เขียนโปรแกรม Qiskit Serverless แรกของคุณ

Package versions

โค้ดในหน้านี้พัฒนาโดยใช้ requirements ต่อไปนี้ แนะนำให้ใช้เวอร์ชันเหล่านี้หรือใหม่กว่า

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

เคล็ดลับ

Qiskit Serverless กำลังได้รับการอัปเกรด และฟีเจอร์ต่าง ๆ กำลังเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ในช่วงการพัฒนานี้ สามารถดู release notes และเอกสารล่าสุดได้ที่หน้า Qiskit Serverless GitHub

ตัวอย่างนี้สาธิตวิธีใช้เครื่องมือ qiskit-serverless เพื่อสร้างโปรแกรม transpilation แบบ parallel จากนั้นใช้ qiskit-ibm-catalog เพื่ออัปโหลดโปรแกรมไปยัง IBM Quantum Platform ให้ใช้เป็น remote service ที่นำกลับมาใช้ซ้ำได้

ภาพรวมของ workflow

1. สร้างไดเรกทอรีในเครื่องและไฟล์โปรแกรมเปล่า (./source_files/transpile_remote.py)
2. เพิ่มโค้ดเข้าไปในโปรแกรมที่เมื่ออัปโหลดไปยัง Qiskit Serverless จะทำการ transpile circuit
3. ใช้ qiskit-ibm-catalog เพื่อ authenticate กับ Qiskit Serverless
4. อัปโหลดโปรแกรมไปยัง Qiskit Serverless

หลังจากอัปโหลดโปรแกรมแล้ว สามารถรันโปรแกรมเพื่อ transpile circuit ได้โดยทำตามคู่มือ รัน Qiskit Serverless workload แรกจากระยะไกล

# Added by doQumentation — required packages for this notebook
!pip install -q qiskit qiskit-ibm-catalog qiskit-ibm-runtime qiskit-serverless

ตัวอย่าง: Remote transpilation ด้วย Qiskit Serverless

ตัวอย่างนี้จะพาคุณสร้างและเพิ่มโค้ดลงในไฟล์โปรแกรมที่เมื่ออัปโหลดไปยัง Qiskit Serverless จะทำการ transpile circuit กับ backend และ optimization_level ที่กำหนด

เคล็ดลับ

Qiskit Serverless ต้องการให้ตั้งค่าไฟล์ .py ของ workload ลงในไดเรกทอรีที่กำหนด โครงสร้างต่อไปนี้เป็นตัวอย่างของ best practice:

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

Serverless จะอัปโหลดเนื้อหาของไดเรกทอรีที่กำหนด (ในตัวอย่างนี้คือไดเรกทอรี source_files) เพื่อรันจากระยะไกล หลังจากตั้งค่าเสร็จแล้ว สามารถปรับแต่ง transpile_remote.py เพื่อรับ input และคืน output ได้

สร้างไดเรกทอรีและไฟล์โปรแกรมเปล่า

ก่อนอื่น สร้างไดเรกทอรีชื่อ source_files แล้วสร้างไฟล์โปรแกรมในไดเรกทอรีนั้น โดยให้ path เป็น ./source_files/transpile_remote.py นี่คือไฟล์ที่จะอัปโหลดไปยัง Qiskit Serverless

เพิ่มโค้ดลงในไฟล์โปรแกรม

เติมโค้ดต่อไปนี้ลงในไฟล์โปรแกรม แล้วบันทึก

ข้อควรระวัง

หากคุณอ่าน code cell ในเครื่องใน notebook คุณจะเห็น magic command %%writefile การ execute cell ที่มี magic command นี้จะบันทึกลงดิสก์แทนที่จะ execute

# This cell is hidden from users, it creates a new folder
from pathlib import Path

Path("./source_files").mkdir(exist_ok=True)

%%writefile ./source_files/transpile_remote.py
# If you include the preceding `%%writefile` command (visible only when you read this
# locally in a notebook), running this cell saves to disk rather than executing the code.

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

เพิ่มโค้ดเพื่อรับ arguments ของโปรแกรม

ตอนนี้เพิ่มโค้ดต่อไปนี้ลงในไฟล์โปรแกรม ซึ่งจะตั้งค่า arguments ของโปรแกรม

transpile_remote.py เริ่มต้นมี input สามตัว ได้แก่ circuits, backend_name, และ optimization_level ปัจจุบัน Serverless รับได้เฉพาะ input และ output ที่ serialize ได้เท่านั้น ด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถส่ง backend โดยตรงได้ ให้ใช้ backend_name เป็น string แทน

%%writefile --append ./source_files/transpile_remote.py
# If you include the preceding `%%writefile` command (visible only when you read this
# locally in a notebook), running this cell saves to disk rather than executing the code.

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")

เพิ่มโค้ดที่เรียก backend

เพิ่มโค้ดต่อไปนี้ลงในไฟล์โปรแกรม ซึ่งจะเรียก backend ด้วย QiskitRuntimeService

โค้ดต่อไปนี้ถือว่าคุณได้ทำตามกระบวนการบันทึก credentials โดยใช้ QiskitRuntimeService.save_account แล้ว และจะโหลด account เริ่มต้นที่บันทึกไว้เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ดูข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ บันทึกข้อมูล login ของคุณ และ เริ่มต้นใช้งาน Qiskit Runtime service account

%%writefile --append ./source_files/transpile_remote.py
# If you include the preceding `%%writefile` command (visible only when you read this
# locally in a notebook), running this cell saves to disk rather than executing the code.

from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService

service = QiskitRuntimeService()
backend = service.backend(backend_name)

เพิ่มโค้ดเพื่อ transpile

สุดท้าย เพิ่มโค้ดต่อไปนี้ลงในไฟล์โปรแกรม โค้ดนี้จะรัน transpile_remote() กับทุก circuits ที่ส่งเข้ามา และคืน transpiled_circuits เป็นผลลัพธ์:

%%writefile --append ./source_files/transpile_remote.py
# If you include the preceding `%%writefile` command (visible only when you read this
# locally in a notebook), running this cell saves to disk rather than executing the code.

# Each circuit is being transpiled and will populate the array
results = [
    transpile_remote(circuit, 1, backend)
    for circuit in circuits
]

save_result({
    "transpiled_circuits": results
})

Authenticate กับ Qiskit Serverless

ใช้ qiskit-ibm-catalog เพื่อ authenticate กับ QiskitServerless ด้วย API key (สามารถใช้ API key ของ QiskitRuntimeService หรือสร้าง API key ใหม่บน IBM Quantum Platform dashboard)

from qiskit_ibm_catalog import QiskitServerless, QiskitFunction

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

รันโค้ดเพื่ออัปโหลด

รันโค้ดต่อไปนี้เพื่ออัปโหลดโปรแกรม Qiskit Serverless จะบีบอัดเนื้อหาของ working_dir (ในกรณีนี้คือ source_files) เป็น tar แล้วอัปโหลดและลบออกหลังจากนั้น entrypoint ระบุไฟล์โปรแกรมหลักที่ Qiskit Serverless จะรัน

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)

ตรวจสอบการอัปโหลด

หากต้องการตรวจสอบว่าอัปโหลดสำเร็จหรือไม่ ให้ใช้ serverless.list() ดังโค้ดต่อไปนี้:

# 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

ขั้นตอนถัดไป

คำแนะนำ

• เรียนรู้วิธีส่ง input และรันโปรแกรมจากระยะไกลได้ในหัวข้อ รัน Qiskit Serverless workload แรกจากระยะไกล