QDK Python パッケージを使用してジョブをAzure Quantumに送信する

qdk.qsharp モジュールを使用して、Q#コードを定義または読み込み、エントリ ポイントをQIRにコンパイルし、QIRをAzure Quantumtargetに送信します。

Q# プログラムを定義してコンパイルする

1. Azure Quantum targetがサポートするQIRtarget プロファイルを使用してQ#を初期化します。

   from qdk import qsharp, TargetProfile
   
   qsharp.init(target_profile=TargetProfile.Base)
   

   QIR target プロファイルの詳細については、QDKのAzure QuantumQIRtargetプロファイルを参照してください。

2. Q#操作を定義します。 たとえば、次の RandomBit 操作を使用します。

   qsharp.eval("""
       operation RandomBit() : Result {
           use q = Qubit();
           H(q);
           return MResetZ(q);
       }
   """)
   

3. ローカル シミュレーターで操作をテストします。

   print(qsharp.run("RandomBit()", shots=10))
   

4. 操作をQIRにコンパイルします。

   from qdk.qsharp import compile
   
   program = compile("RandomBit()")
   

Q# ジョブを送信する

1. ワークスペースから互換性のある target を選択します。

   target = workspace.get_targets("rigetti.sim.qvm")
   

2. コンパイル済みプログラムを送信します。

   job = target.submit(program, "qsharp-job", shots=100)
   print("Job ID:", job.id)
   

3. ジョブが完了するまで待ち、その結果を取得します。

   job.wait_until_completed()
   print("Status:", job.details.status)
   
   results = job.get_results()
   print(results)
   

qdk.openqasm モジュールを使用して 3 つのソース コードOpenQASMコンパイルしてQIRし、QIRをAzure Quantumtargetに送信します。

OpenQASM プログラムを定義してコンパイルする

1. Python文字列としてOpenQASM回線を定義します。

   qasm_source = """
   OPENQASM 3.0;
   include "stdgates.inc";
   
   bit[2] c;
   qubit[2] q;
   
   h q[0];
   cx q[0], q[1];
   c = measure q;
   """
   

2. プログラムをQIRにコンパイルします。

   from qdk.openqasm import compile
   
   program = compile(qasm_source)
   

OpenQASM ジョブを送信する

1. コンパイル済みプログラムを受け入れる target を選択します。

   target = workspace.get_targets("ionq.simulator")
   

2. コンパイル済みプログラムを送信します。

   job = target.submit(program, "openqasm-job", shots=100)
   print("Job ID:", job.id)
   

3. ジョブが完了するまで待機し、その結果を取得します。

   job.wait_until_completed()
   print("Status:", job.details.status)
   
   results = job.get_results()
   print(results)
   

パラメーター化された OpenQASM プログラムの場合は、ジョブを送信する前に入力値をバインドします。 QDKのOpenQASMの詳細については、QDKでのOpenQASMプログラムの開発を参照してください。

qdk.azure モジュールのAzureQuantumProviderを使用して、Qiskit ジョブをAzure Quantum プロバイダーに送信します。 プロバイダー オブジェクトは、互換性のある Azure Quantumtargets を一覧表示し、ジョブと結果 Qiskit 返します。

Qiskit回線を作成する

from qiskit import QuantumCircuit

circuit = QuantumCircuit(3, 3)
circuit.h(0)
circuit.cx(0, 1)
circuit.cx(1, 2)
circuit.measure([0, 1, 2], [0, 1, 2])

Qiskit ジョブを送信する

1. ワークスペースから Azure Quantum プロバイダー オブジェクトを作成します。

   from qdk.azure.qiskit import AzureQuantumProvider
   
   provider = AzureQuantumProvider(workspace)
   

2. Qiskit回線を受け入れるバックエンドを一覧表示します。

   for backend in provider.backends():
       print(backend.name)
   

3. バックエンドを選択し、回線を送信します。

   backend = provider.get_backend("rigetti.sim.qvm")
   job = backend.run(circuit, shots=100)
   
   print("Job ID:", job.job_id())
   print("Status:", job.status())
   

4. ジョブが完了するまで待ち、 Qiskit 結果を取得します。

   result = job.result()
   counts = result.get_counts(circuit)
   print(counts)
   

Qiskit アダプターは、Azure Quantum入力形式を処理し、プロバイダーの応答をQiskit結果に変換します。

Qiskit 量子ビット損失のあるプログラムのジョブ結果

一部の量子ハードウェアでは、プログラムの実行中に量子ビットの損失が発生する可能性があります。 Qiskitプログラムのショット中に量子ビット損失が発生した場合、そのショットはAzure Quantumジョブの結果から削除されます。 たとえば、200 ショットのうち 10 回で量子ビット損失が発生した場合、ジョブの結果の合計測定数は 190 になります。

量子ビット損失が発生したショットを含むすべてのショットの生の結果は、 results オブジェクトで引き続き使用できます。 次のコードは、両方の結果セットを取得します。

# Get results only for shots without qubit loss
print('Counts:', result.results[0].data.counts)
print('Probabilities:', result.results[0].data.probabilities)
print('Memory:', result.results[0].data.memory)

# Get the raw total shot results
print('Raw counts:', result.results[0].data.raw_counts)
print('Raw probabilities:', result.results[0].data.raw_probabilities)
print('Raw memory:', result.results[0].data.raw_memory)

量子ビット損失がないジョブまたは targets の場合、既定の結果と生の結果は同じです。

qdk.azure モジュールのAzureQuantumServiceを使用して、Cirq ジョブをAzure Quantum プロバイダーに送信します。 サービス オブジェクトは互換性のある Azure Quantumtargets を一覧表示し、 Cirqネイティブまたはプロバイダーネイティブの結果を返します。

Cirq回線を作成する

import cirq

q0, q1 = cirq.LineQubit.range(2)
circuit = cirq.Circuit(
    cirq.H(q0),
    cirq.CX(q0, q1),
    cirq.measure(q0, q1, key="result"),
)

Cirq ジョブを送信する

1. Azure Quantum サービス オブジェクトを作成します。

   from qdk.azure.cirq import AzureQuantumService
   
   service = AzureQuantumService(workspace)
   

2. targets回線を受け付けるCirqを一覧表示します。

   for target in service.targets():
       print(target.name)
   

3. 非同期ジョブを作成します。

   job = service.create_job(
       program=circuit,
       repetitions=100,
       target="ionq.simulator",
   )
   
   print("Status:", job.status())
   

4. ジョブが完了するまで待ち、その結果を取得します。

   result = job.results()
   print(result)
   

結果の形式は、プロバイダーと targetによって異なります。 プロバイダーの結果オブジェクトの中には、 cirq.Result オブジェクトに変換できるものもあります。

PennyLane量子ノードをOpenQASMに変換し、OpenQASMをコンパイルしてQIRし、QIRをAzure Quantumtargetに送信します。

PennyLane回線を作成する

次の回路は、パラメーター化された回路です。 RYゲートの効果は、theta角度によって異なります。

import pennylane as qml

device = qml.device("default.qubit", wires=2)

@qml.qnode(device)
def circuit(theta):
    qml.Hadamard(wires=0)
    qml.CNOT(wires=[0, 1])
    qml.RY(theta, wires=1)
    return qml.expval(qml.PauliZ(1))

回路を次の値に変換します。 QIR

1. パラメーター化された回路を特定のパラメーター値の OpenQASM に変換します。

   theta = 0.3
   qasm_source = qml.to_openqasm(circuit)(theta)
   

2. 互換性のあるtarget プロファイルを使用してQIRするようにOpenQASMをコンパイルします。

   from qdk import TargetProfile
   from qdk.openqasm import compile
   
   program = compile(qasm_source, TargetProfile.Base)
   

PennyLane ジョブを送信する

1. 互換性のある target を選択し、 QIRを送信します。

   target = workspace.get_targets("rigetti.sim.qvm")
   job = target.submit(program, "pennylane-job", shots=100)
   
   print("Job ID:", job.id)
   

2. ジョブが完了するまで待ち、その結果を取得します。

   job.wait_until_completed()
   print("Status:", job.details.status)
   
   results = job.get_results()
   print(results)
   

結果の形式は、プロバイダーと targetによって異なります。 Azure Quantumは、送信されたQIRPennyLane量子ノードの結果を返しません。