انتقل إلى المحتوى الرئيسي

مقدمة إلى الأوليات (Primitives)

Package versions

The code on this page was developed using the following requirements. We recommend using these versions or newer.

qiskit[all]~=2.3.0
qiskit-ibm-runtime~=0.43.1

لماذا أدخل Qiskit الأوليات؟​

على غرار الأيام الأولى للحواسيب الكلاسيكية، حين كان على المطورين التعامل مع سجلات المعالج مباشرةً، كانت الواجهة الأولى للـ QPUs تُعيد البيانات الخام من الإلكترونيات الضابطة. لم يكن هذا مشكلة كبيرة حين كانت الـ QPUs في المختبرات ولا يصل إليها إلا الباحثون مباشرةً. إدراكًا بأن معظم المطورين لن يكونوا ملمّين — ولا ينبغي أن يكونوا — بكيفية تحليل هذه البيانات الخام إلى أصفار وآحاد، أدخل Qiskit الدالة backend.run، وهي أول مستوى تجريد للوصول إلى الـ QPUs عبر الحوسبة السحابية. أتاح ذلك للمطورين العمل بصيغ بيانات مألوفة والتركيز على الصورة الأكبر.

مع اتساع الوصول إلى الـ QPUs وتطور المزيد من الخوارزميات الكمية، برزت مجددًا الحاجة إلى مستوى تجريد أعلى. استجابةً لذلك، أدخل Qiskit واجهة الأوليات، المُحسَّنة لمهمتين أساسيتين في تطوير الخوارزميات الكمية: تقدير قيم التوقع (Estimator) وأخذ عينات من الدوائر (Sampler). الهدف مرة أخرى هو مساعدة المطورين على التركيز أكثر على الابتكار وأقل على تحويل البيانات. تحل واجهة الأوليات محل واجهة backend.run، إذ يوفر Sampler نفس الوصول المباشر إلى العتاد الذي كانت تتيحه backend.run.

ما هي الأولية (Primitive)؟​

تُبنى أنظمة الحوسبة على طبقات متعددة من التجريد. تتيح لك التجريدات التركيز على مستوى معين من التفاصيل ذات الصلة بالمهمة التي بين يديك. كلما اقتربت من العتاد، قلّ مستوى التجريد الذي تحتاجه (مثلًا، قد تحتاج إلى نقل البيانات أو معالجتها على مستوى تعليمات المعالج). وكلما تعقّدت المهمة التي تريد تنفيذها، ارتفع مستوى التجريدات المستخدمة (مثلًا، قد تستعين بمكتبة برمجية لإجراء حسابات جبرية).

في هذا السياق، الأولية هي أصغر وحدة معالجة، اللبنة الأساسية الأبسط التي يمكن من خلالها بناء شيء مفيد لمستوى تجريد معين.

زاد التقدم الأخير في الحوسبة الكمية من الحاجة للعمل عند مستويات تجريد أعلى. مع تحرك هذا المجال نحو وحدات معالجة كمية (QPUs) أكبر وسير عمل أكثر تعقيدًا، يتحوّل التركيز من التفاعل مع إشارات الكيوبت الفردية إلى النظر إلى الأجهزة الكمية كأنظمة تؤدي المهام المطلوبة.

أكثر مهمتين شيوعًا في الحواسيب الكمية هما: أخذ عينات من الحالات الكمية وحساب قيم التوقع. هاتان المهمتان شكّلتا الدافع وراء تصميم أوليات Qiskit: Estimator وSampler.

  • يحسب Estimator قيم توقع المقاييس (observables) بالنسبة إلى الحالات التي تُهيئها الدوائر الكمية.
  • يأخذ Sampler عينات من سجل الإخراج الناتج عن تشغيل الدوائر الكمية.

باختصار، يُقرّب النموذج الحسابي الذي تقدمه أوليات Qiskit البرمجة الكمية خطوةً من حيث وصلت إليه البرمجة الكلاسيكية اليوم، حيث يقل التركيز على تفاصيل العتاد ويزيد على النتائج التي تسعى إلى تحقيقها.

تعريف الأوليات وتطبيقاتها​

يوجد نوعان من أوليات Qiskit: الفئات الأساسية (base classes)، وتطبيقاتها (implementations). تُعرَّف أوليتا Estimator وSampler عبر فئات أساسية مفتوحة المصدر موجودة في حزمة Qiskit SDK (في وحدة qiskit.primitives). يمكن للمزودين (مثل Qiskit Runtime) استخدام هذه الفئات الأساسية لاشتقاق تطبيقاتهم الخاصة من Sampler وEstimator. سيتعامل معظم المستخدمين مع تطبيقات المزودين، لا مع الأوليات الأساسية مباشرةً.

الفئات الأساسية​

الأوليات Base هي فئات مجردة تُعرّف واجهة مشتركة لتطبيق الأوليات. جميع الفئات الأخرى في وحدة qiskit.primitives ترث من هذه الفئات الأساسية. ينبغي للمطورين استخدامها إن كانوا مهتمين بإنشاء نموذج تنفيذ خاص بهم يعتمد على الأوليات لمزود محدد. قد تفيد هذه الفئات أيضًا من يريد إجراء معالجة مخصصة للغاية ويجد أن التطبيقات الحالية للأوليات بسيطة جدًا لاحتياجاته. لن يستخدم المستخدمون العاديون الفئات الأساسية مباشرةً.

BaseEstimatorV1 وBaseSamplerV1 - رغم أن أوليات V1 لا تزال قابلة للاستخدام، تركّز هذه الأدلة على أوليات V2 لأنها الأحدث والأكثر شيوعًا.

BaseEstimatorV2 وBaseSamplerV2 - تتبع الأوليات المرجعية في Qiskit مواصفات هذه الواجهات.

التطبيقات​

تُنشأ جميع الأوليات من الفئات الأساسية؛ لذا فإنها تشترك في نفس البنية العامة وطريقة الاستخدام. مثلًا، صيغة المدخلات لجميع أوليات Estimator واحدة. غير أن هناك اختلافات في التطبيقات تجعل كلًا منها فريدًا.

هذه هي تطبيقات الفئات الأساسية للأوليات:

  • توفر أوليات Qiskit Runtime، EstimatorV2 وSamplerV2، تطبيقًا أكثر تطورًا (مثلًا، بتضمين تخفيف الأخطاء) كخدمة سحابية. يُستخدم هذا التطبيق للوصول إلى عتاد IBM Quantum®.

  • StatevectorEstimator وStatevectorSampler - تطبيقات مرجعية للأوليات تستخدم المحاكي المدمج في Qiskit. بُنيت باستخدام وحدة Qiskit quantum_info، وتنتج نتائج مبنية على محاكاة متجه الحالة المثالية. يُوصَل إليها عبر Qiskit. راجع المحاكاة الدقيقة باستخدام أوليات Qiskit للاطلاع على تفاصيل الاستخدام.

  • BackendEstimatorV2 وBackendSamplerV2 - يمكنك استخدام هذه الفئات "لتغليف" أي مورد حوسبة كمية في أولية. يتيح لك ذلك كتابة كود بأسلوب الأوليات لمزودين لا يملكون بعد واجهة مبنية على الأوليات. يمكن استخدام هذه الفئات تمامًا مثل Sampler وEstimator العاديين، باستثناء أنه ينبغي تهيئتها بمعامل إضافي backend لتحديد الحاسوب الكمي المُراد التشغيل عليه. يُوصَل إليها باستخدام Qiskit. راجع دليل أوليات الخلفية (backend primitives) للمزيد من المعلومات.

الخيارات​

يمكنك تمرير خيارات إلى الأوليات لتخصيصها بحسب احتياجاتك. في حين أن واجهة تابع run() للأوليات مشتركة بين جميع التطبيقات، فإن خياراتها تختلف من تطبيق لآخر. راجع مراجع API للتطبيق المحدد للأولية للتعرف على الخيارات التي يدعمها.

على سبيل المثال، راجع موضوعَي خيارات Estimator وخيارات Sampler للتعرف على خيارات أوليات Qiskit Runtime، أو راجع مراجع واجهة Qiskit Aer API لخيارات أوليات Qiskit Aer.

فوائد أوليات Qiskit​

بفضل الأوليات، يستطيع مستخدمو Qiskit كتابة كود كمي لـ QPU محدد دون الحاجة إلى إدارة كل التفاصيل بشكل صريح. علاوةً على ذلك، بفضل طبقة التجريد الإضافية، قد تتمكن من الوصول بسهولة أكبر إلى الإمكانات المتقدمة لعتاد مزود معين. فمثلًا، مع أوليات Qiskit Runtime، يمكنك الاستفادة من أحدث التطورات في تخفيف الأخطاء وقمعها بمجرد ضبط خيارات مثل resilience_level الخاص بالأولية، بدلًا من بناء تطبيقك الخاص لهذه التقنيات.

بالنسبة لمزودي العتاد، يعني تطبيق الأوليات بشكل أصيل أنه يمكنك تزويد مستخدميك بطريقة أكثر سهولةً "من الصندوق" للوصول إلى ميزات عتادك كتقنيات المعالجة اللاحقة المتقدمة. وهذا يجعل من السهل على مستخدميك الاستفادة من أفضل إمكانات عتادك.

الخطوات التالية​

Recommendations
المصدر: IBM Quantum docs — تم التحديث في 27 أبريل 2026
النسخة الإنجليزية على doQumentation — تم التحديث في 27 أبريل 2026
تستند هذه الترجمة إلى النسخة الإنجليزية بتاريخ 11 مارس 2026
مشكلة في الموقع أو الترجمة؟مشكلة في المحتوى؟ حرّر في IBM Quantum docs