Informações sobre QPU

A IBM® oferece acesso a uma ampla variedade de unidades de processamento quântico (QPUs). Todas as QPUs implantadas pela IBM são baseadas em tecnologia de qubits supercondutores, pois o controle e a escalabilidade dessa tecnologia traçam um caminho claro para alcançar a vantagem quântica com essas QPUs.

Explore todas as QPUs públicas da IBM acessando a página Recursos de computação na IBM Quantum® Platform. Clique em qualquer QPU para abrir seu cartão de informações detalhadas.

Esta página descreve as informações detalhadas que você encontrará no cartão de informações da QPU.

Versionamento de QPU

Cada QPU possui um número de versão no formato X.Y.Z (major.minor.revision). Um circuito compilado para um determinado número de versão tem execução garantida nessa QPU. Se o número de revisão mudar, o circuito continuará funcionando. Se o número major ou minor mudar, a execução do circuito não é garantida, embora possa ocorrer. As condições sob as quais um número de versão pode mudar estão listadas abaixo:

Versão major

A versão major será incrementada para mudanças como:

• Substituição de amostras.
• Grandes mudanças na eletrônica de controle.
• Mudança de localização da QPU, caso resulte em alterações significativas de comportamento.

Versão minor

A versão minor será incrementada para mudanças como:

• Ciclos de aquecimento/resfriamento.
• Substituição de alguma eletrônica, caso o substituto afete apreciavelmente a operação.
• Mudança na direção de uma porta controlled-NOT.
• Remoção de uma porta por algum período de tempo devido a problemas de calibração, quando as correções não podem ser feitas facilmente em software.

Versão de revisão

O número de versão de revisão será incrementado para correções que não quebrem o circuito compilado existente. Essas mudanças incluem:

• Calibrações manuais para melhorar as fidelidades.
• Pequenas mudanças na eletrônica que não afetam a operação.
• Atualizações de software da QPU.

Detalhes da QPU

A primeira seção do cartão de informações da QPU fornece os seguintes detalhes:

Nome | Qubits | Erro 2Q (melhor) | Erro 2Q (em camadas) | CLOPS (ou CLOPS_h) | Status | Região | Versão da QPU | Tipo de processador | Portas de base | Total de jobs pendentes | Erro 2Q mediano | Erro SX mediano | Erro de leitura mediano | T1 mediano (tempo de relaxamento) | T2 mediano (tempo de defasagem)

Nome

O nome exclusivo atribuído a uma QPU específica. QPUs hospedadas no IBM Cloud® têm nomes que começam com ibm_*. Todas as QPUs recebem o nome de uma cidade, por exemplo, ibm_kingston. Esse nome não indica onde a QPU real está hospedada. Elas recebem o nome de localizações da IBM® ao redor do mundo.

Qubits

O número de qubits físicos em uma QPU.

Erro 2Q (melhor)

O menor erro de dois qubits (2Q) em qualquer aresta do dispositivo, obtido a partir do mesmo conjunto de medições usado para calcular a mediana (veja Erro 2Q mediano).

Erro 2Q (em camadas)

Erro médio por porta em camadas (EPLG) em uma cadeia de 100 qubits. O EPLG médio mede o erro médio de porta em uma cadeia em camadas de $N$ qubits ($N$=100 aqui). É derivado de uma quantidade similar conhecida como fidelidade de camada (LF), onde EPLG$_{100}$ = 4/5(1-LF$^{\frac{1}{99}}$) e a fidelidade de camada é a fidelidade de processo da cadeia em camadas de $N$ qubits. Para detalhes, veja o artigo Benchmarking quantum processor performance at scale. Note que no artigo o EPLG é definido para erro de processo, mas por consistência com os erros de porta reportados individualmente aqui, ele é citado para erro médio de porta, daí o fator de 4/5. Encontre um notebook de exemplo no GitHub da Comunidade Qiskit.

CLOPS (ou CLOPS_h)

Operações de camada de circuito por segundo (Circuit layer operations per second) é uma medida de quantas camadas de um circuito 100x100 (circuito ciente do hardware) uma QPU (unidade de processamento quântico) pode executar por unidade de tempo. Encontre o código CLOPS no GitHub da Comunidade Qiskit.

Status

O status da QPU; por exemplo, Online, Paused, Offline, entre outros.

Região

Localização do data center onde seus dados e experimentos serão hospedados e processados.

Versão da QPU

O número de versão de uma QPU no formato major.minor.revision. Veja Versionamento de QPU para detalhes sobre como esse número é atribuído.

Tipo de processador

Reflete a topologia e indica a contagem aproximada de qubits.

Portas de base

Cada família de processador possui um conjunto de portas nativas. Por padrão, as QPUs de cada família suportam apenas a execução das portas e operações do conjunto de portas nativas. Assim, toda porta no circuito deve ser traduzida (pelo transpilador) para os elementos desse conjunto. Note que as operações não unitárias não estão listadas aqui; use o método no Qiskit para ver todas as portas e operações nativas de uma QPU. Veja a lista de todas as portas nativas nesta tabela.

Total de jobs pendentes

O número total de jobs que você submeteu a esta QPU.

Erro 2Q mediano (Heron: CZ, Eagle: ECR)

Fidelidade média de porta da operação de dois qubits a partir do benchmarking randomizado. Medida em "isolamento": lotes com separação mínima de dois qubits entre arestas. Esse benchmarking randomizado usa camadas alternadas de Cliffords de qubit único e portas de dois qubits, portanto o valor final do erro 2Q inclui o erro da camada de Cliffords de qubit único. Encontre um notebook de exemplo no GitHub da Comunidade Qiskit. Encontre dados por aresta na seção de dados de calibração do cartão de informações da QPU.

Erro SX mediano

Fidelidade média de porta da porta √X (SX) a partir do benchmarking randomizado, medida simultaneamente em todos os qubits. A sequência de benchmarking randomizado inclui as portas SX, ID e X, e presume-se que seus erros sejam iguais.

Erro de leitura mediano

Fidelidade da operação de leitura. O erro de leitura é medido preparando o qubit no estado 0 (1) e medindo a probabilidade de uma saída no estado 1 (0). O valor reportado é a média desses dois erros. A mediana é calculada sobre todos os qubits.

T1 mediano (tempo de relaxamento)

O tempo T1 representa a duração média que um qubit permanece em seu estado excitado $|1\rangle$ antes de decair para seu estado fundamental $|0\rangle$ devido ao relaxamento de energia. Esse parâmetro é usado para caracterizar o comportamento de relaxamento de energia do qubit, e é expresso em unidades de segundos (s).

T2 mediano (tempo de defasagem)

O tempo T2 denota a escala de tempo sobre a qual um qubit mantém a coerência de fase de uma superposição entre os estados $|0\rangle$ e $|1\rangle$. Ele leva em conta tanto o relaxamento de energia quanto os processos de defasagem pura, fornecendo insights sobre as propriedades de coerência do qubit. O T2 é reportado a partir de uma sequência de eco de Hahn.

Dados de calibração

O que significa `error = 1`?

Se o benchmarking de um qubit ou aresta não for bem-sucedido ao longo de vários dias, seja por baixa qualidade de dados ou outros fatores internos, o valor de erro reportado é considerado desatualizado e será reportado como 1. Isso não indica que o qubit ou a aresta está necessariamente com defeito ou que o erro é 1; na verdade, o erro é considerado indefinido e você deve proceder com cautela ao operar esse qubit ou porta.

A segunda seção, Dados de calibração, fornece dados de qubit, conectividade e porta. Você pode optar por visualizar as informações como mapa, gráfico ou tabela.

Você pode personalizar os dados exibidos em cada visualização usando os menus suspensos. Por exemplo, na visualização de mapa, você pode escolher os dados que deseja ver para qubits e conexões. As barras coloridas associadas ao diagrama ou gráfico indicam o intervalo exibido, com o valor médio marcado. O máximo e o mínimo de cor variam conforme a QPU.

Para baixar os dados de calibração como um arquivo CSV, clique no ícone de download no canto superior direito da seção Dados de calibração.

Além das informações fornecidas na seção Detalhes do cartão, a seção Dados de calibração também inclui o seguinte:

Diagrama de topologia ou mapa de acoplamento | Erro de atribuição de leitura | Prob meas0 prep1 | Prob meas1 prep0 | Comprimento de leitura (ns) | Erro ID / erro √x (sx) / erro Pauli-X / erro RX | Comprimento de porta de qubit único (ns)| Erro de rotação no eixo Z (RZ) | Operacional | Comprimento de porta (ns) | Erro 2Q | Erro RZZ

Diagrama de topologia ou mapa de acoplamento

Um diagrama que indica os pares de qubits que suportam operações de porta de dois qubits entre eles. Também é chamado de mapa de acoplamento ou conectividade. Os qubits são representados como círculos e as operações de porta de dois qubits suportadas são exibidas como linhas conectando os qubits.

Erro de atribuição de leitura

O erro de leitura quantifica a probabilidade média de medir incorretamente o estado de um qubit. É comumente calculado como a média de prob_meas0_prep1 e prob_meas1_prep0, fornecendo uma única métrica para a fidelidade de medição.

Prob meas0 prep1

Este parâmetro indica a probabilidade de medir um qubit no estado $|0\rangle$ quando ele deveria ter sido preparado no estado $|1\rangle$, denotado como $P(0|1)$. Ele reflete erros na preparação de estado e medição (SPAM), particularmente erros de medição em qubits supercondutores.

Prob meas1 prep0

Da mesma forma, este parâmetro representa a probabilidade de medir um qubit no estado $|1\rangle$ quando ele deveria ter sido preparado no estado $|0\rangle$, denotado como $P(1|0)$. Como prob_meas0_prep1, ele reflete erros SPAM, sendo os erros de medição o contribuidor predominante em qubits supercondutores.

Comprimento de leitura (ns)

O readout_length especifica a duração da operação de leitura de um qubit. Ele mede o tempo desde o início do pulso de medição até a conclusão da digitalização do sinal, após o qual o sistema está pronto para a próxima operação. Compreender esse parâmetro é fundamental para otimizar a execução de circuitos, especialmente ao incorporar medições em meio ao circuito.

Erro ID / erro √x (sx) / erro Pauli-X / erro RX

Erro nas portas discretas de duração finita de um qubit, medido a partir do benchmarking randomizado. A sequência de benchmarking randomizado inclui as portas SX, ID e X, e presume-se que seus erros sejam iguais. A porta ID é um atraso de duração igual à duração das portas √X e X. A porta RX também possui a mesma duração das portas √X e X com amplitude variável, e por isso é reportada como tendo o mesmo erro que essas portas.

Comprimento de porta de qubit único (ns)

Duração de uma operação de porta de qubit único.

Erro de rotação no eixo Z (RZ)

Erro na porta RZ virtual. Reportado como 0 em todos os casos, pois essas operações são realizadas em software.

Operacional

Indica se o qubit pode ser utilizado em circuitos.

Comprimento de porta (ns)

Duração da operação de porta de dois qubits.

Erro 2Q (Heron: CZ, Eagle: ECR)

O erro 2Q por aresta obtido a partir do mesmo conjunto de medições usado para calcular os erros mediano 2Q e melhor 2Q.

Erro RZZ (Heron)

Erro na porta RZZ calculado como média sobre os ângulos RZZ usando uma variante de benchmarking randomizado para unitários arbitrários.

Erro de porta de dois qubits (em camadas)

A terceira seção fornece a visão expandida do menor erro de porta de dois qubits (em camadas) medido em função do número de qubits na cadeia. O valor final, no comprimento de cadeia 100, é o valor apresentado na seção Detalhes. Na prática, seis cadeias de 100 qubits (pré-selecionadas com base no desempenho ótimo esperado) são medidas, e o valor reportado para o número de qubits N é o menor erro encontrado em uma sub-cadeia de comprimento N buscando entre as seis cadeias de 100 qubits.

Visualize seus recursos

Para encontrar suas QPUs disponíveis, abra a página Recursos de computação (certifique-se de estar autenticado). Note que sua região selecionada pode afetar as QPUs listadas. Clique em uma QPU para ver seus detalhes.

Você também pode visualizar suas QPUs disponíveis usando a API de backends. Por exemplo, o código a seguir retornará todos os backends que a instância especificada (my_instance) pode acessar:

   QiskitRuntimeService(instance="my_instance_CRN")
   service.backends()

Tabela de portas e operações nativas

Categoria de operação	Nome
Portas de qubit único	RZ, SX, X, ID, delay
Portas de dois qubits	CZ, ECR
Portas fracionárias	RX (qubit único), RZZ (dois qubits)
Instruções não unitárias	measure, reset
Fluxo de controle	if_else (feedforward clássico)