IBM 量子プラットフォーム

IBM 量子プラットフォーム

サイトの種類	クラウドベースの量子コンピューティング
所有者	IBM
メールアドレス	量子コンピューティング
登録	必須
発売	2016年5月; 8年前 ( 2016-05 )
現在の状況	アクティブ

IBM Quantum Platform（旧称IBM Quantum Experience ）は、 IBMが提供するクラウドベースの量子コンピューティング・サービスへの一般およびプレミアム・アクセスを可能にするオンライン・プラットフォームです。これには、IBMのプロトタイプ量子プロセッサー・セットへのアクセス、量子コンピューティングに関する一連のチュートリアル、インタラクティブな教科書へのアクセスが含まれます。2021年2月現在、このサービスには20台を超えるデバイスがあり、そのうち6台は一般に無料で公開されています。このサービスを使用して、アルゴリズムや実験を実行したり、量子コンピューティングで何が可能になるかについてのチュートリアルやシミュレーションを調べたりすることができます。

IBM の量子プロセッサは、 IBM リサーチ本部のトーマス・J・ワトソン研究所にある希釈冷凍機に設置された超伝導 トランス モン量子ビットで構成されています。ユーザーは、量子回路計算モデルを通じて量子プロセッサと対話します。回路は、Quantum Composer を使用してグラフィカルに作成することも、Quantum Lab のJupyter ノートブックを使用してプログラム的に作成することもできます。回路はQiskit を使用して作成され、実際の量子システムで実行できるように OpenQASMにコンパイルできます。

• このサービスは、5量子ビットの量子プロセッサとそれに対応するシミュレータが星型に接続されたIBM Quantum Experience ^[1]として2016年5月に開始されました。この時点では、ユーザーは量子コンポーザーのGUIを介してのみハードウェアと対話できました。量子回路も、ハードウェアで利用可能な特定の2量子ビットゲートに制限されていました。

• 2016 年 7 月、IBM は IBM Quantum Experience コミュニティ フォーラムを立ち上げました。その後、このフォーラムは Slack ワークスペースに置き換えられました。

• 2017年1月、IBMはIBM Quantum Experienceにいくつかの追加を行いました。^[2]これには、5量子ビット量子プロセッサで利用可能な2量子ビット相互作用のセットの増加、シミュレーターを最大20量子ビットのカスタムトポロジーに拡張すること、ユーザーが量子アセンブリ言語コードを使用してデバイスとシミュレーターを対話できるようにすることが含まれます。

• 2017年3月、IBMは量子プロセッサとシミュレータ上でユーザーがより簡単にコードを記述し、実験を実行できるようにするQiskit ^[3]をリリースしました。初心者向けのユーザーガイドも追加されました。

• 2017年5月、IBMはIBM Quantumサービスで追加の16量子ビットプロセッサを利用できるようにしました。^[4]

• 2018年1月、IBMはIBM Quantum Experienceで量子賞プログラムを立ち上げました。^[5]

• 2019年5月には、ウェブホスト型のJupyterノートブックの追加や、オンラインのインタラクティブなQiskit教科書との統合など、サービスの大幅な見直しが行われました。^[6]

• 2021年3月の再設計後、コンポーザーGUIとJupyterノートブックの区別がより明確になりました。IBM Quantum Experienceという名称は廃止され、 IBM Quantum ComposerとIBM Quantum Labという別々の名称が採用されました。^[7]現在は総称してIBM Quantum Platformと呼ばれています。

Quantum Composer は、IBM が設計したグラフィック ユーザー インターフェイス(GUI) であり、ユーザーがさまざまな量子アルゴリズムを構築したり、他の量子実験を実行したりできるようにします。ユーザーは、実際の量子プロセッサで実行するか、シミュレータを使用して、量子アルゴリズムの結果を確認できます。Quantum Composer で開発されたアルゴリズムは、Quantum Composer が楽譜に似ていることから、「量子スコア」と呼ばれます。^[8]

Composer はスクリプト モードでも使用でき、ユーザーはOpenQASM言語でプログラムを書くことができます。以下は、IBM の 5量子ビットコンピューター用に作成された非常に小さなプログラムの例です。このプログラムは、コンピューターに量子状態 、つまり 3 量子ビットGHZ 状態 を生成するように指示します。これは、ベル状態の変形として考えることができますが、量子ビットの数は 2 つではなく 3 つです。次に、状態を測定して、 2 つの可能な結果のいずれか、またはに崩壊するように強制します。 ${\displaystyle |\Psi \rangle ={\frac {1}{\sqrt {2}}}\left(|000\rangle +|111\rangle \right)}$${\displaystyle |000\rangle }$${\displaystyle |111\rangle }$

include "qelib1.inc" qreg q [ 5 ]; // 5 量子ビットを割り当てる (自動的に |00000> に設定される) creg c [ 5 ]; // 5 古典ビットを割り当てる 
                 
                 

h q [ 0 ]; // 量子ビット 0 のアダマール変換cx q [ 0 ], q [ 1 ]; // 量子ビット 0 と 1 の条件付きパウリ X 変換 (つまり「CNOT」) // この時点で 2 量子ビットのベル状態 (|00> + |11>)/sqrt(2) が得られます                    
              
                          

cx q [ 1 ], q [ 2 ]; // これにより、エンタングルメントが3番目の量子ビットに拡張されます              

measure q [ 0 ] -> c [ 0 ]; // この測定により、3 量子ビットの状態全体が縮小されますmeasure q [ 1 ] -> c [ 1 ]; // したがって、量子ビット 1 と 2 は量子ビット 0 と同じ値を読み取りますmeasure q [ 2 ] -> c [ 2 ];        
        
   

QASM 言語のすべての命令は、量子ゲートの適用、チップレジスタのゼロへの初期化、またはこれらのレジスタの測定です。

• 2018年にIBMは、IBM Quantum Experienceのユーザーが8万人を超え、合計で300万回以上の実験を実行したと報告しました。^[9]

• このサービスを利用して実験を行った研究者によって多くの学術論文が発表されている。^{[10] [11] [ 12 ] [13] [ 14 ] [ 15] [ 16 ] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [ 23 ] [24] [ 25] [26] [27]}

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