Performance Management: Q-CTRL Fire Opal의 Qiskit Function
Qiskit Functions는 IBM Quantum® Premium Plan, Flex Plan, On-Prem(IBM Quantum Platform API 경유) Plan 사용자에게만 제공되는 실험적 기능입니다. 현재 미리보기 릴리스 상태이며 변경될 수 있습니다.
개요
Fire Opal Performance Management를 사용하면 양자 하드웨어 전문가가 아니더라도 누구나 대규모 양자 컴퓨터에서 의미 있는 결과를 쉽게 얻을 수 있습니다. Fire Opal Performance Management로 Circuit을 실행하면 AI 기반 오류 억제 기술이 자동으로 적용되어, 더 많은 Gate와 Qubit을 사용하는 더 큰 문제로 확장할 수 있습니다. 이 방식은 추가 오버헤드 없이 정확한 답을 얻는 데 필요한 샷 수를 줄여주어, 컴퓨팅 시간과 비용을 크게 절감할 수 있습니다.
Performance Management는 오류를 억제하여 잡음이 많은 하드웨어 에서 정확한 답을 얻을 확률을 높여줍니다. 즉, 신호 대 잡음비를 향상시킵니다. 아래 이미지는 Performance Management로 향상된 정확도가 10-Qubit 양자 푸리에 변환(Quantum Fourier Transform) 알고리즘에서 추가 샷의 필요성을 어떻게 줄이는지 보여줍니다. Q-CTRL은 단 30샷으로 99% 신뢰 임계값에 도달하는 반면, 기본값(QiskitRuntime Sampler, optimization_level=3, resilience_level=1, ibm_sherbrooke)은 170,000샷이 필요합니다. 더 빠르게 정확한 답을 얻음으로써 상당한 컴퓨팅 런타임을 절약할 수 있습니다.
Performance Management 함수는 모든 알고리즘에 사용할 수 있으며, 표준 Qiskit Runtime primitives 대신 쉽게 사용할 수 있습니다. 내부적으로 여러 오류 억제 기술이 함께 작동하여 런타임에 오류가 발생하는 것을 방지합니다. 모든 Fire Opal 파이프라인 메서드는 사전 구성되어 있으며 알고리즘에 구애받지 않으므로, 별도의 설정 없이 항상 최상의 성능을 발휘합니다.
Performance Management에 대한 액세스 권한을 얻으려면 Q-CTRL에 문의하세요.
설명
Fire Opal Performance Management는 Qiskit Runtime primitives와 유사한 두 가지 실행 옵션을 제공하므로, Q-CTRL Sampler와 Estimator로 손쉽게 교체하여 사용할 수 있습니다. Performance Management 함수 사용의 일반적인 워크플로는 다음과 같습니다:
- Circuit을 정의합니다(Estimator의 경우 연산자도 함께 정의).
- Circuit을 실행합니다.
- 결과를 조회합니다.
하드웨어 잡음을 줄이기 위해 Fire Opal은 다음 이미지에 나타난 다양한 AI 기반 오류 억제 기술을 활용합니다. Fire Opal을 사용하면 전체 파이프라인이 완전히 자동화되어 별도의 구성이 필요 없습니다.
Fire Opal의 파이프라인은 양자 런타임 증가나 추가 물리 Qubit과 같은 오버헤드의 필요성을 없애줍니다. 단, 클래식 처리 시간은 여전히 고려해야 합니다(벤치마크 섹션에서 추정치를 참고하세요. "총 시간"은 클래식 및 양자 처리 시간 모두를 반영합니다). 샘플링 형태의 오버헤드가 필요한 오류 완화(error mitigation)와 달리, Fire Opal의 오류 억제는 Gate 및 펄스 수준 모두에서 작동하여 다양한 잡음 원인을 해결하고 오류 발생 가능성을 방지합니다. 오류를 사전에 방지함으로써 비용이 큰 사후 처리의 필요성을 없애줍니다.
아래 이미지는 Fire Opal Performance Management가 자동화하는 오류 억제 방법을 보여줍니다.
이 함수는 Sampler와 Estimator 두 가지 primitive를 제공하며, 두 primitive의 입력 및 출력은 모두 Qiskit Runtime V2 primitives의 구현 사양을 확장합니다.