Informazioni sulla QPU

IBM® offre accesso a un'ampia varietà di unità di elaborazione quantistica (QPU). Tutte le QPU distribuite da IBM si basano sulla tecnologia a qubit superconduttori, poiché il controllo e la scalabilità di questa tecnologia tracciano un percorso chiaro verso il vantaggio quantistico con queste QPU.

Esplora tutte le QPU IBM pubbliche accedendo alla pagina Risorse di calcolo su IBM Quantum® Platform. Fai clic su qualsiasi QPU per aprire la relativa scheda informativa dettagliata.

Questa pagina descrive le informazioni dettagliate che troverai nella scheda informativa della QPU.

Versioning della QPU

Ogni QPU ha un numero di versione nella forma X.Y.Z (major.minor.revision). Un circuito compilato per un determinato numero di versione è garantito per essere eseguito su quella QPU. Se il numero di revision cambia, il circuito continuerà a essere eseguito. Se il numero major o minor cambia, il circuito non è garantito per essere eseguito, anche se potrebbe farlo. Le condizioni in cui un numero di versione può cambiare sono elencate di seguito:

Versione major

La versione major verrà incrementata per modifiche come:

• Cambiamenti del campione.
• Modifiche importanti all'elettronica di controllo.
• Spostamento della QPU in una nuova posizione, se ne derivano cambiamenti significativi nel comportamento.

Versione minor

La versione minor verrà incrementata per modifiche come:

• Cicli di riscaldamento / raffreddamento.
• Sostituzione di alcuni componenti elettronici, se la sostituzione influisce apprezzabilmente sul funzionamento.
• Modifica della direzione di un gate controlled-NOT.
• Esclusione di un gate per un certo periodo di tempo a causa di problemi di calibrazione, quando le correzioni non possono essere facilmente eseguite via software.

Versione revision

Il numero di versione revision verrà incrementato per correzioni che non compromettono il circuito compilato esistente. Queste modifiche includono:

• Calibrazioni manuali per migliorare le fedeltà.
• Piccole modifiche all'elettronica che non influenzano il funzionamento.
• Aggiornamenti software della QPU.

Dettagli della QPU

La prima sezione della scheda informativa della QPU fornisce i seguenti dettagli sulla QPU:

Nome | qubit | Errore 2Q (migliore) | Errore 2Q (a strati) | CLOPS (o CLOPS_h) | Stato | Regione | Versione QPU | Tipo di processore | gate di base | Job in attesa totali | Errore 2Q mediano | Errore SX mediano | Errore di readout mediano | T1 mediano (tempo di rilassamento) | T2 mediano (tempo di defasamento)

Nome

Il nome univoco assegnato a una QPU specifica. Le QPU ospitate su IBM Cloud® hanno nomi che iniziano con ibm_*. A tutte le QPU viene assegnato il nome di una città, ad es. ibm_kingston. Questo nome non indica dove si trova fisicamente la QPU. Sono chiamate così in base alle sedi IBM® nel mondo.

qubit

Il numero di qubit fisici in una QPU.

Errore 2Q (migliore)

L'errore a due qubit (2Q) più basso su qualsiasi connessione del dispositivo, nello stesso lotto di misurazioni utilizzato per calcolare il valore mediano (vedi Errore 2Q mediano).

Errore 2Q (a strati)

Errore medio per gate a strati (EPLG) in una catena di 100 qubit. L'EPLG medio misura l'errore medio di gate in una catena a strati di $N$ qubit ($N$=100 qui). È derivato da una quantità simile nota come fedeltà di strato (LF), dove EPLG$_{100}$ = 4/5(1-LF$^{\frac{1}{99}}$) e la fedeltà di strato è la fedeltà di processo della catena a strati di $N$ qubit. Per i dettagli, consulta il paper Benchmarking quantum processor performance at scale. Nota che nel paper l'EPLG è definito per l'errore di processo, ma per coerenza con gli errori di gate riportati individualmente qui viene citato per l'errore medio di gate, da cui il fattore 4/5. Trova un notebook di esempio nel GitHub della Qiskit Community.

CLOPS (o CLOPS_h)

Le operazioni per strato di circuito al secondo (circuito layer operations per second) sono una misura di quanti strati di un circuito 100x100 (circuito hardware-aware) una QPU (unità di elaborazione quantistica) può eseguire per unità di tempo. Trova il codice CLOPS nel GitHub della Qiskit Community.

Stato

Lo stato della QPU; ad esempio, Online, Paused, Offline, e così via.

Regione

Posizione del data center in cui i tuoi dati e i tuoi esperimenti verranno ospitati ed elaborati.

Versione QPU

Il numero di versione di una QPU nella forma major.minor.revision. Vedi Versioning della QPU per i dettagli su come viene assegnato questo numero.

Tipo di processore

Rispecchia la topologia e indica il numero approssimativo di qubit.

gate di base

Ogni famiglia di processori ha un insieme di gate nativi. Per impostazione predefinita, le QPU di ogni famiglia supportano solo l'esecuzione dei gate e delle operazioni nell'insieme di gate nativi. Pertanto, ogni gate nel circuito deve essere tradotto (dal transpiler) negli elementi di questo insieme. Nota che le operazioni non unitarie non sono elencate qui; usa il metodo in Qiskit per vedere tutti i gate e le operazioni native per una QPU. Consulta l'elenco di tutti i gate nativi in questa tabella.

Job in attesa totali

Il numero totale di job che hai inviato a questa QPU.

Errore 2Q mediano (Heron: CZ, Eagle: ECR)

Fedeltà media di gate dell'operazione a due qubit dal randomized benchmarking. Misurato in "isolamento": lotti con una separazione minima di due qubit tra le connessioni. Questo randomized benchmarking utilizza strati alternati di Clifford a singolo qubit e gate a due qubit, e quindi il valore finale dell'errore 2Q include l'errore dello strato di Clifford a singolo qubit. Trova un notebook di esempio nel GitHub della Qiskit Community. Trova i dati per singola connessione nella sezione dati di calibrazione della scheda informativa della QPU.

Errore SX mediano

Fedeltà media di gate del gate √X (SX) dal randomized benchmarking, misurata simultaneamente su tutti i qubit. La sequenza di randomized benchmarking include i gate SX, ID e X, e si assume che i loro errori siano uguali.

Errore di readout mediano

Fedeltà dell'operazione di readout. L'errore di readout viene misurato preparando il qubit nello stato 0 (1) e misurando la probabilità di un output nello stato 1 (0). Il valore riportato è la media di questi due errori. Il valore mediano è calcolato su tutti i qubit.

T1 mediano (tempo di rilassamento)

Il tempo T1 rappresenta la durata media in cui un qubit rimane nel suo stato eccitato $|1\rangle$ prima di decadere allo stato fondamentale $|0\rangle$ a causa del rilassamento energetico. Questo parametro viene utilizzato per caratterizzare il comportamento di rilassamento energetico del qubit ed è espresso in unità di secondi (s).

T2 mediano (tempo di defasamento)

Il tempo T2 indica la scala temporale in cui un qubit mantiene la coerenza di fase di una sovrapposizione tra gli stati $|0\rangle$ e $|1\rangle$. Tiene conto sia del rilassamento energetico che dei processi di defasamento puro, fornendo informazioni sulle proprietà di coerenza del qubit. Il T2 viene riportato da una sequenza di Hahn echo.

Dati di calibrazione

Cosa significa `error = 1`?

Se il benchmarking di un qubit o di una connessione non riesce nel corso di diversi giorni, a causa di scarsa qualità dei dati o di altri fattori interni, il valore dell'errore riportato viene considerato non aggiornato e verrà indicato come 1. Questo non è un'indicazione che il qubit o la connessione siano necessariamente non funzionanti o che l'errore sia 1; piuttosto, l'errore è considerato indefinito e dovresti procedere con cautela quando utilizzi quel qubit o gate.

La seconda sezione, Dati di calibrazione, fornisce dati su qubit, connettività e gate. Puoi scegliere di visualizzare le informazioni come mappa, grafico o tabella.

Puoi personalizzare i dati mostrati in ciascuna vista usando i menu a discesa. Ad esempio, nella vista mappa, puoi scegliere i dati che vuoi vedere per qubit e connessioni. Le barre colorate associate al diagramma o al grafico indicano l'intervallo mostrato, con il valore medio evidenziato. Il massimo e il minimo dei colori cambiano a seconda della QPU.

Per scaricare i dati di calibrazione come file CSV, fai clic sull'icona di download nell'angolo in alto a destra della sezione Dati di calibrazione.

Oltre alle informazioni fornite nella sezione Dettagli della scheda, la sezione Dati di calibrazione include anche quanto segue:

Diagramma topologico o coupling map | Errore di assegnazione readout | Prob meas0 prep1 | Prob meas1 prep0 | Durata readout (ns) | Errore ID / errore √x (sx) / errore Pauli-X / errore RX | Durata gate a singolo qubit (ns) | Errore rotazione asse Z (RZ) | Operativo | Durata gate (ns) | Errore 2Q | Errore RZZ

Diagramma topologico o coupling map

Un diagramma che indica le coppie di qubit che supportano operazioni di gate a due qubit tra di loro. È anche chiamato coupling map o connettività. I qubit sono rappresentati come cerchi e le operazioni di gate a due qubit supportate sono visualizzate come linee che collegano i qubit.

Errore di assegnazione readout

L'errore di readout quantifica la probabilità media di misurare incorrettamente lo stato di un qubit. Viene comunemente calcolato come la media di prob_meas0_prep1 e prob_meas1_prep0, fornendo una singola metrica per la fedeltà di misura.

Prob meas0 prep1

Questo parametro indica la probabilità di misurare un qubit nello stato $|0\rangle$ quando si intendeva prepararlo nello stato $|1\rangle$, indicata come $P(0|1)$. Riflette gli errori nella preparazione degli stati e nella misura (SPAM), in particolare gli errori di misura nei qubit superconduttori.

Prob meas1 prep0

Analogamente, questo parametro rappresenta la probabilità di misurare un qubit nello stato $|1\rangle$ quando si intendeva prepararlo nello stato $|0\rangle$, indicata come $P(1|0)$. Come prob_meas0_prep1, riflette gli errori SPAM, con gli errori di misura come contributore predominante nei qubit superconduttori.

Durata readout (ns)

Il readout_length specifica la durata dell'operazione di readout per un qubit. Misura il tempo dall'avvio dell'impulso di misura al completamento della digitalizzazione del segnale, dopo il quale il sistema è pronto per l'operazione successiva. Comprendere questo parametro è fondamentale per ottimizzare l'esecuzione dei circuiti, specialmente quando si incorporano misurazioni mid-circuit.

Errore ID / errore √x (sx) / errore Pauli-X / errore RX

Errore nei gate a un qubit discreti a durata finita, misurato dal randomized benchmarking. La sequenza di randomized benchmarking include i gate SX, ID e X, e si assume che i loro errori siano uguali. Il gate ID è un ritardo di durata uguale alla durata dei gate √X e X. Il gate RX ha anche la stessa durata dei gate √X e X con ampiezza variabile, e quindi viene riportato come avente lo stesso errore di questi gate.

Durata gate a singolo qubit (ns)

Durata di un'operazione di gate a singolo qubit.

Errore rotazione asse Z (RZ)

Errore nel gate RZ virtuale. Riportato tutto come 0 poiché vengono eseguiti via software.

Operativo

Indica se il qubit può essere utilizzato nei circuiti.

Durata gate (ns)

Durata dell'operazione di gate a due qubit.

Errore 2Q (Heron: CZ, Eagle: ECR)

L'errore 2Q per connessione nello stesso lotto di misurazioni utilizzato per calcolare gli errori mediano 2Q e migliore 2Q.

Errore RZZ (Heron)

Errore nel gate RZZ mediato sugli angoli RZZ usando una variante del randomized benchmarking per unitari arbitrari.

Errore di gate a due qubit (a strati)

La terza sezione fornisce la vista espansa del valore minimo di errore di gate a due qubit (a strati) misurato in funzione del numero di qubit nella catena. Il valore finale, alla lunghezza di catena 100, è il valore presentato nella sezione Dettagli. In pratica, vengono misurate sei catene da 100 qubit (pre-selezionate in base alle prestazioni ottimali attese), e il valore riportato per il numero di qubit N è l'errore più basso trovato in una catena di sottoinsieme di lunghezza N ricercando nelle sei catene da 100 qubit.

Visualizza le tue risorse

Per trovare le QPU disponibili, apri la pagina Risorse di calcolo (assicurati di aver effettuato l'accesso). Nota che la regione selezionata potrebbe influire sulle QPU elencate. Fai clic su una QPU per visualizzarne i dettagli.

Puoi anche visualizzare le QPU disponibili usando le API backends. Ad esempio, il seguente codice restituirà tutti i backend a cui l'istanza specificata (my_instance) può accedere:

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

Tabella dei gate e delle operazioni native

Categoria operazione	Nome
gate a singolo qubit	RZ, SX, X, ID, delay
gate a due qubit	CZ, ECR
gate frazionari	RX (singolo qubit), RZZ (due qubit)
Istruzioni non unitarie	measure, reset
Flusso di controllo	if_else (feedforward classico)