ข้ามไปยังเนื้อหาหลัก

ติดตั้งและใช้งาน transpiler plugins

เวอร์ชันของแพ็กเกจ

โค้ดในหน้านี้พัฒนาโดยใช้ข้อกำหนดดังต่อไปนี้ แนะนำให้ใช้เวอร์ชันเหล่านี้หรือใหม่กว่า

qiskit[all]~=2.3.0
qiskit-ibm-runtime~=0.43.1

เพื่ออำนวยความสะดวกในการพัฒนาและนำโค้ด transpilation แบบกำหนดเองกลับมาใช้ซ้ำโดยชุมชน Qiskit ในวงกว้าง Qiskit SDK รองรับ interface แบบ plugin ที่ช่วยให้แพ็กเกจ Python ของบุคคลที่สามสามารถประกาศว่าตนมีฟังก์ชัน transpilation ที่ขยายเพิ่มเติมซึ่งเข้าถึงได้ผ่าน Qiskit

ปัจจุบัน plugin ของบุคคลที่สามสามารถให้ฟังก์ชัน transpilation ที่ขยายเพิ่มเติมได้สามวิธี:

  • transpiler stage plugin ให้ pass manager ที่สามารถใช้แทนหนึ่งใน 6 ขั้นตอน ของ preset staged pass manager ได้แก่: init, layout, routing, translation, optimization และ scheduling
  • unitary synthesis plugin ให้ฟังก์ชันที่ขยายเพิ่มเติมสำหรับการสังเคราะห์ unitary gate
  • high-level synthesis plugin ให้ฟังก์ชันที่ขยายเพิ่มเติมสำหรับการสังเคราะห์ "high-level objects" เช่น linear functions หรือ Clifford operators โดย high-level objects แทนด้วย subclass ของคลาส Operation

ส่วนที่เหลือของหน้านี้อธิบายวิธีแสดงรายการ plugin ที่มีอยู่ ติดตั้ง plugin ใหม่ และใช้งาน plugin เหล่านั้น

แสดงรายการ plugin ที่มีอยู่และติดตั้ง plugin ใหม่​

Qiskit มี plugin ในตัวสำหรับ transpilation อยู่แล้ว หากต้องการติดตั้งเพิ่มเติม สามารถใช้ Python package manager ได้ ตัวอย่างเช่น อาจรัน pip install qiskit-toqm เพื่อติดตั้ง Qiskit TOQM routing stage plugin มี plugin ของบุคคลที่สามหลายตัวที่เป็นส่วนหนึ่งของ Qiskit ecosystem

แสดงรายการ transpiler stage plugins ที่มีอยู่​

ใช้ฟังก์ชัน list_stage_plugins โดยส่งชื่อของขั้นตอนที่ต้องการแสดงรายการ plugin

# Added by doQumentation — required packages for this notebook
!pip install -q qiskit qiskit-ibm-runtime
from qiskit.transpiler.preset_passmanagers.plugin import list_stage_plugins

list_stage_plugins("layout")
['default', 'dense', 'sabre', 'trivial']
list_stage_plugins("routing")
['basic', 'default', 'lookahead', 'none', 'sabre']

หากติดตั้ง qiskit-toqm ไว้ toqm จะปรากฏในรายการ routing plugins

แสดงรายการ unitary synthesis plugins ที่มีอยู่​

ใช้ฟังก์ชัน unitary_synthesis_plugin_names

from qiskit.transpiler.passes.synthesis import unitary_synthesis_plugin_names

unitary_synthesis_plugin_names()
['aqc', 'clifford', 'default', 'gridsynth', 'sk']

แสดงรายการ high-level synthesis plugins ที่มีอยู่​

ใช้ฟังก์ชัน high_level_synthesis_plugin_names โดยส่งชื่อของประเภท "high-level object" ที่ต้องการสังเคราะห์ ชื่อนี้สอดคล้องกับ attribute name ของคลาส Operation ที่แทนประเภทของออบเจ็กต์ที่กำลังสังเคราะห์

from qiskit.transpiler.passes.synthesis import (
    high_level_synthesis_plugin_names,
)

high_level_synthesis_plugin_names("clifford")
['ag', 'bm', 'default', 'greedy', 'layers', 'lnn', 'rb_default']

สามารถใช้คลาส HighLevelSynthesisPluginManager เพื่อแสดงรายการชื่อของ high-level synthesis plugins ทั้งหมด:

from qiskit.transpiler.passes.synthesis.plugin import (
    HighLevelSynthesisPluginManager,
)

HighLevelSynthesisPluginManager().plugins.names()
['FullAdder.default',
 'FullAdder.ripple_c04',
 'FullAdder.ripple_v95',
 'HalfAdder.default',
 'HalfAdder.qft_d00',
 'HalfAdder.ripple_c04',
 'HalfAdder.ripple_r25',
 'HalfAdder.ripple_v95',
 'IntComp.default',
 'IntComp.noaux',
 'IntComp.twos',
 'ModularAdder.default',
 'ModularAdder.modular_v17',
 'ModularAdder.qft_d00',
 'ModularAdder.ripple_c04',
 'ModularAdder.ripple_v95',
 'Multiplier.cumulative_h18',
 'Multiplier.default',
 'Multiplier.qft_r17',
 'PauliEvolution.default',
 'PauliEvolution.rustiq',
 'WeightedSum.default',
 'annotated.default',
 'clifford.ag',
 'clifford.bm',
 'clifford.default',
 'clifford.greedy',
 'clifford.layers',
 'clifford.lnn',
 'linear_function.default',
 'linear_function.kms',
 'linear_function.pmh',
 'mcmt.default',
 'mcmt.noaux',
 'mcmt.vchain',
 'mcmt.xgate',
 'mcx.1_clean_b95',
 'mcx.1_clean_kg24',
 'mcx.1_dirty_kg24',
 'mcx.2_clean_kg24',
 'mcx.2_dirty_kg24',
 'mcx.default',
 'mcx.gray_code',
 'mcx.n_clean_m15',
 'mcx.n_dirty_i15',
 'mcx.noaux_hp24',
 'mcx.noaux_v24',
 'permutation.acg',
 'permutation.basic',
 'permutation.default',
 'permutation.kms',
 'permutation.token_swapper',
 'qft.default',
 'qft.full',
 'qft.line',
 'clifford.rb_default']

ใช้งาน plugin​

ในส่วนนี้จะแสดงวิธีใช้งาน transpiler plugins ในตัวอย่างโค้ด เราใช้ plugin ที่มากับ Qiskit แต่ plugin ที่ติดตั้งจากแพ็กเกจของบุคคลที่สามก็ใช้งานในลักษณะเดียวกัน

ใช้งาน transpiler stage plugin​

ในการใช้งาน transpiler stage plugin ให้ระบุชื่อของ plugin พร้อมกับ argument ที่เหมาะสมใน generate_preset_pass_manager หรือ transpile โดย argument จะเกิดจากการต่อ _method ต่อท้ายชื่อขั้นตอน transpilation ตัวอย่างเช่น หากต้องการใช้ lookahead routing plugin ให้ระบุ lookahead ใน argument routing_method:

from qiskit.transpiler import generate_preset_pass_manager
from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService

service = QiskitRuntimeService()
backend = service.backend("ibm_fez")

pass_manager = generate_preset_pass_manager(
    optimization_level=3, backend=backend, routing_method="lookahead"
)

ใช้งาน unitary synthesis plugin​

ในการใช้งาน unitary synthesis plugin ให้ระบุชื่อของ plugin เป็น argument unitary_synthesis_method ใน generate_preset_pass_manager หรือ transpile:

pass_manager = generate_preset_pass_manager(
    optimization_level=3,
    backend=backend,
    unitary_synthesis_method="sk",
    unitary_synthesis_plugin_config=dict(
        basis_gates=["cz", "id", "rz", "sx", "x"]
    ),
)

Unitary synthesis ถูกใช้ในขั้นตอน init, translation และ optimization ของ staged pass manager ที่คืนค่าจาก generate_preset_pass_manager หรือที่ใช้ใน transpile ดู Transpiler stages สำหรับคำอธิบายของขั้นตอนเหล่านี้

ใช้ argument unitary_synthesis_plugin_config ซึ่งเป็น dictionary รูปแบบเสรี เพื่อส่งตัวเลือกสำหรับวิธี unitary synthesis เอกสารของวิธี synthesis ควรอธิบายตัวเลือกที่รองรับ ดู รายการนี้ สำหรับลิงก์ไปยังเอกสารของ unitary synthesis plugins ในตัว

ใช้งาน high-level synthesis plugin​

ขั้นแรก สร้าง HLSConfig เพื่อ จัดเก็บชื่อของ plugin ที่จะใช้กับ high-level objects ต่าง ๆ ตัวอย่างเช่น:

from qiskit.transpiler.passes import HLSConfig

hls_config = HLSConfig(clifford=["layers"], linear_function=["pmh"])

โค้ดเซลล์นี้สร้างการตั้งค่า high-level synthesis ที่ใช้ layers plugin สำหรับการสังเคราะห์ออบเจ็กต์ Clifford และ pmh plugin สำหรับการสังเคราะห์ ออบเจ็กต์ LinearFunction ชื่อของ keyword arguments สอดคล้องกับ attribute name ของคลาส Operation ที่แทนประเภทของออบเจ็กต์ที่กำลังสังเคราะห์ สำหรับ high-level object แต่ละตัว รายการของ plugin ที่กำหนดไว้จะถูกลองตามลำดับจนกว่าจะมีตัวหนึ่งสำเร็จ (ในตัวอย่างข้างต้น แต่ละรายการมี plugin เพียงตัวเดียว)

นอกจากการระบุ plugin โดยชื่อ ยังสามารถส่ง tuple (name, options) โดยที่ element ที่สองของ tuple คือ dictionary ที่มีตัวเลือกสำหรับ plugin เอกสารของวิธี synthesis ควรอธิบายตัวเลือกที่รองรับ ดู รายการนี้ สำหรับลิงก์ไปยังเอกสารของ high-level synthesis plugins ในตัว

เมื่อสร้างออบเจ็กต์ HLSConfig แล้ว ให้ส่งเป็น argument hls_config ใน generate_preset_pass_manager หรือ transpile:

pass_manager = generate_preset_pass_manager(
    optimization_level=3, backend=backend, hls_config=hls_config
)

High-level synthesis ถูกใช้ในขั้นตอน init, translation และ optimization ของ staged pass manager ที่คืนค่าจาก generate_preset_pass_manager หรือที่ใช้ใน transpile ดู Transpiler stages สำหรับคำอธิบายของขั้นตอนเหล่านี้

ขั้นตอนถัดไป​

คำแนะนำ
Source: IBM Quantum docs — updated 27 เม.ย. 2569
English version on doQumentation — updated 7 พ.ค. 2569
This translation based on the English version of 11 มี.ค. 2569