QPU-Informationen

IBM® bietet Zugang zu einer breiten Auswahl an Quantenprozessoren (QPUs). Alle von IBM eingesetzten QPUs basieren auf supraleitender Qubit-Technologie, da die Steuerbarkeit und Skalierbarkeit dieser Technologie einen klaren Weg zur Erzielung von Quantenvorteilen mit diesen QPUs ebnet.

Entdecke alle öffentlichen IBM-QPUs auf der Seite Compute resources der IBM Quantum® Platform. Klicke auf eine beliebige QPU, um ihre detaillierte Informationskarte zu öffnen.

Diese Seite beschreibt die detaillierten Informationen, die du auf der QPU-Informationskarte findest.

QPU-Versionierung

Jede QPU hat eine Versionsnummer in der Form X.Y.Z (Major.Minor.Revision). Ein Circuit, der für eine bestimmte Versionsnummer kompiliert wurde, ist garantiert auf dieser QPU lauffähig. Ändert sich die Revisionsnummer, läuft der Circuit weiterhin. Ändert sich die Major- oder Minor-Nummer, ist die Lauffähigkeit des Circuits nicht mehr garantiert, obwohl er möglicherweise noch funktioniert. Die Bedingungen, unter denen sich eine Versionsnummer ändern kann, sind im Folgenden aufgeführt:

Major-Version

Die Major-Version wird bei folgenden Änderungen erhöht:

• Änderungen am Sample.
• Wesentliche Änderungen an der Steuerelektronik.
• Versetzung der QPU an einen neuen Standort, wenn dies zu erheblichen Verhaltensänderungen führt.

Minor-Version

Die Minor-Version wird bei folgenden Änderungen erhöht:

• Aufwärm- und Abkühlzyklen.
• Austausch von Teilen der Elektronik, wenn der Ersatz den Betrieb spürbar beeinflusst.
• Änderung der Richtung eines Controlled-NOT-Gate.
• Vorübergehendes Deaktivieren eines Gates aufgrund von Kalibrierungsproblemen, die nicht ohne Weiteres per Software behoben werden können.

Revisions-Version

Die Revisionsnummer wird bei Korrekturen erhöht, die den bestehenden kompilierten Circuit nicht beeinträchtigen. Zu diesen Änderungen gehören:

• Manuelle Kalibrierungen zur Verbesserung der Fidelities.
• Kleinere Elektronikänderungen, die den Betrieb nicht beeinflussen.
• Software-Updates der QPU.

QPU-Details

Der erste Abschnitt der QPU-Informationskarte enthält folgende QPU-Details:

Name | Qubits | 2Q-Fehler (bester) | 2Q-Fehler (geschichtet) | CLOPS (oder CLOPS_h) | Status | Region | QPU-Version | Prozessortyp | Basistransformationen | Gesamte ausstehende Jobs | Medianer 2Q-Fehler | Medianer SX-Fehler | Medianer Auslesefehler | Medianes T1 (Relaxationszeit) | Medianes T2 (Dephasierungszeit)

Name

Der eindeutige Name, der einer bestimmten QPU zugewiesen ist. QPUs, die auf IBM Cloud® gehostet werden, haben Namen, die mit ibm_* beginnen. Allen QPUs wird ein Stadtname gegeben, z. B. ibm_kingston. Dieser Name gibt nicht an, wo die eigentliche QPU gehostet wird. Sie sind nach IBM®-Standorten auf der ganzen Welt benannt.

Qubits

Die Anzahl der physischen Qubits in einer QPU.

2Q-Fehler (bester)

Der niedrigste Zwei-Qubit-Fehler (2Q) auf irgendeiner Kante des Geräts aus derselben Messreihe, die zur Berechnung des Medians verwendet wird (siehe Medianer 2Q-Fehler).

2Q-Fehler (geschichtet)

Durchschnittlicher Fehler pro geschichteten Gate (EPLG) in einer Kette von 100 Qubits. Der durchschnittliche EPLG misst den durchschnittlichen Gate-Fehler in einer geschichteten Kette von $N$ Qubits ($N$=100 hier). Er wird aus einer ähnlichen Größe abgeleitet, die als Layer-Fidelity (LF) bekannt ist, wobei EPLG$_{100}$ = 4/5(1-LF$^{\frac{1}{99}}$) und die Layer-Fidelity die Prozess-Fidelity der geschichteten Kette von $N$ Qubits ist. Weitere Details findest du im Paper Benchmarking quantum processor performance at scale. Beachte, dass im Paper EPLG für den Prozessfehler definiert ist, aber aus Konsistenzgründen mit den einzeln gemeldeten Gate-Fehlern hier als durchschnittlicher Gate-Fehler angegeben wird, daher der Faktor 4/5. Ein Beispiel-Notebook findest du auf der Qiskit Community GitHub-Seite.

CLOPS (oder CLOPS_h)

Circuit Layer Operations per Second ist ein Maß dafür, wie viele Schichten eines 100x100-Circuits (hardwarebewusster Circuit) eine QPU (Quantenprozessor) pro Zeiteinheit ausführen kann. Den CLOPS-Code findest du auf der Qiskit Community GitHub-Seite.

Status

Der Status der QPU, zum Beispiel Online, Paused, Offline usw.

Region

Standort des Rechenzentrums, in dem deine Daten und Experimente gehostet und verarbeitet werden.

QPU-Version

Die Versionsnummer einer QPU in der Form major.minor.revision. Weitere Informationen zur Vergabe dieser Nummer findest du unter QPU-Versionierung.

Prozessortyp

Gibt die Topologie wieder und zeigt die ungefähre Qubit-Anzahl an.

Basistransformationen

Jede Prozessorfamilie hat einen nativen Gate-Satz. Standardmäßig unterstützen die QPUs in jeder Familie nur die Ausführung der Gates und Operationen im nativen Gate-Satz. Daher muss jedes Gate im Circuit (durch den Transpiler) in die Elemente dieses Satzes übersetzt werden. Beachte, dass die nicht-unitären Operationen hier nicht aufgeführt sind; verwende die Methode in Qiskit, um alle nativen Gates und Operationen für eine QPU zu sehen. Eine Liste aller nativen Gates findest du in dieser Tabelle.

Gesamte ausstehende Jobs

Die Gesamtanzahl der Jobs, die du an diese QPU übermittelt hast.

Medianer 2Q-Fehler (Heron: CZ, Eagle: ECR)

Durchschnittliche Gate-Fidelity der Zwei-Qubit-Operation aus dem Randomized Benchmarking. Gemessen in „Isolation": Messreihen mit einem Mindestabstand von zwei Qubits zwischen den Kanten. Dieses Randomized Benchmarking verwendet abwechselnde Schichten aus Einzel-Qubit-Cliffords und Zwei-Qubit-Gates, daher beinhaltet der endgültige 2Q-Fehlerwert auch den Fehler der Einzel-Qubit-Clifford-Schicht. Ein Beispiel-Notebook findest du auf der Qiskit Community GitHub-Seite. Kantenspezifische Daten findest du im Abschnitt Kalibrierungsdaten der QPU-Informationskarte.

Medianer SX-Fehler

Durchschnittliche Gate-Fidelity des √X (SX)-Gates aus dem Randomized Benchmarking, simultan auf allen Qubits gemessen. Die Randomized-Benchmarking-Sequenz umfasst SX-, ID- und X-Gates, und es wird angenommen, dass ihre Fehler gleich sind.

Medianer Auslesefehler

Fidelity der Ausleseoperation. Der Auslesefehler wird gemessen, indem das Qubit im Zustand 0 (1) präpariert und die Wahrscheinlichkeit einer Ausgabe im Zustand 1 (0) gemessen wird. Der gemeldete Wert ist der Durchschnitt dieser beiden Fehler. Der Median wird über alle Qubits gebildet.

Medianes T1 (Relaxationszeit)

Die T1-Zeit gibt die durchschnittliche Dauer an, die ein Qubit in seinem angeregten Zustand $|1\rangle$ verbleibt, bevor es aufgrund von Energierelaxation in seinen Grundzustand $|0\rangle$ zerfällt. Dieser Parameter wird verwendet, um das Energierelaxationsverhalten des Qubits zu charakterisieren, und wird in Sekunden (s) angegeben.

Medianes T2 (Dephasierungszeit)

Die T2-Zeit bezeichnet die Zeitskala, über die ein Qubit die Phasenkohärenz einer Superposition zwischen den Zuständen $|0\rangle$ und $|1\rangle$ aufrechterhalten kann. Sie berücksichtigt sowohl Energierelaxation als auch reine Dephasierungsprozesse und gibt Aufschluss über die Kohärenzeigenschaften des Qubits. T2 wird aus einer Hahn-Echo-Sequenz bestimmt.

Kalibrierungsdaten

Was bedeutet `error = 1`?

Wenn das Benchmarking eines Qubits oder einer Kante über mehrere Tage hinweg nicht erfolgreich ist – sei es aufgrund schlechter Datenqualität oder anderer interner Faktoren – gilt der gemeldete Fehlerwert als veraltet und wird als 1 gemeldet. Das bedeutet nicht, dass das Qubit oder die Kante zwangsläufig defekt ist oder dass der Fehler tatsächlich 1 beträgt; vielmehr gilt der Fehler als undefiniert, und du solltest beim Betrieb dieses Qubits oder Gates mit Vorsicht vorgehen.

Der zweite Abschnitt, Kalibrierungsdaten, enthält Qubit-, Konnektivitäts- und Gate-Daten. Du kannst die Informationen als Karte, Diagramm oder Tabelle visualisieren.

Du kannst die in jeder Ansicht angezeigten Daten über die Dropdown-Menüs anpassen. In der Kartenansicht kannst du beispielsweise die Daten auswählen, die du für Qubits und Verbindungen sehen möchtest. Die farbigen Balken im Diagramm zeigen den dargestellten Wertebereich an, wobei der Durchschnittswert markiert ist. Das Farb-Maximum und -Minimum variieren je nach QPU.

Um Kalibrierungsdaten als CSV-Datei herunterzuladen, klicke auf das Download-Symbol in der oberen rechten Ecke des Abschnitts Kalibrierungsdaten.

Zusätzlich zu den im Abschnitt Details der Karte bereitgestellten Informationen enthält der Abschnitt Kalibrierungsdaten auch Folgendes:

Topologiediagramm oder Coupling Map | Auslesezuweisungsfehler | Prob meas0 prep1 | Prob meas1 prep0 | Ausleselänge (ns) | ID-Fehler / √x (sx)-Fehler / Pauli-X-Fehler / RX-Fehler | Einzel-Qubit-Gate-Länge (ns) | Z-Achsen-Rotation (RZ)-Fehler | Betriebsbereit | Gate-Länge (ns) | 2Q-Fehler | RZZ-Fehler

Topologiediagramm oder Coupling Map

Ein Diagramm, das die Qubit-Paare anzeigt, die Zwei-Qubit-Gate-Operationen zwischen ihnen unterstützen. Dies wird auch als Coupling Map oder Konnektivität bezeichnet. Qubits werden als Kreise dargestellt, und die unterstützten Zwei-Qubit-Gate-Operationen werden als Linien zwischen den Qubits angezeigt.

Auslesezuweisungsfehler

Der Auslesefehler quantifiziert die durchschnittliche Wahrscheinlichkeit, den Zustand eines Qubits falsch zu messen. Er wird üblicherweise als Mittelwert von prob_meas0_prep1 und prob_meas1_prep0 berechnet und liefert eine einzige Kennzahl für die Messfidelity.

Prob meas0 prep1

Dieser Parameter gibt die Wahrscheinlichkeit an, ein Qubit im Zustand $|0\rangle$ zu messen, wenn es im Zustand $|1\rangle$ präpariert werden sollte, bezeichnet als $P(0|1)$. Er spiegelt Fehler bei der Zustandspräparation und -messung (SPAM) wider, insbesondere Messfehler in supraleitenden Qubits.

Prob meas1 prep0

Entsprechend gibt dieser Parameter die Wahrscheinlichkeit an, ein Qubit im Zustand $|1\rangle$ zu messen, wenn es im Zustand $|0\rangle$ präpariert werden sollte, bezeichnet als $P(1|0)$. Wie prob_meas0_prep1 spiegelt er SPAM-Fehler wider, wobei Messfehler den dominierenden Beitrag in supraleitenden Qubits darstellen.

Ausleselänge (ns)

Die readout_length gibt die Dauer der Ausleseoperation für ein Qubit an. Sie misst die Zeit vom Beginn des Messpulses bis zum Abschluss der Signaldigitalisierung, nach der das System für die nächste Operation bereit ist. Das Verständnis dieses Parameters ist entscheidend für die Optimierung der Circuit-Ausführung, insbesondere beim Einsatz von Mid-Circuit-Messungen.

ID-Fehler / √x (sx)-Fehler / Pauli-X-Fehler / RX-Fehler

Fehler in den zeitlich begrenzten diskreten Einzel-Qubit-Gates, gemessen aus dem Randomized Benchmarking. Die Randomized-Benchmarking-Sequenz umfasst SX-, ID- und X-Gates, und es wird angenommen, dass ihre Fehler gleich sind. Das ID-Gate ist eine Verzögerung mit einer Dauer, die der Dauer des √X- und X-Gates entspricht. Das RX-Gate hat ebenfalls dieselbe Dauer wie das √X- und X-Gate mit variabler Amplitude und wird daher mit demselben Fehler wie diese Gates angegeben.

Einzel-Qubit-Gate-Länge (ns)

Dauer einer Einzel-Qubit-Gate-Operation.

Z-Achsen-Rotation (RZ)-Fehler

Fehler im virtuellen RZ-Gate. Wird als 0 gemeldet, da diese in Software ausgeführt werden.

Betriebsbereit

Gibt an, ob das Qubit in Circuits verwendet werden kann.

Gate-Länge (ns)

Dauer der Zwei-Qubit-Gate-Operation.

2Q-Fehler (Heron: CZ, Eagle: ECR)

Der 2Q-Fehler pro Kante aus derselben Messreihe, die zur Berechnung des medianen 2Q-Fehlers und des besten 2Q-Fehlers verwendet wird.

RZZ-Fehler (Heron)

Fehler im RZZ-Gate, gemittelt über die RZZ-Winkel mithilfe einer Variante des Randomized Benchmarking für beliebige unitäre Operatoren.

Zwei-Qubit-Gate-Fehler (geschichtet)

Der dritte Abschnitt zeigt die erweiterte Ansicht des niedrigsten Zwei-Qubit-Gate-Fehlers (geschichtet), gemessen als Funktion der Anzahl der Qubits in der Kette. Der endgültige Wert bei einer Kettenlänge von 100 ist der Wert, der im Abschnitt Details dargestellt wird. In der Praxis werden sechs 100-Qubit-Ketten (auf Basis der erwarteten optimalen Leistung vorausgewählt) gemessen, und der für die Anzahl der Qubits N gemeldete Wert ist der niedrigste Fehler, der in einer Teilkette der Länge N gefunden wird, durchsucht über die sechs 100-Qubit-Ketten.

Deine Ressourcen anzeigen

Um deine verfügbaren QPUs zu finden, öffne die Seite Compute resources (stelle sicher, dass du angemeldet bist). Beachte, dass die gewählte Region die aufgelisteten QPUs beeinflussen kann. Klicke auf eine QPU, um ihre Details anzuzeigen.

Du kannst deine verfügbaren QPUs auch mithilfe der Backends-API anzeigen. Der folgende Code gibt beispielsweise alle Backends zurück, auf die die angegebene Instanz (my_instance) zugreifen kann:

   QiskitRuntimeService(instance="my_instance_CRN")
   service.backends()

Tabelle der nativen Gates und Operationen

Operationskategorie	Name
Einzel-Qubit-Gates	RZ, SX, X, ID, delay
Zwei-Qubit-Gates	CZ, ECR
Fraktionale Gates	RX (Einzel-Qubit), RZZ (Zwei-Qubit)
Nicht-unitäre Anweisungen	measure, reset
Kontrollfluss	if_else (klassisches Feedforward)