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Amazon Braket でのパルス制御

パルスは、量子コンピュータ内の量子ビットを制御するアナログ信号です。Amazon Braket の特定のデバイスでは、パルス制御機能にアクセスして、パルスを使用して回路を送信できます。Braket SDK、OpenQASM 3.0、または Braket APIs から直接パルス制御にアクセスできます。まず、Braket でのパルス制御の主要な概念をいくつか紹介します。

[フレーム]

フレームは、量子プログラム内のクロックとフェーズの両方として機能するソフトウェア抽象化です。クロック時間は、使用量と、周波数で定義されるステートフルキャリア信号ごとに増分されます。量子ビットに信号を送信するとき、フレームは、量子ビットのキャリア周波数、フェーズオフセット、および波形エンベロープが放出される時間を決定します。Braket Pulse では、フレームの構築はデバイス、頻度、フェーズによって異なります。デバイスに応じて、事前定義されたフレームを選択するか、ポートを指定して新しいフレームをインスタンス化できます。

from braket.aws import AwsDevice
from braket.pulse import Frame, Port

# Predefined frame from a device
device = AwsDevice("arn:aws:braket:us-west-1::device/qpu/rigetti/Ankaa-3")
drive_frame = device.frames["Transmon_5_charge_tx"]
 
# Create a custom frame
readout_frame = Frame(frame_id="r0_measure", port=Port("channel_0", dt=1e-9), frequency=5e9, phase=0)

ポート

ポートは、量子ビットを制御する入出力ハードウェアコンポーネントを表すソフトウェア抽象化です。これにより、ハードウェアベンダーは、ユーザーが操作して量子ビットを監視できるインターフェイスを提供できます。ポートは、コネクタの名前を表す単一の文字列によって特徴付けられます。この文字列は、波形をどの程度細かく定義できるかを指定する最小時間増分も公開します。

from braket.pulse import Port
Port0 = Port("channel_0", dt=1e-9)

波形

波形は、出力ポートで信号を出力したり、入力ポートを介して信号をキャプチャしたりするために使用できる時間依存エンベロープです。波形を直接指定するには、複雑な数値のリストを使用するか、波形テンプレートを使用してハードウェアプロバイダーからリストを生成します。

from braket.pulse import ArbitraryWaveform, ConstantWaveform
cst_wfm = ConstantWaveform(length=1e-7, iq=0.1)
arb_wf = ArbitraryWaveform(amplitudes=np.linspace(0, 100))

Braket Pulse は、一定の波形、ガウシアン波形、拡張ゲートによる微分除去 (DRAG) 波形を含む波形の標準ライブラリを提供します。次の例に示すように、 sample関数を使用して波形データを取得し、波形の形状を描画できます。

gaussian_waveform = GaussianWaveform(1e-7, 25e-9, 0.1)
x = np.arange(0, gaussian_waveform.length, drive_frame.port.dt)
plt.plot(x, gaussian_waveform.sample(drive_frame.port.dt))

上の画像は、 から作成されたガウス波形を示していますGaussianWaveform。パルス長は 100 ns、幅は 25 ns、振幅は 0.1 (任意の単位) を選択しました。波形はパルスウィンドウの中央に配置されます。 はブール引数 zero_at_edges (凡例の ZaE) GaussianWaveformを受け入れます。に設定するとTrue、この引数は t=0 と t=length のポイントがゼロになるようにガウシアン波形をオフセットし、最大値がamplitude引数に対応するように振幅を再スケーリングします。

パルスレベルのアクセスの基本概念を説明したので、次にゲートとパルスを使用して回路を構築する方法を説明します。