Hello World: 最初の量子回路
ベル状態(2つのエンタングルした量子ビット)を構築し、3つの方法で実行します:
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理想的なシミュレーション — 完璧な結果、アカウント不要
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ノイズありシミュレーション — 実際のデバイスをシミュレート、アカウント不要
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実際の量子ハードウェア — 無料のIBM Quantumアカウントが必要(設定手順は下記)
回路を構築する
# 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")
オプション1: 理想的なシミュレーション(アカウント不要)
StatevectorSamplerを使用 — 完璧でノイズのない結果を提供するローカルシミュレーター。
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)
オプション2: ノイズありシミュレーション(アカウント不要)
FakeManilaV2を使用 — ノイズ特性を含む実際のIBM量子デバイスを模倣するローカルシミュレーター。回路はまず、デバイスのゲートセットと量子ビットの接続性に合わせてトランスパイル(適応)する必要があります。
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)
オプション3: 実際の量子ハードウェア
無料のIBM Quantumアカウントが必要です。設定するには:
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quantum.cloud.ibm.com/registrationで登録 — 最初の30日間はクレジットカード不要
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quantum.cloud.ibm.comにサインインし、リージョンus-eastを選択(無料のOpen Planに必要)
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まだインスタンスがない場合は、Instancesでインスタンスを作成(無料のOpen Plan)
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quantum.cloud.ibm.com(またはcloud.ibm.com/iam/apikeys)でAPIキーを作成
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InstancesページからCRN(Cloud Resource Name)をコピー
次に、まだここに認証情報を保存していない場合は、以下のセルを実行してください。手順4のAPIキーで<your-api-key>を、手順5のCRNで<your-crn>を置き換えてください。これを行うまでは、セルは何も保存しないため、すべてのセルを実行しても、以前に保存したアカウントが上書きされることはありません。
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.")
注意: 実際のハードウェアでのジョブは、キューの状況に応じて時間がかかる場合があります。セルがまだ実行中の場合、ジョブステータスを確認し、結果をquantum.cloud.ibm.com/workloadsで確認できます。
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)