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最初のQiskit Serverlessプログラムを作成する

パッケージバージョン

このページのコードは、以下の要件を使用して開発されました。 これらのバージョン以降を使用することをお勧めします。

qiskit[all]~=1.3.1
qiskit-ibm-runtime~=0.34.0
qiskit-aer~=0.15.1
qiskit-serverless~=0.18.1
qiskit-ibm-catalog~=0.2
qiskit-addon-sqd~=0.8.1
qiskit-addon-utils~=0.1.0
qiskit-addon-mpf~=0.2.0
qiskit-addon-aqc-tensor~=0.1.2
qiskit-addon-obp~=0.1.0
scipy~=1.15.0
pyscf~=2.8.0

この例では、qiskit-serverlessツールを使用して並列トランスパイルプログラムを作成し、qiskit-ibm-catalogを実装してプログラムをIBM Quantum Platformに再利用可能なリモートサービスとしてデプロイする方法を示します。

例: Qiskit Serverlessによるリモートトランスパイル​

まず、指定されたbackendとターゲットoptimization_levelに対してcircuitをトランスパイルする以下の例から始め、ワークロードをQiskit Serverlessにデプロイするための要素を段階的に追加していきます。

以下のコードセルをファイル./source_files/transpile_remote.pyに記述してください。このファイルはQiskit Serverlessにアップロードするプログラムです。

# Added by doQumentation — required packages for this notebook
!pip install -q qiskit qiskit-ibm-catalog qiskit-ibm-runtime qiskit-serverless
# This cell is hidden from users, it just creates a new folder
from pathlib import Path

Path("./source_files").mkdir(exist_ok=True)
%%writefile ./source_files/transpile_remote.py

from qiskit.transpiler import generate_preset_pass_manager

def transpile_remote(circuit, optimization_level, backend):
    """Transpiles an abstract circuit into an ISA circuit for a given backend."""
    pass_manager = generate_preset_pass_manager(
        optimization_level=optimization_level,
		backend=backend
    )
    isa_circuit = pass_manager.run(circuit)
    return isa_circuit
Writing ./source_files/transpile_remote.py

ファイルのセットアップ​

Qiskit Serverlessでは、ワークロードの.pyファイルを専用のディレクトリに配置する必要があります。以下の構成は良い慣行の例です:

serverless_program
├── program_uploader.ipynb
└── source_files
    ├── transpile_remote.py
    └── *.py

Serverlessはsource_filesの内容をリモートで実行するためにアップロードします。セットアップが完了したら、transpile_remote.pyを調整して入力を取得し、出力を返すようにすることができます。

プログラム引数の取得​

初期のtranspile_remote.pyには3つの入力があります: circuits、backend_name、optimization_levelです。Serverlessは現在、シリアライズ可能な入力と出力のみを受け付けるという制限があります。そのため、backendを直接渡すことはできないため、代わりに文字列としてbackend_nameを使用します。

%%writefile --append ./source_files/transpile_remote.py

from qiskit_serverless import get_arguments, save_result, distribute_task, get

# Get program arguments
arguments = get_arguments()
circuits = arguments.get("circuits")
backend_name = arguments.get("backend_name")
optimization_level = arguments.get("optimization_level")
Appending to ./source_files/transpile_remote.py

この時点で、QiskitRuntimeServiceを使用してバックエンドを取得し、以下のコードで既存のプログラムを追加することができます。以下のコードを使用するには、事前に認証情報を保存しておく必要があります。

%%writefile --append ./source_files/transpile_remote.py

from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService

service = QiskitRuntimeService()
backend = service.backend(backend_name)
Appending to ./source_files/transpile_remote.py

最後に、渡されたすべてのcircuitsに対してtranspile_remote()を実行し、transpiled_circuitsを結果として返すことができます:

%%writefile --append ./source_files/transpile_remote.py

results = [
    transpile_remote(circuit, 1, backend)
    for circuit in circuits
]

save_result({
    "transpiled_circuits": results
})
Appending to ./source_files/transpile_remote.py

IBM Quantum Platformへのデプロイ​

前のセクションではリモートで実行するプログラムを作成しました。このセクションのコードセルでは、そのプログラムをQiskit Serverlessにアップロードします。

qiskit-ibm-catalogを使用して、IBM Quantumダッシュボードで確認できるAPIキーでQiskitServerlessに認証し、プログラムをアップロードします。

save_account()を使用して認証情報を保存することができます（IBM Cloudを使用するためのセットアップセクションを参照してください）。これはQiskitRuntimeService.save_account()と同じファイルに認証情報を書き込む点に注意してください。

from qiskit_ibm_catalog import QiskitServerless, QiskitFunction

# Authenticate to the remote cluster and submit the pattern for remote execution
serverless = QiskitServerless()

Qiskit Serverlessはworking_dir（この場合はsource_files）の内容をtarに圧縮し、アップロード後にクリーンアップします。entrypointはQiskit Serverlessが実行するメインプログラムの実行ファイルを識別します。また、プログラムにカスタムのpip依存関係がある場合は、dependencies配列に追加することができます:

transpile_remote_demo = QiskitFunction(
    title="transpile_remote_serverless",
    entrypoint="transpile_remote.py",
    working_dir="./source_files/",
)
serverless.upload(transpile_remote_demo)
QiskitFunction(transpile_remote_serverless)

正常にアップロードされたことを確認するには、serverless.list()を使用します:

# Get program from serverless.list() that matches the title of the one we uploaded
next(
    program
    for program in serverless.list()
    if program.title == "transpile_remote_serverless"
)
QiskitFunction(transpile_remote_serverless)
# This cell is hidden from users, it checks the program uploaded correctly
assert _.title == "transpile_remote_serverless"  # noqa: F821
# This cell is hidden from users, it checks the program executes correctly
from time import sleep
from qiskit import QuantumCircuit

qc = QuantumCircuit(2)
transpile_remote_serverless = serverless.load("transpile_remote_serverless")
job = transpile_remote_serverless.run(
    circuits=[qc],
    backend="ibm_sherbrooke",
    optimization_level=1,
)
while True:
    sleep(5)
    status = job.status()
    if status not in ["QUEUED", "INITIALIZING", "RUNNING", "DONE"]:
        raise Exception(
            f"Unexpected job status: '{status}'\n"
            + "Here are the logs:\n"
            + job.logs()
        )
    if status == "DONE":
        break

次のステップ​

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