שגיאת שכבת ה-Cliffords חד-Qubit. מצא מחברת דוגמה ב-GitHub של קהילת Qiskit. מצא נתונים לפי קצה בסעיף נתוני כיול בכרטיס מידע ה-QPU.

שגיאת SX חציונית

נאמנות שער ממוצעת של שער √X (SX) מ-randomized benchmarking, נמדד בו-זמנית על כל ה-Qubit. רצף ה-randomized benchmarking כולל שערי SX, ID ו-X, ומניחים שהשגיאות שלהם זהות.

שגיאת קריאה חציונית

נאמנות פעולת הקריאה. שגיאת הקריאה נמדדת על ידי הכנת ה-Qubit במצב 0 (1) ומדידת ההסתברות לפלט במצב 1 (0). הערך המדווח הוא הממוצע של שתי שגיאות אלה. החציון לוקח בחשבון את כל ה-Qubit.

T1 חציוני (זמן רלקסציה)

זמן T1 מייצג את המשך הממוצע שבו Qubit נשאר במצב הנרגש שלו $|1\rangle$ לפני שהוא דועך למצב הבסיסי שלו $|0\rangle$ עקב רלקסציה של אנרגיה. פרמטר זה משמש לאפיון התנהגות רלקסציית האנרגיה של ה-Qubit, ומבוטא ביחידות של שניות (s).

T2 חציוני (זמן התפזרות פאזה)

זמן T2 מציין את סקאלת הזמן שבה Qubit שומר על לכידות פאזה של סופרפוזיציה בין המצבים $|0\rangle$ ו-$|1\rangle$. הוא מחשב הן את רלקסציית האנרגיה והן את תהליכי התפזרות הפאזה הטהורה, ומספק תובנה לגבי מאפייני הלכידות של ה-Qubit. T2 מדווח מרצף Hahn echo.

נתוני כיול

מה משמעות `error = 1`?

אם ה-benchmarking של Qubit או קצה לא מצליח במשך מספר ימים, בין אם עקב איכות נתונים ירודה או גורמים פנימיים אחרים, ערך השגיאה המדווח נחשב לישן ויידווח כ-1. אין זה אומר שה-Qubit או הקצה בהכרח אינם פועלים או שהשגיאה היא 1; במקום זאת, השגיאה נחשבת לבלתי-מוגדרת ועליך לנהוג בזהירות בעת תפעול ה-Qubit או השער הזה.

החלק השני, נתוני כיול, מספק נתוני Qubit, קישוריות ושערים. תוכל לבחור להציג את המידע כמפה, גרף או טבלה.

תוכל להתאים אישית את הנתונים המוצגים בכל תצוגה, באמצעות תפריטי הנפתח. לדוגמה, בתצוגת המפה, תוכל לבחור את הנתונים שברצונך לראות עבור Qubit וחיבורים. הסרגלים הצבעוניים המשויכים לדיאגרמה או הגרף מציינים את הטווח המוצג, כאשר הערך הממוצע מסומן. מקסימום וממינימום הצבע משתנים בהתאם ל-QPU.

כדי להוריד נתוני כיול כקובץ CSV, לחץ על סמל ההורדה בפינה הימנית העליונה של סעיף נתוני הכיול.

בנוסף למידע שסופק בסעיף הפרטים של הכרטיס, סעיף נתוני הכיול כולל גם את הבאים:

דיאגרמת טופולוגיה או coupling map | שגיאת הקצאת קריאה | Prob meas0 prep1 | Prob meas1 prep0 | אורך קריאה (ns) | שגיאת ID / שגיאת √x (sx) / שגיאת Pauli-X / שגיאת RX | אורך שער חד-Qubit (ns)| שגיאת סיבוב ציר-Z (RZ) | פעיל | אורך שער (ns) | שגיאת 2Q | שגיאת RZZ

דיאגרמת טופולוגיה או coupling map

דיאגרמה המציינת את הזוגות של Qubit התומכים בפעולות שערי דו-Qubit ביניהם. זה נקרא גם coupling map או קישוריות. ה-Qubit מיוצגים כעיגולים ופעולות שערי הדו-Qubit הנתמכות מוצגות כקווים המחברים את ה-Qubit.

שגיאת הקצאת קריאה

שגיאת הקריאה מכמתת את ההסתברות הממוצעת למדידה שגויה של מצב Qubit. היא מחושבת בדרך כלל כממוצע של prob_meas0_prep1 ו-prob_meas1_prep0, ומספקת מדד יחיד לנאמנות המדידה.

Prob meas0 prep1

פרמטר זה מציין את ההסתברות למדידת Qubit במצב $|0\rangle$ כאשר התכוון להכין אותו במצב $|1\rangle$, המסומן כ-$P(0|1)$. הוא משקף שגיאות בהכנת מצב ומדידה (SPAM), בפרט שגיאות מדידה ב-Qubit על-מוליך.

Prob meas1 prep0

בדומה לכך, פרמטר זה מייצג את ההסתברות למדידת Qubit במצב $|1\rangle$ כאשר התכוון להכין אותו במצב $|0\rangle$, המסומן כ-$P(1|0)$. כמו prob_meas0_prep1, הוא משקף שגיאות SPAM, כאשר שגיאות המדידה הן התורם הדומיננטי ב-Qubit על-מוליך.

אורך קריאה (ns)

readout_length מציין את משך פעולת הקריאה עבור Qubit. הוא מודד את הזמן מתחילת פולס המדידה ועד להשלמת דיגיטיזציה של האות, לאחר מכן המערכת מוכנה לפעולה הבאה. הבנת פרמטר זה חיונית לאופטימיזציית ביצוע המעגל, במיוחד בעת שילוב מדידות אמצע-מעגל.

שגיאת ID / שגיאת √x (sx) / שגיאת Pauli-X / שגיאת RX

שגיאה בשערי חד-Qubit בדידים בעלי משך סופי, הנמדדת מ-randomized benchmarking. רצף ה-randomized benchmarking כולל שערי SX, ID ו-X, ומניחים שהשגיאות שלהם זהות. שער ה-ID הוא עיכוב שמשכו שווה למשך שערי √X ו-X. שער ה-RX הוא גם באותו משך כמו שערי √X ו-X עם אמפליטודה משתנה, ולפיכך מדווח כבעל אותה שגיאה כמו שערים אלה.

אורך שער חד-Qubit (ns)

משך פעולת שער חד-Qubit.

שגיאת סיבוב ציר-Z (RZ)

שגיאה בשער ה-RZ הווירטואלי. מדווחת כ-0 כולה מכיוון שאלה מבוצעים בתוכנה.

פעיל

מציין האם ניתן להשתמש ב-Qubit במעגלים.

אורך שער (ns)

משך פעולת שער הדו-Qubit.

שגיאת 2Q (Heron: CZ, Eagle: ECR)

שגיאת 2Q לפי קצה מאותה קבוצת מדידות ששימשה לחישוב חציון ה-2Q ושגיאות 2Q הטובות ביותר.

שגיאת RZZ (Heron)

שגיאה בשער ה-RZZ מחולקת על פני זוויות ה-RZZ באמצעות גרסה של randomized benchmarking עבור יוניטריים שרירותיים.

שגיאת שער דו-Qubit (בשכבות)

החלק השלישי מספק את התצוגה המורחבת של שגיאת שער הדו-Qubit הנמוכה ביותר (בשכבות) הנמדדת כפונקציה של מספר ה-Qubit בשרשרת. הערך הסופי, באורך שרשרת 100, הוא הערך המוצג בסעיף הפרטים. בפועל, שש שרשראות של 100 Qubit (שנבחרו מראש על בסיס ביצועים אופטימליים צפויים) נמדדות, והערך המדווח עבור מספר Qubit N הוא השגיאה הנמוכה ביותר שנמצאה בתת-שרשרת באורך N תוך חיפוש על פני שש שרשראות ה-100 Qubit.

הצג את המשאבים שלך

כדי למצוא את ה-QPUs הזמינים שלך, פתח את דף Compute resources (ודא שאתה מחובר). שים לב שהאזור שבחרת עשוי להשפיע על ה-QPUs המפורטים. לחץ על QPU כדי לצפות בפרטיו.

תוכל גם לצפות ב-QPUs הזמינים שלך באמצעות backends API. לדוגמה, הקוד הבא יחזיר את כל ה-Backend שהמופע שצוין (my_instance) יכול לגשת אליהם:

   QiskitRuntimeService(instance="my_instance_CRN")
   service.backends()

טבלת שערים ופעולות מובנות

קטגוריית פעולה	שם
שערי חד-Qubit	RZ, SX, X, ID, delay
שערי דו-Qubit	CZ, ECR
שערים שברירים	RX (חד-Qubit), RZZ (דו-Qubit)
הוראות לא-יוניטריות	measure, reset
בקרת זרימה	if_else (משוב קלאסי)