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Confronta i simulatori Amazon Braket
Questa sezione ti aiuta a selezionare il simulatore Amazon Braket più adatto alle tue attività quantistiche, descrivendo alcuni concetti, limitazioni e casi d'uso.
Scelta tra simulatori locali e simulatori on-demand (,,) SV1 TN1 DM1
Le prestazioni dei simulatori locali dipendono dall'hardware che ospita l'ambiente locale, ad esempio un'istanza del notebook Braket, utilizzata per eseguire il simulatore. I simulatori on-demand vengono eseguiti nel AWS cloud e sono progettati per scalare oltre i tipici ambienti locali. I simulatori on-demand sono ottimizzati per circuiti più grandi, ma aggiungono un sovraccarico di latenza per attività quantistiche o batch di attività quantistiche. Ciò può comportare un compromesso se sono coinvolte molte attività quantistiche. Date queste caratteristiche prestazionali generali, le seguenti linee guida possono aiutarvi a scegliere come eseguire le simulazioni, comprese quelle con rumore.
Per le simulazioni:
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Se ne impiegate meno di 18qubits, utilizzate un simulatore locale.
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Quando impieghi 18-24 anniqubits, scegli un simulatore in base al carico di lavoro.
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Se ne impieghi più di 24qubits, utilizza un simulatore su richiesta.
Per le simulazioni del rumore:
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Se ne impieghi meno di 9qubits, usa un simulatore locale.
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Se impiegate 9-12 personequbits, scegliete un simulatore in base al carico di lavoro.
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Quando ne impieghi più di 12, usa. qubits DM1
Cos'è un simulatore vettoriale di stato?
SV1è un simulatore vettoriale di stato universale. Memorizza la funzione d'onda completa dello stato quantistico e applica in sequenza le operazioni di gate allo stato. Memorizza tutte le possibilità, anche quelle estremamente improbabili. Il tempo di esecuzione del SV1 simulatore per un'operazione quantistica aumenta linearmente con il numero di porte nel circuito.
Cos'è un simulatore di matrici di densità?
DM1simula circuiti quantistici con rumore. Memorizza la matrice a piena densità del sistema e applica in sequenza le porte e le operazioni di rumorosità del circuito. La matrice di densità finale contiene informazioni complete sullo stato quantistico dopo il funzionamento del circuito. Il runtime generalmente scala linearmente con il numero di operazioni e in modo esponenziale con il numero di. qubits
Cos'è un simulatore di rete tensoriale?
TN1codifica i circuiti quantistici in un grafo strutturato.
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I nodi del grafico sono costituiti da porte quantistiche, o. qubits
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I bordi del grafico rappresentano le connessioni tra le porte.
Come risultato di questa struttura, TN1 può trovare soluzioni simulate per circuiti quantistici relativamente grandi e complessi.
TN1richiede due fasi
In genere, TN1 funziona con un approccio in due fasi alla simulazione del calcolo quantistico.
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La fase di prova: in questa fase, TN1 escogita un modo per attraversare il grafico in modo efficiente, che prevede la visita di ogni nodo in modo da poter ottenere la misurazione desiderata. Come cliente, non vedete questa fase perché TN1 esegue entrambe le fasi contemporaneamente per voi. Completa la prima fase e determina se eseguire la seconda fase da solo in base a vincoli pratici. Una volta iniziata la simulazione, non avete alcun contributo in merito a tale decisione.
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La fase di contrazione: questa fase è analoga alla fase di esecuzione di un calcolo in un computer classico. La fase consiste in una serie di moltiplicazioni matriciali. L'ordine di queste moltiplicazioni ha un grande effetto sulla difficoltà del calcolo. Pertanto, la fase di prova viene eseguita innanzitutto per trovare i percorsi di calcolo più efficaci sul grafico. Dopo aver trovato il percorso di contrazione durante la fase di prova, unisce le porte del circuito per TN1 produrre i risultati della simulazione.
TN1i grafici sono analoghi a una mappa
Metaforicamente, puoi confrontare il TN1 grafico sottostante con le strade di una città. In una città con una griglia pianificata, è facile trovare un percorso verso la destinazione utilizzando una mappa. In una città con strade non pianificate, nomi di strade duplicati e così via, può essere difficile trovare un percorso verso la destinazione guardando una mappa.
Se TN1 non eseguissi la fase di prova, sarebbe come camminare per le strade della città per trovare la tua destinazione, invece di guardare prima una mappa. Passare più tempo a guardare la mappa può davvero ripagare in termini di tempo a piedi. Allo stesso modo, la fase di prova fornisce informazioni preziose.
Si potrebbe dire che TN1 ha una certa «consapevolezza» della struttura del circuito sottostante che attraversa. Acquisisce questa consapevolezza durante la fase di prova.
Tipi di problemi più adatti a ciascuno di questi tipi di simulatori
SV1è adatto a qualsiasi classe di problemi che si basano principalmente sull'avere un certo numero di porte qubits e. In genere, il tempo richiesto cresce linearmente con il numero di porte, mentre non dipende dal numero di. shots SV1è generalmente più veloce rispetto TN1 ai circuiti inferiori a 28. qubits
SV1può essere più lento per qubit numeri più alti perché in realtà simula tutte le possibilità, anche quelle estremamente improbabili. Non ha modo di determinare quali risultati siano probabili. Pertanto, per una 30-qubit valutazione, SV1 deve calcolare 2^30 configurazioni. Il limite di 34 qubits per il SV1 simulatore Amazon Braket è un vincolo pratico dovuto alle limitazioni di memoria e archiviazione. Puoi pensarlo in questo modo: ogni volta che aggiungi un qubit aSV1, il problema diventa due volte più difficile.
Per molte classi di problemi, TN1 può valutare circuiti molto più grandi in tempi realistici rispetto a SV1 perché TN1 sfrutta la struttura del grafico. In sostanza tiene traccia dell'evoluzione delle soluzioni dal punto di partenza e conserva solo le configurazioni che contribuiscono a un'attraversamento efficiente. In altre parole, salva le configurazioni per creare un ordinamento di moltiplicazione delle matrici che si traduce in un processo di valutazione più semplice.
Perché TN1 il numero di porte qubits e conta, ma la struttura del grafico conta molto di più. Ad esempio, TN1 è molto bravo a valutare circuiti (grafici) in cui le porte sono a corto raggio (ossia, ciascuna qubit è collegata tramite porte solo alla vicina più vicinaqubits) e circuiti (grafici) in cui le connessioni (o le porte) hanno un intervallo simile. Un intervallo tipico è quello di far qubit parlare ogni persona solo con TN1 altre persone che si trovano a 5 minuti di distanza. qubits qubits Se la maggior parte della struttura può essere scomposta in relazioni più semplici come queste, che possono essere rappresentate in matrici più, più piccole o più uniformi, TN1 esegue la valutazione in modo efficiente.
Limitazioni di TN1
TN1può essere più lento rispetto SV1 alla complessità strutturale del grafico. Per alcuni grafici, TN1 termina la simulazione dopo la fase di prova e mostra uno stato di, per uno dei FAILED due motivi seguenti:
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Impossibile trovare un percorso: se il grafico è troppo complesso, è troppo difficile trovare un buon percorso trasversale e il simulatore rinuncia al calcolo. TN1non è in grado di eseguire la contrazione. È possibile che venga visualizzato un messaggio di errore simile a questo:
No viable contraction path found. -
La fase di contrazione è troppo difficile: in alcuni grafici è TN1 possibile trovare un percorso trasversale, ma la valutazione è molto lunga e richiede molto tempo. In questo caso, la contrazione è così costosa che il costo sarebbe proibitivo e si interrompe invece dopo la fase di prova. TN1 È possibile che venga visualizzato un messaggio di errore simile a questo:
Predicted runtime based on best contraction path found exceeds TN1 limit.
Nota
Ti viene addebitato il costo della fase di prova TN1 anche se non viene eseguita la contrazione e viene visualizzato uno stato. FAILED
La durata prevista dipende anche dal conteggio. shot Negli scenari peggiori, il tempo di TN1 contrazione dipende linearmente dal conteggio. shot Il circuito può essere contrattabile con un numero inferiore. shots Ad esempio, potresti inviare un compito quantistico con 100shots, che TN1 decide che non è contrattabile, ma se lo invii nuovamente con solo 10, la contrazione procede. In questa situazione, per ottenere 100 campioni, potreste inviare 10 compiti quantistici su 10 shots per lo stesso circuito e alla fine combinare i risultati.
Come buona prassi, ti consigliamo di testare sempre il tuo circuito o la tua classe di circuito con alcuni shots (ad esempio, 10) per scoprire la resistenza del circuitoTN1, prima di procedere con un numero maggiore di. shots
Nota
La serie di moltiplicazioni che forma la fase di contrazione inizia con piccole matrici NxN. Ad esempio, un gate richiede una matrice 4x4. 2-qubit Le matrici intermedie necessarie durante una contrazione giudicata troppo difficile sono gigantesche. Il completamento di tale calcolo richiederebbe giorni. Ecco perché Amazon Braket non tenta contrazioni estremamente complesse.
Concurrency (Simultaneità)
Tutti i simulatori Braket offrono la possibilità di eseguire più circuiti contemporaneamente. I limiti di concorrenza variano in base al simulatore e alla regione. Per ulteriori informazioni sui limiti di concorrenza, consulta la pagina Quote.
