ข้อมูล QPU

IBM® ให้การเข้าถึง quantum processing units (QPUs) ที่หลากหลาย QPU ทั้งหมดที่ IBM ใช้งานอยู่บนพื้นฐานของเทคโนโลยี superconducting qubit เนื่องจากการควบคุมและความสามารถในการขยายของเทคโนโลยีนี้ได้ปูทางที่ชัดเจนสู่การบรรลุ quantum advantage ด้วย QPU เหล่านี้

สำรวจ QPU สาธารณะของ IBM ทั้งหมดได้โดยไปที่หน้า Compute resources บน IBM Quantum® Platform คลิก QPU ใดก็ได้เพื่อเปิดการ์ดข้อมูลรายละเอียด

หน้านี้อธิบายข้อมูลรายละเอียดที่คุณจะพบในการ์ดข้อมูล QPU

การกำหนดเวอร์ชัน QPU

QPU แต่ละตัวมีหมายเลขเวอร์ชันในรูปแบบ X.Y.Z (major.minor.revision) Circuit ที่คอมไพล์สำหรับหมายเลขเวอร์ชันที่กำหนดรับประกันว่าจะทำงานบน QPU นั้น หากหมายเลข revision เปลี่ยนแปลง Circuit จะยังคงทำงานได้ต่อ หากหมายเลข major หรือ minor เปลี่ยนแปลง ไม่รับประกันว่า Circuit จะทำงานได้ แม้ว่าอาจเป็นเช่นนั้นก็ตาม เงื่อนไขที่หมายเลขเวอร์ชันอาจเปลี่ยนแปลงแสดงไว้ด้านล่าง:

เวอร์ชัน Major

เวอร์ชัน major จะเพิ่มขึ้นสำหรับการเปลี่ยนแปลงเช่น:

• การเปลี่ยน Sample
• การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุม
• การย้าย QPU ไปยังตำแหน่งใหม่ หากส่งผลให้พฤติกรรมเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ

เวอร์ชัน Minor

เวอร์ชัน minor จะเพิ่มขึ้นสำหรับการเปลี่ยนแปลงเช่น:

• รอบการอุ่นเครื่อง / ทำให้เย็น
• การเปลี่ยนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางส่วน หากการเปลี่ยนทดแทนส่งผลต่อการทำงานอย่างเห็นได้ชัด
• การเปลี่ยนทิศทางของ Gate controlled-NOT
• การลด Gate ในช่วงเวลาหนึ่งเนื่องจากปัญหาการสอบเทียบ และไม่สามารถแก้ไขได้ง่ายในซอฟต์แวร์

เวอร์ชัน Revision

หมายเลขเวอร์ชัน revision จะเพิ่มขึ้นสำหรับการแก้ไขที่ไม่ทำให้ Circuit ที่คอมไพล์ไว้แล้วหยุดทำงาน การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ได้แก่:

• การสอบเทียบด้วยตนเองเพื่อปรับปรุง fidelities
• การเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เล็กน้อยที่ไม่ส่งผลต่อการทำงาน
• การอัปเดตซอฟต์แวร์ QPU

รายละเอียด QPU

ส่วนแรกของการ์ดข้อมูล QPU ให้รายละเอียด QPU ดังต่อไปนี้:

Name | Qubits | 2Q error (best) | 2Q error (layered) | CLOPS (or CLOPS_h) | Status | Region | QPU version | Processor type | Basis gates | Total pending jobs | Median 2Q error | Median SX error | Median readout error | Median T1 (relaxation time) | Median T2 (dephasing time)

Name

ชื่อเฉพาะที่กำหนดให้กับ QPU ที่เฉพาะเจาะจง QPU ที่โฮสต์บน IBM Cloud® มีชื่อที่ขึ้นต้นด้วย ibm_* QPU ทุกตัวได้รับชื่อเมือง เช่น ibm_kingston ชื่อนี้ไม่ได้บ่งบอกว่า QPU จริงๆ อยู่ที่ไหน ชื่อตามตำแหน่ง IBM® ทั่วโลก

Qubits

จำนวน Qubit ทางกายภาพใน QPU

2Q error (best)

ข้อผิดพลาด two-qubit (2Q) ต่ำสุดบน edge ใดก็ตามของอุปกรณ์จากชุดการวัดเดียวกันที่ใช้คำนวณ median (ดู Median 2Q error)

2Q error (layered)

ค่าเฉลี่ยของข้อผิดพลาดต่อ layered gate (EPLG) ในลูกโซ่ 100 Qubit EPLG เฉลี่ยวัดค่าเฉลี่ยของข้อผิดพลาด Gate ในลูกโซ่แบบเลเยอร์ของ $N$ Qubit ($N$=100 ที่นี่) มาจากปริมาณที่คล้ายกันที่เรียกว่า layer fidelity (LF) โดย EPLG$_{100}$ = 4/5(1-LF$^{\frac{1}{99}}$) และ layer fidelity คือ process fidelity ของลูกโซ่แบบเลเยอร์ของ $N$ Qubit สำหรับรายละเอียด ดูบทความ Benchmarking quantum processor performance at scale โปรดทราบว่าในบทความ EPLG ถูกกำหนดสำหรับ process error แต่เพื่อความสอดคล้องกับข้อผิดพลาด Gate ที่รายงานแยกกัน จึงอ้างอิงสำหรับ average gate error ดังนั้นจึงมีตัวประกอบ 4/5 ดู notebook ตัวอย่าง ใน Qiskit Community GitHub

CLOPS (or CLOPS_h)

Circuit layer operations per second เป็นการวัดว่า QPU (quantum processing unit) สามารถ execute เลเยอร์ของ Circuit 100x100 (hardware-aware circuit) ได้กี่เลเยอร์ต่อหน่วยเวลา ดู โค้ด CLOPS ใน Qiskit Community GitHub

Status

สถานะ QPU เช่น Online, Paused, Offline เป็นต้น

Region

ตำแหน่งของศูนย์ข้อมูลที่ข้อมูลและการทดลองของคุณจะถูกโฮสต์และประมวลผล

QPU version

หมายเลขเวอร์ชันของ QPU ในรูปแบบ major.minor.revision ดู การกำหนดเวอร์ชัน QPU สำหรับรายละเอียดวิธีกำหนดหมายเลขนี้

Processor type

สะท้อนถึง topology และบ่งบอกจำนวน Qubit โดยประมาณ

Basis gates

ตระกูล processor แต่ละตระกูลมี native gate set โดยค่าเริ่มต้น QPU ในแต่ละตระกูลรองรับเฉพาะการรัน Gate และการดำเนินการใน native gate set ดังนั้น Gate ทุกตัวใน Circuit ต้องถูกแปล (โดย Transpiler) ไปเป็นองค์ประกอบของชุดนี้ โปรดทราบว่าการดำเนินการที่ไม่ใช่ unitary ไม่ได้แสดงไว้ที่นี่ ใช้ เมธอดใน Qiskit เพื่อดู native gates และการดำเนินการทั้งหมดสำหรับ QPU ดูรายการ native gates ทั้งหมดใน ตารางนี้

Total pending jobs

จำนวนงานทั้งหมดที่คุณส่งไปยัง QPU นี้

Median 2Q error (Heron: CZ, Eagle: ECR)

Average gate fidelity ของ two-qubit operation จาก randomized benchmarking วัดใน "isolation": ชุดที่มีระยะห่างขั้นต่ำสอง Qubit ระหว่าง edges randomized benchmarking นี้ใช้เลเยอร์สลับกันของ single-qubit Cliffords และ two-qubit gates ดังนั้นค่าข้อผิดพลาด 2Q สุดท้ายรวมถึงข้อผิดพลาดของเลเยอร์ single-qubit Cliffords ดู notebook ตัวอย่าง ใน Qiskit Community GitHub ดูข้อมูลต่อ edge ในส่วน ข้อมูลการสอบเทียบ ของการ์ดข้อมูล QPU

Median SX error

Average gate fidelity ของ Gate √X (SX) จาก randomized benchmarking วัดพร้อมกันบน Qubit ทั้งหมด ลำดับ randomized benchmarking ประกอบด้วย Gate SX, ID และ X และสมมติว่าข้อผิดพลาดของ Gate เหล่านี้เท่ากัน

Median readout error

Fidelity ของการดำเนินการ readout readout error วัดโดยเตรียม Qubit ในสถานะ 0 (1) และวัดความน่าจะเป็นของ output ในสถานะ 1 (0) ค่าที่รายงานเป็นค่าเฉลี่ยของข้อผิดพลาดสองค่านี้ โดยนำ median จาก Qubit ทั้งหมด

Median T1 (relaxation time)

เวลา T1 แสดงถึงระยะเวลาเฉลี่ยที่ Qubit อยู่ใน excited state $|1\rangle$ ก่อนสลายตัวไปยัง ground state $|0\rangle$ เนื่องจาก energy relaxation พารามิเตอร์นี้ใช้เพื่อระบุลักษณะพฤติกรรม energy relaxation ของ Qubit และแสดงเป็นหน่วยวินาที (s)

Median T2 (dephasing time)

เวลา T2 แสดงถึงระยะเวลาที่ Qubit รักษา phase coherence ของ superposition ระหว่างสถานะ $|0\rangle$ และ $|1\rangle$ รวมทั้ง energy relaxation และกระบวนการ pure dephasing ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับคุณสมบัติ coherence ของ Qubit T2 รายงานจากลำดับ Hahn echo

ข้อมูลการสอบเทียบ

ความหมายของ `error = 1` คืออะไร?

หาก benchmarking ของ Qubit หรือ edge ไม่สำเร็จในช่วงหลายวัน ไม่ว่าจะเนื่องจากคุณภาพข้อมูลต่ำหรือปัจจัยภายในอื่นๆ ค่าข้อผิดพลาดที่รายงานจะถือว่าล้าสมัยและจะถูกรายงานเป็น 1 นี่ไม่ได้บ่งชี้ว่า Qubit หรือ edge ไม่ทำงานอย่างจำเป็น หรือข้อผิดพลาดเป็น 1 แต่ถือว่าข้อผิดพลาดไม่ได้กำหนดและควรดำเนินการด้วยความระมัดระวังเมื่อใช้งาน Qubit หรือ Gate นั้น

ส่วนที่สอง ข้อมูลการสอบเทียบ ให้ข้อมูล Qubit, connectivity และ Gate คุณสามารถเลือกแสดงข้อมูลเป็น map, graph หรือ table

คุณสามารถปรับแต่งข้อมูลที่แสดงในแต่ละ view ได้โดยใช้เมนูดรอปดาวน์ ตัวอย่างเช่น ใน map view คุณสามารถเลือกข้อมูลที่ต้องการดูสำหรับ Qubit และการเชื่อมต่อ แถบสีที่เกี่ยวข้องกับแผนภาพหรือ graph บ่งบอกช่วงที่แสดง โดยมีค่าเฉลี่ยทำเครื่องหมายไว้ ค่าสูงสุดและต่ำสุดของสีเปลี่ยนแปลงตาม QPU

ในการดาวน์โหลดข้อมูลการสอบเทียบเป็นไฟล์ CSV คลิกไอคอนดาวน์โหลดที่มุมขวาบนของส่วนข้อมูลการสอบเทียบ

นอกจากข้อมูลในส่วนรายละเอียดของการ์ดแล้ว ส่วนข้อมูลการสอบเทียบยังรวมถึงข้อมูลต่อไปนี้:

Topology diagram or coupling map | Readout assignment error | Prob meas0 prep1 | Prob meas1 prep0 | Readout length (ns) | ID error / √x (sx) error / Pauli-X error / RX error | Single-qubit gate length (ns)| Z-axis rotation (RZ) error | Operational | Gate length (ns) | 2Q error | RZZ error

Topology diagram หรือ coupling map

แผนภาพที่แสดง Qubit คู่ที่รองรับการดำเนินการ two-qubit gate ระหว่างกัน เรียกอีกชื่อว่า coupling map หรือ connectivity Qubit แทนด้วยวงกลม และการดำเนินการ two-qubit gate ที่รองรับแสดงเป็นเส้นที่เชื่อม Qubit

Readout assignment error

readout error วัดความน่าจะเป็นเฉลี่ยของการวัดสถานะ Qubit ผิดพลาด โดยทั่วไปคำนวณเป็นค่าเฉลี่ยของ prob_meas0_prep1 และ prob_meas1_prep0 ให้ค่าเดียวสำหรับ measurement fidelity

Prob meas0 prep1

พารามิเตอร์นี้บ่งชี้ความน่าจะเป็นของการวัด Qubit ในสถานะ $|0\rangle$ เมื่อตั้งใจเตรียมในสถานะ $|1\rangle$ แสดงเป็น $P(0|1)$ สะท้อนถึงข้อผิดพลาดในการเตรียมสถานะและการวัด (SPAM) โดยเฉพาะ measurement errors ใน superconducting qubits

Prob meas1 prep0

ในทำนองเดียวกัน พารามิเตอร์นี้แสดงความน่าจะเป็นของการวัด Qubit ในสถานะ $|1\rangle$ เมื่อตั้งใจเตรียมในสถานะ $|0\rangle$ แสดงเป็น $P(1|0)$ เหมือน prob_meas0_prep1 สะท้อนถึงข้อผิดพลาด SPAM โดย measurement errors เป็นตัวแปรหลักใน superconducting qubits

Readout length (ns)

readout_length ระบุระยะเวลาของการดำเนินการ readout สำหรับ Qubit วัดเวลาตั้งแต่เริ่มการส่ง measurement pulse จนเสร็จสิ้นการแปลงสัญญาณเป็นดิจิทัล หลังจากนั้นระบบพร้อมสำหรับการดำเนินการถัดไป การเข้าใจพารามิเตอร์นี้สำคัญมากสำหรับการ optimize การ execute Circuit โดยเฉพาะเมื่อรวม mid-circuit measurements

ID error / √x (sx) error / Pauli-X error / RX error

ข้อผิดพลาดใน Gate one-qubit แบบ finite-duration discrete วัดจาก randomized benchmarking ลำดับ randomized benchmarking ประกอบด้วย Gate SX, ID และ X และสมมติว่าข้อผิดพลาดของ Gate เหล่านี้เท่ากัน Gate ID คือ delay ที่มีระยะเวลาเท่ากับระยะเวลาของ Gate √X และ X Gate RX ยังมีระยะเวลาเดียวกับ Gate √X และ X ด้วย amplitude แบบแปรผัน ดังนั้นจึงรายงานว่ามีข้อผิดพลาดเหมือน Gate เหล่านี้

Single-qubit gate length (ns)

ระยะเวลาของการดำเนินการ single-qubit gate

Z-axis rotation (RZ) error

ข้อผิดพลาดใน virtual RZ gate รายงานเป็น 0 ทั้งหมดเนื่องจากดำเนินการในซอฟต์แวร์

Operational

บ่งชี้ว่า Qubit สามารถใช้งานใน Circuit ได้หรือไม่

Gate length (ns)

ระยะเวลาของการดำเนินการ two-qubit gate

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

ข้อผิดพลาด 2Q ต่อ edge จากชุดการวัดเดียวกันที่ใช้คำนวณ 2Q median และข้อผิดพลาด 2Q best

RZZ error (Heron)

ข้อผิดพลาดใน Gate RZZ เฉลี่ยตาม RZZ angles โดยใช้ตัวแปรของ randomized benchmarking สำหรับ arbitrary unitaries

ข้อผิดพลาด two-qubit gate (แบบเลเยอร์)

ส่วนที่สามให้ view ที่ขยายของ two-qubit gate error (layered) ต่ำสุดที่วัดเป็นฟังก์ชันของจำนวน Qubit ในลูกโซ่ ค่าสุดท้ายที่ความยาวลูกโซ่ 100 คือค่าที่นำเสนอในส่วนรายละเอียด ในทางปฏิบัติ ลูกโซ่ 100 Qubit จำนวนหก ลูกโซ่ (คัดเลือกล่วงหน้าตามประสิทธิภาพที่คาดว่าเหมาะสมที่สุด) จะถูกวัด และค่าที่รายงานสำหรับจำนวน Qubit N คือข้อผิดพลาดต่ำสุดที่พบใน subset ความยาว N ของลูกโซ่ที่ค้นหาจากลูกโซ่ 100 Qubit ทั้งหก

ดู resources ของคุณ

ในการค้นหา QPU ที่มีให้ใช้งาน เปิดหน้า Compute resources (ตรวจสอบให้แน่ใจว่าลงชื่อเข้าใช้แล้ว) โปรดทราบว่า region ที่เลือกอาจส่งผลต่อ QPU ที่แสดง คลิก QPU เพื่อดูรายละเอียด

คุณยังสามารถดู QPU ที่มีให้ใช้งานได้โดยใช้ backends API ตัวอย่างเช่น โค้ดต่อไปนี้จะ return Backend ทั้งหมดที่ instance ที่ระบุ (my_instance) สามารถเข้าถึงได้:

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

ตาราง native gates และการดำเนินการ

หมวดหมู่การดำเนินการ	ชื่อ
Single-qubit gates	RZ, SX, X, ID, delay
Two-qubit gates	CZ, ECR
Fractional gates	RX (single-qubit), RZZ (two-qubit)
Non-unitary instructions	measure, reset
Control flow	if_else (classical feedforward)