Introduction to Quantum Computing with Qiskit (with IBM Quantum)

1. 00:00Hallo noch einmal, nachdem Sie nun die Grundlagen des Quantencomputings zusammengefasst haben
2. 00:06sind Sie bereit, mit dem praktischen Teil zu beginnen, und das erste Werkzeug, das wir heute benutzen werden, ist der Quantencomposer
3. 00:10Werkzeug, das wir heute benutzen werden, ist der Quantencomposer
4. 00:23Kehren wir also zu der Plattform zurück, die wir bereits zuvor untersucht haben
5. 00:29Gehen wir zum ersten Tool, also klicke ich einfach auf Launch Composer
6. 00:36und Sie werden wahrscheinlich etwas anderes sehen als diese, aber
7. 00:40Ich habe es so vorbereitet, dass wir Stück für Stück sehen können,
8. 00:43was wir verwenden können. Hier in der "View" können Sie also verschiedene Dinge einrichten
9. 00:48verschiedene Dinge einrichten, das erste ist, was
10. 00:52sind die Dinge, die Sie sehen werden
11. 00:54Das erste, das wir untersuchen werden, ist der grafische
12. 00:57Editor und wenn wir darauf klicken, erscheint es hier
13. 01:02ja über den Stil können Sie auch das Thema ändern und Sie können
14. 01:08farbig machen oder nicht
15. 01:11je nachdem, was Ihnen am besten gefällt
16. 01:15und hier haben wir im Grunde einen grafischen Editor, es ist eine Zeile
17. 01:19steht für unser Quantenregister und die Zeilen darunter für
18. 01:23das klassische Register, in dem wir die Ausgabe der Messungen speichern werden
19. 01:27der Messungen speichern werden. Wir können auf den ersten klicken und
20. 01:32so viele hinzufügen, wie wir wollen. Fügen wir also zum Beispiel
21. 01:37fünf Qubits hinzu. Es ist der größte Prozessor,
22. 01:43der uns zur Verfügung steht.
23. 01:45Ich werde löschen, was wir hier bereits haben
24. 01:51Wir können einen Namen geben, damit alles, was wir tun, automatisch gespeichert wird.
25. 01:56Es wird automatisch gespeichert, wenn wir etwas ändern, aber Sie müssen daran denken, einen Namen zu geben.
26. 02:01wie Sie sehen können, können wir auch
27. 02:07mehr Register hinzufügen, wenn wir Qubits messen, brauchen wir
28. 02:11so viele klassische Register wie Quantenregister, deshalb
29. 02:15habe ich hier fünf hinzugefügt, damit die Zahl angibt, wie viele klassische Register wir haben
30. 02:21und jetzt bauen wir unsere erste Schaltung auf. Hier auf der linken Seite sehen Sie also alle verschiedenen Gatter,
31. 02:30alle verschiedenen Gatter, die Sie für den Aufbau Ihrer Schaltung verwenden können
32. 02:37je nachdem, wie viele Qubits Sie haben, wie Sie sehen, gibt es einige, die
33. 02:42erscheinen in grau, so zum Beispiel dieses
34. 02:48Gatter hier braucht vier Qubits, also automatisch, wenn Sie nicht
35. 02:52genug Qubits haben, können Sie es nicht auswählen
36. 02:56und wir haben verschiedene Operationen, so haben wir
37. 03:01die am weitesten verbreiteten Gatter
38. 03:05Durch ihre Kombination können wir fast jedes Gatter schaffen.
39. 03:09und Sie haben auch einige andere Operationen wie die Initialisierung
40. 03:14zu Null, Sie haben Barrieren, Sie haben Messungen usw.
41. 03:21und es besteht auch die Möglichkeit, eine
42. 03:24eine benutzerdefinierte Operation zu erstellen
43. 03:29aber darüber werden wir später im Beispiel noch sprechen
44. 03:33Für das erste Beispiel, das wir durchführen wollen, benötigen wir also nur zwei Qubits
45. 03:36benötigen wir also nur zwei Qubits, also werde ich
46. 03:40die Anzahl der klassischen Register und Qubits verringern, wir haben zwei Qubits q[0], q[1]
47. 03:45und wir haben zwei klassische Register
48. 03:49Das erste, was wir also tun werden, ist, das Hadamard-Gatter zu benutzen,
49. 03:53das Sie bereits in der Zusammenfassung gesehen haben
50. 03:56und wir werden es auf das erste Qubit anwenden.
51. 04:01beide werden automatisch auf Null gesetzt, wenn Sie nichts anderes tun
52. 04:06Sie müssen davon ausgehen, dass sie standardmäßig mit Null initialisiert werden
53. 04:10und jetzt werden wir ein
54. 04:13CNOT-Gatter anwenden und wir werden beide Qubits messen
55. 04:20hier können Sie ändern
56. 04:24visualizations seed. Legen wir das, was auch immer
57. 04:31und Sie können die restlichen Einstellungen für Ihr Experiment vornehmen
58. 04:37Als erstes müssen wir also ein Backend auswählen, das über
59. 04:41das über genügend Qubits verfügt, damit wir dieses Experiment durchführen können.
60. 04:44Experiment durchführen können. Und in diesem Fall werden wir den
61. 04:48qasm simulator verwenden, der, wie ich bereits erklärt habe,
62. 04:54das Verhalten eines tatsächlichen Geräts nachahmt, also werden wir diesen verwenden
63. 04:59Da die übrigen Geräte
64. 05:02für jeden mit einem Konto kostenlos erhältlich sind,
65. 05:07könnte es zu einer Warteschlange kommen. Normalerweise haben Sie fünf Einheiten, fünf Aufträge,
66. 05:15die Sie gleichzeitig ausführen können, wenn Sie den Auftrag an ein Backend senden
67. 05:21verschwindet automatisch einer dieser Aufträge,
68. 05:25und wenn Sie Ihre Ergebnisse zurückerhalten, erhalten Sie Ihren Auftrag zurück
69. 05:29aber bedenken Sie, dass dies nur eine Demo ist und
70. 05:35der qasm simulator das Verhalten eines echten Geräts nachahmt,
71. 05:39das wir jetzt verwenden werden, kann er bis
72. 05:43zu zweiunddreißig Qubits simulieren, so dass wir in Bezug auf die Anzahl der Qubits gut dastehen
73. 05:48und die andere Sache, die wir auswählen können, ist die Anzahl der Schüsse
74. 05:53Die Anzahl der Schüsse gibt also an, wie oft dies wiederholt wird.
75. 05:57denn wir wollen eine Wahrscheinlichkeitsverteilung ermitteln
76. 06:02und deshalb müssen wir die Ausführung der Schaltungen viele Male wiederholen,
77. 06:06um die Wahrscheinlichkeit der Beobachtung der einzelnen Zustände abzuschätzen.
78. 06:14also geben wir einen Namen
79. 06:18und wir belassen es bei der Standardanzahl von Schüssen, nämlich
80. 06:23eintausendvierundzwanzig (1024)
81. 06:25und wir werden es auf unserem Gerät ausführen
82. 06:32Jetzt sollte unser Auftrag hier erscheinen
83. 06:38in composer jobs heißt es, dass es bereits fertig ist,
84. 06:44und wir können hier eine Vorschau sehen
85. 06:49Es gibt weitere Details über die benötigte Zeit und
86. 06:54verschiedene Schritte, die durchgeführt wurden.
87. 06:59Zuerst wurde der Auftrag erstellt, dann wurde er transpiliert, validiert, in die Warteschlange gestellt
88. 07:04und dann ausgeführt
89. 07:07Wir können auch genauere Informationen darüber abrufen, was passiert ist,
90. 07:13wo und wann es ausgeführt wurde, die Anzahl der Schüsse, die Job-ID, die diesen konkreten Job eindeutig identifiziert,
91. 07:19und dann wird das Ergebnis in unserem Histogramm angezeigt.
92. 07:24Von diesen eintausendvierundzwanzig Schüssen wird also der Zustand Eins-Eins (11)
93. 07:31fünfhundertfünfzehn (515) Mal beobachtet und der Zustand Null-Null (00)
94. 07:37fünfhundertneun (509) Mal beobachtet, und wenn wir es im Detail sehen wollen,
95. 07:41im Detail sehen wollen, können wir auch immer hierher kommen und die vollständigen Informationen sehen
96. 07:46Informationen sehen, auch die transpilierte Schaltung, die in diesem Fall
97. 07:52die gleiche ist wie die Original-Schaltung, weil
98. 07:56da wir sie im qasm simulator ausführen, hat
99. 08:00hat der qasm simulator sowohl H- als auch CNOT-Basisgatter, aber
100. 08:05hääten wir es aber in einem anderen Backend laufen lassen,
101. 08:07wäre die transpilierte Schaltung eine andere.
102. 08:10Sie können auch den qasm-Code überprüfen, der
103. 08:13unserem Experiment und der von uns erstellten Schaltung entspricht.
104. 08:18und auch, wie es mit Qiskit gemacht werden würde
105. 08:23Okay, zurück zu unserem Composer Tool
106. 08:29Verstecken wir das und schauen wir, welche Dinge wir erforschen können
107. 08:35in der "View" gibt es auch andere Dinge, die wir aktivieren können
108. 08:41Der erste ist ein Code-Editor, der hier auf der rechten Seite erscheint, und
109. 08:46und den wir direkt nutzen können, wenn wir den Code erstellen. Ich werde zum Beispiel dies löschen,
110. 08:53damit Sie sehen können, wie es sich automatisch ändert und vielleicht einige
111. 08:59Gattwe hinzufügen und wie Sie sehen können, erschienen sie hier
112. 09:04und sie geben uns den entsprechenden Code in Qiskit oder in OpenQASM
113. 09:09abhängig von Art des Nutzers, der wir sind
114. 09:12oder von der Art des Experiments, das wir zu einem bestimmten Zeitpunkt durchführen,
115. 09:16könnte es für uns interessant sein, den einen oder anderen Code zu haben
116. 09:24Welche Dinge können wir also überprüfen?
117. 09:28Wir haben auch einige der Grafiken,
118. 09:31Grafiken, die wir erkunden können.
119. 09:34Einer ist also Statevector (der Zustandsvektor), der uns
120. 09:38der uns die Amplitude liefert. Wenn wir eine
121. 09:43Messung haben, dann ist es vor der Messung, sonst ist es nach der Messung
122. 09:49Hier sehen wir also die tatsächlichen Amplituden, die dann zu
123. 09:53der Wahrscheinlichkeitsverteilung führten,
124. 09:56die wir im Experiment beobachtet haben
125. 10:02Außerdem könnte es für uns auch interessant sein zu sehen,
126. 10:08welche Wahrscheinlichkeiten sich nach der Messung ergeben
127. 10:11Also wird das auch hier simuliert, noch bevor wir das Experiment durchführen,
128. 10:18damit wir auch eine Vorstellung davon haben, ob wir das tun, was wir tun sollen
129. 10:23schließlich haben wir auch
130. 10:26eine Visualisierung, die die Q-Sphäre ist
131. 10:29das ist die Visualisierung, die wir verwenden, wenn wir mehrere Qubits haben
132. 10:33und sie ermöglicht uns auch zu verstehen,
133. 10:38wie der Zustand nach Anwendung all dieser Gates sein wird?
134. 10:43und damit schließen wir
135. 10:47schließen wir die composer-Demo ab
136. 10:50Es wird eine Übung geben, mit der Sie sich mit der Plattform vertraut machen können
137. 10:55und Sie sind herzlich eingeladen, damit herumzuspielen,
138. 11:01Ihre ersten Experimente in den Quantengeräten zu speichern und durchzuführen
139. 11:08Im nächsten Video werden wir uns also ins Quantenlabor begeben
140. 11:13und mit Qiskit programmieren
141. 11:16Vielen Dank fürs Zuschauen und ich freue mich darauf,
142. 11:18Sie im nächsten Video zu sehen

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