Halo Pulse

Di sini, Anda akan belajar cara membuat pasangan Bell sederhana secara langsung dengan pulsa, dan menjalankan program pulsa ini pada Rigetti perangkat. Pasangan Bell adalah sirkuit dua-qubit yang terdiri dari gerbang Hadamard pada qubit pertama diikuti oleh cnot gerbang antara qubit pertama dan kedua. Membuat status terjerat dengan pulsa membutuhkan mekanisme khusus yang bergantung pada jenis perangkat keras dan arsitektur perangkat. Kami tidak akan menggunakan mekanisme asli untuk membuat cnot gerbang. Sebagai gantinya, kita akan menggunakan bentuk gelombang dan bingkai tertentu yang mengaktifkan cz gerbang secara asli. Dalam contoh ini, kita akan membuat gerbang Hadamard menggunakan gerbang asli qubit tunggal rx dan rz dan mengekspresikan gerbang menggunakan pulsacz.

Pertama, mari kita impor perpustakaan yang diperlukan. Selain Circuit kelas, Anda sekarang juga perlu mengimpor PulseSequence kelas.

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

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

Selanjutnya, buat instance perangkat Braket baru menggunakan Amazon Resource Name (ARN) perangkat. Rigetti Aspen-M-3 Lihat halaman Perangkat di konsol Amazon Braket untuk melihat tata letak perangkat. Rigetti Aspen-M-3

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")

Karena gerbang Hadamard bukan gerbang asli Rigetti perangkat, itu tidak dapat digunakan dalam kombinasi dengan pulsa. Karena itu Anda perlu menguraikannya menjadi urutan gerbang rz asli rx dan asli.

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)
    )

Untuk cz gerbang, kita akan menggunakan bentuk gelombang arbitrer dengan parameter (amplitudo, waktu naik/turun, dan durasi) yang telah ditentukan sebelumnya oleh penyedia perangkat keras selama tahap kalibrasi. Bentuk gelombang ini akan diterapkan pada. q10_q113_cz_frame Untuk versi yang lebih baru dari bentuk gelombang arbitrer yang digunakan di sini, lihat QCS, di situs web. Rigetti Anda mungkin diminta untuk membuat akun 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')

Ini harus kembali:

CZ pulse duration: 124 ns

Sekarang kita dapat membangun cz gerbang menggunakan bentuk gelombang yang baru saja kita definisikan. Ingat bahwa cz gerbang terdiri dari flip fase qubit target jika qubit kontrol dalam keadaan. |1>

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)
)

a_b_cz_wfmBentuk gelombang dimainkan pada bingkai yang terkait dengan port fluks cepat. Perannya adalah menggeser frekuensi qubit untuk mengaktifkan interaksi qubit-qubit. Untuk informasi selengkapnya, lihat Peran frame dan port. Karena frekuensinya bervariasi, frame qubit berputar pada kecepatan yang berbeda dari rf frame qubit tunggal yang tetap tidak tersentuh: yang terakhir semakin di-dephased. Pergeseran fase ini dikalibrasi melalui Ramsey urutan sebelumnya dan disediakan di sini sebagai informasi hardcode melalui dan (Periode penuh). phase_shift_a phase_shift_b Kami memperbaiki dephasing ini dengan menggunakan shift_phase instruksi pada rf bingkai. Perhatikan bahwa urutan ini hanya akan berfungsi dalam program di mana tidak ada XY bingkai yang terkait dengan qubit a dan b digunakan karena kami tidak mengkompensasi pergeseran fase yang terjadi pada frame ini. Ini adalah kasus untuk program pasangan Bell tunggal ini, yang hanya menggunakan rf dan cz bingkai. Untuk informasi lebih lanjut, lihat Caldwell et al. .

Sekarang kita siap untuk membuat pasangan Bell dengan pulsa.

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    |

Mari kita jalankan pasangan Bell ini di Rigetti perangkat. Perhatikan bahwa menjalankan blok kode ini akan dikenakan biaya. Untuk informasi selengkapnya tentang biaya ini, lihat halaman Harga Amazon Braket. Kami menyarankan Anda menguji sirkuit Anda menggunakan sejumlah kecil tembakan untuk memastikan bahwa itu dapat berjalan pada perangkat sebelum meningkatkan jumlah tembakan.

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

counts = task.result().measurement_counts

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