Hamiltoniano Esquema do programa Braket AHS Esquema de resultados de tarefas do Braket AHS QuEra esquema de propriedades do dispositivo

Envie um programa analógico usando o Aquila QuEra

Esta página fornece uma documentação abrangente sobre os recursos da máquina Aquila a partir de QuEra. Os detalhes abordados aqui são os seguintes:

O hamiltoniano parametrizado simulado por Aquila
Parâmetros do programa AHS
Conteúdo do resultado do AHS
Parâmetro de capacidades Aquila

Nesta seção:

Hamiltoniano
Esquema do programa Braket AHS
Esquema de resultados de tarefas do Braket AHS
QuEra esquema de propriedades do dispositivo

Hamiltoniano

A máquina Aquila do QuEra simula o seguinte hamiltoniano (dependente do tempo) nativamente.

nota

O acesso ao desajuste local é um recurso experimental e está disponível mediante solicitação por meio do Braket Direct.

para onde

H_drive,k(t)=( ¹/₂ Ω(t)e^iϕ(t)S_−,k + ¹/₂ Ω(t)e^−iϕ(t) S_+,k) + (−Δ_global(t)n_k),
- Ω (t) é a amplitude de condução global dependente do tempo (também conhecida como frequência Rabi), em unidades de (rad/s)
- θ (t) é a fase global dependente do tempo, medida em radianos
- S_−,k e S_+,k são os operadores de redução e aumento de spin do átomo k (na base |↓⟩=|g⟩, |↑⟩=|r⟩, são S₋=|g⟩⟨r|, S₊=(S₋)^†=|r⟩⟨g|)
- Δ _global (t) é o desajuste global dependente do tempo
- n _k é o operador de projeção no estado de Rydberg do átomo k (ou seja, n=|r⟨r|)
H _{local detuning,k} (t) =-Δ _local (t) h n _k _k
- Δ _local (t) é o fator dependente do tempo da mudança de frequência local, em unidades de (rad/s)
- h _k é o fator dependente do local, um número adimensional entre 0,0 e 1,0
V_vdw,k,l=C₆/(d_k,l)⁶n_kn_l,
- C₆ é o coeficiente de van der Waals, em unidades de (rad/s) * (m) ^6
- d_k,l é a distância euclidiana entre os átomos k e l, medida em metros.

Os usuários têm controle sobre os seguintes parâmetros por meio do esquema do programa Braket AHS.

Arranjo de átomos 2-d (coordenadas x_k e y_k de cada átomo k, em unidade de um), que controla as distâncias atômicas entre pares d_k,l com k,l=1,2,…N
Ω (t), a frequência Rabi global dependente do tempo, em unidades de (rad/ s)
θ (t), a fase global dependente do tempo, em unidades de (rad)
Δ _global (t), o desajuste global dependente do tempo, em unidades de (rad/ s)
Δ _local (t), o fator (global) dependente do tempo da magnitude do desajuste local, em unidades de (rad/ s)
h_k, o fator (estático) dependente do local da magnitude do desajuste local, um número adimensional entre 0,0 e 1,0

nota

O usuário não pode controlar quais níveis estão envolvidos. (ou seja, operadores S₋,S₊, n são fixos) nem a intensidade do coeficiente de interação Rydberg-Rydberg (C₆).

Esquema do programa Braket AHS

braket.ir.ahs.program_v1.Program object (exemplo)

nota

Se o recurso de desajuste local não estiver habilitado para sua conta, use localDetuning=[] no exemplo a seguir.


Program(
    braketSchemaHeader=BraketSchemaHeader(
        name='braket.ir.ahs.program',
        version='1'
    ),
    setup=Setup(
        ahs_register=AtomArrangement(
            sites=[
                [Decimal('0'), Decimal('0')],
                [Decimal('0'), Decimal('4e-6')],
                [Decimal('4e-6'), Decimal('0')]
            ],
            filling=[1, 1, 1]
        )
    ),
    hamiltonian=Hamiltonian(
        drivingFields=[
            DrivingField(
                amplitude=PhysicalField(
                    time_series=TimeSeries(
                        values=[Decimal('0'), Decimal('15700000.0'), Decimal('15700000.0'), Decimal('0')],
                        times=[Decimal('0'), Decimal('0.000001'), Decimal('0.000002'), Decimal('0.000003')]
                    ),
                    pattern='uniform'
                ),
                phase=PhysicalField(
                    time_series=TimeSeries(
                        values=[Decimal('0'), Decimal('0')],
                        times=[Decimal('0'), Decimal('0.000003')]
                    ),
                    pattern='uniform'
                ),
                detuning=PhysicalField(
                    time_series=TimeSeries(
                        values=[Decimal('-54000000.0'), Decimal('54000000.0')],
                        times=[Decimal('0'), Decimal('0.000003')]
                    ),
                    pattern='uniform'
                )
            )
        ],
        localDetuning=[
            LocalDetuning(
                magnitude=PhysicalField(
                    times_series=TimeSeries(
                        values=[Decimal('0'), Decimal('25000000.0'), Decimal('25000000.0'), Decimal('0')],
                        times=[Decimal('0'), Decimal('0.000001'), Decimal('0.000002'), Decimal('0.000003')]
                    ),
                    pattern=Pattern([Decimal('0.8'), Decimal('1.0'), Decimal('0.9')])
                )
            )
        ]
    )
)

JSON (exemplo)

nota

Se o recurso de desajuste local não estiver habilitado para sua conta, use "localDetuning": [] no exemplo a seguir.


{
    "braketSchemaHeader": {
        "name": "braket.ir.ahs.program",
        "version": "1"
    },
    "setup": {
        "ahs_register": {
            "sites": [
                [0E-7, 0E-7], 
                [0E-7, 4E-6],
                [4E-6, 0E-7]
            ],
            "filling": [1, 1, 1]
        }
    },
    "hamiltonian": {
        "drivingFields": [
            {
                "amplitude": {
                    "time_series": {
                        "values": [0.0, 15700000.0, 15700000.0, 0.0],
                        "times": [0E-9, 0.000001000, 0.000002000, 0.000003000]
                    },
                    "pattern": "uniform"
                },
                "phase": {
                    "time_series": {
                        "values": [0E-7, 0E-7],
                        "times": [0E-9, 0.000003000]
                    },
                    "pattern": "uniform"
                },
                "detuning": {
                    "time_series": {
                        "values": [-54000000.0, 54000000.0],
                        "times": [0E-9, 0.000003000]
                    },
                    "pattern": "uniform"
                }
            }
        ],
        "localDetuning": [
            {
                "magnitude": {
                    "time_series": {
                        "values": [0.0, 25000000.0, 25000000.0, 0.0],
                        "times": [0E-9, 0.000001000, 0.000002000, 0.000003000]
                    },
                    "pattern": [0.8, 1.0, 0.9]
                }
            }
        ]
    }
}

Principais campos
Campo do programa	type	descrição
setup.ahs_register.sites	Lista [Lista [Decimal]]	Lista de coordenadas 2-d em que as pinças capturam átomos
setup.ahs_register.filling	List[int]	Marca os átomos que ocupam os locais da armadilha com 1 e os locais vazios com 0
hamiltonian.drivingFields[].amplitude.time_series.times	List[Decimal]	pontos de tempo da amplitude de condução, Omega (t)
hamiltonian.drivingFields[].amplitude.time_series.values	List[Decimal]	valores de amplitude de condução, Omega (t)
hamiltonian.drivingFields[].amplitude.pattern	str	padrão espacial de amplitude de condução, Omega (t); deve ser “uniforme”
hamiltonian.drivingFields[].phase.time_series.times	List[Decimal]	pontos temporais da fase de condução, phi (t)
hamiltonian.drivingFields[].phase.time_series.values	List[Decimal]	valores da fase de condução, phi (t)
hamiltonian.drivingFields[].phase.pattern	str	padrão espacial da fase de condução, phi (t); deve ser “uniforme”
hamiltonian.drivingFields[].detuning.time_series.times	List[Decimal]	pontos temporais de desajuste, Delta_global(t)
hamiltonian.drivingFields[].detuning.time_series.values	List[Decimal]	valores do desajuste de direção, Delta_global(t)
hamiltonian.drivingFields[].detuning.pattern	str	padrão espacial de desajuste de direção, Delta_global(t); deve ser 'uniforme'
hamiltonian.localDetuning[].magnitude.time_series.times	List[Decimal]	pontos temporais do fator dependente do tempo da magnitude de desajuste local, Delta_local(t)
hamiltonian.localDetuning[].magnitude.time_series.values	List[Decimal]	valores do fator dependente do tempo da magnitude de desajuste local, Delta_local(t)
hamiltonian.localDetuning[].magnitude.pattern	List[Decimal]	fator dependente do site da magnitude de desajuste local, h_k (os valores correspondem aos sites em setup.ahs_register.sites)

Campos de metadados
Campo do programa	type	descrição
braketSchemaHeader.name	str	nome do esquema; deve ser 'braket.ir.ahs.program'
braketSchemaHeader.versão	str	versão do esquema

Esquema de resultados de tarefas do Braket AHS

braket.tasks.analog_hamiltonian_simulation_quantum_task_result. AnalogHamiltonianSimulationQuantumTaskResult(exemplo)


AnalogHamiltonianSimulationQuantumTaskResult(
    task_metadata=TaskMetadata(
        braketSchemaHeader=BraketSchemaHeader(
            name='braket.task_result.task_metadata',
            version='1'
        ),
        id='arn:aws:braket:us-east-1:123456789012:quantum-task/12345678-90ab-cdef-1234-567890abcdef',
        shots=2,
        deviceId='arn:aws:braket:us-east-1::device/qpu/quera/Aquila',
        deviceParameters=None,
        createdAt='2022-10-25T20:59:10.788Z',
        endedAt='2022-10-25T21:00:58.218Z',
        status='COMPLETED',
        failureReason=None
    ),
    measurements=[
        ShotResult(
            status=<AnalogHamiltonianSimulationShotStatus.SUCCESS: 'Success'>,

            pre_sequence=array([1, 1, 1, 1]),
            post_sequence=array([0, 1, 1, 1])
        ),

        ShotResult(
            status=<AnalogHamiltonianSimulationShotStatus.SUCCESS: 'Success'>,

            pre_sequence=array([1, 1, 0, 1]),
            post_sequence=array([1, 0, 0, 0])
        )
    ]
)

JSON (exemplo)


{
    "braketSchemaHeader": {
        "name": "braket.task_result.analog_hamiltonian_simulation_task_result",
        "version": "1"
    },
    "taskMetadata": {
        "braketSchemaHeader": {
            "name": "braket.task_result.task_metadata",
            "version": "1"
        },
        "id": "arn:aws:braket:us-east-1:123456789012:quantum-task/12345678-90ab-cdef-1234-567890abcdef",
        "shots": 2,
        "deviceId": "arn:aws:braket:us-east-1::device/qpu/quera/Aquila",

        "createdAt": "2022-10-25T20:59:10.788Z",
        "endedAt": "2022-10-25T21:00:58.218Z",
        "status": "COMPLETED"

    },
    "measurements": [
        {
            "shotMetadata": {"shotStatus": "Success"},
            "shotResult": {
                "preSequence": [1, 1, 1, 1],
                "postSequence": [0, 1, 1, 1]
            }
        },
        {
            "shotMetadata": {"shotStatus": "Success"},
            "shotResult": {
                "preSequence": [1, 1, 0, 1],
                "postSequence": [1, 0, 0, 0]
            }
        }
    ],
    "additionalMetadata": {
        "action": {...}
        "queraMetadata": {
            "braketSchemaHeader": {
                "name": "braket.task_result.quera_metadata",
                "version": "1"
            },
            "numSuccessfulShots": 100
        }
    }
}

Principais campos
Campo de resultado da tarefa	type	descrição
measurements[].shotResult.preSequence	List[int]	Bits de medição de pré-sequência (um para cada local atômico) para cada disparo: 0 se o local estiver vazio, 1 se o local estiver cheio, medidos antes das sequências de pulsos que executam a evolução quântica
measurements[].shotResult.postSequence	List[int]	Bits de medição pós-sequência para cada disparo: 0 se o átomo estiver no estado de Rydberg ou o local estiver vazio, 1 se o átomo estiver no estado fundamental, medidos no final das sequências de pulsos que executam a evolução quântica

Campos de metadados
Campo de resultado da tarefa	type	descrição
braketSchemaHeader.name	str	nome do esquema; deve ser 'braket.task_result.analog_hamiltonian_simulation_task_result'
braketSchemaHeader.versão	str	versão do esquema
Metadados da tarefa. braketSchemaHeader.nome	str	nome do esquema; deve ser 'braket.task_result.task_metadata'
Metadados da tarefa. braketSchemaHeader.versão	str	versão do esquema
taskMetadata.id	str	A identificação da tarefa quântica. Para tarefas AWS quânticas, essa é a tarefa quântica ARN.
taskMetadata.shots	int	O número de disparos para a tarefa quântica
taskMetadata.shots.deviceId	str	O ID do dispositivo no qual a tarefa quântica foi executada. Para AWS dispositivos, esse é o ARN do dispositivo.
taskMetadata.shots.createdAt	str	O carimbo de data/hora da criação; o formato deve estar em ISO-8601/string RFC3339 format:MM:SS.SSSZ. YYYY-MM-DDTHH Padrão é Nenhum.
taskMetadata.shots.endedAt	str	A data e hora de quando a tarefa quântica terminou; o formato deve estar em ISO-8601/string format:MM:SS.SSSZRFC3339 . YYYY-MM-DDTHH Padrão é Nenhum.
taskMetadata.shots.status	str	O status da tarefa quântica (CRIADA, ENFILEIRADA, EM EXECUÇÃO, CONCLUÍDA, FALHA). Padrão é Nenhum.
taskMetadata.shots.failureReason	str	O motivo da falha da tarefa quântica. Padrão é Nenhum.
additionalMetadata.action	braket.ir.ahs.program_v1.Programa	(Consulte a seção Esquema do programa Braket AHS)
Metadados adicionais. Ação. braketSchemaHeader.querametadata.name	str	nome do esquema; deve ser 'braket.task_result.quera_metadata'
Metadados adicionais. Ação. braketSchemaHeader.queraMetadata.Versão	str	versão do esquema
Metadados adicionais. Ação. numSuccessfulShots	int	número de disparos completamente bem-sucedidos; deve ser igual ao número solicitado de disparos
measurements[].shotMetadata.shotStatus	int	O status da foto (sucesso, sucesso parcial, falha); deve ser “Sucesso”

QuEra esquema de propriedades do dispositivo

braket.device_schema.quera.quera_device_capabilities_v1. QueraDeviceCapabilities(exemplo)


QueraDeviceCapabilities(
    service=DeviceServiceProperties(
        braketSchemaHeader=BraketSchemaHeader(
            name='braket.device_schema.device_service_properties', 
            version='1'
            ), 
            executionWindows=[
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.MONDAY: 'Monday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(1, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(23, 59, 59)
                ), 
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.TUESDAY: 'Tuesday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(0, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(12, 0)
                ), 
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.WEDNESDAY: 'Wednesday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(0, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(12, 0)
                ), 
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.FRIDAY: 'Friday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(0, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(23, 59, 59)
                ), 
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.SATURDAY: 'Saturday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(0, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(23, 59, 59)
                ), 
                DeviceExecutionWindow(
                    executionDay=<ExecutionDay.SUNDAY: 'Sunday'>, 
                    windowStartHour=datetime.time(0, 0), 
                    windowEndHour=datetime.time(12, 0)
                )
            ], 
            shotsRange=(1, 1000), 
            deviceCost=DeviceCost(
                price=0.01, 
                unit='shot'
            ), 
            deviceDocumentation=
                DeviceDocumentation(
                    imageUrl='https://a.b.cdn.console.awsstatic.com/59534b58c709fc239521ef866db9ea3f1aba73ad3ebcf60c23914ad8c5c5c878/a6cfc6fca26cf1c2e1c6.png', 
                    summary='Analog quantum processor based on neutral atom arrays', 
                    externalDocumentationUrl='https://www.quera.com/aquila'
                ), 
                deviceLocation='Boston, USA', 
                updatedAt=datetime.datetime(2024, 1, 22, 12, 0, tzinfo=datetime.timezone.utc), 
                getTaskPollIntervalMillis=None
    ), 
    action={
        <DeviceActionType.AHS: 'braket.ir.ahs.program'>: DeviceActionProperties(
                version=['1'], 
                actionType=<DeviceActionType.AHS: 'braket.ir.ahs.program'>
            )
    }, 
    deviceParameters={}, 
    braketSchemaHeader=BraketSchemaHeader(
        name='braket.device_schema.quera.quera_device_capabilities', 
        version='1'
    ), 
    paradigm=QueraAhsParadigmProperties(
        ...
        # See https://github.com/amazon-braket/amazon-braket-schemas-python/blob/main/src/braket/device_schema/quera/quera_ahs_paradigm_properties_v1.py
        ...
    )  
)

JSON (exemplo)


{
    "service": {
        "braketSchemaHeader": {
            "name": "braket.device_schema.device_service_properties",
            "version": "1"
        },
        "executionWindows": [
            {
                "executionDay": "Monday",
                "windowStartHour": "01:00:00",
                "windowEndHour": "23:59:59"
            },
            {
                "executionDay": "Tuesday",
                "windowStartHour": "00:00:00",
                "windowEndHour": "12:00:00"
            },
            {
                "executionDay": "Wednesday",
                "windowStartHour": "00:00:00",
                "windowEndHour": "12:00:00"
            },
            {
                "executionDay": "Friday",
                "windowStartHour": "00:00:00",
                "windowEndHour": "23:59:59"
            },
            {
                "executionDay": "Saturday",
                "windowStartHour": "00:00:00",
                "windowEndHour": "23:59:59"
            },
            {
                "executionDay": "Sunday",
                "windowStartHour": "00:00:00",
                "windowEndHour": "12:00:00"
            }
        ],
        "shotsRange": [
            1,
            1000
        ],
        "deviceCost": {
            "price": 0.01,
            "unit": "shot"
        },
        "deviceDocumentation": {
            "imageUrl": "https://a.b.cdn.console.awsstatic.com/59534b58c709fc239521ef866db9ea3f1aba73ad3ebcf60c23914ad8c5c5c878/a6cfc6fca26cf1c2e1c6.png",
            "summary": "Analog quantum processor based on neutral atom arrays",
            "externalDocumentationUrl": "https://www.quera.com/aquila"
        },
        "deviceLocation": "Boston, USA",
        "updatedAt": "2024-01-22T12:00:00+00:00"
    },
    "action": {
        "braket.ir.ahs.program": {
            "version": [
                "1"
            ],
            "actionType": "braket.ir.ahs.program"
        }
    },
    "deviceParameters": {},
    "braketSchemaHeader": {
        "name": "braket.device_schema.quera.quera_device_capabilities",
        "version": "1"
    },
    "paradigm": {
        ...
        # See Aquila device page > "Calibration" tab > "JSON" page
        ...
    }
}

Campos de propriedades de serviços
Campo de propriedades do serviço	type	descrição
service.executionWindows[].executionDay	ExecutionDay	Dias da janela de execução; devem ser 'Todos os dias', 'Dias úteis', 'Fim de semana', 'Segunda-feira', 'Terça', 'Quarta', Quinta-feira ',' Sexta ',' Sábado 'ou' Domingo '
Service.ExecutionWindows []. windowStartHour	datetime.time	Formato UTC de 24 horas da hora em que a janela de execução começa
Service.ExecutionWindows []. windowEndHour	datetime.time	Formato UTC de 24 horas da hora em que a janela de execução termina
service.qpu_capabilities.service.shotsRange	Tupla [int, int]	Número mínimo e máximo de fotos para o dispositivo
service.qpu_capabilities.service.deviceCost.price	flutuação	Preço do aparelho em dólares americanos
service.qpu_capabilities.service.deviceCost.unit	str	unidade para cobrar o preço, por exemplo: 'minuto', 'hora', 'tiro', 'tarefa'

Campos de metadados
Campos de metadados	type	descrição
ação [] .versão	str	versão do esquema do programa AHS
ação [] .actionType	ActionType	Nome do esquema do programa AHS; deve ser 'braket.ir.ahs.program'
serviço. braketSchemaHeader.nome	str	nome do esquema; deve ser 'braket.device_schema.device_service_properties'
serviço. braketSchemaHeader.versão	str	versão do esquema
service.deviceDocumentation.imageUrl	str	URL para a imagem do dispositivo
service.deviceDocumentation.summary	str	breve descrição no dispositivo
Documentação do serviço.dispositivo. externalDocumentationUrl	str	URL de documentação externa
service.deviceLocation	str	localização geográfica do dispositivo
service.updatedAt	datetime	hora em que as propriedades do dispositivo foram atualizadas pela última vez

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Convenções do documento

Olá AHS: Execute sua primeira simulação hamiltoniana analógica

(Avançado) Trabalhando com o AWS Boto3