Introdução às Qiskit Functions

Notas

• As Qiskit Functions são um recurso experimental disponível apenas para usuários dos planos IBM Quantum® Premium Plan, Flex Plan e On-Prem (via IBM Quantum Platform API). Elas estão em status de pré-lançamento (preview) e sujeitas a alterações.

As Qiskit Functions simplificam e aceleram a descoberta de algoritmos em escala de utilidade e o desenvolvimento de aplicações, abstraindo partes do fluxo de trabalho de desenvolvimento de software quântico. Dessa forma, as Qiskit Functions liberam o tempo normalmente gasto escrevendo código manualmente e ajustando experimentos.

Qiskit Functions Catalog

As Functions vêm em duas formas:

Tipo	O que faz?	Exemplos de entradas e saídas	Para quem é?
Circuit function	Interface simplificada para execução de circuits. Abstrai transpilação, supressão de erros e mitigação de erros	Entrada: Objetos PUB abstratos Saída: Valores esperados mitigados	Pesquisadores que usam o Qiskit para descobrir novos algoritmos e aplicações, sem precisar se concentrar na otimização para hardware ou no tratamento de erros. Circuit functions podem ser usadas para construir application functions personalizadas.
Application function	Abrange tarefas de nível mais alto, como exploração de algoritmos e casos de uso específicos de domínio. Abstrai o fluxo de trabalho quântico para resolver tarefas, com entradas e saídas clássicas	Entrada: Moléculas, grafos Saída: Energia do estado fundamental e excitado, valores ótimos para a função de custo	Pesquisadores em domínios não quânticos, integrando a computação quântica em fluxos de trabalho clássicos de grande escala já existentes, sem precisar mapear dados clássicos para quantum circuits.

As Functions são fornecidas pela IBM® e por parceiros terceiros. Cada uma tem bom desempenho para características específicas de carga de trabalho e possui opções exclusivas de ajuste de desempenho.

Visão geral das functions disponíveis

Circuit functions

Nome	Fornecedor	Uso recomendado	Benefícios exclusivos
Tensor-Network Error Mitigation Guide API reference License	Algorithmiq	Cargas de trabalho com observáveis de baixo peso e circuitos sem loops.	Reduz o overhead de medição e a variância, superando as linhas de base padrão de mitigação de erros, como Zero Noise Extrapolation (ZNE) e Probabilistic Error Cancellation (PEC), para classes de circuitos relevantes.
QESEM: Error Suppression and Error Mitigation Guide API reference	Qedma	Cargas de trabalho que incluem circuitos com portas fracionárias ou parametrizadas, observáveis de alto peso e fluxos de trabalho que exigem valores esperados não enviesados e estimativas precisas de tempo de execução.	Produz valores esperados não enviesados com menor variância e overhead de recursos, superando ZNE e PEC para classes de circuitos relevantes.
Performance Management Guide API reference License	Q-CTRL	Cargas de trabalho que contêm circuitos paramétricos, circuitos profundos ou que exigem muitas execuções de circuitos.	Aplica automaticamente supressão de erros baseada em IA a algoritmos quânticos, maximizando o desempenho dos dispositivos IBM para entregar resultados precisos enquanto reduz o número de shots, o tempo de computação e o custo necessários. Método sem overhead que melhora a precisão de execução para as primitivas Sampler e Estimator, compatível com qualquer peso de observáveis.
Orbit Guide API reference	Quantum Elements	Cargas de trabalho que contêm períodos ociosos ou lacunas de agendamento, incluindo circuitos estáticos e dinâmicos, como correção de erros quânticos, medição no meio do circuito, algoritmos oraculares, algoritmos quânticos variacionais e simulação de Hamiltonianos.	Combina transpilação otimizada, desacoplamento dinâmico e mitigação de erros de medição em um fluxo de trabalho unificado para melhorar o desempenho de circuitos no hardware IBM Quantum. Aplica supressão de erros de baixo overhead que preserva a lógica original do circuito sem tempo adicional de pré-processamento quântico ou clássico, para que os usuários possam ativar, desativar ou comparar cada técnica com o circuito bruto.

Application functions

Nome	Fornecedor	Uso recomendado	Benefícios exclusivos
QUICK-PDE Guide API reference License	ColibriTD	Use computação quântica para EDPs multifísicas. Prepare fluxos de trabalho de simulação para hardware quântico, mantendo controle total sobre os parâmetros de modelagem quântica e física.	Oferece um framework híbrido VQA robusto que entrega soluções de EDP precisas e escaláveis por meio de codificação de soluções avançada e métodos espectrais, tornando-o um ponto de entrada ideal para equipes que buscam construir capacidades de simulação prontas para a computação quântica.
Quantum Portfolio Optimizer Guide API reference License	Global Data Quantum	Cargas de trabalho para otimização financeira, buscando estratégias ótimas de portfólio ao longo do tempo, minimizando o risco e maximizando os retornos, permitindo backtesting de estratégias de negociação.	Resolve problemas de otimização combinatória por meio de uma adaptação altamente especializada do algoritmo quântico VQE para esse caso de uso financeiro, usando estratégias de execução otimizadas e otimizadores, junto com técnicas de mitigação de erros conscientes do ruído adaptadas à otimização de portfólios.
HI-VQE Chemistry Guide API reference License	Qunova Computing	Cargas de trabalho em química computacional, simulação molecular, ciência de materiais ou qualquer simulação de Hamiltoniano que exija a resolução de problemas de estrutura eletrônica de muitos corpos.	Resolve estruturas eletrônicas moleculares usando SQD aprimorado com precisão química (1 kcal/mol, 1,6 mHa) para problemas modelados com 40 a 60 qubits, superando algumas soluções clássicas em supercomputadores ou SQD padrão em velocidade de convergência ou precisão, respectivamente, por ordens de magnitude.
Iskay Quantum Optimizer Guide API reference License	Kipu Quantum	Cargas de trabalho de otimização como agendamento, logística, roteamento e problemas QUBO/HUBO.	Métodos integrados e ajustáveis de pré e pós-processamento clássico para a rotina de otimização quântica. Entrega vantagem de tempo de execução sobre solvers clássicos (CPLEX, simulated annealing e busca tabu) em benchmarks HUBO selecionados. Market Split ms_5_100, um desafio difícil, resolvido em horas (veja este tutorial).
Singularity Machine Learning Guide API reference License	Multiverse Computing	Fluxos de trabalho de classificação de machine learning clássico que poderiam se beneficiar de maior precisão ou eficiência computacional ao aproveitar a otimização quântica executada em hardware IBM.	Entrega precisão comparável ou superior a modelos clássicos como Random Forest ou XGBoost, operando com significativamente menos learners e um ensemble mais compacto. Impulsionado por votação otimizada quanticamente, seleciona os learners mais informativos e refina os limites de decisão, resultando em maior eficiência, menor complexidade do modelo e desempenho mais robusto.
Optimization Solver Guide API reference License	Q-CTRL	Problemas de otimização binária ou qualquer problema combinatório que possa ser mapeado para uma função de custo binária. Funções de custo de qualquer ordem e tamanhos de problema até a escala máxima do dispositivo são suportados.	Solução de otimização quântica end-to-end, consciente do ruído, que permite entradas de definições de problemas de alto nível e encontra automaticamente soluções precisas para problemas combinatórios classicamente desafiadores em hardware quântico de escala de utilidade. Abstrai a complexidade ao lidar com supressão de erros, mapeamento eficiente e otimização híbrida quântico-clássica para resolver tarefas de otimização na escala completa do dispositivo sem necessidade de profundo conhecimento em computação quântica.
Parity Twine Optimizer Guide API reference	ParityQC	Cargas de trabalho de otimização que se beneficiam de menos portas e menor profundidade de circuito, viabilizando tamanhos de problema relevantes para a indústria que são inviáveis com métodos de transpilação padrão, repletos de SWAPs.	Usa o método Parity Twine, construído sobre a Parity Architecture, para minimizar o número de portas de dois qubits e a profundidade do circuito, levando em conta a conectividade do dispositivo e implementando interações não locais sem portas SWAP. Automatiza as etapas de transpilação com entrada mínima do usuário e usa uma abordagem eficiente de QAOA de profundidade um para obter os parâmetros ótimos do circuito em uma CPU, minimizando o tempo de execução necessário na QPU.
Constrained Quantum Optimizer Guide API reference	Aqarios	Problemas de otimização binária com restrições fornecidos como arquivo LP, arquivo MPS ou modelo Luna, particularmente aqueles com restrições one-hot ou de set-packing.	Resolve diretamente problemas de otimização binária com restrições, impondo nativamente restrições one-hot e de set-packing por meio de XY-mixers em vez de termos de penalidade, o que reduz o espaço de busca ao subespaço viável e melhora a qualidade da solução. Cuida automaticamente da reformulação, da síntese de circuitos, da transpilação e da execução no hardware, usando warm-starting iterativo do algoritmo FlexQAOA, sem treinamento de parâmetros variacionais.