Hello World: Dein erster Quantenschaltkreis

Baue einen Bell-Zustand (zwei verschränkte Qubits) und führe ihn auf drei Arten aus:

1. Ideale Simulation — perfekte Ergebnisse, kein Konto erforderlich

2. Simulation mit Rauschen — simuliert ein echtes Gerät, kein Konto erforderlich

3. Echte Quantenhardware — erfordert ein kostenloses IBM Quantum-Konto (Einrichtungsschritte unten)

Schaltkreis erstellen

# Added by doQumentation — installs the packages this notebook needs if they are missing
import importlib.util

_needed = {"qiskit": "qiskit", "qiskit_ibm_runtime": "qiskit-ibm-runtime"}
_missing = [pip for module, pip in _needed.items()
            if importlib.util.find_spec(module) is None]
# One at a time, so a package that fails to install does not block the others
for _pip in _missing:
    %pip install -q {_pip}
if not _missing:
    print("\u2713 All required packages are installed")

from qiskit import QuantumCircuit

qc = QuantumCircuit(2)
qc.h(0)
qc.cx(0, 1)
qc.measure_all()

qc.draw(output="mpl")

Option 1: Ideale Simulation (kein Konto erforderlich)

Verwendet StatevectorSampler — ein lokaler Simulator mit perfekten, rauschfreien Ergebnissen.

from qiskit.primitives import StatevectorSampler

result = StatevectorSampler().run([qc], shots=1024).result()
counts = result[0].data.meas.get_counts()
counts

from qiskit.visualization import plot_histogram
plot_histogram(counts)

Option 2: Simulation mit Rauschen (kein Konto erforderlich)

Verwendet FakeManilaV2 — ein lokaler Simulator, der ein echtes IBM-Quantengerät einschließlich seiner Rauscheigenschaften nachahmt. Der Schaltkreis muss zunächst transpiliert (angepasst) werden, um dem Gate-Satz und der Qubit-Konnektivität des Geräts zu entsprechen.

from qiskit.primitives import BackendSamplerV2
from qiskit_ibm_runtime.fake_provider import FakeManilaV2
from qiskit.transpiler.preset_passmanagers import generate_preset_pass_manager

backend = FakeManilaV2()
pm = generate_preset_pass_manager(backend=backend, optimization_level=1)
isa_qc = pm.run(qc)

result = BackendSamplerV2(backend=backend).run([isa_qc], shots=1024).result()
counts = result[0].data.meas.get_counts()
counts

plot_histogram(counts)

Option 3: Echte Quantenhardware

Erfordert ein kostenloses IBM Quantum-Konto. So richtest du eines ein:

1. Registriere dich unter quantum.cloud.ibm.com/registration — keine Kreditkarte für die ersten 30 Tage erforderlich

2. Melde dich unter quantum.cloud.ibm.com an und wähle die Region us-east (erforderlich für den kostenlosen Open Plan)

3. Erstelle eine Instanz (kostenloser Open Plan) unter Instances, falls du noch keine hast

4. Erstelle einen API-Schlüssel unter quantum.cloud.ibm.com (oder unter cloud.ibm.com/iam/apikeys)

5. Kopiere deinen CRN (Cloud Resource Name) von deiner Instances-Seite

Falls du deine Zugangsdaten hier noch nicht gespeichert hast, führe die folgende Zelle aus. Ersetze <your-api-key> durch den API-Schlüssel aus Schritt 4 und <your-crn> durch den CRN aus Schritt 5. Solange du das nicht getan hast, speichert die Zelle nichts, sodass das Ausführen aller Zellen nie ein zuvor gespeichertes Konto überschreiben kann.

from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService

token = "<your-api-key>"
instance = "<your-crn>"

if token.startswith("<") or instance.startswith("<"):
    print("Paste your API key and CRN above first; nothing was saved.")
else:
    QiskitRuntimeService.save_account(
        channel="ibm_quantum_platform",
        token=token,
        instance=instance,
        set_as_default=True,
        overwrite=True,
    )
    print("Account saved.")

Hinweis: Jobs auf echter Hardware können je nach Wartezeiten in der Warteschlange einige Zeit benötigen. Falls die Zelle noch läuft, kannst du deinen Job-Status überprüfen und die Ergebnisse unter quantum.cloud.ibm.com/workloads einsehen.

from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService, SamplerV2
from qiskit.transpiler.preset_passmanagers import generate_preset_pass_manager

service = QiskitRuntimeService()
backend = service.least_busy(operational=True, simulator=False)
print(f"Running on {backend.name}")

pm = generate_preset_pass_manager(backend=backend, optimization_level=1)
isa_qc = pm.run(qc)

result = SamplerV2(mode=backend).run([isa_qc], shots=1024).result()
counts = result[0].data.meas.get_counts()
counts

plot_histogram(counts)

Was kommt als Nächstes?

• Tutorials — Schritt-für-Schritt-Anleitungen zu Algorithmen, Fehlerminderung, Transpilation und mehr

• Guides — Referenzmaterial zum Ausführen von Schaltkreisen, Primitives und der Qiskit Runtime

• Courses — Strukturierte Lernpfade von Quantengrundlagen bis zu Utility-Scale-Computing

• Modules — Vertiefende konzeptionelle Module zu Informatik und Quantenmechanik