Einführung

Du kannst deine Quantenprogramme testen, indem du sie auf simulierten Geräten ausführst und ihre Leistung unter realistischen Geräterauschmodellen untersuchst. Dadurch kannst du sie debuggen, bevor du sie an einen Quantenprozessor (QPU) sendest.

Quantensimulatoren können verwendet werden, um Programme zu entwickeln und zu testen, bevor sie feinabgestimmt und an Quantenhardware gesendet werden. Lokale Simulatoren können dies mit guter Leistung und Effizienz durchführen.

Da die Kosten für die klassische Simulation von Quantenschaltkreisen exponentiell mit der Anzahl der Qubits skalieren, lassen sich Schaltkreise mit mehr als etwa 50 Qubits im Allgemeinen nicht mehr auf Simulatoren ausführen. Für solche Schaltkreise kannst du:

• Kleinere Versionen der Schaltkreise testen, die klassisch simuliert werden können.

• Die Schaltkreise so modifizieren, dass sie klassisch simulierbar werden, obwohl sie weniger genau sind.

Stabilizer-Schaltkreise, auch als Clifford-Schaltkreise bekannt, sind ein nützliches Werkzeug, um dieses letztere Ziel zu erreichen. Dabei handelt es sich um eine eingeschränkte Klasse von Quantenschaltkreisen, die sich effizient klassisch simulieren lässt. Spezialisierte Simulatoren können Stabilizer-Schaltkreise mit Tausenden von Qubits problemlos simulieren. Siehe Effiziente Simulation von Stabilizer-Schaltkreisen mit Qiskit Aer Primitives für weitere Informationen.

Für allgemeine Quantenschaltkreise stehen die folgenden Tools zum Testen und Debuggen deiner Quantenprogramme zur Verfügung:

• Für die exakte Simulation kleiner Quantenschaltkreise kannst du die in Qiskit enthaltenen Referenz-Primitives verwenden. Siehe Exakte Simulation mit Qiskit SDK-Primitives.

• Für leistungsstärkere Simulation, die größere Schaltkreise bewältigen kann, oder um Rauschmodelle in deine Simulation einzubeziehen, nutze Qiskit Aer, ein Projekt, das Teil des Qiskit Ecosystem ist. Siehe Exakte und rauschbehaftete Simulation mit Qiskit Aer Primitives.

• Um benutzerdefinierte Rauschmodelle zu erstellen, nutze das noise-Modul von Qiskit Aer. Siehe Rauschmodelle erstellen.

Hinweise zur Hardware

Wie viel Speicher eine Quantensimulation benötigt, hängt von mehreren Faktoren ab. Feste Hardwareanforderungen gibt es daher nicht, wohl aber einige Richtwerte, an denen du dich orientieren kannst.

• Die einzige Anforderung zum Ausführen von Qiskit ist eine funktionierende Python-Umgebung. Einzelheiten findest du im Abschnitt Betriebssystemunterstützung.

• Da die Anforderungen für die Simulation von Quantenschaltkreisen exponentiell mit der Anzahl der Qubits skalieren, begrenzt die verfügbare Hardware die Anzahl der Qubits, die simuliert werden können. Beispielsweise kann ein System mit 4 GB RAM ungefähr 27 Qubits simulieren.

• Mehr oder weniger verfügbarer Speicher führt nicht zu mehr oder weniger genauen Ergebnissen (vorausgesetzt, Ergebnisse werden zurückgegeben), obwohl mehr Speicher Ergebnisse schneller zurückgeben oder dir ermöglichen könnte, mehr Qubits zu simulieren.

• Um den größten Nutzen aus deiner Hardware zu ziehen, nutze wenn möglich lokale Stabilizer- (Clifford-) Schaltkreissimulation. Siehe Clifford-Simulation mit dem lokalen Testmodus von qiskit-ibm-runtime oder Effiziente Simulation von Stabilizer-Schaltkreisen mit Qiskit Aer Primitives für Beispiele.

• Du kannst deine Rechenleistung erhöhen, indem du diesen Anweisungen folgst, um mit mehreren GPUs, Knoten oder beidem auszuführen.

Nächste Schritte

Empfehlungen

• Erfahre mehr über Exakte und rauschbehaftete Simulation mit Qiskit Aer Primitives.
• Lies die Dokumentation zur Schaltkreisvisualisierung.
• Lies die Dokumentation zur zeitlichen Schaltkreisvisualisierung.
• Jobs mit NEAT debuggen.