Einführung in IBM Quantum-Dienste

Neben den Open-Source-Tools des Qiskit SDK, Qiskit Addons und weiteren Tools, die QPUs in Rechenumgebungen integrieren, bietet IBM Quantum® mehrere Dienste für Quantenberechnungen an. Diese Seite gibt einen Überblick über diese Dienste und enthält Links, um damit zu beginnen.

Qiskit Runtime

Qiskit Runtime ist der cloudbasierte Dienst zur Ausführung von Quantenberechnungen auf IBM Quantum-Hardware. Das Paket qiskit-ibm-runtime ist ein Client für diesen Dienst und der Nachfolger des Qiskit IBM Providers. Der Qiskit Runtime-Dienst vereinfacht Quantenberechnungen und liefert optimale Implementierungen von Qiskit-Primitives für IBM Quantum-Hardware. Um mit Primitives zu beginnen, besuche die Dokumentation.

Qiskit Runtime ist darauf ausgelegt, zusätzliche klassische und Quantenrechenressourcen zu nutzen, einschließlich Techniken wie Fehlerunterdrückung und Fehlerminderung, um ein qualitativ hochwertigeres Ergebnis bei der Ausführung von Quantum-Circuits auf Quantenprozessoren zu erzielen. Beispiele hierfür sind dynamisches Entkoppeln zur Fehlerunterdrückung sowie Ausleseminderung und Zero-Noise-Extrapolation (ZNE) zur Fehlerminderung. Erfahre, wie du diese Optionen auf der Seite Fehlerminderung konfigurieren einstellst.

Qiskit Runtime umfasst außerdem drei Arten von Ausführungsmodi für die Ausführung deines Quantenprogramms auf IBM®-Hardware: Job, Session und Batch, die jeweils unterschiedliche Anwendungsfälle und Auswirkungen auf die Warteschlange für Quantenjobs haben. Ein Job ist eine einzelne Anfrage an ein Primitive, die über eine bestimmte Anzahl von Shots ausgeführt werden kann. Sessions ermöglichen es dir, mehrere Jobs effizient in iterativen Workloads auf Quantencomputern auszuführen. Der Batch-Modus erlaubt es dir, alle Jobs auf einmal zur parallelen Verarbeitung einzureichen. Beachte, dass Nutzer des Open Plans keine Session-Jobs einreichen können.

Um Qiskit Runtime schnell zu installieren, führe den folgenden Befehl aus:

pip install qiskit-ibm-runtime

Siehe die Installationsseite, um eine Entwicklungsumgebung für die Erstellung von Quantenprogrammen einzurichten.

Ist Qiskit Runtime Open Source?

Die kurze Antwort lautet: nicht vollständig. Die Qiskit Runtime-Dienstsoftware, die die technischen Details der Ausführung deines Quantenprogramms auf einem IBM Quantum-Gerät handhabt (einschließlich Fehlerminderung und -unterdrückung), ist nicht Open Source. Die Client-Software-Bibliothek qiskit-ibm-runtime (die die Schnittstelle für Nutzer zum Zugriff auf den Qiskit Runtime-Dienst darstellt), das Qiskit SDK, das serverseitig läuft, sowie ein Teil der Software für die Fehlerminderung sind jedoch Open Source. Um dich an den Open-Source-Bemühungen von Qiskit zu beteiligen, besuche unsere GitHub-Organisation unter github.com/Qiskit und github.com/Qiskit-Extensions.

IBM Quantum Platform

IBM Quantum Platform bietet eine einheitliche Umgebung zur Verwaltung von Nutzern und Organisationen, zur Konfiguration von Zugangsplänen, zur Einreichung von Quantencomputing-Workloads und zur Überwachung von Systemaktivitäten. Die Plattform wurde entwickelt, um Teams von einzelnen Forschenden bis hin zu unternehmensweiten Programmen zu unterstützen, und zentralisiert den Zugang zur IBM-Flotte von Quantenprozessoren (QPUs) und den zugehörigen Diensten. Administratoren können Mitgliedschaften und Berechtigungen verwalten, Berechtigungen konfigurieren und die Nutzung überwachen, während Entwickler von einer konsistenten Schnittstelle für die Interaktion mit Quantensystemen profitieren.

Um Quantenjobs auszuführen, erstellen Nutzer eine Instanz innerhalb der Plattform. Jede Instanz stellt einen eigenen Cloud Resource Name (CRN) bereit, der für die Einreichung von Workloads an verfügbare QPUs erforderlich ist. Nach der Konfiguration können Nutzer Zugangspläne auswählen oder anpassen, die Job-Ausführung verfolgen, Protokolle analysieren und die Plattform nahtlos in ihre Entwicklungsabläufe integrieren. Zusammen machen diese Funktionen IBM Quantum Platform zur Schaltzentrale für den QPU-Zugang und die Ausführung von Quantenanwendungen.

Weitere Details findest du in der Setup-Dokumentation für den Einstieg in IBM Quantum Platform.

Qiskit Serverless

Die Erstellung von Quantenanwendungen im Utility-Maßstab erfordert in der Regel eine Vielzahl von Rechenressourcen. Qiskit Serverless (qiskit-ibm-catalog.QiskitServerless) bietet eine einfache Schnittstelle zur Ausführung von Workloads über Quanten- und klassische Ressourcen hinweg. Dazu gehören das Deployment von Programmen auf IBM Quantum Platform und die Remote-Ausführung von Workloads sowie ein einfaches Ressourcenmanagement für Multi-Cloud- und quantenzentrierte Supercomputing-Anwendungsfälle. Weitere Informationen findest du in der Qiskit Serverless-Dokumentation darüber, wie du diese Tool-Sammlung verwendest, um:

• Klassische Aufgaben wie Vor- und Nachverarbeitung zu parallelisieren
• Lang laufende Workloads in der Cloud zu speichern, auch wenn dein Laptop ausgeschaltet ist
• Wiederverwendbare Programme in der Cloud bereitzustellen

Um Qiskit Serverless sofort zu nutzen, installiere es mit pip:

pip install qiskit_serverless

Qiskit Functions

Qiskit Functions (qiskit-ibm-catalog.QiskitFunctionsCatalog) sind abstrahierte Dienste, die dazu entwickelt wurden, die Algorithmusentdeckung und das Anwendungsprototyping zu beschleunigen. Erkunde den Qiskit Functions Catalog, einschließlich:

• Circuit-Funktionen: Dienste, die Transpilation, Fehlerunterdrückung, Fehlerminderung und Nachverarbeitungstechniken umfassen und abstrakte Circuits sowie gewünschte Messungs-Observablen als Eingabe verwenden. Mit Circuit-Funktionen können Nutzer neue Algorithmen und Anwendungen entdecken, ohne Transpilation oder die Leistung von Quantenhardware verwalten zu müssen.
• Anwendungsfunktionen: Dienste, die vollständige Quanten-Workflows umfassen, von der Abbildung klassischer auf quantenmechanische Probleme, der Optimierung für Hardware, der Ausführung auf Hardware bis hin zur Nachverarbeitung. Nutzer können Industrieanwendungen mit domänenvertrauten Eingaben und Ausgaben prototypisch entwickeln.

Weitere Details findest du in der Qiskit Functions-Dokumentation.

Mitglieder des Premium Plans, Flex Plans und des On-Prem-Plans (über die IBM Quantum Platform API) können sofort auf die von IBM bereitgestellten Funktionen zugreifen oder Lizenzen für die von Partnern bereitgestellten Funktionen direkt von diesen Partnern erwerben.

Der Katalog kann mit pip installiert werden:

pip install qiskit-ibm-catalog