Hamiltoniano Esquema del programa de AHS de Braket Esquema de resultados de tareas de AHS de Braket QuEra esquema de propiedades del dispositivo

Envíe un programa analógico con Aquila QuEra

Esta página incluye documentación completa sobre las capacidades de la máquina Aquila de QuEra. Los detalles que se tratan aquí son los siguientes:

El hamiltoniano parametrizado simulado por Aquila
Parámetros del programa de AHS
Contenido de resultados de AHS
Parámetro de capacidades de Aquila

En esta sección:

Hamiltoniano
Esquema del programa de AHS de Braket
Esquema de resultados de tareas de AHS de Braket
QuEra esquema de propiedades del dispositivo

Hamiltoniano

La máquina Aquila de QuEra simula el siguiente hamiltoniano (dependiente del tiempo) de forma nativa:

nota

El acceso a la desintonización local es una capacidad experimental y está disponible previa solicitud a través de Braket Direct.

donde

H_drive,k(t)=( ¹/₂ Ω(t)e^iϕ(t)S_−,k + ¹/₂ Ω(t)e^−iϕ(t) S_+,k) + (−Δ_global(t)n_k),
- Ω(t) es la amplitud de excitación global dependiente del tiempo (también conocida como frecuencia de Rabi), en unidades de (rad / s)
- φ (t) es la fase global dependiente del tiempo, medida en radianes
- S_−,k y S_+,k son los operadores de reducción y aumento del espín del átomo k (en la base |↓⟩=|g⟩, |↑⟩=|r⟩, son S₋=|g⟩⟨r|, S₊=(S₋)^†=|r⟩⟨g|)
- Δ_global(t) es la desintonización global dependiente del tiempo
- n_k es el operador de proyección sobre el estado de Rydberg del átomo k (es decir, n=|r⟩⟨r|)
H_{local detuning,k}(t)=-Δ_local(t)h_kn_k
- Δ_local(t) es el factor dependiente del tiempo del desplazamiento de frecuencia local, en unidades de (rad / s)
- h_k es el factor dependiente del emplazamiento, un número adimensional entre 0,0 y 1,0
V_vdw,k,l=C₆/(d_k,l)⁶n_kn_l,
- C₆ es el coeficiente de van der Waals en unidades de (rad / s) * (m)^6
- d_k,l es la distancia euclidiana entre los átomos k y l, medida en metros.

Los usuarios tienen control sobre los siguientes parámetros a través del esquema del programa de AHS de Braket.

Disposición de átomos en 2-d (coordenadas x_k e y_k de cada átomo k, en unidades de um), que controla las distancias atómicas por pares d_k,l con k,l=1,2,…N
Ω(t), la frecuencia Rabi global dependiente del tiempo en unidades de (rad / s)
ϕ(t), la fase global dependiente del tiempo en unidades de (rad)
Δ_global(t), la desintonización global dependiente del tiempo en unidades de (rad / s)
Δ_local(t), el factor (global) dependiente del tiempo de la magnitud de la desintonización local en unidades de (rad / s)
h_k, el factor (estático) dependiente del emplazamiento de la magnitud de la desintonización local, un número adimensional entre 0,0 y 1,0

nota

El usuario no puede controlar qué niveles están involucrados (es decir, los operadores S ₋₊, S, n son fijos) ni la intensidad del coeficiente de Rydberg-Rydberg interacción (C₆).

Esquema del programa de AHS de Braket

Objeto braket.ir.ahs.program_v1.Program (ejemplo)

nota

Si la característica desintonización local no está habilitada para su cuenta, use localDetuning=[] en el siguiente ejemplo.


Program(
    braketSchemaHeader=BraketSchemaHeader(
        name='braket.ir.ahs.program',
        version='1'
    ),
    setup=Setup(
        ahs_register=AtomArrangement(
            sites=[
                [Decimal('0'), Decimal('0')],
                [Decimal('0'), Decimal('4e-6')],
                [Decimal('4e-6'), Decimal('0')]
            ],
            filling=[1, 1, 1]
        )
    ),
    hamiltonian=Hamiltonian(
        drivingFields=[
            DrivingField(
                amplitude=PhysicalField(
                    time_series=TimeSeries(
                        values=[Decimal('0'), Decimal('15700000.0'), Decimal('15700000.0'), Decimal('0')],
                        times=[Decimal('0'), Decimal('0.000001'), Decimal('0.000002'), Decimal('0.000003')]
                    ),
                    pattern='uniform'
                ),
                phase=PhysicalField(
                    time_series=TimeSeries(
                        values=[Decimal('0'), Decimal('0')],
                        times=[Decimal('0'), Decimal('0.000003')]
                    ),
                    pattern='uniform'
                ),
                detuning=PhysicalField(
                    time_series=TimeSeries(
                        values=[Decimal('-54000000.0'), Decimal('54000000.0')],
                        times=[Decimal('0'), Decimal('0.000003')]
                    ),
                    pattern='uniform'
                )
            )
        ],
        localDetuning=[
            LocalDetuning(
                magnitude=PhysicalField(
                    times_series=TimeSeries(
                        values=[Decimal('0'), Decimal('25000000.0'), Decimal('25000000.0'), Decimal('0')],
                        times=[Decimal('0'), Decimal('0.000001'), Decimal('0.000002'), Decimal('0.000003')]
                    ),
                    pattern=Pattern([Decimal('0.8'), Decimal('1.0'), Decimal('0.9')])
                )
            )
        ]
    )
)

JSON (ejemplo)

nota

Si la característica desintonización local no está habilitada para su cuenta, use "localDetuning": [] en el siguiente ejemplo.


{
    "braketSchemaHeader": {
        "name": "braket.ir.ahs.program",
        "version": "1"
    },
    "setup": {
        "ahs_register": {
            "sites": [
                [0E-7, 0E-7], 
                [0E-7, 4E-6],
                [4E-6, 0E-7]
            ],
            "filling": [1, 1, 1]
        }
    },
    "hamiltonian": {
        "drivingFields": [
            {
                "amplitude": {
                    "time_series": {
                        "values": [0.0, 15700000.0, 15700000.0, 0.0],
                        "times": [0E-9, 0.000001000, 0.000002000, 0.000003000]
                    },
                    "pattern": "uniform"
                },
                "phase": {
                    "time_series": {
                        "values": [0E-7, 0E-7],
                        "times": [0E-9, 0.000003000]
                    },
                    "pattern": "uniform"
                },
                "detuning": {
                    "time_series": {
                        "values": [-54000000.0, 54000000.0],
                        "times": [0E-9, 0.000003000]
                    },
                    "pattern": "uniform"
                }
            }
        ],
        "localDetuning": [
            {
                "magnitude": {
                    "time_series": {
                        "values": [0.0, 25000000.0, 25000000.0, 0.0],
                        "times": [0E-9, 0.000001000, 0.000002000, 0.000003000]
                    },
                    "pattern": [0.8, 1.0, 0.9]
                }
            }
        ]
    }
}

Campos principales
Campo de programa	type	description
setup.ahs_register.sites	List[List[Decimal]]	Lista de coordenadas 2-d donde las pinzas atrapan átomos
setup.ahs_register.filling	List[int]	Marca los átomos que ocupan los emplazamientos de la trampa con 1 y los emplazamientos vacíos con 0
hamiltonian.drivingFields[].amplitude.time_series.times	List[Decimal]	puntos temporales de la amplitud de accionamiento, Omega(t)
hamiltonian.drivingFields[].amplitude.time_series.values	List[Decimal]	valores de la amplitud de accionamiento, Omega(t)
hamiltonian.drivingFields[].amplitude.pattern	str	patrón espacial de la amplitud de conducción, Omega(t); debe ser «uniform»
hamiltonian.drivingFields[].phase.time_series.times	List[Decimal]	puntos temporales de la fase de accionamiento, phi(t)
hamiltonian.drivingFields[].phase.time_series.values	List[Decimal]	valores de la fase de accionamiento, phi(t)
hamiltonian.drivingFields[].phase.pattern	str	patrón espacial de la fase de accionamiento, phi(t); debe ser «uniform»
hamiltonian.drivingFields[].detuning.time_series.times	List[Decimal]	puntos temporales de la desafinación de la conducción, Delta_global (t)
hamiltonian.drivingFields[].detuning.time_series.values	List[Decimal]	valores de la desafinación de la conducción, (t) Delta_global
hamiltonian.drivingFields[].detuning.pattern	str	patrón espacial de la desafinación de la conducción, Delta_global (t); debe ser «uniforme»
hamiltonian.localDetuning[].magnitude.time_series.times	List[Decimal]	puntos temporales del factor dependiente del tiempo de la magnitud de desafinación local, (t) Delta_local
hamiltonian.localDetuning[].magnitude.time_series.values	List[Decimal]	valores del factor dependiente del tiempo de la magnitud de desafinación local, (t) Delta_local
hamiltonian.localDetuning[].magnitude.pattern	List[Decimal]	factor dependiente del emplazamiento de la magnitud de desintonización local, h_k (los valores corresponden a los emplazamientos en setup.ahs_register.sites)

Campos de metadatos
Campo de programa	type	description
corchete SchemaHeader.name	str	nombre del esquema; debe ser «braket.ir.ahs.program»
soporte SchemaHeader.version	str	versión del esquema

Esquema de resultados de tareas de AHS de Braket

braket.tasks.analog_hamiltonian_simulation_quantum_task_result. AnalogHamiltonianSimulationQuantumTaskResult(ejemplo)


AnalogHamiltonianSimulationQuantumTaskResult(
    task_metadata=TaskMetadata(
        braketSchemaHeader=BraketSchemaHeader(
            name='braket.task_result.task_metadata',
            version='1'
        ),
        id='arn:aws:braket:us-east-1:123456789012:quantum-task/12345678-90ab-cdef-1234-567890abcdef',
        shots=2,
        deviceId='arn:aws:braket:us-east-1::device/qpu/quera/Aquila',
        deviceParameters=None,
        createdAt='2022-10-25T20:59:10.788Z',
        endedAt='2022-10-25T21:00:58.218Z',
        status='COMPLETED',
        failureReason=None
    ),
    measurements=[
        ShotResult(
            status=<AnalogHamiltonianSimulationShotStatus.SUCCESS: 'Success'>,

            pre_sequence=array([1, 1, 1, 1]),
            post_sequence=array([0, 1, 1, 1])
        ),

        ShotResult(
            status=<AnalogHamiltonianSimulationShotStatus.SUCCESS: 'Success'>,

            pre_sequence=array([1, 1, 0, 1]),
            post_sequence=array([1, 0, 0, 0])
        )
    ]
)

JSON (ejemplo)


{
    "braketSchemaHeader": {
        "name": "braket.task_result.analog_hamiltonian_simulation_task_result",
        "version": "1"
    },
    "taskMetadata": {
        "braketSchemaHeader": {
            "name": "braket.task_result.task_metadata",
            "version": "1"
        },
        "id": "arn:aws:braket:us-east-1:123456789012:quantum-task/12345678-90ab-cdef-1234-567890abcdef",
        "shots": 2,
        "deviceId": "arn:aws:braket:us-east-1::device/qpu/quera/Aquila",

        "createdAt": "2022-10-25T20:59:10.788Z",
        "endedAt": "2022-10-25T21:00:58.218Z",
        "status": "COMPLETED"

    },
    "measurements": [
        {
            "shotMetadata": {"shotStatus": "Success"},
            "shotResult": {
                "preSequence": [1, 1, 1, 1],
                "postSequence": [0, 1, 1, 1]
            }
        },
        {
            "shotMetadata": {"shotStatus": "Success"},
            "shotResult": {
                "preSequence": [1, 1, 0, 1],
                "postSequence": [1, 0, 0, 0]
            }
        }
    ],
    "additionalMetadata": {
        "action": {...}
        "queraMetadata": {
            "braketSchemaHeader": {
                "name": "braket.task_result.quera_metadata",
                "version": "1"
            },
            "numSuccessfulShots": 100
        }
    }
}

Campos principales
Campo de resultados de la tarea	type	description
medidas [] .shot Result.preSequence	List[int]	Pre-sequence bits de medición (uno para cada sitio atómico) para cada toma: 0 si el sitio está vacío, 1 si el sitio está lleno, medidos antes de las secuencias de pulsos que impulsan la evolución cuántica
mediciones [] .shot Result.postSequence	List[int]	Post-sequence bits de medición para cada toma: 0 si el átomo está en el estado de Rydberg o el sitio está vacío, 1 si el átomo está en el estado fundamental, medidos al final de las secuencias de pulsos que siguen la evolución cuántica

Campos de metadatos
Campo de resultados de la tarea	type	description
corchete SchemaHeader.name	str	nombre del esquema; debe ser «braket.task_result.analog_hamiltonian_simulation_task_result»
soporte SchemaHeader.version	str	versión del esquema
tarea Metadata.braketSchemaHeader.name	str	nombre del esquema; debe ser «braket.task_result.task_metadata»
tarea Metadata.braketSchemaHeader.version	str	versión del esquema
tarea Metadata.id	str	El ID de la tarea cuántica. Para las tareas AWS cuánticas, esta es la tarea cuántica ARN.
tarea Metadata.shots	int	El número de shots de la tarea cuántica
tarea Metadata.shots.deviceId	str	El ID del dispositivo en el que se ejecutó la tarea cuántica. En el AWS caso de los dispositivos, este es el ARN del dispositivo.
tarea Metadata.shots.createdAt	str	La marca de tiempo de la creación; el formato debe estar en formato de ISO-8601/RFC3339 cadena. YYYY-MM-DDTHH:mm:ss.sssZ El valor predeterminado es Ninguno.
tarea Metadata.shots.endedAt	str	La marca de tiempo en la que finalizó la tarea cuántica; el formato debe estar en formato de ISO-8601/RFC3339 cadena. YYYY-MM-DDTHH:mm:ss.sssZ El valor predeterminado es Ninguno.
tarea Metadata.shots.status	str	El estado de la tarea cuántica (CREADA, EN COLA, EN EJECUCIÓN, COMPLETADA, FALLIDA). El valor predeterminado es Ninguno.
tarea Metadata.shots.failureReason	str	El motivo del error de la tarea cuántica. El valor predeterminado es Ninguno.
adicional Metadata.action	braket.ir.ahs.program_v1.Program	(Consulte la sección Esquema del programa de AHS de Braket)
adicional Metadata.action.braketSchemaHeader.queraMetadata.name	str	nombre del esquema; debe ser «braket.task_result.quera_metadata»
adicional Metadata.action.braketSchemaHeader.queraMetadata.version	str	versión del esquema
adicional Metadata.action.numSuccessfulShots	int	número de shots totalmente de éxito; debe ser igual al número de shots solicitado
medidas [] .shot Metadata.shotStatus	int	El estado del shot (éxito, éxito parcial, fracaso) debe ser «Éxito».

QuEra esquema de propiedades del dispositivo

braket.device_schema.quera.quera_device_capabilities_v1. QueraDeviceCapabilities(ejemplo)


QueraDeviceCapabilities(
    service=DeviceServiceProperties(
        braketSchemaHeader=BraketSchemaHeader(
            name='braket.device_schema.device_service_properties', 
            version='1'
            ), 
            executionWindows=[
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.MONDAY: 'Monday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(1, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(23, 59, 59)
                ), 
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.TUESDAY: 'Tuesday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(0, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(12, 0)
                ), 
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.WEDNESDAY: 'Wednesday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(0, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(12, 0)
                ), 
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.FRIDAY: 'Friday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(0, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(23, 59, 59)
                ), 
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.SATURDAY: 'Saturday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(0, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(23, 59, 59)
                ), 
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.SUNDAY: 'Sunday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(0, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(12, 0)
                )
            ], 
            shotsRange=(1, 1000), 
            deviceCost=DeviceCost(
                price=0.01, 
                unit='shot'
            ), 
            deviceDocumentation=
                DeviceDocumentation(
                    imageUrl='https://a.b.cdn.console.awsstatic.com/59534b58c709fc239521ef866db9ea3f1aba73ad3ebcf60c23914ad8c5c5c878/a6cfc6fca26cf1c2e1c6.png', 
                    summary='Analog quantum processor based on neutral atom arrays', 
                    externalDocumentationUrl='https://www.quera.com/aquila'
                ), 
                deviceLocation='Boston, USA', 
                updatedAt=datetime.datetime(2024, 1, 22, 12, 0, tzinfo=datetime.timezone.utc), 
                getTaskPollIntervalMillis=None
    ), 
    action={
        <DeviceActionType.AHS: 'braket.ir.ahs.program'>: DeviceActionProperties(
                version=['1'], 
                actionType=<DeviceActionType.AHS: 'braket.ir.ahs.program'>
            )
    }, 
    deviceParameters={}, 
    braketSchemaHeader=BraketSchemaHeader(
        name='braket.device_schema.quera.quera_device_capabilities', 
        version='1'
    ), 
    paradigm=QueraAhsParadigmProperties(
        ...
        # See https://github.com/amazon-braket/amazon-braket-schemas-python/blob/main/src/braket/device_schema/quera/quera_ahs_paradigm_properties_v1.py
        ...
    )  
)

JSON (ejemplo)


{
    "service": {
        "braketSchemaHeader": {
            "name": "braket.device_schema.device_service_properties",
            "version": "1"
        },
        "executionWindows": [
            {
                "executionDay": "Monday",
                "windowStartHour": "01:00:00",
                "windowEndHour": "23:59:59"
            },
            {
                "executionDay": "Tuesday",
                "windowStartHour": "00:00:00",
                "windowEndHour": "12:00:00"
            },
            {
                "executionDay": "Wednesday",
                "windowStartHour": "00:00:00",
                "windowEndHour": "12:00:00"
            },
            {
                "executionDay": "Friday",
                "windowStartHour": "00:00:00",
                "windowEndHour": "23:59:59"
            },
            {
                "executionDay": "Saturday",
                "windowStartHour": "00:00:00",
                "windowEndHour": "23:59:59"
            },
            {
                "executionDay": "Sunday",
                "windowStartHour": "00:00:00",
                "windowEndHour": "12:00:00"
            }
        ],
        "shotsRange": [
            1,
            1000
        ],
        "deviceCost": {
            "price": 0.01,
            "unit": "shot"
        },
        "deviceDocumentation": {
            "imageUrl": "https://a.b.cdn.console.awsstatic.com/59534b58c709fc239521ef866db9ea3f1aba73ad3ebcf60c23914ad8c5c5c878/a6cfc6fca26cf1c2e1c6.png",
            "summary": "Analog quantum processor based on neutral atom arrays",
            "externalDocumentationUrl": "https://www.quera.com/aquila"
        },
        "deviceLocation": "Boston, USA",
        "updatedAt": "2024-01-22T12:00:00+00:00"
    },
    "action": {
        "braket.ir.ahs.program": {
            "version": [
                "1"
            ],
            "actionType": "braket.ir.ahs.program"
        }
    },
    "deviceParameters": {},
    "braketSchemaHeader": {
        "name": "braket.device_schema.quera.quera_device_capabilities",
        "version": "1"
    },
    "paradigm": {
        ...
        # See Aquila device page > "Calibration" tab > "JSON" page
        ...
    }
}

Campos de propiedades de servicio
Campos de propiedades de servicio	type	description
service.executionWindows[].executionDay	ExecutionDay	Días del periodo de ejecución; debe ser «Todos los días», «Días laborables», «Fin de semana», «Lunes», «Martes», «Miércoles», «Jueves», «Viernes», «Sábado» o «Domingo»
Service.ExecutionWindows [] .window StartHour	datetime.time	Formato UTC de 24 horas de la hora en que comienza el periodo de ejecución
Service.ExecutionWindows [] .window EndHour	datetime.time	Formato UTC de 24 horas de la hora en que finaliza el periodo de ejecución
service.qpu_capabilities.service.shotsRange	Tuple[int, int]	Número mínimo y máximo de shots del dispositivo
service.qpu_capabilities.service.device Cost.price	float	Precio del dispositivo en dólares estadounidenses
service.qpu_capabilities.service.device Cost.unit	str	unidad para cobrar el precio, por ejemplo: «minuto», «hora», «disparo», «tarea»

Campos de metadatos
Campo de metadatos	type	description
action[].version	str	versión del esquema del programa de AHS
action[].actionType	ActionType	nombre del esquema del programa de AHS; debe ser «braket.ir.ahs.program»
service.bracket SchemaHeader.name	str	nombre del esquema; debe ser «braket.device_schema.device_service_properties»
service.braket SchemaHeader.version	str	versión del esquema
servicio.dispositivo Documentation.imageUrl	str	URL de la imagen del dispositivo
servicio.dispositivo Documentation.summary	str	breve descripción del dispositivo
servicio.dispositivo Documentation.externalDocumentationUrl	str	URL de documentación externa
service.deviceLocation	str	ubicación geográfica del dispositivo
service.updatedAt	datetime	hora en que se actualizaron las propiedades del dispositivo por última vez

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Convenciones del documento

Hola AHS: ejecución de la primera simulación hamiltoniana analógica

(Avanzado) Trabajando con AWS Boto3