مقدمة إلى Qiskit Functions

ملاحظات

• دوال Qiskit Functions ميزة تجريبية متاحة فقط لمستخدمي خطط IBM Quantum® Premium وFlex وOn-Prem (عبر واجهة برمجة تطبيقات IBM Quantum Platform). وهي في مرحلة الإصدار التجريبي وقابلة للتغيير.

تُبسِّط Qiskit Functions وتُسرِّع اكتشاف الخوارزميات وتطوير التطبيقات على مقياس الفائدة، وذلك بتجريد أجزاء من سير عمل تطوير البرمجيات الكمومية. وبهذه الطريقة، تُحرِّر Qiskit Functions الوقت الذي يُستهلك عادةً في كتابة الكود يدويًا وضبط التجارب.

كتالوج Qiskit Functions

تأتي الدوال في شكلين:

النوع	ماذا تفعل؟	أمثلة على المدخلات والمخرجات	لمن هي؟
Circuit function	واجهة مبسَّطة لتشغيل الدوائر. تُجرِّد التحويل (Transpilation) وقمع الأخطاء وتخفيف الأخطاء	المدخل: كائنات PUB مجرَّدة المخرج: قيم توقع مُخفَّفة	الباحثون الذين يستخدمون Qiskit لاكتشاف خوارزميات وتطبيقات جديدة، دون الحاجة إلى التركيز على تحسين الأداء للعتاد أو التعامل مع الأخطاء. يمكن استخدام Circuit functions لبناء Application functions مخصَّصة.
Application function	تغطي مهام أعلى مستوىً، مثل استكشاف الخوارزميات وحالات الاستخدام الخاصة بالمجال. تُجرِّد سير العمل الكمومي لحل المهام، مع مدخلات ومخرجات كلاسيكية	المدخل: جزيئات، رسوم بيانية المخرج: طاقة الحالة الأساسية والحالات المُثارة، والقيم المثلى لدالة التكلفة	الباحثون في المجالات غير الكمومية، الذين يدمجون الكم في سير العمل الكلاسيكية الكبيرة القائمة، دون الحاجة إلى تعيين البيانات الكلاسيكية إلى دوائر كمومية.

تُقدِّم IBM® وشركاء من أطراف ثالثة هذه الدوال. كل دالة ذات أداء عالٍ لخصائص أعباء عمل محددة، ولها خيارات فريدة لضبط الأداء.

نظرة عامة على الدوال المتاحة

Circuit functions

الاسم	المزوِّد	الاستخدام الموصى به	الفوائد الفريدة
Tensor-Network Error Mitigation دليل مرجع API License	Algorithmiq	أعباء العمل التي تحتوي على مرصودات منخفضة الوزن ودوائر خالية من الحلقات.	يُقلِّل من الحمل الزائد للقياس والتباين، متفوِّقًا على خطوط الأساس القياسية لتخفيف الأخطاء مثل Zero Noise Extrapolation (ZNE) وProbabilistic Error Cancellation (PEC) لفئات الدوائر ذات الصلة.
QESEM: Error Suppression and Error Mitigation دليل مرجع API	Qedma	أعباء العمل التي تتضمَّن دوائر بها بوابات كسرية أو مُعامَلة، ومرصودات ثقيلة الوزن، وسير عمل تتطلَّب قيم توقع غير متحيِّزة وتقديرات دقيقة لوقت التشغيل.	تُنتِج قيم توقع غير متحيِّزة مع تباين أقل وحمل زائد أقل للموارد، متفوِّقةً على ZNE وPEC لفئات الدوائر ذات الصلة.
Performance Management دليل مرجع API License	Q-CTRL	أعباء العمل التي تحتوي على دوائر بارامترية أو دوائر عميقة، أو التي تتطلَّب تنفيذات دوائر كثيرة.	يُطبِّق تلقائيًا قمع الأخطاء المدفوع بالذكاء الاصطناعي على الخوارزميات الكمومية، مما يزيد من أداء أجهزة IBM لتحقيق نتائج دقيقة مع تقليل عدد اللقطات ووقت الحساب والتكلفة المطلوبة. طريقة بدون حمل زائد تُحسِّن دقة التنفيذ لكل من Sampler وEstimator primitives، متوافقة مع أي وزن من المرصودات.
Orbit دليل مرجع API	Quantum Elements	أعباء العمل التي تحتوي على فترات خمول أو فجوات جدولة، بما في ذلك الدوائر الثابتة والديناميكية مثل تصحيح الأخطاء الكمومي، والقياس في منتصف الدائرة، والخوارزميات الأوراكلية، والخوارزميات الكمومية التغايرية، ومحاكاة هاميلتونيان.	يجمع بين التحويل (transpilation) المحسَّن وفك الاقتران الديناميكي وتخفيف أخطاء القياس في سير عمل موحّد لتحسين أداء الدوائر على عتاد IBM Quantum. يطبّق قمعًا للأخطاء بحمل زائد منخفض يحافظ على منطق الدائرة الأصلية دون وقت معالجة مسبقة كمومي أو كلاسيكي إضافي، بحيث يستطيع المستخدمون تفعيل كل تقنية أو تعطيلها أو مقارنتها بالدائرة الخام.

Application functions

الاسم	المزوِّد	الاستخدام الموصى به	الفوائد الفريدة
QUICK-PDE دليل مرجع API License	ColibriTD	استخدام الحوسبة الكمومية لمعادلات الفيزياء المتعددة PDEs. إعداد سير عمل المحاكاة للعتاد الكمومي، مع الاحتفاظ بالتحكم الكامل في كل من معامِلات النمذجة الكمومية والفيزيائية.	يُقدِّم إطار عمل هجيني قوي لـ VQA يُحقِّق حلولًا دقيقة وقابلة للتوسُّع لـ PDE من خلال الترميز المتقدِّم للحلول والطرق الطيفية، مما يجعله نقطة دخول مثالية للفِرق التي تسعى إلى بناء قدرات محاكاة جاهزة للكم.
Quantum Portfolio Optimizer دليل مرجع API License	Global Data Quantum	أعباء عمل التحسين المالي، بحثًا عن استراتيجيات المحفظة المثلى عبر الزمن مع تقليل المخاطر وتعظيم العوائد، وتمكين الاختبار العكسي لاستراتيجيات التداول.	تحل مشاكل التحسين التوافقي من خلال تكييف متخصَّص للغاية لخوارزمية VQE الكمومية لهذه الحالة الاستخدامية المالية، باستخدام استراتيجيات تنفيذ محسَّنة ومُحسِّنات، إلى جانب تقنيات تخفيف الأخطاء الواعية بالضجيج المصمَّمة لتحسين المحفظة.
HI-VQE Chemistry دليل مرجع API License	Qunova Computing	أعباء عمل في الكيمياء الحسابية ومحاكاة الجزيئات وعلوم المواد، أو أي محاكاة هاميلتونية تتطلَّب حل مشاكل البنية الإلكترونية متعددة الأجسام.	تحل البنى الإلكترونية الجزيئية باستخدام SQD المُحسَّن لتحقيق دقة كيميائية (1 kcal/mol، 1.6 mHa) للمسائل المُنمذَجة بـ 40 إلى 60 كيوبت، متفوِّقةً على بعض أدوات الحل الكلاسيكية على الحواسب الفائقة أو SQD القياسي في سرعة التقارب أو الدقة، على التوالي، بفوارق بمراتب من الحجم.
Iskay Quantum Optimizer دليل مرجع API License	Kipu Quantum	أعباء عمل التحسين مثل الجدولة والخدمات اللوجستية والتوجيه ومشاكل QUBO/HUBO.	طرق معالجة مسبقة ولاحقة كلاسيكية قابلة للضبط ومُدمَجة لروتين التحسين الكمومي. تُحقِّق ميزة وقت تشغيل مقارنةً بأدوات الحل الكلاسيكية (CPLEX والتلدين المحاكى والبحث التابو) على معايير HUBO المختارة. تم حل ms_5_100 من Market Split، وهو تحدٍّ صعب، في غضون ساعات (انظر هذا البرنامج التعليمي).
Singularity Machine Learning دليل مرجع API License	Multiverse Computing	سير عمل تصنيف التعلم الآلي الكلاسيكي التي يمكنها الاستفادة من تحسين الدقة أو الكفاءة الحسابية من خلال الاستفادة من التحسين الكمومي المُنفَّذ على عتاد IBM.	تُحقِّق دقة مماثلة أو تتجاوز النماذج الكلاسيكية مثل Random Forest أو XGBoost، مع العمل بعدد أقل بكثير من المُتعلِّمين وبناء مجموعة أكثر إحكامًا. مدعومة بالتصويت المُحسَّن كميًا، تختار أكثر المُتعلِّمين إفادةً وتُصقِّل حدود القرار، مما يُتيح كفاءة أعلى وتعقيدًا أقل في النموذج وأداءً أكثر متانة.
Optimization Solver دليل مرجع API License	Q-CTRL	مشاكل التحسين الثنائية أو أي مشكلة توافقية يمكن تعيينها إلى دالة تكلفة ثنائية. تُدعَم دوال التكلفة من أي رتبة وأحجام مشاكل تصل إلى الحد الأقصى لمقياس الجهاز.	حل تحسين كمومي شامل وواعٍ بالضجيج يُتيح مدخلات من تعريفات المشاكل عالية المستوى ويجد تلقائيًا حلولًا دقيقة للمشاكل التوافقية الصعبة كلاسيكيًا على عتاد كمومي بمقياس الفائدة. يُجرِّد التعقيد من خلال التعامل مع قمع الأخطاء والتعيين الفعّال والتحسين الهجين الكمومي الكلاسيكي لحل مهام التحسين على مقياس الجهاز الكامل دون الحاجة إلى خبرة كمومية عميقة.
Parity Twine Optimizer دليل مرجع API	ParityQC	أعباء عمل التحسين التي تستفيد من انخفاض عدد البوابات وعمق الدائرة، مما يتيح أحجامًا من المسائل ذات صلة بالصناعة يتعذّر تنفيذها بطرق التحويل (transpilation) القياسية الكثيفة بوابات SWAP.	يستخدم طريقة Parity Twine، المبنية على Parity Architecture، لتقليل عدد بوابات الكيوبتين وعمق الدائرة مع مراعاة اتصالية الجهاز، وينفّذ التفاعلات غير المحلية دون بوابات SWAP. يؤتمت خطوات التحويل (transpilation) بحد أدنى من مدخلات المستخدم، ويستخدم نهج QAOA فعّالًا بعمق واحد للحصول على معاملات الدائرة المثلى على CPU، مما يقلّل وقت تشغيل QPU المطلوب.
Constrained Quantum Optimizer دليل مرجع API	Aqarios	مسائل التحسين الثنائي المقيّد المقدَّمة كملف LP أو ملف MPS أو نموذج Luna، خاصةً تلك التي تحتوي على قيود one-hot أو set-packing.	يحل مسائل التحسين الثنائي المقيّد مباشرةً، ويفرض قيود one-hot وset-packing بشكل أصيل عبر XY-mixers بدلًا من حدود العقوبة، مما يقلّص فضاء البحث إلى الفضاء الجزئي الممكن ويحسّن جودة الحل. يتولى تلقائيًا إعادة الصياغة وتركيب الدوائر والتحويل (transpilation) والتنفيذ على العتاد باستخدام البدء الدافئ التكراري لخوارزمية FlexQAOA، دون تدريب المعاملات التغايرية.