Qiskit Runtime の概要¶
概要¶
Qiskit Runtimeは、IBMが開発したクラウドベースの量子コンピューターサービスです。量子コンピューターの基礎的なタスクを実行するための計算機 primitives を提供し、エラー抑制・緩和機能を内蔵しています。また、Qiskit Runtimeには session があり、他のユーザーのジョブに邪魔されることなく、量子コンピューター上で回路を実行することが可能です。Primitive、エラー抑制・緩和、session の組み合わせにより、スケーラブルな量子アプリケーションを効率的に構築・実行するための道を開きます。
次の図は、Qiskit Runtimeの session と primitive をどのように使用できるかを示しています。最初の session リクエスト（ジョブ）は、通常のフェアシェアキューで待機しています。それが実行され始めると、session が開始されます。最初の session ジョブの処理が終わると、session 内の次のジョブが実行されます。このプロセスは、session が一時停止されるか（キューに入れられたsession ジョブが不足するため）、閉じられるまで続きます。
キー・コンセプト¶
Primitive
Primitive とは、多くの量子アルゴリズムやアプリケーションのビルディングブロックとして機能する基本レベルの操作のことです。 Primitive の基本インターフェース はQiskit Terraで定義されており、多くのQiskitアルゴリズムが primitive をネイティブで使用しています。この抽象化により、Qiskitアルゴリズムやその他のアルゴリズムを使用して、異なる量子ハードウェアやシミュレーター上で動作する同じコードを書くことができ、細かい部分を明示的に管理する必要がありません。 qiskit_ibm_runtime が提供する primitive は、IBMのサービスに特有の追加オプションを追加します。詳細は Primitive入門 を参照してください。
現在、Qiskitで定義されている2つの primitive があります: Estimator と Samperです。
Estimator
多くのアルゴリズムで必要とされる量子演算子の期待値を効率よく計算し、解釈することができる primitive です。量子状態を準備する回路と、その量子状態を測定するパウリベースの観測量を指定します。また、期待値の精度を向上させるための高度なエラー緩和機能を利用することができます。
Sampler
このprimitiveは、回路を入力とし、測定結果に対する準確率分布を返します。これは量子回路のヒストグラムを一般化したもので、読み出し時のエラーを緩和することができます。
エラーの抑制 / 緩和
エラーはコンピューターで自然に発生するものであり、フォールトトレラントな量子計算を構築することが我々の最終目標です。エラー訂正された量子ビットを大規模に構築する方法の研究を続ける一方で、Qiskit Runtimeは、ノイズの影響を緩和する多くのエラー抑制・緩和技術を提供しています。
Session
Session とは、複数のジョブをグループ化し、Qiskit Runtimeサービスによって共同でスケジューリングすることで、量子コンピューターの反復利用を促進し、反復毎にキューイング遅延を発生させることなく利用できるようにするものです。これにより、session 中に同じ量子コンピューター上で他のユーザーのジョブが実行されることによる人為的な遅延を排除することができます。詳しくは Session 入門 を参照してください。