Braket はどのような OpenQASM 機能をサポートしていますか? - Amazon Braket
サポートされている OpenQASM データ型サポートされている OpenQASM ステートメントBraket OpenQASM プラグマLocalSimulator での OpenQASM の高度な機能のサポートOpenPulse でサポートされているオペレーションと文法

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Braket はどのような OpenQASM 機能をサポートしていますか?

以下のセクションでは、Braket でサポートされている OpenQASM 3.0 のデータ型、ステートメント、およびプラグマ命令を示します。

サポートされている OpenQASM データ型

Amazon Braket では以下の OpenQASM データ型がサポートされています。

  • 非負の整数は (仮想および物理) 量子ビットのインデックスに使用されます。

    • cnot q[0], q[1];

    • h $0;

  • 浮動小数点数や定数は、ゲート回転角度に使用できます。

    • rx(-0.314) $0;

    • rx(pi/4) $0;

注記

pi は OpenQASM の組み込み定数であり、パラメータ名として使用することはできません。

  • 複素数の配列 (虚部については OpenQASM では「im」と表記) は、一般エルミートオブザーバブルを定義するための結果タイププラグマ、およびユニタリプラグマで使用できます。

    • #pragma braket unitary [[0, -1im], [1im, 0]] q[0]

    • #pragma braket result expectation hermitian([[0, -1im], [1im, 0]]) q[0]

サポートされている OpenQASM ステートメント

Amazon Braket では、以下の OpenQASM ステートメントがサポートされています。

  • Header: OPENQASM 3;

  • 古典ビット宣言:

    • bit b1; (等価: creg b1;)

    • bit[10] b2; (等価: creg b2[10];)

  • 量子ビット宣言:

    • qubit b1; (等価: qreg b1;)

    • qubit[10] b2; (等価: qreg b2[10];)

  • 配列内のインデックス作成: q[0]

  • 入力: input float alpha;

  • 物理qubitsの指定: $0

  • デバイスでサポートされているゲートとオペレーション:

    • h $0;

    • iswap q[0], q[1];

注記

デバイスでサポートされているゲートは、OpenQASM アクションのデバイスプロパティにあります。これらのゲートを使用するのにゲート定義は必要ありません。

  • 逐語的なボックスステートメント。現在、ボックス期間表記はサポートされていません。逐語的なボックスには、ネイティブゲートと物理 qubits が必要です。

#pragma braket verbatim
box{
    rx(0.314) $0;
}

  • qubitsまたはqubitレジスタ全体の測定と測定の割り当て。

    • measure $0;

    • measure q;

    • measure q[0];

    • b = measure q;

    • measure q → b;

  • 障壁ステートメントは、障壁の境界を越えたゲートの順序変更と最適化を防止することで、回路のコンパイルと実行を明示的に制御します。また、実行中に厳密な時間順序を適用し、後続のオペレーションを開始する前に障壁が完了する前にすべてのオペレーションを確実に実行します。

    • barrier;

    • barrier q[0], q[1];

    • barrier $3, $6;

Braket OpenQASM プラグマ

Amazon Braket でサポートされている OpenQASM プラグマ命令は、以下のとおりです。

  • ノイズプラグマ

    • #pragma braket noise bit_flip(0.2) q[0]

    • #pragma braket noise phase_flip(0.1) q[0]

    • #pragma braket noise pauli_channel

  • 逐語的なプラグマ

    • #pragma braket verbatim

  • 結果タイププラグマ

    • 基底不変な結果タイプ:

      • 状態ベクトル: #pragma braket result state_vector

      • 密度マトリックス: <code>#pragma braket result density_matrix</code>

    • 勾配計算プラグマ:

      • 随伴勾配: <code>#pragma braket result adjoint_gradient expectation(2.2 * x[0] @ x[1]) all</code>

    • Z基底による結果タイプ:

      • 振幅: #pragma braket result amplitude "01"

      • 確率: #pragma braket result probability q[0], q[1]

    • 基底回転結果タイプ

      • 期待値: #pragma braket result expectation x(q[0]) @ y([q1])

      • 分散: #pragma braket result variance hermitian([[0, -1im], [1im, 0]]) $0

      • 標本: #pragma braket result sample h($1)

注記

OpenQASM 3.0 は OpenQASM 2.0 と下位互換性があるため、2.0 を使用して記述されたプログラムは Braket で実行できます。ただし、Braket でサポートされている OpenQASM 3.0 の機能には、qreg と creg の違いや qubit と bit の違いなど、構文の小さな違いがあります。測定構文にも違いがあり、これらの違いには正しい構文で対応する必要があります。

LocalSimulator での OpenQASM の高度な機能のサポート

LocalSimulator は、Braket の QPU またはオンデマンドシミュレーターの構成要素として提供されていない高度な OpenQASM 機能をサポートしています。LocalSimulator でのみサポートされている機能を次にリストします。

  • ゲート修飾子

  • OpenQASM 組み込みゲート

  • クラシカル変数

  • クラシカルオペレーション

  • カスタムゲート

  • クラシカル制御

  • QASM ファイル

  • サブルーチン

高度な各機能の例については、「sample notebook」を参照してください。OpenQASM の完全な仕様については、OpenQASM のウェブサイトを参照してください。

OpenPulse でサポートされているオペレーションと文法

サポートされている OpenPulse データ型

Cal ブロック:

cal {
    ...
}

Defcal ブロック:

// 1 qubit
defcal x $0 {
...
}

// 1 qubit w. input parameters as constants
defcal my_rx(pi) $0 {
...
}

// 1 qubit w. input parameters as free parameters
defcal my_rz(angle theta) $0 {
...
}

// 2 qubit (above gate args are also valid)
defcal cz $1, $0 {
...
}

フレーム (frame):

frame my_frame = newframe(port_0, 4.5e9, 0.0);

波形 (waveform):

// prebuilt
waveform my_waveform_1 = constant(1e-6, 1.0);

//arbitrary
waveform my_waveform_2 = {0.1 + 0.1im, 0.1 + 0.1im, 0.1, 0.1};

カスタムゲートキャリブレーションの例: 

cal {
    waveform wf1 = constant(1e-6, 0.25);
}

defcal my_x $0 {
   play(wf1, q0_rf_frame);
}

defcal my_cz $1, $0 {
    barrier q0_q1_cz_frame, q0_rf_frame;
    play(q0_q1_cz_frame, wf1);
    delay[300ns] q0_rf_frame
    shift_phase(q0_rf_frame, 4.366186381749424);
    delay[300ns] q0_rf_frame;
    shift_phase(q0_rf_frame.phase, 5.916747563126659);
    barrier q0_q1_cz_frame, q0_rf_frame;
    shift_phase(q0_q1_cz_frame, 2.183093190874712);
}

bit[2] ro;
my_x $0;
my_cz $1,$0;
c[0] = measure $0;

任意パルスの例: 

bit[2] ro;
cal {
    waveform wf1 = {0.1 + 0.1im, 0.1 + 0.1im, 0.1, 0.1};
    barrier q0_drive, q0_q1_cross_resonance;
    play(q0_q1_cross_resonance, wf1);
    delay[300ns] q0_drive;
    shift_phase(q0_drive, 4.366186381749424);
    delay[300dt] q0_drive;
   barrier q0_drive, q0_q1_cross_resonance;
   play(q0_q1_cross_resonance, wf1);
    ro[0] = capture_v0(r0_measure);
    ro[1] = capture_v0(r1_measure);
}