Introdução às ferramentas de depuração

Você pode testar seus programas quânticos executando-os em dispositivos simulados e explorando seu desempenho sob modelos de ruído realistas de dispositivos reais. Isso permite depurá-los antes de enviá-los a uma unidade de processamento quântico (QPU).

Simuladores quânticos podem ser usados para ajudar a desenvolver e testar programas antes de ajustá-los e enviá-los ao hardware quântico. Simuladores locais fazem isso com bom desempenho e eficiência.

Como o custo de simular classicamente circuitos quânticos escala exponencialmente com o número de qubits, circuitos maiores que aproximadamente 50 qubits geralmente não podem ser executados em simuladores. Para esses circuitos, você pode:

• Testar versões menores dos circuitos que possam ser simuladas classicamente.
• Modificar os circuitos para que se tornem classicamente simuláveis, embora menos precisos.

Circuitos estabilizadores, também conhecidos como circuitos de Clifford, são uma ferramenta útil para atingir esse segundo objetivo. Eles formam uma classe restrita de circuitos quânticos que podem ser simulados classicamente de forma eficiente. Simuladores especializados conseguem simular facilmente circuitos estabilizadores com milhares de qubits. Consulte Simulação eficiente de circuitos estabilizadores com as primitivas do Qiskit Aer para mais informações.

Para circuitos quânticos gerais, as seguintes ferramentas estão disponíveis para testar e depurar seus programas quânticos:

• Para simular circuitos ao usar o Qiskit Runtime, utilize seu modo de teste local.
• Para simulação exata de pequenos circuitos quânticos, você pode usar as primitivas de referência incluídas no Qiskit. Consulte Simulação exata com as primitivas do Qiskit.
• Para simulação de maior desempenho que suporte circuitos maiores, ou para incorporar modelos de ruído à sua simulação, use o Qiskit Aer, um projeto que faz parte do Qiskit Ecosystem. Consulte Simulação exata e com ruído usando as primitivas do Qiskit Aer.
• Para construir modelos de ruído personalizados, use o módulo noise do Qiskit Aer. Consulte Construindo modelos de ruído.
• Para jobs do Qiskit Runtime Estimator, use a classe Neat do Qiskit Runtime para depurar e analisar seus jobs. Consulte Depurar jobs do Qiskit Runtime para mais detalhes.

Considerações de hardware

Vários fatores influenciam a quantidade de memória que a simulação quântica exige, portanto não há requisitos exatos de hardware para simulação, mas há algumas diretrizes que você pode seguir.

• O único requisito para executar o Qiskit é um ambiente Python funcional. Para mais detalhes, consulte a seção Suporte a sistemas operacionais.
• Como os requisitos para simular circuitos quânticos escalam exponencialmente com o número de qubits, o hardware disponível limita o número de qubits que podem ser simulados. Por exemplo, um sistema com 4 GB de RAM pode simular aproximadamente 27 qubits.
• Ter mais ou menos memória disponível não resultará em resultados mais ou menos precisos (presumindo que os resultados sejam retornados), embora mais memória possa retornar resultados mais rapidamente ou permitir simular mais qubits.
• Para aproveitar ao máximo seu hardware, use a simulação local de circuitos estabilizadores (Clifford) sempre que possível. Consulte Simulação Clifford com o modo de teste local do Qiskit Runtime ou Simulação eficiente de circuitos estabilizadores com as primitivas do Qiskit Aer para exemplos.
• Você pode aumentar seu poder de computação seguindo estas instruções para executar com múltiplas GPUs, nós ou ambos.