QPU 정보

IBM®은 다양한 양자 처리 장치(QPU)에 대한 접근을 제공합니다. IBM이 배포하는 모든 QPU는 초전도 Qubit 기술을 기반으로 하며, 이 기술의 제어 가능성과 확장성은 해당 QPU로 양자 우위를 달성하기 위한 명확한 경로를 제시합니다.

IBM Quantum® Platform의 컴퓨팅 리소스 페이지로 이동하여 모든 공개 IBM QPU를 탐색해 보세요. 원하는 QPU를 클릭하면 상세 정보 카드를 열 수 있습니다.

이 페이지는 QPU 정보 카드에서 확인할 수 있는 상세 정보를 설명합니다.

QPU 버전 관리

각 QPU에는 X.Y.Z (주요.부.수정) 형식의 버전 번호가 있습니다. 특정 버전 번호에 맞게 컴파일된 Circuit은 해당 QPU에서 실행이 보장됩니다. 수정 번호가 변경되면 Circuit은 계속 실행됩니다. 주요 또는 부 번호가 변경되면 Circuit이 실행되지 않을 수 있으나, 실행될 수도 있습니다. 버전 번호가 변경될 수 있는 조건은 아래에 나열되어 있습니다.

주요 버전

주요 버전은 다음과 같은 변경 사항에 따라 증가합니다.

• 샘플 변경.
• 제어 전자 장치의 주요 변경.
• QPU를 새로운 위치로 이동하는 경우, 이로 인해 동작에 상당한 변화가 생기는 경우.

부 버전

부 버전은 다음과 같은 변경 사항에 따라 증가합니다.

• 웜업 / 냉각 주기.
• 일부 전자 장치 교체 시, 교체 부품이 작동에 눈에 띄게 영향을 미치는 경우.
• 제어-NOT Gate의 방향 변경.
• 교정 문제로 인해 일정 기간 동안 Gate를 제거하고, 소프트웨어에서 수정이 쉽게 이루어질 수 없는 경우.

수정 버전

수정 버전 번호는 기존의 컴파일된 Circuit을 중단시키지 않는 수정에 따라 증가합니다. 이러한 변경 사항에는 다음이 포함됩니다.

• 충실도를 향상시키기 위한 수동 교정.
• 작동에 영향을 미치지 않는 소규모 전자 장치 변경.
• QPU 소프트웨어 업데이트.

QPU 세부 정보

QPU 정보 카드의 첫 번째 섹션에서는 다음과 같은 QPU 세부 정보를 제공합니다.

이름 | Qubit | 2Q 오류 (최적) | 2Q 오류 (레이어드) | CLOPS (또는 CLOPS_h) | 상태 | 지역 | QPU 버전 | 프로세서 유형 | 기본 Gate | 전체 대기 중인 작업 | 중앙값 2Q 오류 | 중앙값 SX 오류 | 중앙값 판독 오류 | 중앙값 T1 (이완 시간) | 중앙값 T2 (위상 이탈 시간)

이름

특정 QPU에 할당된 고유한 이름입니다. IBM Cloud®에서 호스팅되는 QPU의 이름은 ibm_*으로 시작합니다. 모든 QPU에는 도시 이름이 부여되며, 예를 들어 ibm_kingston과 같습니다. 이 이름은 실제 QPU가 호스팅되는 위치를 나타내지 않습니다. QPU는 전 세계 IBM® 위치의 이름을 따서 명명됩니다.

Qubit

QPU의 물리적 Qubit 수입니다.

2Q 오류 (최적)

중앙값 계산에 사용된 동일한 측정 배치에서 장치의 어느 엣지에서나 발생하는 가장 낮은 2큐비트(2Q) 오류입니다 (중앙값 2Q 오류 참조).

2Q 오류 (레이어드)

100개 Qubit 체인에서의 레이어드 Gate당 평균 오류(EPLG)입니다. 평균 EPLG는 $N$개 Qubit ($N$=100)의 레이어드 체인에서 평균 Gate 오류를 측정합니다. 이는 레이어 충실도(LF)라는 유사한 양에서 도출되며, EPLG$_{100}$ = 4/5(1-LF$^{\frac{1}{99}}$)이고, 레이어 충실도는 $N$개 Qubit의 레이어드 체인의 프로세스 충실도입니다. 자세한 내용은 논문 Benchmarking quantum processor performance at scale을 참조하세요. 논문에서 EPLG는 프로세스 오류에 대해 정의되어 있지만, 여기서 개별적으로 보고되는 Gate 오류와의 일관성을 위해 평균 Gate 오류로 인용되므로 4/5 계수가 적용됩니다. Qiskit Community GitHub에서 예시 노트북을 찾아보세요.

CLOPS (또는 CLOPS_h)

초당 Circuit 레이어 작업 수(CLOPS)는 QPU(양자 처리 장치)가 단위 시간당 100x100 Circuit(하드웨어 인식 Circuit)의 레이어를 몇 개나 실행할 수 있는지를 나타내는 측정 지표입니다. Qiskit Community GitHub에서 CLOPS 코드를 찾아보세요.

상태

QPU 상태입니다. 예를 들어 Online, Paused, Offline 등이 있습니다.

지역

데이터와 실험이 호스팅되고 처리될 데이터 센터의 위치입니다.

QPU 버전

주요.부.수정 형식의 QPU 버전 번호입니다. 이 번호가 할당되는 방식에 대한 자세한 내용은 QPU 버전 관리를 참조하세요.

프로세서 유형

토폴로지를 반영하며 대략적인 Qubit 수를 나타냅니다.

기본 Gate

각 프로세서 계열에는 기본 Gate 세트가 있습니다. 기본적으로 각 계열의 QPU는 기본 Gate 세트의 Gate와 연산만 실행하도록 지원합니다. 따라서 Circuit의 모든 Gate는 Transpiler에 의해 이 세트의 요소로 변환되어야 합니다. 비-유니터리 연산은 여기에 나열되지 않으므로, QPU의 모든 기본 Gate와 연산을 확인하려면 Qiskit의 방법을 사용하세요. 이 표에서 모든 기본 Gate 목록을 확인하세요.

전체 대기 중인 작업

이 QPU에 제출한 전체 작업 수입니다.

중앙값 2Q 오류 (Heron: CZ, Eagle: ECR)

무작위 벤치마킹에서 구한 2Qubit 연산의 평균 Gate 충실도입니다. "독립" 방식으로 측정됩니다: 엣지 사이에 최소 2개 Qubit 간격을 가진 배치로 측정합니다. 이 무작위 벤치마킹은 단일 Qubit Clifford와 2Qubit Gate의 교대 레이어를 사용하므로, 최종 2Q 오류 값에는 단일 Qubit Clifford 레이어의 오류가 포함됩니다. Qiskit Community GitHub에서 예시 노트북을 찾아보세요. QPU 정보 카드의 교정 데이터 섹션에서 엣지별 데이터를 확인하세요.

중앙값 SX 오류

모든 Qubit에 동시에 측정된 무작위 벤치마킹에서 구한 √X (SX) Gate의 평균 Gate 충실도입니다. 무작위 벤치마킹 시퀀스에는 SX, ID, X Gate가 포함되며, 이들의 오류는 동일하다고 가정합니다.

중앙값 판독 오류

판독 연산의 충실도입니다. 판독 오류는 Qubit을 0(1) 상태로 준비하고 1(0) 상태의 출력 확률을 측정하여 계산됩니다. 보고된 값은 이 두 오류의 평균입니다. 중앙값은 모든 Qubit에 걸쳐 계산됩니다.

중앙값 T1 (이완 시간)

T1 시간은 Qubit이 에너지 이완으로 인해 바닥 상태 $|0\rangle$로 붕괴되기 전에 여기 상태 $|1\rangle$에 머무는 평균 지속 시간을 나타냅니다. 이 파라미터는 Qubit의 에너지 이완 동작을 특성화하는 데 사용되며, 초(s) 단위로 표현됩니다.

중앙값 T2 (위상 이탈 시간)

T2 시간은 Qubit이 $|0\rangle$과 $|1\rangle$ 상태 사이의 중첩에서 위상 일관성을 유지하는 시간 척도를 나타냅니다. 에너지 이완과 순수 위상 이탈 프로세스를 모두 고려하여 Qubit의 일관성 특성에 대한 통찰을 제공합니다. T2는 Hahn 에코 시퀀스에서 보고됩니다.

교정 데이터

`error = 1`은 무엇을 의미하나요?

데이터 품질 저하 또는 기타 내부 요인으로 인해 며칠 동안 Qubit 또는 엣지의 벤치마킹이 성공하지 못하는 경우, 보고된 오류 값은 오래된 것으로 간주되어 1로 보고됩니다. 이는 Qubit 또는 엣지가 반드시 작동하지 않거나 오류가 1이라는 것을 나타내는 것이 아닙니다. 오히려 오류가 정의되지 않은 것으로 간주되므로, 해당 Qubit 또는 Gate를 작동할 때는 주의를 기울여야 합니다.

두 번째 섹션인 교정 데이터는 Qubit, 연결성 및 Gate 데이터를 제공합니다. 정보를 맵, 그래프 또는 표로 시각화하도록 선택할 수 있습니다.

드롭다운 메뉴를 사용하여 각 보기에 표시되는 데이터를 사용자 지정할 수 있습니다. 예를 들어, 맵 보기에서 Qubit과 연결에 대해 보고 싶은 데이터를 선택할 수 있습니다. 다이어그램 또는 그래프와 연결된 색상 막대는 표시된 범위를 나타내며, 평균값이 표시됩니다. 색상의 최댓값과 최솟값은 QPU에 따라 달라집니다.

교정 데이터를 CSV 파일로 다운로드하려면 교정 데이터 섹션 오른쪽 상단에 있는 다운로드 아이콘을 클릭하세요.

카드의 세부 정보 섹션에서 제공된 정보 외에도, 교정 데이터 섹션에는 다음이 포함됩니다.

토폴로지 다이어그램 또는 커플링 맵 | 판독 할당 오류 | Prob meas0 prep1 | Prob meas1 prep0 | 판독 길이 (ns) | ID 오류 / √x (sx) 오류 / Pauli-X 오류 / RX 오류 | 단일 Qubit Gate 길이 (ns)| Z축 회전 (RZ) 오류 | 작동 가능 | Gate 길이 (ns) | 2Q 오류 | RZZ 오류

토폴로지 다이어그램 또는 커플링 맵

2Qubit Gate 연산을 지원하는 Qubit 쌍을 나타내는 다이어그램입니다. 커플링 맵 또는 연결성이라고도 합니다. Qubit은 원으로 표시되고, 지원되는 2Qubit Gate 연산은 Qubit을 연결하는 선으로 표시됩니다.

판독 할당 오류

판독 오류는 Qubit 상태를 잘못 측정할 평균 확률을 정량화합니다. 일반적으로 prob_meas0_prep1과 prob_meas1_prep0의 평균으로 계산되며, 측정 충실도에 대한 단일 지표를 제공합니다.

Prob meas0 prep1

이 파라미터는 Qubit이 $|1\rangle$ 상태로 준비될 의도였을 때 $|0\rangle$ 상태로 측정될 확률을 나타내며, $P(0|1)$로 표시됩니다. 상태 준비 및 측정(SPAM)의 오류, 특히 초전도 Qubit에서의 측정 오류를 반영합니다.

Prob meas1 prep0

마찬가지로, 이 파라미터는 Qubit이 $|0\rangle$ 상태로 준비될 의도였을 때 $|1\rangle$ 상태로 측정될 확률을 나타내며, $P(1|0)$로 표시됩니다. prob_meas0_prep1과 같이 SPAM 오류를 반영하며, 초전도 Qubit에서는 측정 오류가 주요 기여 요인입니다.

판독 길이 (ns)

readout_length는 Qubit의 판독 연산 지속 시간을 지정합니다. 측정 펄스 시작부터 신호 디지털화 완료까지의 시간을 측정하며, 그 이후 시스템은 다음 연산을 위해 준비됩니다. 이 파라미터를 이해하는 것은 특히 미드-Circuit 측정을 포함할 때 Circuit 실행을 최적화하는 데 매우 중요합니다.

ID 오류 / √x (sx) 오류 / Pauli-X 오류 / RX 오류

무작위 벤치마킹으로 측정된 유한 지속 시간 이산 단일 Qubit Gate의 오류입니다. 무작위 벤치마킹 시퀀스에는 SX, ID, X Gate가 포함되며, 이들의 오류는 동일하다고 가정합니다. ID Gate는 √X 및 X Gate의 지속 시간과 동일한 지연입니다. RX Gate도 √X 및 X Gate와 동일한 지속 시간을 가지며 진폭이 가변적이므로, 이들 Gate와 동일한 오류를 가지는 것으로 보고됩니다.

단일 Qubit Gate 길이 (ns)

단일 Qubit Gate 연산의 지속 시간입니다.

Z축 회전 (RZ) 오류

가상 RZ Gate의 오류입니다. 소프트웨어에서 수행되므로 모두 0으로 보고됩니다.

작동 가능

Qubit이 Circuit에서 사용될 수 있는지 여부를 나타냅니다.

Gate 길이 (ns)

2Qubit Gate 연산의 지속 시간입니다.

2Q 오류 (Heron: CZ, Eagle: ECR)

2Q 중앙값 및 2Q 최적 오류를 계산하는 데 사용된 동일한 측정 배치에서 구한 엣지당 2Q 오류입니다.

RZZ 오류 (Heron)

임의의 유니터리에 대한 무작위 벤치마킹의 변형을 사용하여 RZZ 각도에 걸쳐 평균화된 RZZ Gate의 오류입니다.

2Qubit Gate 오류 (레이어드)

세 번째 섹션에서는 체인의 Qubit 수에 따른 함수로 측정된 가장 낮은 2Qubit Gate 오류 (레이어드)의 확장 보기를 제공합니다. 체인 길이 100에서의 최종 값이 세부 정보 섹션에 표시된 값입니다. 실제로는 6개의 100Qubit 체인(예상 최적 성능에 기반하여 사전 선택됨)이 측정되며, Qubit 수 N에 대해 보고된 값은 6개의 100Qubit 체인에서 하위 집합 길이 N 체인을 탐색하여 발견된 최저 오류입니다.

리소스 보기

사용 가능한 QPU를 찾으려면 컴퓨팅 리소스 페이지를 여세요(로그인되어 있는지 확인하세요). 선택한 지역이 나열된 QPU에 영향을 미칠 수 있다는 점에 유의하세요. QPU를 클릭하면 세부 정보를 볼 수 있습니다.

또한 backends API를 사용하여 사용 가능한 QPU를 볼 수도 있습니다. 예를 들어, 다음 코드는 지정된 인스턴스(my_instance)가 접근할 수 있는 모든 Backend를 반환합니다.

   QiskitRuntimeService(instance="my_instance_CRN")
   service.backends()

기본 Gate 및 연산 표

연산 범주	이름
단일 Qubit Gate	RZ, SX, X, ID, delay
2Qubit Gate	CZ, ECR
분수 Gate	RX (단일 Qubit), RZZ (2Qubit)
비-유니터리 명령	measure, reset
제어 흐름	if_else (고전적 피드포워드)