שלום עולם: המעגל הקוונטי הראשון שלך

בנה מצב Bell (שני קיוביטים שזורים) והפעל אותו בשלוש דרכים:

1. סימולציה אידיאלית — תוצאות מושלמות, ללא צורך בחשבון

2. סימולציה עם רעש — מדמה מכשיר אמיתי, ללא צורך בחשבון

3. חומרה קוונטית אמיתית — דורש חשבון IBM Quantum חינמי (שלבי ההגדרה למטה)

בניית המעגל

# Added by doQumentation — installs the packages this notebook needs if they are missing
import importlib.util

_needed = {"qiskit": "qiskit", "qiskit_ibm_runtime": "qiskit-ibm-runtime"}
_missing = [pip for module, pip in _needed.items()
            if importlib.util.find_spec(module) is None]
# One at a time, so a package that fails to install does not block the others
for _pip in _missing:
    %pip install -q {_pip}
if not _missing:
    print("\u2713 All required packages are installed")

from qiskit import QuantumCircuit

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

qc.draw(output="mpl")

אפשרות 1: סימולציה אידיאלית (ללא צורך בחשבון)

משתמש ב-StatevectorSampler — סימולטור מקומי עם תוצאות מושלמות, ללא רעש.

from qiskit.primitives import StatevectorSampler

result = StatevectorSampler().run([qc], shots=1024).result()
counts = result[0].data.meas.get_counts()
counts

from qiskit.visualization import plot_histogram
plot_histogram(counts)

אפשרות 2: סימולציה עם רעש (ללא צורך בחשבון)

משתמש ב-FakeManilaV2 — סימולטור מקומי המחקה מכשיר IBM Quantum אמיתי, כולל מאפייני הרעש שלו. תחילה יש להתאים (transpile) את המעגל לסט השערים ולחיבוריות הקיוביטים של המכשיר.

from qiskit.primitives import BackendSamplerV2
from qiskit_ibm_runtime.fake_provider import FakeManilaV2
from qiskit.transpiler.preset_passmanagers import generate_preset_pass_manager

backend = FakeManilaV2()
pm = generate_preset_pass_manager(backend=backend, optimization_level=1)
isa_qc = pm.run(qc)

result = BackendSamplerV2(backend=backend).run([isa_qc], shots=1024).result()
counts = result[0].data.meas.get_counts()
counts

plot_histogram(counts)

אפשרות 3: חומרה קוונטית אמיתית

דורש חשבון IBM Quantum חינמי. כדי להגדיר חשבון:

1. הירשם ב-quantum.cloud.ibm.com/registration — ללא צורך בכרטיס אשראי ב-30 הימים הראשונים

2. התחבר ב-quantum.cloud.ibm.com ובחר את האזור us-east (נדרש עבור ה-Open Plan החינמי)

3. צור instance (Open Plan חינמי) ב-Instances אם עדיין אין לך אחד

4. צור מפתח API ב-quantum.cloud.ibm.com (או ב-cloud.ibm.com/iam/apikeys)

5. העתק את ה-CRN שלך (Cloud Resource Name) מדף ה-Instances שלך

לאחר מכן, אם עדיין לא שמרת כאן את פרטי ההתחברות שלך, הפעל את התא למטה. החלף את <your-api-key> במפתח ה-API משלב 4, ואת <your-crn> ב-CRN משלב 5. עד שתעשה זאת, התא לא שומר דבר, כך שהרצת כל התאים לעולם לא תדרוס חשבון ששמרת קודם.

from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService

token = "<your-api-key>"
instance = "<your-crn>"

if token.startswith("<") or instance.startswith("<"):
    print("Paste your API key and CRN above first; nothing was saved.")
else:
    QiskitRuntimeService.save_account(
        channel="ibm_quantum_platform",
        token=token,
        instance=instance,
        set_as_default=True,
        overwrite=True,
    )
    print("Account saved.")

הערה: משימות על חומרה אמיתית עשויות לקחת זמן בהתאם לזמני התור. אם התא עדיין פועל, תוכל לבדוק את סטטוס המשימה שלך ולראות את התוצאות ב-quantum.cloud.ibm.com/workloads.

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

service = QiskitRuntimeService()
backend = service.least_busy(operational=True, simulator=False)
print(f"Running on {backend.name}")

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

result = SamplerV2(mode=backend).run([isa_qc], shots=1024).result()
counts = result[0].data.meas.get_counts()
counts

plot_histogram(counts)

מה הלאה?

• Tutorials — מדריכים שלב-אחר-שלב על אלגוריתמים, הפחתת שגיאות, transpilation ועוד

• Guides — חומר עיון להפעלת מעגלים, primitives ו-Qiskit Runtime

• Courses — מסלולי לימוד מובנים מיסודות הקוונטום לחישוב בקנה מידה שימושי

• Modules — מודולים מושגיים מעמיקים במדעי המחשב ומכניקת הקוונטום