Instruksi dengan kalibrasi khusus

Secara default, gate kuantum dan operasi readout pada komputer kuantum IBM® dikalibrasi untuk performa optimal di berbagai kasus penggunaan umum. Namun, beberapa beban kerja diuntungkan oleh instruksi dengan parameter yang disetel secara berbeda. Misalnya, MidCircuitMeasure (measure_2) adalah operasi readout yang dirancang untuk pengukuran di tengah circuit, dan gate cz yang lebih lambat dapat meningkatkan hasil dari beberapa alur kerja mitigasi error.

Instruksi dengan kalibrasi khusus hadir dalam dua bentuk, dan cara mengaksesnya berbeda:

• Instruksi dengan signature berbeda dikalibrasi bersama instruksi standar dalam kalibrasi default, jadi kamu menambahkannya ke circuit seperti instruksi lainnya. Biasanya instruksi ini ditandai dengan sufiks, seperti measure_2.

• Kalibrasi alternatif menggantikan sebagian kalibrasi default dengan parameter yang disetel secara berbeda. Kamu memilihnya dengan memberikan calibration_id saat mengambil backend.

Untuk mempelajari cara komputer kuantum IBM dikalibrasi, lihat Pantau, kalibrasi, dan benchmark.

Instruksi dengan signature berbeda

Instruksi ini dikalibrasi bersama set instruksi standar, jadi kamu tidak perlu melakukan hal khusus untuk mengambil backend yang mendukungnya. Untuk menggunakannya, tambahkan instruksi qiskit-ibm-runtime yang sesuai ke circuit kamu.

Instruksi	Deskripsi	Kasus penggunaan umum	Penggunaan di Qiskit	Keluarga prosesor
measure_2	Pulsa pengukuran yang lebih singkat	Pengukuran mid-circuit	MidCircuitMeasure (v0.43.0 atau lebih baru)	Heron, Nighthawk r2
reset_2	Pulsa reset kondisional yang lebih singkat yang menggunakan measure_2	Reset qubit mid-circuit	MidCircuitReset (v0.49.0 atau lebih baru)	Heron
measure_reset	Pengukuran seperti measure yang juga me-reset qubit*	Mengukur dan me-reset qubit	MeasureReset (v0.50.0 atau lebih baru)	Heron, Nighthawk r2
measure_reset_2	Pengukuran yang lebih singkat seperti measure_2 yang juga me-reset qubit*	Mengukur dan me-reset qubit di tengah circuit	Inisialisasi MeasureReset dengan name="measure_reset_2" (v0.50.0 atau lebih baru)	Heron, Nighthawk r2
xslow	Gate bit-flip (X) dengan durasi yang diperpanjang	Postselection dan mitigasi error. Ini adalah nilai default opsi x_pulse_type di postselection pass	Semua

. | XSlowGate (v0.50.0 atau lebih baru) | Semua |

* Pada prosesor Heron, reset bersifat kondisional terhadap hasil pengukuran. Pada prosesor Nighthawk r2, reset bersifat tanpa syarat.

Karena instruksi ini tidak didukung di setiap backend, periksa instruksi yang didukung backend sebelum menggunakannya:

from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService

service = QiskitRuntimeService()
backend = service.backend("<backend_name>")

print(backend.supported_instructions)

Untuk menemukan semua backend yang mendukung suatu instruksi, gunakan:

service = QiskitRuntimeService()
backends = service.backends(filters=lambda b: "<instruction>" in b.supported_instructions)

Gunakan instruction_signatures untuk melihat signature dari instruksi dengan kalibrasi khusus ini:

print(backend.configuration().instruction_signatures)

Kalibrasi alternatif

Kalibrasi alternatif menggantikan sebagian kalibrasi default dengan parameter yang disetel secara berbeda. Setiap kalibrasi alternatif memiliki ID kalibrasi, dan ketersediaannya bergantung pada QPU.

Untuk menggunakan kalibrasi alternatif, berikan calibration_id-nya saat mengambil backend. Target backend, dan karenanya transpiler, memakai properti instruksi dari kalibrasi tersebut, dan job primitive yang kamu jalankan di backend dieksekusi dengan kalibrasi itu.

from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService

service = QiskitRuntimeService()
backend = service.backend("<backend_name>", calibration_id="<calibration_id>")

print(backend.calibration_id)

catatan

Kalibrasi alternatif tidak tersedia di semua QPU.

Kalibrasi gate lambat

Kalibrasi gate lambat menyetel gate cz agar lebih lambat daripada kalibrasi default. Gate cz yang lebih lambat dapat meningkatkan performa untuk alur kerja estimasi observable skala besar dengan mitigasi error, tetapi juga menambah total durasi circuit kamu, yang menyebabkan sedikit dekoherensi tambahan.

Pada prosesor Heron, kalibrasi gate lambat juga tersedia dengan dua mode kontrol bias two-level system (TLS):

• DC TLS bias dioptimalkan untuk performa sesaat terbaik. Kalibrasi default menggunakan DC TLS bias.

• AC TLS bias memodulasi bias TLS untuk menstabilkan error perangkat dari waktu ke waktu, sehingga model noise perangkat tetap stabil selama alur kerja yang panjang. Lihat "Noise stabilization" di Observable Estimation in the Absence of Classical Verification untuk detailnya.

Prosesor Nighthawk tidak menggunakan bias TLS, jadi hanya memiliki satu kalibrasi gate lambat.

ID kalibrasi	Keluarga prosesor	Bias TLS	Direkomendasikan untuk
None (kalibrasi default)	Semua	DC (Heron)	Penggunaan umum. Terutama direkomendasikan untuk beban kerja yang bitstring-nya dapat didistilasi secara klasik, seperti circuit berpuncak (peaked) dan alur kerja SQD atau SKQD, serta untuk beban kerja dengan deteksi error.
slow_gates_dc	Heron	DC	Alur kerja estimasi observable skala besar, terutama yang menggunakan mitigasi error heuristik seperti zero-noise extrapolation (ZNE).
slow_gates_ac	Heron	AC	Alur kerja yang membutuhkan tingkat error stabil selama session yang panjang. Sangat direkomendasikan untuk alur kerja yang melibatkan noise learning, seperti probabilistic error amplification (PEA) dan probabilistic error cancellation (PEC).
slow_gates	Nighthawk	Tidak berlaku	Alur kerja estimasi observable yang menggunakan mitigasi error, seperti ZNE, PEA, dan PEC.

Contohnya:

from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService

service = QiskitRuntimeService()
# On a Heron QPU
backend = service.backend("ibm_kingston", calibration_id="slow_gates_ac")
# backend = service.backend("ibm_kingston", calibration_id="slow_gates_dc")

# On a Nighthawk QPU
backend = service.backend("ibm_phoenix", calibration_id="slow_gates")

tips

Saat kamu menggunakan slow_gates_ac, kirim semua job dalam alur kerja ke satu session agar job berjalan selama noise perangkat tetap stabil.

Periksa durasi gate

Karena kalibrasi gate lambat menambah durasi gate cz, bandingkan durasinya dengan kalibrasi default untuk memahami efeknya pada circuit kamu. Gunakan target backend untuk mengetahui durasi, dalam detik, gate cz pada pasangan qubit tertentu:

default_backend = service.backend("<backend_name>")
slow_backend = service.backend(
    "<backend_name>", calibration_id="slow_gates_ac"
) # Or slow_gates_dc, or slow_gates on Nighthawk

qubits = (0, 1) # Replace with a connected qubit pair on the backend
print(default_backend.target["cz"][qubits].duration)
print(slow_backend.target["cz"][qubits].duration)

Karena target mencerminkan kalibrasi yang dipilih, transpile circuit kamu terhadap backend yang menggunakan calibration_id yang sama dengan yang akan kamu jalankan.

Langkah berikutnya

Rekomendasi

• Pelajari cara mengeksekusi circuit dinamis dengan pengukuran mid-circuit.
• Gunakan postselection untuk menyaring hasil yang terpengaruh noise berkorelasi.
• Baca tentang bagaimana komputer kuantum IBM dipantau, dikalibrasi, dan di-benchmark.