実験機能を調べる - Amazon Braket
QuEra Aquila でのローカルデチューニングへのアクセスQuEra Aquila の背の高いジオメトリへのアクセスQuEra Aquila でのタイトジオメトリへのアクセスIQM デバイスの動的回路

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実験機能を調べる

実験的な機能により、可用性が制限され、新機能が新たに導入されたハードウェアにアクセスできます。QuEra Aquila の機能については、Braket コンソールで利用可能な実験機能へのアクセスを直接リクエストする必要があります。

QuEra Aquila の実験機能へのアクセスをリクエストするには：

  1. Amazon Braket コンソールに移動し、左側のメニューで Braket Direct を選択し、実験機能セクションに移動します。

  2. アクセスの取得を選択し、リクエストされた情報を入力します。

  3. ワークロードの詳細と、この機能を使用する予定の場所を指定します。

QuEra Aquila でのローカルデチューニングへのアクセス

ローカルデチューニング (LD) は、カスタマイズ可能な空間パターンを持つ新しい時間依存制御フィールドです。LD フィールドは、カスタマイズ可能な空間パターンに従って量子ビットに影響を与え、均一な駆動フィールドと Rydberg-Rydberg インタラクションが作成できる量子ビットを超えて、異なる量子ビットに対して異なるハミルトニアンを実現します。

制約:

ローカル調整フィールドの空間パターンは AHS プログラムごとにカスタマイズできますが、プログラムの過程で一定です。ローカル調整フィールドの時系列は、ゼロで開始および終了し、すべての値がゼロ以下である必要があります。さらに、ローカル調整フィールドのパラメータは数値制約によって制限されます。数値制約は、特定のデバイスプロパティセクション - の Braket SDK を通じて表示できますaquila_device.properties.paradigm.rydberg.rydbergLocal。

[Limitations:] (制限:)

ローカル調整フィールドを使用する量子プログラムを実行する場合 (その大きさがハミルトニアンで一定ゼロに設定されている場合でも）、デバイスは Aquila のプロパティのパフォーマンスセクションにリストされている T2 時間よりも高速なデコヒーレンスが発生します。不要な場合は、AHS プログラムのハミルトニアンからローカル調整フィールドを省略することをお勧めします。

スピン用語のアナログハミルトニアンシミュレーション。量子ビット、時間依存のグローバル運転フィールド、時間依存のローカル調整があります。

例:

  1. スピンシステムにおける不均一な長手磁界の影響のシミュレーション

    駆動フィールドの振幅とフェーズは、回転時の揚力磁界と同じ影響を量子ビットにもたらしますが、駆動フィールドのデチューニングとローカルデチューニングの合計は、回転時の縦方向フィールドと同じ影響を量子ビットにもたらします。ローカル調整フィールドを空間的に制御することで、より複雑なスピンシステムをシミュレートできます。

  2. 非平衡初期状態の準備

    サンプルノートブック Rydberg 原子を使用した格子ゲージ理論のシミュレーションは、システムを Z2 順序付けられたフェーズにアニーリングするときに、9 原子線形配置の中心原子が振動しないようにする方法を示しています。準備ステップの後、ローカル調整フィールドはランプダウンされ、AHS プログラムはこの特定の非均衡状態から始まるシステムの時間進化をシミュレートし続けます。

  3. 加重最適化の問題の解決

    サンプルノートブック Maximum weight independent set (MWIS) は、Aquila で MWIS 問題を解決する方法を示しています。ローカル調整フィールドは、エッジが Rybderg-blockage 効果によって実現されるユニットディスクグラフのノードの重みを定義するために使用されます。均一な地上状態から始めて、ローカル調整フィールドを徐々に増やすと、システムは MWIS Hamiltonian の地上状態に移行し、問題の解決策を見つけます。

QuEra Aquila の背の高いジオメトリへのアクセス

高さのジオメトリ機能を使用すると、高さを大きくしたジオメトリを指定できます。この機能を使用すると、AHS プログラムのアトム配置は、Aquila の通常の機能を超える y 方向の追加の長さにまたがることができます。

制約:

背の高いジオメトリの最大高さは 0.000128 m (128 um) です。

[Limitations:] (制限:)

アカウントでこの実験的な機能を有効にすると、デバイスのプロパティページとGetDevice呼び出しに表示される機能は、高さの通常の下限を引き続き反映します。AHS プログラムが通常の機能を超えるアトム配置を使用すると、フィルエラーが増加することが予想されます。タスク結果pre_sequenceの一部で予期しない 0 の数が増え、完全に初期化された配置を得る機会が減ります。この効果は、多くのアトムを持つ行で最も強力です。

3 つのドットグラフは、背の高いジオメトリを 1 次元線、はしご、およびマルチプレックス形式で示しています。

例:

  1. より大きな 1d および準 1d 配置

    アトムチェーンとはしごのような配置は、より高いアトム数に拡張できます。y に平行な長い方向を向けることで、これらのモデルの長いインスタンスをプログラミングできます。

  2. 小さなジオメトリでタスクの実行を多重化するスペースを増やす

    Aquila のノートブック並列量子タスクの例は、問題のジオメトリの多重コピーを 1 つのアトム配置に配置することで、利用可能な領域を最大限に活用する方法を示しています。利用可能な領域が多いほど、より多くのコピーを配置できます。

QuEra Aquila でのタイトジオメトリへのアクセス

タイトジオメトリ機能を使用すると、隣接する行間の間隔を短くしてジオメトリを指定できます。AHS プログラムでは、アトムは最小の垂直間隔で区切られて行に配置されます。任意の 2 つのアトムサイトの y 座標は、ゼロ (同じ行) であるか、最小行間隔 (異なる行) よりも大きく異なる必要があります。タイトジオメトリ機能により、行間隔が最小限に抑えられ、よりタイトなアトム配置を作成できます。この拡張機能は、原子間のユークリッド距離の最小要件を変更しませんが、離れた原子が互いに近い隣接する行を占める格子を作成できます。注目すべき例は三角形格子です。

制約:

タイトジオメトリの最小行間隔は 0.000002 m (2 um) です。

[Limitations:] (制限:)

アカウントでこの実験的な機能を有効にすると、デバイスのプロパティページとGetDevice呼び出しに表示される機能は、高さの通常の下限を引き続き反映します。AHS プログラムが通常の機能を超えるアトム配置を使用すると、フィルエラーが増加することが予想されます。お客様は、タスク結果pre_sequenceの一部で予期しない 0 の数が増え、完全に初期化された配置を得る機会が減ります。この効果は、多くのアトムを持つ行で最も強力です。

グラフは左側のドットの三角形格子のタイトなジオメトリを示し、右側のグラフはドットの六角形格子です。

例:

  1. 小さな格子定数を持つ非長方形格子

    行間隔を小さくすると、一部の原子に最も近い隣接部分が対角線方向にある格子を作成できます。注目すべき例としては、三角形、六角形、および Kagome 格子といくつかの準暗号があります。

  2. 調整可能な格子ファミリー

    AHS プログラムでは、インタラクションは原子のペア間の距離を調整することで調整されます。行間隔を小さくすると、互いに異なるアトムペアの相互作用をより自由に調整できます。アトム構造を定義する角度と距離は、最小行間隔の制約によって制限されないためです。注目すべき例は、異なるボンド長を持つ Shastry-Sutherland 格子のファミリーです。

IQM デバイスの動的回路

IQM デバイス上の動的回路は、中間回路測定 (MCM) およびフィードフォワードオペレーションを可能にします。これらの機能により、量子研究者や開発者は、条件付きロジックと量子ビット再利用機能を備えた高度な量子アルゴリズムを実装できます。この実験的な機能は、リソース効率が向上した量子アルゴリズムを探索し、量子エラーの軽減とエラー修正スキームを研究するのに役立ちます。

主な手順：

  • measure_ff: フィードフォワード制御の測定を実装し、量子ビットを測定し、結果をフィードバックキーで保存します。

  • cc_prx: 指定されたフィードバックキーに関連付けられた結果が |1⟩ 状態を測定した場合にのみ適用される、クラシックに制御されたローテーションを実装します。

Amazon Braket は、OpenQASM、、Amazon Braket SDKおよび を介した動的回路をサポートしていますAmazon Braket Qiskit Provider。

制約:

  1. measure_ff 手順のフィードバックキーは一意である必要があります。

  2. は、同じフィードバックキーmeasure_ffを使用して の後に実行cc_prxする必要があります。

  3. 1 つの回路では、量子ビットのフィードフォワードは、1 つの量子ビット、単独で、または別の量子ビットによってのみ制御できます。異なる回路では、異なる制御ペアを持つことができます。

    1. たとえば、量子ビット 1 が量子ビット 2 によって制御されている場合、同じ回路の量子ビット 3 によって制御することはできません。量子ビット 1 と量子ビット 2 の間にコントロールが適用される回数に制限はありません。量子ビット 2 は、量子ビット 2 でアクティブなリセットが実行されない限り、量子ビット 3 (または量子ビット 1) で制御できます。

  4. コントロールは、同じグループ内の量子ビットにのみ適用できます。IQM Garnet および Emeraldデバイスの量子ビットグループは、次の画像にあります。

  5. これらの機能を備えたプログラムは、逐語的なプログラムとして送信する必要があります。逐語的なプログラムの詳細については、OpenQASM 3.0 を使用した逐語的なコンパイル」を参照してください。

[Limitations:] (制限:)

MCM は、プログラム内のフィードフォワード制御にのみ使用できます。MCM の結果 (0 または 1) はタスク結果の一部として返されません。

左側の画像は、正方形の格子に 2 つの量子ビットグループを持つ IQM Garnet 20 量子ビットデバイスであり、右側の画像は、正方形の格子に 4 つの量子ビットグループを持つ IQM Emerald 54 量子ビットデバイスです。

これらのイメージには、両方のIQMデバイスの量子ビットグループが表示されます。Garnet 20 量子ビットデバイスには 2 つの量子ビットグループが含まれ、54 Emerald 量子ビットデバイスには 4 つの量子ビットグループが含まれます。

例:

  1. アクティブなリセットによる Qubit の再利用

    条件付きリセットオペレーションを使用する MCM は、1 つの回路実行内で量子ビットを再利用できます。これにより、回路深度の要件が軽減され、量子デバイスのリソース使用率が向上します。

  2. アクティブなビットフリップ保護

    動的回路はビットフリップエラーを検出し、測定結果に基づいて修正オペレーションを適用します。この実装は、量子エラー検出実験として機能します。

  3. テレポーテーション実験

    ステートテレポーテーションは、ローカル量子演算と MCMs。ゲートテレポートでは、量子演算を直接行わずに量子ビット間にゲートを実装します。これらの実験は、量子誤差補正、測定ベースの量子コンピューティング、量子通信の 3 つの主要な領域における基本的なサブルーチンを示しています。

  4. オープン量子システムシミュレーション

    動的回路は、データ量子ビットと環境のもつれ、環境測定を通じて量子システムのノイズをモデル化します。このアプローチでは、特定の量子ビットを使用してデータと環境要素を表します。ノイズチャネルは、環境に適用されるゲートと測定値によって設計できます。

動的回路の使用の詳細については、Amazon Braket ノートブックリポジトリのその他の例を参照してください。