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Configurações padrão e opções de configuração da transpilação

Versões dos pacotes

O código nesta página foi desenvolvido usando os seguintes requisitos. Recomendamos usar essas versões ou mais recentes.

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

Circuitos abstratos precisam ser transpilados porque os QPUs têm um conjunto limitado de portas base e não conseguem executar operações arbitrárias. A função do transpilador é transformar circuitos arbitrários para que possam ser executados em um QPU específico. Isso é feito traduzindo os circuitos para as portas base suportadas e introduzindo portas SWAP conforme necessário, para que a conectividade do circuito corresponda à do QPU.

Conforme explicado em Transpilar com gerenciadores de passagem, você pode criar um gerenciador de passagem usando a função generate_preset_pass_manager e passar um circuito ou uma lista de circuitos para o método run para transpilá-los. Você pode chamar generate_preset_pass_manager passando apenas o nível de otimização e o backend, optando por usar os padrões para todas as outras opções, ou pode passar argumentos adicionais à função para ajustar a transpilação.

Uso básico sem parâmetros​

Neste exemplo, passamos um circuito e um QPU alvo para o transpilador sem especificar nenhum parâmetro adicional.

Crie um circuito e veja o resultado:

# Added by doQumentation — required packages for this notebook
!pip install -q qiskit qiskit-ibm-runtime
from qiskit import QuantumCircuit
from qiskit.circuit.library import grover_operator, DiagonalGate
from qiskit_ibm_runtime.fake_provider import FakeSherbrooke

# Create circuit to test transpiler on
oracle = DiagonalGate([1] * 7 + [-1])
qc = QuantumCircuit(3)
qc.h([0, 1, 2])
qc = qc.compose(grover_operator(oracle))

# Add measurements to the circuit
qc.measure_all()

# View the circuit
qc.draw(output="mpl")

Output of the previous code cell

Transpile o circuito e veja o resultado:

from qiskit.transpiler import generate_preset_pass_manager

# Specify the QPU to target
backend = FakeSherbrooke()

# Transpile the circuit
pass_manager = generate_preset_pass_manager(
    optimization_level=1, backend=backend
)
transpiled_circ = pass_manager.run(qc)

# View the transpiled circuit
transpiled_circ.draw(output="mpl", idle_wires=False)

Output of the previous code cell

Todos os parâmetros disponíveis​

A seguir estão todos os parâmetros disponíveis para a função generate_preset_pass_manager. Há duas classes de argumentos: os que descrevem o alvo da compilação e os que influenciam o funcionamento do transpilador.

Todos os parâmetros, exceto optimization_level, são opcionais. Para mais detalhes, consulte a documentação da API do Transpilador.

  • optimization_level (int) - Quantidade de otimização a ser aplicada nos circuitos. Inteiro no intervalo (0 - 3). Níveis mais altos geram circuitos mais otimizados, ao custo de maior tempo de transpilação. Consulte Definir o nível de otimização do transpilador para mais detalhes.

Parâmetros usados para descrever o alvo de compilação:​

Esses argumentos descrevem o QPU alvo para execução do circuito, incluindo informações como o mapa de acoplamento do QPU (que descreve a conectividade dos qubits), as portas base suportadas pelo QPU e as taxas de erro das portas.

Muitos desses parâmetros são descritos em detalhes em Parâmetros comumente usados para transpilação.

Parâmetros do QPU (Backend)

Parâmetros do backend - Se você especificar backend, não precisa especificar target nem nenhuma outra opção de backend. Da mesma forma, se você especificar target, não precisa especificar backend nem nenhuma outra opção de backend.

  • backend (Backend) - Se definido, o transpilador compila o circuito de entrada para este dispositivo. Se qualquer outra opção que impacte essas configurações for definida, como coupling_map, ela substitui as configurações do backend.
  • target (Target) - Um alvo de transpilador de backend. Normalmente é especificado como parte do argumento backend, mas se você construiu manualmente um objeto Target, pode especificá-lo aqui. Isso substitui o alvo do backend.
  • backend_properties (BackendProperties) - Propriedades retornadas por um QPU, incluindo informações sobre erros de porta, erros de leitura, tempos de coerência dos qubits, entre outros. Encontre um QPU que forneça essas informações executando backend.properties().
  • timing_constraints (Dict[str, int] | None) - Uma restrição opcional do hardware de controle sobre a resolução de tempo das instruções. Essa informação é fornecida pela configuração do QPU. Se o QPU não tiver nenhuma restrição na alocação de tempo das instruções, timing_constraints é None e nenhum ajuste é realizado. Um QPU pode reportar um conjunto de restrições, a saber:
    • granularity: Um valor inteiro que representa a resolução mínima de porta de pulso em unidades de dt. Uma porta de pulso definida pelo usuário deve ter uma duração que seja múltipla desse valor de granularidade.
    • min_length: Um valor inteiro que representa o comprimento mínimo de porta de pulso em unidades de dt. Uma porta de pulso definida pelo usuário deve ser mais longa que esse comprimento.
    • pulse_alignment: Um valor inteiro que representa a resolução temporal do tempo de início de instruções de porta. As instruções de porta devem iniciar em um tempo que seja múltiplo desse valor.
    • acquire_alignment: Um valor inteiro que representa a resolução temporal do tempo de início de instruções de medição. As instruções de medição devem iniciar em um tempo que seja múltiplo desse valor.

Parâmetros de layout e topologia

  • basis_gates (List[str] | None) - Lista de nomes de portas base para as quais desdobrar. Por exemplo ['u1', 'u2', 'u3', 'cx']. Se None, não desdobra.
  • coupling_map (CouplingMap | List[List[int]]) - Mapa de acoplamento dirigido (possivelmente personalizado) como alvo no mapeamento. Se o mapa de acoplamento for simétrico, ambas as direções precisam ser especificadas. Os seguintes formatos são suportados:
    • Instância de CouplingMap
    • Lista - deve ser fornecida como uma matriz de adjacência, onde cada entrada especifica todas as interações dirigidas de dois qubits suportadas pelo QPU. Por exemplo: [[0, 1], [0, 3], [1, 2], [1, 5], [2, 5], [4, 1], [5, 3]]
  • inst_map (List[InstructionScheduleMap] | None) - Mapeamento de operações de circuito para agendas de pulso. Se None, o instruction_schedule_map do QPU é usado.

Parâmetros usados para influenciar o funcionamento do transpilador​

Esses parâmetros afetam estágios específicos da transpilação. Alguns podem impactar múltiplos estágios, mas foram listados apenas em um estágio para simplicidade. Se você especificar um argumento, como initial_layout para os qubits que deseja usar, esse valor substitui todas as passagens que poderiam alterá-lo. Em outras palavras, o transpilador não mudará nada que você especificar manualmente. Para detalhes sobre estágios específicos, consulte Estágios do transpilador.

Estágio de inicialização

  • hls_config (HLSConfig) - Uma classe de configuração opcional HLSConfig que é passada diretamente para a passagem de transformação HighLevelSynthesis. Essa classe de configuração permite especificar as listas de algoritmos de síntese e seus parâmetros para vários objetos de alto nível.
  • init_method (str) - O nome do plugin a ser usado no estágio de inicialização. Por padrão, nenhum plugin externo é usado. Você pode ver uma lista de plugins instalados executando list_stage_plugins() com init como argumento do nome do estágio.
  • unitary_synthesis_method (str) - O nome do método de síntese unitária a ser usado. Por padrão, default é usado. Você pode ver uma lista de plugins instalados executando unitary_synthesis_plugin_names().
  • unitary_synthesis_plugin_config (dict) - Um dicionário de configuração opcional que é passado diretamente para o plugin de síntese unitária. Por padrão, essa configuração não tem efeito porque o método padrão de síntese unitária não aceita configuração personalizada. Aplicar uma configuração personalizada só é necessário quando um plugin de síntese unitária é especificado com o argumento unitary_synthesis. Como isso é específico de cada plugin de síntese unitária, consulte a documentação do plugin para saber como usar essa opção.

Estágio de layout

  • initial_layout (Layout | Dict | List) - Posição inicial dos qubits virtuais nos qubits físicos. Se esse layout tornar o circuito compatível com as restrições do coupling_map, ele será usado. O layout final não tem garantia de ser o mesmo, pois o transpilador pode permutar qubits por meio de SWAPs ou outros meios. Para mais detalhes, consulte a seção Layout inicial.
  • layout_method (str) - Nome da passagem de seleção de layout (default, dense, sabre e trivial). Também pode ser o nome do plugin externo a ser usado no estágio de layout. Você pode ver uma lista de plugins instalados executando list_stage_plugins() com layout para o argumento stage_name. O valor padrão é sabre.

Estágio de roteamento

  • routing_method (str) - Nome da passagem de roteamento (basic, lookahead, default, sabre ou none). Também pode ser o nome do plugin externo a ser usado no estágio de roteamento. Você pode ver uma lista de plugins instalados executando list_stage_plugins() com routing para o argumento stage_name. O valor padrão é sabre.

Estágio de tradução

  • translation_method (str) - Nome da passagem de tradução (default, synthesis, translator, ibm_backend, ibm_dynamic_circuits, ibm_fractional). Também pode ser o nome do plugin externo a ser usado no estágio de tradução. Você pode ver uma lista de plugins instalados executando list_stage_plugins() com translation para o argumento stage_name. O valor padrão é translator.

Estágio de otimização

  • approximation_degree (float, no intervalo 0-1 | None) - Parâmetro heurístico usado para aproximação de circuitos (1.0 = sem aproximação, 0.0 = aproximação máxima). O valor padrão é 1.0. Especificar None define o grau de aproximação como a taxa de erro reportada. Consulte a seção Grau de aproximação para mais detalhes.
  • optimization_method (str) - O nome do plugin a ser usado no estágio de otimização. Por padrão, nenhum plugin externo é usado. Você pode ver uma lista de plugins instalados executando list_stage_plugins() com optimization para o argumento stage_name.

Estágio de agendamento

  • scheduling_method (str) - Nome da passagem de agendamento. Também pode ser o nome do plugin externo a ser usado no estágio de agendamento. Você pode ver uma lista de plugins instalados executando list_stage_plugins() com scheduling para o argumento stage_name.
    • 'as_soon_as_possible': Agenda instruções de forma gananciosa, o mais cedo possível em um recurso de qubit (apelido: asap).
    • 'as_late_as_possible': Agenda instruções tardiamente, ou seja, mantendo os qubits no estado fundamental quando possível (apelido: alap). Este é o padrão.

Execução do transpilador

  • seed_transpiler (int) - Define sementes aleatórias para as partes estocásticas do transpilador.

Os seguintes valores padrão são usados se você não especificar nenhum dos parâmetros acima. Consulte a página de referência da API do método para mais informações:

generate_preset_pass_manager(
    optimization_level=1,
    backend=None,
    target=None,
    basis_gates=None,
    coupling_map=None,
    initial_layout=None,
    layout_method=None,
    routing_method=None,
    translation_method=None,
    scheduling_method=None,
    approximation_degree=1.0,
    seed_transpiler=None,
    unitary_synthesis_method="default",
    unitary_synthesis_plugin_config=None,
    hls_config=None,
    init_method=None,
    optimization_method=None,
)
<qiskit.transpiler.passmanager.StagedPassManager at 0x7fa3e6dab110>

Próximas etapas​

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