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Comparez les simulateurs Amazon Braket
Cette section vous aide à sélectionner le simulateur Amazon Braket le mieux adapté à votre tâche quantique, en décrivant certains concepts, limitations et cas d'utilisation.
Choix entre des simulateurs locaux et des simulateurs à la demande (SV1,,TN1) DM1
Les performances des simulateurs locaux dépendent du matériel qui héberge l'environnement local, tel qu'une instance de bloc-notes Braket, utilisée pour exécuter votre simulateur. Les simulateurs à la demande s'exécutent dans le AWS cloud et sont conçus pour évoluer au-delà des environnements locaux classiques. Les simulateurs à la demande sont optimisés pour les circuits de plus grande taille, mais ajoutent un certain temps de latence par tâche quantique ou par lot de tâches quantiques. Cela peut impliquer un compromis si de nombreuses tâches quantiques sont impliquées. Compte tenu de ces caractéristiques de performance générales, les conseils suivants peuvent vous aider à choisir le mode d'exécution des simulations, y compris celles impliquant du bruit.
Pour les simulations :
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Si vous employez moins de 18 personnesqubits, utilisez un simulateur local.
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Si vous employez entre 18 et 24 ansqubits, choisissez un simulateur en fonction de la charge de travail.
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Si vous employez plus de 24 personnesqubits, utilisez un simulateur à la demande.
Pour les simulations de bruit :
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Si vous en employez moins de 9qubits, utilisez un simulateur local.
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Lorsque vous employez 9 à 12 personnesqubits, choisissez un simulateur en fonction de la charge de travail.
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Lorsque vous en employez plus de 12qubits, utilisezDM1.
Qu'est-ce qu'un simulateur de vecteurs d'état ?
SV1est un simulateur de vecteur d'état universel. Il mémorise la fonction pleine onde de l'état quantique et applique séquentiellement des opérations de porte à l'état. Il stocke toutes les possibilités, même les plus improbables. La durée de fonctionnement du SV1 simulateur pour une tâche quantique augmente de façon linéaire avec le nombre de portes du circuit.
Qu'est-ce qu'un simulateur de matrice de densité ?
DM1simule des circuits quantiques avec du bruit. Il stocke la matrice de densité complète du système et applique séquentiellement les portes et les opérations de bruit du circuit. La matrice de densité finale contient des informations complètes sur l'état quantique après le fonctionnement du circuit. Le temps d'exécution évolue généralement de manière linéaire avec le nombre d'opérations et de manière exponentielle avec le nombre de. qubits
Qu'est-ce qu'un simulateur de réseau tensoriel ?
TN1code des circuits quantiques dans un graphe structuré.
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Les nœuds du graphe sont constitués de portes quantiques, ouqubits.
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Les arêtes du graphique représentent les connexions entre les portes.
Grâce à cette structure, TN1 on peut trouver des solutions simulées pour des circuits quantiques relativement grands et complexes.
TN1nécessite deux phases
TN1Fonctionne généralement selon une approche en deux phases pour simuler le calcul quantique.
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La phase de répétition : Au cours de cette TN1 phase, trouve un moyen de parcourir le graphique de manière efficace, ce qui implique de visiter chaque nœud afin d'obtenir la mesure souhaitée. En tant que client, vous ne voyez pas cette phase car elle TN1 exécute les deux phases ensemble pour vous. Il termine la première phase et détermine s'il convient d'exécuter la deuxième phase seule en fonction de contraintes pratiques. Vous n'avez aucune influence sur cette décision une fois que la simulation a commencé.
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La phase de contraction : Cette phase est analogue à la phase d'exécution d'un calcul dans un ordinateur classique. La phase consiste en une série de multiplications matricielles. L'ordre de ces multiplications a une grande influence sur la difficulté du calcul. Par conséquent, la phase de répétition est d'abord effectuée pour trouver les chemins de calcul les plus efficaces sur le graphique. Une fois qu'il a trouvé le chemin de contraction pendant la phase de répétition, il TN1 contracte les portes de votre circuit pour produire les résultats de la simulation.
TN1les graphes sont analogues à une carte
Métaphoriquement, vous pouvez comparer le TN1 graphique sous-jacent aux rues d'une ville. Dans une ville dotée d'une grille planifiée, il est facile de trouver un itinéraire vers votre destination à l'aide d'une carte. Dans une ville avec des rues non planifiées, des noms de rue dupliqués, etc., il peut être difficile de trouver un itinéraire vers votre destination en consultant une carte.
Si vous TN1 n'avez pas effectué la phase de répétition, ce serait comme marcher dans les rues de la ville pour trouver votre destination, au lieu de regarder d'abord une carte. Il peut être très rentable en termes de temps de marche de passer plus de temps à regarder la carte. De même, la phase de répétition fournit des informations précieuses.
On pourrait dire qu'il TN1 a une certaine « conscience » de la structure du circuit sous-jacent qu'il traverse. Il acquiert cette prise de conscience au cours de la phase de répétition.
Types de problèmes les mieux adaptés à chacun de ces types de simulateurs
SV1est bien adapté à tous les types de problèmes qui reposent principalement sur la présence d'un certain nombre de portes qubits et. Généralement, le temps requis augmente linéairement avec le nombre de portes, alors qu'il ne dépend pas du nombre deshots. SV1est généralement plus rapide que TN1 pour les circuits de moins de 28 ansqubits.
SV1peut être plus lent pour des qubit nombres plus élevés car il simule en fait toutes les possibilités, même les plus improbables. Il n'a aucun moyen de déterminer quels résultats sont probables. Ainsi, pour une 30-qubit évaluation, SV1 il faut calculer 2^30 configurations. La limite de 34 qubits pour le SV1 simulateur Amazon Braket est une contrainte pratique en raison des limites de mémoire et de stockage. Vous pouvez y penser comme ceci : chaque fois que vous ajoutez un qubit àSV1, le problème devient deux fois plus difficile.
Pour de nombreuses catégories de problèmes, il est TN1 possible d'évaluer des circuits beaucoup plus grands en temps SV1 réel que parce qu'TN1il tire parti de la structure du graphe. Il suit essentiellement l'évolution des solutions depuis leur point de départ et ne retient que les configurations qui contribuent à une traversée efficace. Autrement dit, il enregistre les configurations pour créer un ordre de multiplication matricielle qui simplifie le processus d'évaluation.
En TN1 effet, le nombre de portes qubits et est important, mais la structure du graphe est beaucoup plus importante. Par exemple, TN1 est très bon pour évaluer les circuits (graphes) dans lesquels les portes sont à courte portée (c'est-à-dire que chacune qubit est connectée par des portes uniquement à son voisin le plus prochequbits), et les circuits (graphes) dans lesquels les connexions (ou portes) ont une portée similaire. Une fourchette typique TN1 consiste à ce que chacun ne qubit parle qu'à d'autres qubits personnes situées qubits à 5. Si la majeure partie de la structure peut être décomposée en relations plus simples telles que celles-ci, qui peuvent être représentées dans des matrices plus nombreuses, plus petites ou plus uniformes, l'évaluation est TN1 réalisée de manière efficace.
Limites de TN1
TN1peut être plus lent qu'SV1en fonction de la complexité structurelle du graphique. Pour certains graphiques, TN1 met fin à la simulation après la phase de répétition et affiche un statut deFAILED, pour l'une des deux raisons suivantes :
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Impossible de trouver un chemin — Si le graphe est trop complexe, il est trop difficile de trouver un bon chemin de traversée et le simulateur abandonne le calcul. TN1Impossible d'effectuer la contraction. Un message d'erreur similaire à celui-ci peut s'afficher :
No viable contraction path found. -
La phase de contraction est trop difficile : dans certains graphiques, il est TN1 possible de trouver un chemin de traversée, mais son évaluation est très longue et prend énormément de temps. Dans ce cas, la contraction est si coûteuse qu'elle serait prohibitive et qu'elle se terminerait après la TN1 phase de répétition. Un message d'erreur similaire à celui-ci peut s'afficher :
Predicted runtime based on best contraction path found exceeds TN1 limit.
Note
La phase de répétition vous est facturée TN1 même si aucune contraction n'est effectuée et que vous voyez un FAILED statut.
Le temps d'exécution prévu dépend également du shot nombre. Dans le pire des cas, le temps de TN1 contraction dépend linéairement du nombre. shot Le circuit peut être contractable avec moinsshots. Par exemple, vous pouvez soumettre une tâche quantique avec 100shots, qui TN1 décide qu'elle n'est pas contractualisable, mais si vous la soumettez à nouveau avec seulement 10, la contraction se poursuit. Dans ce cas, pour obtenir 100 échantillons, vous pouvez soumettre 10 tâches quantiques de 10 shots pour le même circuit et combiner les résultats au final.
À titre de bonne pratique, nous vous recommandons de toujours tester votre circuit ou votre classe de circuit avec quelques-uns shots (par exemple, 10) pour déterminer la dureté de votre circuitTN1, avant de passer à un nombre plus élevé deshots.
Note
La série de multiplications qui forme la phase de contraction commence par de petites matrices NxN. Par exemple, une 2-qubit porte nécessite une matrice 4x4. Les matrices intermédiaires nécessaires lors d'une contraction jugée trop difficile sont gigantesques. Un tel calcul nécessiterait des jours. C'est pourquoi Amazon Braket ne tente pas de contractions extrêmement complexes.
Simultanéité
Tous les simulateurs Braket vous permettent d'exécuter plusieurs circuits simultanément. Les limites de simultanéité varient selon le simulateur et la région. Pour plus d'informations sur les limites de simultanéité, consultez la page Quotas.
