使用 Hello Pulse - Amazon Braket
使用 OpenPulse 的 Hello Pulse

本文為英文版的機器翻譯版本，如內容有任何歧義或不一致之處，概以英文版為準。

使用 Hello Pulse

在本節中，您將了解如何直接在Rigetti裝置上使用脈衝來描述和建構單一 qubit 閘道。將電磁場套用至 qubit 會導致 Rabi 振盪，並在其 0 狀態和 1 狀態之間切換 qubit。使用經過校正的脈衝長度和階段，Rabi 振盪可以計算單一 qubit 閘道。在這裡，我們將決定測量 pi/2 脈衝的最佳脈衝長度，這是用來建置更複雜脈衝序列的基本區塊。

首先，若要建置脈衝序列，請匯入 PulseSequence類別。

from braket.aws import AwsDevice
from braket.circuits import FreeParameter
from braket.devices import Devices
from braket.pulse import PulseSequence, GaussianWaveform

import numpy as np

接著，使用 QPU 的 Amazon Resource Name(ARN) 來執行個體化新的 Braket 裝置。下列程式碼區塊使用 Rigetti Ankaa-3。

device = AwsDevice(Devices.Rigetti.Ankaa3)

下列脈衝序列包含兩個元件：播放波形和測量 qubit。脈衝序列通常可以套用至影格。有一些例外狀況，例如障礙和延遲，可套用至 qubit。在建構脈衝序列之前，您必須擷取可用的影格。驅動框架用於套用 Rabi 振盪的脈衝，而讀取框架用於測量 qubit 狀態。此範例使用 qubit 25 的影格。如需影格的詳細資訊，請參閱影格和連接埠的角色。

drive_frame = device.frames["Transmon_25_charge_tx"]
readout_frame = device.frames["Transmon_25_readout_rx"]

現在，建立將在驅動影格中播放的波形。目標是描述不同脈衝長度的 qubit 行為。您每次都會播放不同長度的波形。請不要每次執行個體化新波形，而是在脈衝序列中使用 Braket 支援的可用參數。您可以使用免費參數建立波形和脈衝序列一次，然後使用不同的輸入值執行相同的脈衝序列。

waveform = GaussianWaveform(FreeParameter("length"), FreeParameter("length") * 0.25, 0.2, False)

最後，將它們放在一個脈衝序列中。在脈衝序列中， 會在驅動影格上play播放指定的波形，並從讀取影格capture_v0測量 狀態。

pulse_sequence = ( 
    PulseSequence()
    .play(drive_frame, waveform)
    .capture_v0(readout_frame)
)

掃描各種脈衝長度，並將其提交至 QPU。

start_length=12e-9
end_length=2e-7
lengths = np.arange(start_length, end_length, 12e-9)

tasks = [
    device.run(pulse_sequence, shots=100, inputs={"length": length}) 
    for length in lengths
]

probability_of_zero = [
    task.result().measurement_counts['0']/N_shots 
    for task in tasks
]

qubit 測量的統計資料會顯示在 0 狀態和 1 狀態之間振盪的 qubit 振盪動態。從測量資料中，您可以擷取 Rabi 頻率，並微調脈衝的長度，以實作特定的 1 qubit 閘道。例如，從下圖中的資料中，週期性約為 154 ns。因此，pi/2 輪換閘道會對應至長度 = 38.5ns 的脈衝序列。

以秒為單位顯示脈衝持續時間人口數量的折線圖。圖形中有兩個峰值和一個波谷。

使用 OpenPulse 的 Hello Pulse

OpenPulse 是一種用於指定一般量子裝置的脈衝層級控制的語言，也是 OpenQASM 3.0 規格的一部分。Amazon Braket 支援使用 OpenQASM 3.0 表示法OpenPulse直接程式設計脈衝。

Braket 使用 OpenPulse做為基礎中繼表示法，在原生指示中表達脈衝。 OpenPulse支援以 defcal(「定義校正」的簡稱） 宣告形式新增指令校正。透過這些宣告，您可以在較低層級的控制文法中指定閘道指令的實作。

您可以使用PulseSequence下列命令檢視 Braket 的 OpenPulse 程式。

print(pulse_sequence.to_ir())

您也可以直接建構 OpenPulse 程式。

from braket.ir.openqasm import Program
 
openpulse_script = """
OPENQASM 3.0;
cal {
    bit[1] psb;
    waveform my_waveform = gaussian(12.0ns, 3.0ns, 0.2, false);
    play(Transmon_25_charge_tx, my_waveform);
    psb[0] = capture_v0(Transmon_25_readout_rx);
}
"""

使用指令碼建立Program物件。然後，將程式提交至 QPU。

from braket.aws import AwsDevice
from braket.devices import Devices
from braket.ir.openqasm import Program

program = Program(source=openpulse_script)

device = AwsDevice(Devices.Rigetti.Ankaa3)
task = device.run(program, shots=100)