Configurações padrão de transpilação e opções de configuração

Package versions

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

qiskit[all]~=2.5.2
qiskit-ibm-runtime~=0.47.0

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 passes, você pode criar um gerenciador de passes 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 — installs the packages this notebook needs if they are missing
import importlib.util

_needed = {"qiskit": "qiskit", "qiskit_ibm_runtime": "qiskit-ibm-runtime"}
_missing = [pip for module, pip in _needed.items()
            if importlib.util.find_spec(module) is None]
# One at a time, so a package that fails to install does not block the others
for _pip in _missing:
    %pip install -q {_pip}
if not _missing:
    print("\u2713 All required packages are installed")

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")

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)

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 o passe 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 deve ser 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.

Etapa 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 do passe 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 do passe 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 do passe 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 do passe 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 gulosa, 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 0x1403cd250>

Próximas etapas

Recomendações

• Aprenda como Definir o nível de otimização.
• Revise mais Parâmetros comumente usados.
• Aprenda como Definir o nível de otimização.
• Visite o tópico Transpilar com gerenciadores de passes.
• Para exemplos, consulte Representando computadores quânticos.
• Aprenda como transpilar circuitos como parte do fluxo de trabalho de padrões do Qiskit.
• Revise a documentação da API do Transpilador.