실험 기능 살펴보기 - Amazon Braket
QuEra Aquila에서 로컬 디튜닝에 액세스QuEra Aquila에서 높은 지오메트리에 액세스QuEra Aquila에서 엄격한 지오메트리에 액세스IQM 디바이스의 동적 회로

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실험 기능 살펴보기

실험 기능을 사용하면 가용성이 제한되고 새로운 기능이 도입된 하드웨어에 액세스할 수 있습니다. QuEra Aquila용 기능의 경우 Braket 콘솔에서 사용 가능한 실험 기능에 대한 액세스를 직접 요청해야 합니다.

QuEra Aquila의 실험 기능에 대한 액세스를 요청하려면:

  1. Amazon Braket 콘솔로 이동하여 왼쪽 메뉴에서 Braket Direct를 선택한 다음 실험 기능 섹션으로 이동합니다.

  2. 액세스 권한을 선택하고 요청된 정보를 입력합니다.

  3. 워크로드에 대한 세부 정보와이 기능을 사용할 위치를 제공합니다.

QuEra Aquila에서 로컬 디튜닝에 액세스

로컬 디튜닝(LD)은 사용자 지정 가능한 공간 패턴이 있는 새로운 시간 종속 제어 필드입니다. LD 필드는 사용자 지정 가능한 공간 패턴에 따라 쿼비트에 영향을 미치며, 균일한 주행 필드와 Rydberg-Rydberg 상호 작용이 생성할 수 있는 것과 다른 쿼비트에 대해 서로 다른 해밀토니아어를 실현합니다.

제약 조건:

로컬 디튜닝 필드의 공간 패턴은 각 AHS 프로그램에 대해 사용자 지정할 수 있지만 프로그램이 진행되는 동안 일정합니다. 로컬 디튜닝 필드의 시계열은 0에서 시작하고 끝나야 하며 모든 값은 0보다 작거나 같아야 합니다. 또한 로컬 디튜닝 필드의 파라미터는 숫자 제약 조건에 의해 제한되며, 이는 특정 디바이스 속성 섹션 -의 Braket SDK를 통해 볼 수 있습니다aquila_device.properties.paradigm.rydberg.rydbergLocal.

제한:

로컬 디튜닝 필드를 사용하는 양자 프로그램을 실행할 때(해밀턴에서 크기가 상수 0으로 설정된 경우에도) 디바이스는 Aquila 속성의 성능 섹션에 나열된 T2 시간보다 더 빠른 비동기화를 경험합니다. 불필요한 경우 AHS 프로그램의 해밀토니아어에서 로컬 디튜닝 필드를 생략하는 것이 좋습니다.

쿼비트, 시간 종속 글로벌 주행 필드 및 시간 종속 로컬 디튜닝이 있는 스핀 용어의 아날로그 해밀토니아 시뮬레이션입니다.

예:

  1. 스핀 시스템에서 불균일한 종단자기장의 효과 시뮬레이션

    주행 필드의 진폭과 단계는 회전 시 횡단자기장과 동일한 쿼비트에 영향을 미치지만, 주행 필드의 디튜닝과 로컬 디튜닝의 합계는 회전 시 종단자장과 동일한 쿼비트에 영향을 미칩니다. 로컬 디튜닝 필드를 공간적으로 제어하면 더 복잡한 스핀 시스템을 시뮬레이션할 수 있습니다.

  2. 비평형 초기 상태 준비

    예제 노트북 Rydberg 원자로 격자 게이지 이론 시뮬레이션은 시스템을 Z2 정렬 단계로 어닐링할 때 9-원자 선형 배열의 중앙 원자가 여기되지 않도록 하는 방법을 보여줍니다. 준비 단계 후에는 로컬 디튜닝 필드가 감소하고 AHS 프로그램은이 특정 비평형 상태에서 시작하여 시스템의 시간 변화를 계속 시뮬레이션합니다.

  3. 가중치 기반 최적화 문제 해결

    예제 노트북 최대 무게 독립 세트(MWIS)는 Aquila에서 MWIS 문제를 해결하는 방법을 보여줍니다. 로컬 디튜닝 필드는 단위 디스크 그래프의 노드에 대한 가중치를 정의하는 데 사용되며, 엣지는 Rybderg 차단 효과로 구현됩니다. 균일한 지상 상태에서 시작하여 로컬 디튜닝 필드를 점진적으로 늘리면 시스템이 MWIS Hamiltonian의 지상 상태로 전환되어 문제에 대한 해결책을 찾을 수 있습니다.

QuEra Aquila에서 높은 지오메트리에 액세스

높은 지오메트리 기능을 사용하면 높이가 높은 지오메트리를 지정할 수 있습니다. 이 기능을 사용하면 AHS 프로그램의 원자 배열이 Aquila의 일반 기능 이상으로 y 방향의 추가 길이를 확장할 수 있습니다.

제약 조건:

키가 큰 지오메트리의 최대 높이는 0.000128m(128um)입니다.

제한:

계정에 대해이 실험 기능이 활성화되면 디바이스 속성 페이지 및 GetDevice 호출에 표시된 기능은 높이에 대한 일반 하한을 계속 반영합니다. AHS 프로그램에서 일반 기능을 초과하는 원자 배열을 사용하는 경우 채우기 오류가 증가할 것으로 예상됩니다. 작업 결과의 pre_sequence 부분에서 예상치 못한 0의 수가 증가하면 완전히 초기화된 배열을 얻을 가능성이 낮아집니다. 이 효과는 원자가 많은 행에서 가장 강력합니다.

세 개의 점 그래프는 1d 선, 래더 및 멀티플렉스 형태의 높은 지오메트리를 보여줍니다.

예:

  1. 더 큰 1d 및 quasi-1d 배열

    원자 체인 및 래더와 유사한 배열을 더 높은 원자 번호로 확장할 수 있습니다. y와 병렬로 긴 방향을 지정하면 이러한 모델의 더 긴 인스턴스를 프로그래밍할 수 있습니다.

  2. 작은 지오메트리로 작업 실행을 멀티플렉싱할 수 있는 더 많은 공간

    Aquila의 예제 노트북 병렬 양자 작업은 하나의 원자 배열에 해당 지오메트리의 멀티플렉싱된 복사본을 배치하여 사용 가능한 영역을 최대한 활용하는 방법을 보여줍니다. 사용 가능한 영역이 많을수록 더 많은 사본을 배치할 수 있습니다.

QuEra Aquila에서 엄격한 지오메트리에 액세스

엄격한 지오메트리 기능을 사용하면 이웃하는 행 사이의 간격이 더 짧은 지오메트리를 지정할 수 있습니다. AHS 프로그램에서 원자는 최소 수직 간격으로 구분된 행으로 배열됩니다. 두 원자 사이트의 y 좌표는 0(동일한 행)이거나 최소 행 간격(다른 행)보다 커야 합니다. 엄격한 지오메트리 기능을 사용하면 행 간격을 최소화하여 더 엄격한 원자 배열을 생성할 수 있습니다. 이 확장은 원자 간의 최소 유클리드 거리 요구 사항을 변경하지 않지만 원격 원자가 서로 더 가까운 이웃 행을 차지하는 격자를 생성할 수 있습니다. 주목할 만한 예는 삼각형 격자입니다.

제약 조건:

좁은 지오메트리의 최소 행 간격은 0.000002m(2um)입니다.

제한:

계정에 대해이 실험 기능이 활성화되면 디바이스 속성 페이지 및 GetDevice 호출에 표시된 기능은 높이에 대한 일반 하한을 계속 반영합니다. AHS 프로그램에서 일반 기능을 초과하는 원자 배열을 사용하는 경우 채우기 오류가 증가할 것으로 예상됩니다. 고객은 작업 결과의 pre_sequence 부분에서 예상치 못한 0의 수가 증가하여 완전히 초기화된 배열을 얻을 가능성이 낮아집니다. 이 효과는 원자가 많은 행에서 가장 강력합니다.

그래프는 왼쪽에 점이 있는 삼각형 격자의 촘촘한 지오메트리를 보여주고 오른쪽 그래프는 점의 육각형 격자입니다.

예:

  1. 작은 격자 상수가 있는 비직사각형 격자

    행 간격이 좁을수록 일부 원자에 가장 가까운 이웃이 대각선 방향으로 있는 격자를 생성할 수 있습니다. 주목할 만한 예로는 삼각형, 육각형, 카곤 격자 및 일부 준결정이 있습니다.

  2. 튜닝 가능한 격자 패밀리

    AHS 프로그램에서 상호 작용은 원자 쌍 간의 거리를 조정하여 조정됩니다. 더 좁은 행 간격을 사용하면 최소 행 간격 제약으로 인해 원자 구조를 정의하는 각도와 거리가 덜 제한되므로 서로 다른 원자 페어의 상호 작용을 더 자유롭게 조정할 수 있습니다. 주목할 만한 예로는 결합 길이가 다른 Shastry-Sutherland 격자 패밀리가 있습니다.

IQM 디바이스의 동적 회로

IQM 디바이스의 동적 회로를 사용하면 MCM(중회로 측정) 및 피드 포워드 작업을 수행할 수 있습니다. 이러한 기능을 통해 양자 연구원과 개발자는 조건부 로직 및 쿼비트 재사용 기능을 사용하여 고급 양자 알고리즘을 구현할 수 있습니다. 이 실험 기능은 리소스 효율성이 개선된 양자 알고리즘을 탐색하고 양자 오류 완화 및 오류 수정 체계를 연구하는 데 도움이 됩니다.

주요 지침:

  • measure_ff: 피드 포워드 제어에 대한 측정을 구현하여 쿼비트를 측정하고 피드백 키를 사용하여 결과를 저장합니다.

  • cc_prx: 지정된 피드백 키와 연결된 결과가 |1" 상태를 측정하는 경우에만 적용되는 클래식 제어 교체를 구현합니다.

Amazon Braket은 Amazon Braket SDK, 및 OpenQASM를 통해 동적 회로를 지원합니다Amazon Braket Qiskit Provider.

제약 조건:

  1. measure_ff 지침의 피드백 키는 고유해야 합니다.

  2. 는 이후에 동일한 피드백 키를 measure_ff 사용하여 발생cc_prx해야 합니다.

  3. 단일 회로에서 쿼비트의 피드 포워드는 자체적으로 또는 다른 쿼비트로만 제어할 수 있습니다. 서로 다른 회로에서 서로 다른 제어 쌍을 가질 수 있습니다.

    1. 예를 들어 qubit 1이 qubit 2로 제어되는 경우 동일한 회로에서 qubit 3으로 제어할 수 없습니다. qubit 1과 qubit 2 사이에 제어가 적용되는 횟수에는 제약이 없습니다. 쿼비트 2에서 활성 재설정을 수행하지 않는 한 쿼비트 2는 쿼비트 3(또는 쿼비트 1)으로 제어할 수 있습니다.

  4. 제어는 동일한 그룹 내의 쿼비트에만 적용할 수 있습니다. IQM Garnet 및 Emerald 디바이스의 쿼비트 그룹은 다음 이미지에 있습니다.

  5. 이러한 기능이 있는 프로그램은 축어적 프로그램으로 제출해야 합니다. 축어 프로그램에 대한 자세한 내용은 OpenQASM 3.0을 사용한 축어 컴파일을 참조하세요.

제한:

MCM은 프로그램에서 피드 포워드 제어에만 사용할 수 있습니다. MCM 결과(0 또는 1)는 작업 결과의 일부로 반환되지 않습니다.

왼쪽 이미지는 정사각형 격자 안에 2개의 격자 그룹이 있는 IQM Garnet 20비트 디바이스이고, 오른쪽 이미지는 정사각형 격자 안에 4개의 격자 그룹이 있는 IQM Emerald 54비트 디바이스입니다.

이러한 이미지는 두 IQM 디바이스 모두에 대한 쿼비트 그룹을 표시합니다. Garnet 20비트 디바이스에는 2개의 qubit 그룹이 포함되어 있고, Emerald 54비트 디바이스에는 4개의 qubit 그룹이 포함되어 있습니다.

예:

  1. 활성 재설정을 통한 쿼트 재사용

    조건부 재설정 작업이 있는 MCM을 사용하면 단일 회로 실행 내에서 쿼비트 재사용이 가능합니다. 이렇게 하면 회로 깊이 요구 사항이 줄어들고 양자 디바이스 리소스 사용률이 향상됩니다.

  2. 활성 비트 플립 보호

    동적 회로는 비트 플립 오류를 감지하고 측정 결과에 따라 수정 작업을 적용합니다. 이 구현은 양자 오류 감지 실험 역할을 합니다.

  3. 이동 실험

    상태 이동은 로컬 양자 작업과 MCMs의 클래식 정보를 사용하여 쿼비트 상태를 전송합니다. 게이트 텔레포테이션은 직접 양자 작업 없이 쿼비트 간에 게이트를 구현합니다. 이러한 실험은 양자 오류 수정, 측정 기반 양자 컴퓨팅, 양자 통신의 세 가지 주요 영역에서 기본 하위 루틴을 보여줍니다.

  4. 오픈 퀀텀 시스템 시뮬레이션

    동적 회로는 데이터 쿼비트 및 환경 얽힘과 환경 측정을 통해 양자 시스템의 노이즈를 모델링합니다. 이 접근 방식은 특정 쿼비트를 사용하여 데이터 및 환경 요소를 나타냅니다. 노이즈 채널은 환경에 적용된 게이트 및 측정값으로 설계할 수 있습니다.

동적 회로 사용에 대한 자세한 내용은 Amazon Braket 노트북 리포지토리의 추가 예제를 참조하세요.