hamiltoniano Esquema do programa Braket AHS Esquema de resultados de AHS tarefas do Braket QuEra esquema de propriedades do dispositivo

Envie um programa analógico usando o Aquila QuEra

Esta página fornece uma documentação abrangente sobre os recursos do Aquila máquina de QuEra. Os detalhes abordados aqui são os seguintes: 1) O hamiltoniano parametrizado simulado por Aquila, 2) parâmetros AHS do programa, 3) conteúdo do AHS resultado, 4) Aquila parâmetro de capacidades. Sugerimos usar a pesquisa de texto Ctrl+F para encontrar parâmetros relevantes para suas perguntas.

Nesta seção:

hamiltoniano
Esquema do programa Braket AHS
Esquema de resultados de AHS tarefas do Braket
QuEra esquema de propriedades do dispositivo

hamiltoniano

A ferramenta Aquila máquina de QuEra simula nativamente o seguinte hamiltoniano (dependente do tempo):

nota

O acesso ao desajuste local é um recurso experimental e está disponível mediante solicitação por meio do Braket Direct.

where

H _drive,k (t) =( ¹/₂Ω (t) e ^{i (t)} S _−,k + ¹/₂Ω (t) e ^{−i (t) S) + (−Δ _global (t}_+,k) n), _k
- Ω (t) é a amplitude de condução global dependente do tempo (também conhecida como frequência Rabi), em unidades de (rad/s)
- θ (t) é a fase global dependente do tempo, medida em radianos
- S _−,k e S _+,k são os operadores de diminuição e elevação do spin do átomo k (na base |↓⟩^{=|g⟩, |↑ ․ =|r⟩, eles são S =|g․ ⟨r|, S =( S₋) † =|r․ ⟨g|) ₊ ₋}
- Δ _global (t) é o desajuste global dependente do tempo
- n _k é o operador de projeção no estado de Rydberg do átomo k (ou seja, n=|r⟨r|)
H _{local detuning,k} (t) =-Δ _local (t) h n _k _k
- Δ _local (t) é o fator dependente do tempo da mudança de frequência local, em unidades de (rad/ s)
- h _k é o fator dependente do local, um número adimensional entre 0,0 e 1,0
V _vdw,k,l = C₆/(d_k,l) ⁶ n _k n, _l
- C ₆ é o coeficiente de van der Waals, em unidades de (rad/s) * (m) ^6
- d _k,l é a distância euclidiana entre os átomos k e l, medida em metros.

Os usuários têm controle sobre os seguintes parâmetros por meio do esquema do AHS programa Braket.

Arranjo de átomos 2-d (_kcoordenadas x _k e y de cada átomo k, em unidades de um), que controla as distâncias atômicas pares d _k,l com k, l=1,2,... N
Ω (t), a frequência Rabi global dependente do tempo, em unidades de (rad/ s)
θ (t), a fase global dependente do tempo, em unidades de (rad)
Δ _global (t), o desajuste global dependente do tempo, em unidades de (rad/ s)
Δ _local (t), o fator (global) dependente do tempo da magnitude do desajuste local, em unidades de (rad/ s)
h_k, o fator (estático) dependente do local da magnitude do desajuste local, um número adimensional entre 0,0 e 1,0

nota

O usuário não pode controlar quais níveis estão envolvidos (ou seja, os operadores S₋, S₊, n são fixos) nem a força do coeficiente de interação de Rydberg-Rydberg (C). ₆

Esquema do programa Braket AHS

objeto braket.ir.ahs.Program_v1.Program (exemplo)


Program(
    braketSchemaHeader=BraketSchemaHeader(
        name='braket.ir.ahs.program',
        version='1'
    ),
    setup=Setup(
        ahs_register=AtomArrangement(
            sites=[
                [Decimal('0'), Decimal('0')],
                [Decimal('0'), Decimal('4e-6')],
                [Decimal('4e-6'), Decimal('0')],
            ],
            filling=[1, 1, 1]
        )
    ),
    hamiltonian=Hamiltonian(
        drivingFields=[
            DrivingField(
                amplitude=PhysicalField(
                    time_series=TimeSeries(
                        values=[Decimal('0'), Decimal('15700000.0'), Decimal('15700000.0'), Decimal('0')],
                        times=[Decimal('0'), Decimal('0.000001'), Decimal('0.000002'), Decimal('0.000003')]
                    ),
                    pattern='uniform'
                ),
                phase=PhysicalField(
                    time_series=TimeSeries(
                        values=[Decimal('0'), Decimal('0')],
                        times=[Decimal('0'), Decimal('0.000001')]
                    ),
                    pattern='uniform'
                ),
                detuning=PhysicalField(
                    time_series=TimeSeries(
                        values=[Decimal('-54000000.0'), Decimal('54000000.0')],
                        times=[Decimal('0'), Decimal('0.000001')]
                    ),
                    pattern='uniform'
                )
            )
        ],
        localDetuning=[
            LocalDetuning(
                magnitude=PhysicalField(
                    times_series=TimeSeries(
                        values=[Decimal('0'), Decimal('25000000.0'), Decimal('25000000.0'), Decimal('0')],
                        times=[Decimal('0'), Decimal('0.000001'), Decimal('0.000002'), Decimal('0.000003')]
                    ),
                    pattern=Pattern([Decimal('0.8'), Decimal('1.0'), Decimal('0.9')])
                )
            )
        ]
    )
)

JSON(exemplo)


{
    "braketSchemaHeader": {
        "name": "braket.ir.ahs.program",
        "version": "1"
    },
    "setup": {
        "ahs_register": {
            "sites": [
                [0E-7, 0E-7], 
                [0E-7, 4E-6],
                [4E-6, 0E-7],
            ],
            "filling": [1, 1, 1]
        }
    },
    "hamiltonian": {
        "drivingFields": [
            {
                "amplitude": {
                    "time_series": {
                        "values": [0.0, 15700000.0, 15700000.0, 0.0],
                        "times": [0E-9, 0.000001000, 0.000002000, 0.000003000]
                    },
                    "pattern": "uniform"
                },
                "phase": {
                    "time_series": {
                        "values": [0E-7, 0E-7],
                        "times": [0E-9, 0.000001000]
                    },
                    "pattern": "uniform"
                },
                "detuning": {
                    "time_series": {
                        "values": [-54000000.0, 54000000.0],
                        "times": [0E-9, 0.000001000]
                    },
                    "pattern": "uniform"
                }
            }
        ],
        "localDetuning": [
            {
                "magnitude": {
                    "time_series": {
                        "values": [0.0, 25000000.0, 25000000.0, 0.0],
                        "times": [0E-9, 0.000001000, 0.000002000, 0.000003000]
                    },
                    "pattern": [0.8, 1.0, 0.9]
                }
            }
        ]
    }
}

Campos principais
Campo do programa	tipo	description
setup.ahs_register.sites	Lista [Lista [Decimal]]	Lista de coordenadas 2-d em que as pinças capturam átomos
setup.ahs_register.filling	Lista [int]	Marca os átomos que ocupam os locais da armadilha com 1 e os locais vazios com 0
hamiltoniano. drivingFields[] .amplitude.time_series.times	Lista [Decimal]	pontos de tempo da amplitude de condução, Omega (t)
hamiltoniano. drivingFields[] .amplitude.time_series.values	Lista [Decimal]	valores de amplitude de condução, Omega (t)
hamiltoniano. drivingFields[] .amplitude.padrão	str	padrão espacial de amplitude de condução, Omega (t); deve ser “uniforme”
hamiltoniano. drivingFields[] .phase.time_series.times	Lista [Decimal]	pontos temporais da fase de condução, phi (t)
hamiltoniano. drivingFields[] .phase.time_series.values	Lista [Decimal]	valores da fase de condução, phi (t)
hamiltoniano. drivingFields[] .phase.pattern	str	padrão espacial da fase de condução, phi (t); deve ser “uniforme”
hamiltoniano. drivingFields[] .detuning.time_series.times	Lista [Decimal]	pontos de tempo do desajuste de direção, delta_global (t)
hamiltoniano. drivingFields[] .detuning.time_series.values	Lista [Decimal]	valores do desajuste de direção, delta_global (t)
hamiltoniano. drivingFields[] .detuning.pattern	str	padrão espacial de desajuste de direção, delta_global (t); deve ser 'uniforme'
hamiltoniano. localDetuning[] .magnitude.time_series.times	Lista [Decimal]	pontos temporais do fator dependente do tempo da magnitude de desajuste local, delta_local (t)
hamiltoniano. localDetuning[] .magnitude.time_series.values	Lista [Decimal]	valores do fator dependente do tempo da magnitude de desajuste local, delta_local (t)
hamiltoniano. localDetuning[] .magnitude.padrão	Lista [Decimal]	fator dependente do site da magnitude de desajuste local, h_k (os valores correspondem aos sites em setup.ahs_register.sites)

Campos de metadados
Campo do programa	tipo	description
braketSchemaHeader.name	str	nome do esquema; deve ser 'braket.ir.ahs.program'
braketSchemaHeader.versão	str	versão do esquema

Esquema de resultados de AHS tarefas do Braket

braket.tasks.analog_hamiltonian_simulation_quantum_task_result. AnalogHamiltonianSimulationQuantumTaskResult(exemplo)


AnalogHamiltonianSimulationQuantumTaskResult(
    task_metadata=TaskMetadata(
        braketSchemaHeader=BraketSchemaHeader(
            name='braket.task_result.task_metadata',
            version='1'
        ),
        id='arn:aws:braket:us-east-1:123456789012:quantum-task/12345678-90ab-cdef-1234-567890abcdef',
        shots=2,
        deviceId='arn:aws:braket:us-east-1::device/qpu/quera/Aquila',
        deviceParameters=None,
        createdAt='2022-10-25T20:59:10.788Z',
        endedAt='2022-10-25T21:00:58.218Z',
        status='COMPLETED',
        failureReason=None
    ),
    measurements=[
        ShotResult(
            status=<AnalogHamiltonianSimulationShotStatus.SUCCESS: 'Success'>,

            pre_sequence=array([1, 1, 1, 1]),
            post_sequence=array([0, 1, 1, 1])
        ),

        ShotResult(
            status=<AnalogHamiltonianSimulationShotStatus.SUCCESS: 'Success'>,

            pre_sequence=array([1, 1, 0, 1]),
            post_sequence=array([1, 0, 0, 0])
        )
    ]
)

JSON(exemplo)


{
    "braketSchemaHeader": {
        "name": "braket.task_result.analog_hamiltonian_simulation_task_result",
        "version": "1"
    },
    "taskMetadata": {
        "braketSchemaHeader": {
            "name": "braket.task_result.task_metadata",
            "version": "1"
        },
        "id": "arn:aws:braket:us-east-1:123456789012:quantum-task/12345678-90ab-cdef-1234-567890abcdef",
        "shots": 2,
        "deviceId": "arn:aws:braket:us-east-1::device/qpu/quera/Aquila",

        "createdAt": "2022-10-25T20:59:10.788Z",
        "endedAt": "2022-10-25T21:00:58.218Z",
        "status": "COMPLETED"

    },
    "measurements": [
        {
            "shotMetadata": {"shotStatus": "Success"},
            "shotResult": {
                "preSequence": [1, 1, 1, 1],
                "postSequence": [0, 1, 1, 1]
            }
        },
        {
            "shotMetadata": {"shotStatus": "Success"},
            "shotResult": {
                "preSequence": [1, 1, 0, 1],
                "postSequence": [1, 0, 0, 0]
            }
        }
    ],
    "additionalMetadata": {
        "action": {...}
        "queraMetadata": {
            "braketSchemaHeader": {
                "name": "braket.task_result.quera_metadata",
                "version": "1"
            },
            "numSuccessfulShots": 100
        }
    }
}

Campos principais
Campo de resultado da tarefa	tipo	description
medições []. shotResult. preSequence	Lista [int]	Bits de medição de pré-sequência (um para cada local atômico) para cada disparo: 0 se o local estiver vazio, 1 se o local estiver cheio, medidos antes das sequências de pulsos que executam a evolução quântica
medições []. shotResult. postSequence	Lista [int]	Bits de medição pós-sequência para cada disparo: 0 se o átomo estiver no estado de Rydberg ou o local estiver vazio, 1 se o átomo estiver no estado fundamental, medidos no final das sequências de pulsos que executam a evolução quântica

Campos de metadados
Campo de resultado da tarefa	tipo	description
braketSchemaHeader.name	str	nome do esquema; deve ser 'braket.task_result.analog_hamiltonian_simulation_task_result'
braketSchemaHeader.versão	str	versão do esquema
taskMetadata. braketSchemaHeader.nome	str	nome do esquema; deve ser 'braket.task_result.task_metadata'
taskMetadata. braketSchemaHeader.versão	str	versão do esquema
taskMetadata.id	str	A identificação da tarefa quântica. Para tarefas AWS quânticas, essa é a tarefa quânticaARN.
taskMetadata.tiros	int	O número de disparos para a tarefa quântica
taskMetadata.tiros. deviceId	str	O ID do dispositivo no qual a tarefa quântica foi executada. Para AWS dispositivos, esse é o dispositivoARN.
taskMetadata.tiros. createdAt	str	O timestamp da criação; o formato deve estar em ISO RFC3339 -8601/ string format:mm:ss.sssz. YYYY-MM-DDTHH O padrão é Nenhum.
taskMetadata.tiros. endedAt	str	A data e hora de quando a tarefa quântica terminou; o formato deve estar em ISO RFC3339 -8601/ string format:MM:SS.SSSZ. YYYY-MM-DDTHH O padrão é Nenhum.
taskMetadata.shots.status	str	O status da tarefa quântica (CREATED,QUEUED,RUNNING,COMPLETED,FAILED). O padrão é Nenhum.
taskMetadata.tiros. failureReason	str	O motivo da falha da tarefa quântica. O padrão é Nenhum.
additionalMetadata.ação	braket.ir.ahs.program_v1.Programa	(Consulte a seção Esquema do AHS programa Braket)
additionalMetadata.ação. braketSchemaHeader. queraMetadata.nome	str	nome do esquema; deve ser 'braket.task_result.quera_metadata'
additionalMetadata.ação. braketSchemaHeader. queraMetadata.versão	str	versão do esquema
additionalMetadata.ação. numSuccessfulShots	int	número de disparos completamente bem-sucedidos; deve ser igual ao número solicitado de disparos
medições []. shotMetadata. shotStatus	int	O status da foto (sucesso, sucesso parcial, falha); deve ser “Sucesso”

QuEra esquema de propriedades do dispositivo

braket.device_schema.quera.quera_device_capabilities_v1. QueraDeviceCapabilities(exemplo)


QueraDeviceCapabilities(
    service=DeviceServiceProperties(
        braketSchemaHeader=BraketSchemaHeader(
            name='braket.device_schema.device_service_properties', 
            version='1'
            ), 
            executionWindows=[
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.MONDAY: 'Monday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(1, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(23, 59, 59)
                ), 
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.TUESDAY: 'Tuesday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(0, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(12, 0)
                ), 
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.WEDNESDAY: 'Wednesday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(0, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(12, 0)
                ), 
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.FRIDAY: 'Friday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(0, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(23, 59, 59)
                ), 
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.SATURDAY: 'Saturday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(0, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(23, 59, 59)
                ), 
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.SUNDAY: 'Sunday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(0, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(12, 0)
                )
            ], 
            shotsRange=(1, 1000), 
            deviceCost=DeviceCost(
                price=0.01, 
                unit='shot'
            ), 
            deviceDocumentation=
                DeviceDocumentation(
                    imageUrl='https://a.b.cdn.console.awsstatic.com/59534b58c709fc239521ef866db9ea3f1aba73ad3ebcf60c23914ad8c5c5c878/a6cfc6fca26cf1c2e1c6.png', 
                    summary='Analog quantum processor based on neutral atom arrays', 
                    externalDocumentationUrl='https://www.quera.com/aquila'
                ), 
                deviceLocation='Boston, USA', 
                updatedAt=datetime.datetime(2024, 1, 22, 12, 0, tzinfo=datetime.timezone.utc), 
                getTaskPollIntervalMillis=None
    ), 
    action={
        <DeviceActionType.AHS: 'braket.ir.ahs.program'>: DeviceActionProperties(
                version=['1'], 
                actionType=<DeviceActionType.AHS: 'braket.ir.ahs.program'>
            )
    }, 
    deviceParameters={}, 
    braketSchemaHeader=BraketSchemaHeader(
        name='braket.device_schema.quera.quera_device_capabilities', 
        version='1'
    ), 
    paradigm=QueraAhsParadigmProperties(
        ...
        # See https://github.com/amazon-braket/amazon-braket-schemas-python/blob/main/src/braket/device_schema/quera/quera_ahs_paradigm_properties_v1.py
        ...
    )  
)

JSON(exemplo)


{
    "service": {
        "braketSchemaHeader": {
            "name": "braket.device_schema.device_service_properties",
            "version": "1"
        },
        "executionWindows": [
            {
                "executionDay": "Monday",
                "windowStartHour": "01:00:00",
                "windowEndHour": "23:59:59"
            },
            {
                "executionDay": "Tuesday",
                "windowStartHour": "00:00:00",
                "windowEndHour": "12:00:00"
            },
            {
                "executionDay": "Wednesday",
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                "windowEndHour": "12:00:00"
            },
            {
                "executionDay": "Friday",
                "windowStartHour": "00:00:00",
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            {
                "executionDay": "Saturday",
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                "windowEndHour": "23:59:59"
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            {
                "executionDay": "Sunday",
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                "windowEndHour": "12:00:00"
            }
        ],
        "shotsRange": [
            1,
            1000
        ],
        "deviceCost": {
            "price": 0.01,
            "unit": "shot"
        },
        "deviceDocumentation": {
            "imageUrl": "https://a.b.cdn.console.awsstatic.com/59534b58c709fc239521ef866db9ea3f1aba73ad3ebcf60c23914ad8c5c5c878/a6cfc6fca26cf1c2e1c6.png",
            "summary": "Analog quantum processor based on neutral atom arrays",
            "externalDocumentationUrl": "https://www.quera.com/aquila"
        },
        "deviceLocation": "Boston, USA",
        "updatedAt": "2024-01-22T12:00:00+00:00"
    },
    "action": {
        "braket.ir.ahs.program": {
            "version": [
                "1"
            ],
            "actionType": "braket.ir.ahs.program"
        }
    },
    "deviceParameters": {},
    "braketSchemaHeader": {
        "name": "braket.device_schema.quera.quera_device_capabilities",
        "version": "1"
    },
    "paradigm": {
        ...
        # See Aquila device page > "Calibration" tab > "JSON" page
        ...
    }
}

Campos de propriedades do serviço
Campo de propriedades do serviço	tipo	description
serviço. executionWindows[]. executionDay	ExecutionDay	Dias da janela de execução; devem ser 'Todos os dias', 'Dias úteis', 'Fim de semana', 'Segunda-feira', 'Terça', 'Quarta', Quinta-feira ',' Sexta ',' Sábado 'ou' Domingo '
serviço. executionWindows[]. windowStartHour	datetime.time	UTCFormato de 24 horas da hora em que a janela de execução começa
serviço. executionWindows[]. windowEndHour	datetime.time	UTCFormato de 24 horas da hora em que a janela de execução termina
service.qpu_capabilities.service. shotsRange	Tupla [int, int]	Número mínimo e máximo de fotos para o dispositivo
service.qpu_capabilities.service. deviceCost.preço	float	Preço do aparelho em dólares americanos
service.qpu_capabilities.service. deviceCost.unidade	str	unidade para cobrar o preço, por exemplo: 'minuto', 'hora', 'tiro', 'tarefa'

Campos de metadados
Campo de metadados	tipo	description
ação [] .versão	str	versão do esquema AHS do programa
ação []. actionType	ActionType	AHSnome do esquema do programa; deve ser 'braket.ir.ahs.program'
serviço. braketSchemaHeader.nome	str	nome do esquema; deve ser 'braket.device_schema.device_service_properties'
serviço. braketSchemaHeader.versão	str	versão do esquema
serviço. deviceDocumentation. imageUrl	str	URLpara a imagem do dispositivo
serviço. deviceDocumentation.resumo	str	breve descrição no dispositivo
serviço. deviceDocumentation. externalDocumentationUrl	str	documentação externa URL
serviço. deviceLocation	str	localização geográfica do dispositivo
serviço. updatedAt	datetime	hora em que as propriedades do dispositivo foram atualizadas pela última vez

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Convenções do documento

OláAHS: Execute sua primeira simulação hamiltoniana analógica

(Avançado) Trabalhando com o AWS Boto3