Alur kerja pengembangan
Istilah pola Qiskit menggambarkan alur kerja pengembangan untuk memecah masalah spesifik domain dan mengontekstualisasikan kemampuan yang diperlukan dalam beberapa tahap. Hal ini memungkinkan komposabilitas yang mulus dari kemampuan baru yang dikembangkan oleh peneliti IBM Quantum® (dan pihak lain) serta memungkinkan masa depan di mana tugas-tugas komputasi kuantum dilakukan oleh infrastruktur komputasi heterogen (CPU/GPU/QPU) yang canggih. Blok atau kelompok blok menjalankan langkah-langkah dari sebuah pola, dengan Qiskit SDK menyediakan lapisan fondasi yang penting, didukung oleh alat atau layanan lain yang dikembangkan oleh IBM Quantum atau komunitas open-source kuantum. Pola Qiskit memungkinkan para ahli domain untuk menentukan masalah dan menyusun perkakas (blok) yang mencapai pola Qiskit. Pola tersebut kemudian dapat dieksekusi secara lokal, melalui layanan cloud, atau di-deploy dengan Qiskit Serverless.
Empat langkah dari pola Qiskit adalah sebagai berikut:
- Petakan masalah ke Circuit kuantum dan operator
- Optimalkan untuk perangkat keras target
- Eksekusi pada perangkat keras target
- Pasca-proses hasil
Setiap langkah dijelaskan secara rinci di bagian bawah.
Petakan masalah ke Circuit kuantum dan operator​
Langkah ini menjelaskan bagaimana pengguna memulai dengan masalah klasik dan mencari tahu cara memetakannya ke komputer kuantum. Misalnya, dalam aplikasi seperti kimia dan simulasi kuantum, langkah ini umumnya melibatkan pembangunan Circuit kuantum yang merepresentasikan Hamiltonian yang ingin diselesaikan. Selama langkah ini, untuk masalah tertentu, mungkin juga diinginkan untuk menentukan pemetaan masalah ke Qubit dalam kisi heavy-hex (atau gross) dari perangkat keras IBM® sejak awal jika struktur masalah cocok untuk optimasi lebih awal. Penting juga untuk mempertimbangkan pada tahap ini apa hasil dari algoritma tertentu sebagai persiapan untuk langkah eksekusi nantinya — misalnya, jika hasil yang diinginkan melibatkan inferensi fungsi korelasi menggunakan tes Hadamard, kamu mungkin bersiap untuk menggunakan Sampler, sedangkan penentuan observabel akan menggunakan Estimator dan dapat memberikan banyak opsi mitigasi kesalahan.
Keluaran dari langkah ini biasanya berupa kumpulan Circuit atau operator kuantum yang dapat dioptimalkan untuk perangkat keras pada langkah berikutnya.
Optimalkan untuk perangkat keras target​
Pada langkah ini kamu mengambil Circuit abstrak (atau operator) yang dihasilkan dari langkah pemetaan dan melakukan serangkaian optimasi pada mereka. Ini dapat mencakup pemetaan rute dan tata letak Circuit ke perangkat keras Qubit fisik, konversi ke Gate dasar perangkat keras, dan pengurangan jumlah operasi, semuanya dirancang untuk mengoptimalkan kemungkinan keberhasilan pada langkah eksekusi berikutnya. Pada tahap ini kamu mungkin juga ingin menguji Circuit-mu dengan simulator sebelum mengeksekusi pada perangkat keras nyata di langkah berikutnya.
Selama langkah ini, Circuit abstrak harus di-transpile ke Circuit Instruction Set Architecture (ISA). Circuit ISA adalah Circuit yang hanya terdiri dari Gate yang dipahami oleh perangkat keras target (Gate dasar), dan Gate multi-Qubit apa pun yang diperlukan untuk mematuhi batasan konektivitas (peta kopling). Hanya Circuit ISA yang dapat dijalankan pada perangkat keras IBM menggunakan IBM Qiskit Runtime.
Eksekusi pada perangkat keras target​
Langkah ini melibatkan menjalankan Circuit-mu pada perangkat keras dan menghasilkan keluaran dari komputasi kuantum. Circuit ISA yang dihasilkan pada langkah sebelumnya dapat dieksekusi menggunakan primitif Sampler atau Estimator dari Qiskit Runtime, yang diinisialisasi secara lokal di komputermu atau dari cluster atau lingkungan komputasi heterogen lainnya. Ini dapat dieksekusi dalam Batch, yang memungkinkan transpilasi paralel untuk efisiensi komputasi klasik — atau Session, yang memungkinkan tugas iteratif diimplementasikan secara efisien tanpa penundaan antrian. Selama langkah ini, ada juga opsi untuk mengonfigurasi teknik penekanan dan mitigasi kesalahan tertentu yang disediakan oleh Qiskit Runtime.
Tergantung pada apakah kamu menggunakan primitif Sampler atau Estimator, hasil dari langkah ini akan berbeda. Jika menggunakan Sampler, keluarannya adalah pengukuran per-shot dalam bentuk bitstring. Jika menggunakan Estimator, keluarannya adalah nilai ekspektasi dari observabel yang bersesuaian dengan besaran fisik atau fungsi biaya.
Pasca-proses hasil​
Langkah terakhir ini melibatkan penggabungan kembali keluaran dari langkah sebelumnya untuk mendapatkan hasil yang diinginkan. Ini dapat melibatkan berbagai langkah pemrosesan data klasik seperti memvisualisasikan hasil, teknik mitigasi kesalahan readout, memarginalisasi distribusi quasi-probabilitas untuk memastikan hasil pada kumpulan Qubit yang lebih kecil, atau seleksi pasca berdasarkan sifat bawaan dari masalah, seperti total spin, paritas, atau konservasi partikel dengan menghapus observabel yang tidak fisik.
Seiring bidang ini bergerak dari konstruksi Circuit bespoke ke alur kerja skala utilitas, fleksibilitas dan kemudahan pola Qiskit memungkinkan pengguna menyusun berbagai langkah pola membuka komputasi kuantum ke berbagai aplikasi dan teknik yang mudah digunakan oleh ilmuwan komputasi kuantum.