シミュレーターへの量子タスクの送信 - Amazon Braket

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シミュレーターへの量子タスクの送信

Amazon Braket は、量子タスクをテストできるいくつかのシミュレーターへのアクセスを提供します。量子タスクは個別に送信することも、量子タスクのバッチ処理を設定することもできます。

シミュレーター

  • 密度行列シミュレーター、DM1: arn:aws:braket:::device/quantum-simulator/amazon/dm1

  • 状態ベクトルシミュレーター、SV1: arn:aws:braket:::device/quantum-simulator/amazon/sv1

  • Tensor Network Simulator、TN1: arn:aws:braket:::device/quantum-simulator/amazon/tn1

  • ローカルシミュレーター : LocalSimulator()

注記

QPUs およびオンデマンドシミュレーターの CREATED状態の量子タスクをキャンセルできます。状態の量子タスクは、オンデマンドシミュレーターと QPUs に対してベストエフォートベースQUEUEDでキャンセルできます。QPU 量子タスクは、QPU QUEUED の可用性ウィンドウ中に正常にキャンセルされる可能性は低いことに注意してください。

ローカル状態ベクトルシミュレーター (braket_sv

ローカル状態ベクトルシミュレーター (braket_sv) は、 環境でローカルに実行される Amazon Braket SDK の一部です。Braket ノートブックインスタンスまたはローカル環境のハードウェア仕様に応じて、小さな回路 (最大 25 個qubits) でのラピッドプロトタイピングに適しています。

ローカルシミュレーターは Amazon Braket SDK のすべてのゲートをサポートしますが、QPU デバイスはより小さなサブセットをサポートします。デバイスのサポートされているゲートは、デバイスのプロパティで確認できます。

注記

ローカルシミュレーターは、QPU デバイスやその他のシミュレーターではサポートされていない可能性がある高度な OpenQASM 機能をサポートしています。サポートされている機能の詳細については、OpenQASM Local Simulator ノートブックで提供されている例を参照してください。

シミュレーターを使用する方法については、「Amazon Braket の例」を参照してください。

局所密度行列シミュレーター (braket_dm

ローカル密度行列シミュレーター (braket_dm) は、 環境でローカルに実行される Amazon Braket SDK の一部です。Braket ノートブックインスタンスまたはローカル環境のハードウェア仕様に応じて、ノイズ (最大 12 個qubits) の小さな回路でのラピッドプロトタイピングに適しています。

ビットフリップや脱分極誤差などのゲートノイズ演算を使用して、一般的なノイズの多い回路をゼロから構築できます。また、ノイズの有無にかかわらず、既存の回路の特定の qubitsおよびゲートにノイズオペレーションを適用することもできます。

braket_dm ローカルシミュレーターは、指定された数の がある場合、次の結果を提供できますshots。

  • 低密度マトリックス: Shots = 0

注記

ローカルシミュレーターは高度な OpenQASM 機能をサポートしていますが、QPU デバイスやその他のシミュレーターではサポートされていない場合があります。サポートされている機能の詳細については、OpenQASM Local Simulator ノートブックで提供されている例を参照してください。

局所密度行列シミュレーターの詳細については、「Braket 入門ノイズシミュレーターの例」を参照してください。

ローカル AHS シミュレーター (braket_ahs

ローカル AHS (Analog Hamiltonian Simulation) シミュレーター (braket_ahs) は、 環境でローカルに実行される Amazon Braket SDK の一部です。AHS プログラムの結果をシミュレートするために使用できます。Braket ノートブックインスタンスまたはローカル環境のハードウェア仕様に応じて、小さなレジスタ (最大 10~12 個のアトム) でのプロトタイプ作成に適しています。

ローカルシミュレーターは、1 つの均一な運転フィールド、1 つの (不均一な) シフトフィールド、および任意の原子配置を持つ AHS プログラムをサポートします。詳細については、Braket AHS クラスと Braket AHS プログラムスキーマを参照してください。

ローカル AHS シミュレーターの詳細については、Hello AHS: Run your first=" Hamiltonian Simulation ページと、Achemal Hamiltonian Simulation サンプルノートブックを参照してください。

ステートベクトルシミュレーター (SV1)

SV1 は、オンデマンドで高性能なユニバーサルステートベクトルシミュレーターです。最大 34 個の の回路をシミュレートできますqubits。34-qubit、高密度、および正方形の回路 (回路深度 = 34) は、使用するゲートのタイプやその他の要因に応じて、完了までに約 1~2 時間かかることが予想されます。all-to-allゲートを持つ回路は、 に適していますSV1。完全な状態ベクトルや振幅の配列などの形式で結果を返します。

SV1 の最大ランタイムは 6 時間です。デフォルトでは、35 個の同時量子タスクがあり、最大 100 個の同時量子タスク (us-west-1 および eu-west-2 では 50 個) があります。

SV1 結果

SV1 は、指定された数の がある場合、次の結果を提供できますshots。

  • サンプル: Shots > 0

  • 期待値: Shots >= 0

  • 分散: Shots >= 0

  • 確率: Shots > 0

  • 振幅: Shots = 0

  • 結合グラデーション: Shots = 0

結果の詳細については、「結果タイプ」を参照してください。

SV1 は常に利用可能で、オンデマンドで回路を実行し、複数の回路を並行して実行できます。ランタイムは、オペレーションの数に応じて直線的にスケールされ、 の数に応じて指数関数的にスケールされますqubits。の数shotsはランタイムにわずかな影響を与えます。詳細については、「シミュレーターを比較する」を参照してください。

シミュレーターは Braket SDK のすべてのゲートをサポートしますが、QPU デバイスは小さなサブセットをサポートします。デバイスのサポートされているゲートは、デバイスのプロパティで確認できます。

密度行列シミュレーター (DM1)

DM1 は、オンデマンドで高性能な密度行列シミュレーターです。最大 17 の回路をシミュレートできますqubits。

DM1 の最大ランタイムは 6 時間、デフォルトは 35 個の同時量子タスク、最大 50 個の同時量子タスクです。

DM1 結果

DM1 は、指定された数の がある場合、次の結果を提供できますshots。

  • サンプル: Shots > 0

  • 期待値: Shots >= 0

  • 分散: Shots >= 0

  • 確率: Shots > 0

  • 低密度マトリックス: Shots = 0、最大 8 qubits

結果の詳細については、「結果タイプ」を参照してください。

DM1 は常に利用可能で、オンデマンドで回路を実行し、複数の回路を並行して実行できます。ランタイムは、オペレーションの数に応じて直線的にスケールされ、 の数に応じて指数関数的にスケールされますqubits。の数shotsはランタイムにわずかな影響を与えます。詳細については、「Compare Simulators」を参照してください。

ノイズゲートと制限

AmplitudeDamping Probability has to be within [0,1] BitFlip Probability has to be within [0,0.5] Depolarizing Probability has to be within [0,0.75] GeneralizedAmplitudeDamping Probability has to be within [0,1] PauliChannel The sum of the probabilities has to be within [0,1] Kraus At most 2 qubits At most 4 (16) Kraus matrices for 1 (2) qubit PhaseDamping Probability has to be within [0,1] PhaseFlip Probability has to be within [0,0.5] TwoQubitDephasing Probability has to be within [0,0.75] TwoQubitDepolarizing Probability has to be within [0,0.9375]

テンソルネットワークシミュレーター (TN1)

TN1 は、オンデマンド、高性能、テンソルネットワークシミュレーターです。 は、最大 50 個、qubits回路深度が 1,000 個以下の特定の回路タイプをシミュレートTN1できます。 TN1は、スパース回路、ローカルゲートを持つ回路、量子フーリエ変換 (QFT) 回路などの特殊な構造を持つ回路に特に強力です。 は 2 つのフェーズでTN1動作します。まず、リハーサルフェーズは回路の効率的な計算パスを識別しようとします。そのため、 TN1は収縮フェーズと呼ばれる次のステージのランタイムを推定できます。推定収縮時間がTN1シミュレーションランタイム制限を超える場合、 TN1は収縮を試みません。

TN1 のランタイム制限は 6 時間です。最大 10 (eu-west-2 では 5) の同時量子タスクに制限されています。

TN1 結果

収縮段階は、一連の行列乗算で構成されます。一連の乗算は、結果に達するまで、または結果に到達できないと判断されるまで続行されます。

: は > 0 Shotsである必要があります。

結果タイプは次のとおりです。

  • サンプル

  • 期待

  • 分散

結果の詳細については、「結果タイプ」を参照してください。

TN1 は常に利用可能で、オンデマンドで回路を実行し、複数の回路を並行して実行できます。詳細については、「Compare Simulators」を参照してください。

シミュレーターは Braket SDK のすべてのゲートをサポートしますが、QPU デバイスは小さなサブセットをサポートします。デバイスのサポートされているゲートは、デバイスのプロパティで確認できます。

TN1 サンプルノートブックの Amazon Braket GitHub リポジトリにアクセスして、 の使用を開始してくださいTN1。

を使用するためのベストプラクティス TN1

  • オールツーオール回路は避けてください。

  • 少数の で新しい回路または回路のクラスをテストしてshots、 の回路の「剛性」を学習しますTN1。

  • 大規模なshotシミュレーションを複数の量子タスクに分割します。