Hola Pulse

Aquí aprenderá a construir un par de Bell simple directamente con pulsos y a ejecutar este programa de impulsos en elRigetti dispositivo. Un par Bell es un circuito de dos cúbits que consiste en una puerta de Hadamard en el primer cúbit seguida de unacnot puerta entre el primer y el segundo cúbit. La creación de estados entrelazados con pulsos requiere mecanismos específicos que dependen del tipo de hardware y de la arquitectura del dispositivo. No utilizaremos un mecanismo nativo para crear lacnot puerta. En su lugar, utilizaremos formas de onda y marcos específicos que habiliten lacz puerta de forma nativa. En este ejemplo, crearemos una puerta de Hadamard utilizando las puertas nativas de un solo cúbitrxrz y expresaremos lacz puerta mediante pulsos.

Primero, importemos las bibliotecas necesarias. Además de laCircuit clase, ahora también tendrás quePulseSequence importarla.

from braket.aws import AwsDevice
from braket.pulse import PulseSequence, ArbitraryWaveform, GaussianWaveform

from braket.circuits import Circuit
import braket.circuits.circuit as circuit

A continuación, cree una instancia de un dispositivo de Braket nuevo con el nombre de recurso de Amazon (ARN) delRigetti Aspen-M-3 dispositivo. Consulte la página Dispositivos de la consola de Amazon Braket para ver el diseño delRigetti Aspen-M-3 dispositivo.

a=10 #specifies the control qubit
b=113 #specifies the target qubit
device = AwsDevice("arn:aws:braket:us-west-1::device/qpu/rigetti/Aspen-M-3")

Como la puerta de Hadamard no es una puerta nativa delRigetti dispositivo, no se puede utilizar en combinación con pulsos. Por lo tanto, debe descomponerlo en una secuencia de puertasrx yrz nativas.

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
@circuit.subroutine(register=True)
def rigetti_native_h(q0):
    return (
        Circuit()
        .rz(q0, np.pi)
        .rx(q0, np.pi/2)
        .rz(q0, np.pi/2)
        .rx(q0, -np.pi/2)
    )

Para lacz puerta, utilizaremos una forma de onda arbitraria con parámetros (amplitud, tiempo de subida/caída y duración) predeterminados por el proveedor de hardware durante una etapa de calibración. Esta forma de onda se aplicará en elq10_q113_cz_frame. Para obtener una versión más reciente de la forma de onda arbitraria utilizada aquí, consulte QCS, en elRigetti sitio web. Es posible que deba crear una cuenta de QCS.

a_b_cz_wfm = ArbitraryWaveform([0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.00017888439538396808, 0.00046751103636033026, 0.0011372942989106456, 0.002577059611929697, 0.005443941944632366, 0.010731922770068104, 0.01976701723583167, 0.03406712171899736, 0.05503285980691202, 0.08350670755829034, 0.11932853352131022, 0.16107456696238298, 0.20614055551722368, 0.2512065440720643, 0.292952577513137, 0.328774403476157, 0.3572482512275353, 0.3782139893154499, 0.3925140937986156, 0.40154918826437913, 0.4068371690898149, 0.4097040514225177, 0.41114381673553674, 0.411813599998087, 0.4121022266390633, 0.4122174383870584, 0.41226003881132406, 0.4122746298554775, 0.4122792591252675, 0.4122806196003006, 0.41228098995582513, 0.41228108334474756, 0.4122811051578895, 0.4122811098772742, 0.4122811108230642, 0.4122811109986316, 0.41228111102881937, 0.41228111103362725, 0.4122811110343365, 0.41228111103443343, 0.4122811110344457, 0.4122811110344471, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.41228111103444737, 0.4122811110344471, 0.4122811110344457, 0.41228111103443343, 0.4122811110343365, 0.41228111103362725, 0.41228111102881937, 0.4122811109986316, 0.4122811108230642, 0.4122811098772742, 0.4122811051578895, 0.41228108334474756, 0.41228098995582513, 0.4122806196003006, 0.4122792591252675, 0.4122746298554775, 0.41226003881132406, 0.4122174383870584, 0.4121022266390633, 0.411813599998087, 0.41114381673553674, 0.4097040514225176, 0.4068371690898149, 0.40154918826437913, 0.3925140937986155, 0.37821398931544986, 0.3572482512275351, 0.32877440347615655, 0.2929525775131368, 0.2512065440720641, 0.20614055551722307, 0.16107456696238268, 0.11932853352131002, 0.08350670755829034, 0.05503285980691184, 0.03406712171899729, 0.01976701723583167, 0.010731922770068058, 0.005443941944632366, 0.002577059611929697, 0.0011372942989106229, 0.00046751103636033026, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0])
a_b_cz_frame = device.frames[f'q{a}_q{b}_cz_frame']

dt = a_b_cz_frame.port.dt
a_b_cz_wfm_duration = len(a_b_cz_wfm.amplitudes)*dt
print('CZ pulse duration:', a_b_cz_wfm_duration*1e9, 'ns')

Esto debería devolver:

CZ pulse duration: 124 ns

Ahora podemos construir lacz puerta usando la forma de onda que acabamos de definir. Recuerde que lacz puerta consiste en un cambio de fase del cúbit objetivo si el cúbit de control está en ese|1> estado.

phase_shift_a=1.1733407221086924
phase_shift_b=6.269846678712192

a_rf_frame = device.frames[f'q{a}_rf_frame']
b_rf_frame = device.frames[f'q{b}_rf_frame']

frames = [a_rf_frame, b_rf_frame, a_b_cz_frame]

cz_pulse_sequence = (
    PulseSequence()
    .barrier(frames)
    .play(a_b_cz_frame, a_b_cz_wfm)
    .delay(a_rf_frame, a_b_cz_wfm_duration)
    .shift_phase(a_rf_frame, phase_shift_a)
    .delay(b_rf_frame, a_b_cz_wfm_duration)
    .shift_phase(b_rf_frame, phase_shift_b)
    .barrier(frames)
)

Laa_b_cz_wfm forma de onda se reproduce en un cuadro asociado a un puerto de flujo rápido. Su función es cambiar la frecuencia de los cúbits para activar una interacción entre cúbits y cúbits. Para obtener más información, consulte Roles de marcos y puertos. A medida que la frecuencia varía, los fotogramas de cúbits giran a diferentes velocidades que losrf fotogramas de un solo cúbit que se mantienen intactos: estos últimos se desfasan. Estos cambios de fase se calibraron previamente medianteRamsey secuencias y se proporcionan aquí como información codificada hastaphase_shift_a yphase_shift_b (período completo). Corregimos esta desfase medianteshift_phase instrucciones en losrf marcos. Tenga en cuenta que esta secuencia solo funcionará en programas en los que no haya ningúnXY fotograma relacionado con el cúbita yb se utiliza, ya que no compensamos el cambio de fase que se produce en estos fotogramas. Este es el caso de este programa de un solo par de Bell, que solo usacz marcosrf y. Para obtener más información, consulte Caldwell et al. .

Ahora estamos listos para crear un par de campanas con pulsos.

bell_circuit_pulse = (
    Circuit()
    .rigetti_native_h(a)
    .rigetti_native_h(b)
    .pulse_gate([a, b], cz_pulse_sequence)
    .rigetti_native_h(b)
)
print(bell_circuit_pulse)

T  : |   0    |   1    |   2    |    3    |4 |   5    |   6    |   7    |    8    |

q5 : -Rz(3.14)-Rx(1.57)-Rz(1.57)-Rx(-1.57)-PG--------------------------------------
                                           |
q6 : -Rz(3.14)-Rx(1.57)-Rz(1.57)-Rx(-1.57)-PG-Rz(3.14)-Rx(1.57)-Rz(1.57)-Rx(-1.57)-

T  : |   0    |   1    |   2    |    3    |4 |   5    |   6    |   7    |    8    |

Vamos a ejecutar este par de Bell en elRigetti dispositivo. Tenga en cuenta que ejecutar este bloque de código conllevará un cargo. Para obtener más información sobre estos costos, consulte la página de precios de Amazon Braket. Le recomendamos que pruebe los circuitos con una pequeña cantidad de disparos para asegurarse de que puedan ejecutarse en el dispositivo antes de aumentar el número de disparos.

task = device.run(bell_pair_pulses, shots=100)

counts = task.result().measurement_counts

plt.bar(sorted(counts), [counts[k] for k in sorted(counts)])