مقدمة إلى Qiskit
اسم "Qiskit" هو مصطلح عام يشير إلى مجموعة من البرامج المخصصة لتنفيذ البرامج على الحواسيب الكمومية. أبرز هذه الأدوات هو Qiskit SDK مفتوح المصدر، وبيئة التشغيل (التي يمكن الوصول إليها باستخدام Qiskit Runtime) التي تتيح لك تنفيذ أعباء العمل على وحدات المعالجة الكمومية (QPUs) من IBM®. ومع تطور التكنولوجيا الكمومية، يتطور Qiskit معها، إذ تُطلق قدرات جديدة كل عام توسع هذه المجموعة الأساسية من برامج الحوسبة الكمومية.
علاوة على ذلك، تُعدّ كثير من المشاريع مفتوحة المصدر جزءاً من نظام Qiskit البيئي الأشمل. هذه الأدوات البرمجية ليست جزءاً من Qiskit نفسه، لكنها تتواصل معه وتوفر وظائف إضافية قيّمة.
تلتزم IBM بالتطوير المسؤول للحوسبة الكمومية. اعرف المزيد وراجع مبادئنا في الحوسبة الكمومية المسؤولة في موضوع الحوسبة الكمومية المسؤولة.
Qiskit SDK
Qiskit SDK (اسم الحزمة qiskit) هو SDK مفتوح المصدر للعمل مع الحواسيب الكمومية على مستوى الدوائر الكمومية الموسّعة (الثابتة والديناميكية والمجدولة)، والمعاملات، والعناصر الأولية. هذه المكتبة هي المكوّن الأساسي لـ Qiskit؛ إذ تُعدّ أكبر حزمة تحت اسم Qiskit وتضم أوسع مجموعة من أدوات الحوسبة الكمومية، وتتواصل معها كثير من المكونات الأخرى.
من أبرز ميزات Qiskit SDK:
-
أدوات بناء الدوائر (
qiskit.circuit) - لتهيئة السجلات والدوائر والتعليمات والبوابات والمعاملات وكائنات التحكم في التدفق والتعامل معها. -
مكتبة الدوائر (
qiskit.circuit.library) - مجموعة واسعة من الدوائر والتعليمات والبوابات - وهي لبنات البناء الأساسية للحسابات الكمومية المبنية على الدوائر. -
مكتبة المعلومات الكمومية (
qiskit.quantum_info) - مجموعة أدوات للعمل مع الحالات الكمومية والمعاملات والقنوات، باستخدام حسابات دقيقة (بدون ضوضاء عينات). استخدم هذه الوحدة لتحديد المراقبات المدخلة وتحليل دقة المخرجات من استعلامات العناصر الأولية. -
Transpiler (
qiskit.transpiler) - لتحويل الدوائر الكمومية وتكييفها لتناسب طوبولوجيا الجهاز المحددة، وتحسينها للتنفيذ على وحدات المعالجة الكمومية الحقيقية (QPUs). -
العناصر الأولية (
qiskit.primitives) - الوحدة التي تحتوي على التعريفات الأساسية والتطبيقات المرجعية لعناصر Sampler وEstimator الأولية، والتي يمكن لمزودي الأجهزة الكمومية المختلفين اشتقاق تطبيقاتهم الخاصة منها. اطلع على مزيد من المعلومات حول عناصر Qiskit Runtime الأولية في التوثيق.
التثبيت
للحصول على مقدمة أكثر تفصيلاً حول تثبيت Qiskit SDK، راجع صفحة التثبيت. إذا كنت مستعداً للتثبيت الآن، فما عليك سوى تشغيل:
pip install qiskit
القياس المعياري وحزمة Benchpress
ا لقياس المعياري مهم لمقارنة الأداء النسبي لبرامج الحوسبة الكمومية عبر مراحل مختلفة من سير عمل التطوير. قد تنظر اختبارات القياس المعياري لبرامج الحوسبة الكمومية، على سبيل المثال، في سرعة وجودة بناء الدوائر ومعالجتها وتحويلها. تلتزم IBM Quantum بتقديم أعلى أداء ممكن لـ SDK، ولتحقيق ذلك، يُقاس Qiskit SDK باستخدام أكثر من 1,000 اختبار طوّرتها جامعات رائدة ومختبرات وطنية وباحثون في IBM. مجموعة القياس المعياري المستخدمة لهذه الاختبارات، المسماة Benchpress، متاحة الآن كـ حزمة مفتوحة المصدر. يمكنك الآن استخدام حزمة Benchpress لإجراء تحليلك الخاص لأداء SDK الكمومي.
إضافات Qiskit
إضافات Qiskit هي مجموعة من القدرات البحثية لاكتشاف الخوارزميات على نطاق الاستخدام الفعلي. تبني هذه القدرات على الأساس القوي من أدوات Qiskit لإنشاء الخوارزميات الكمومية وتشغيلها. الإضافات هي مكونات برمجية معيارية تنضم إلى سير العمل لتوسيع نطاق أو تصميم خوارزميات كمومية جديدة. لمعرفة المزيد عن مجموعة إضافات Qiskit المتاحة وكيفية البدء باستخدامها، قم بزيارة التوثي ق.
النظام البيئي لـ Qiskit
هناك كثير من المشاريع مفتوحة المصدر خارج Qiskit التي تستخدم اسم "Qiskit" لكنها ليست جزءاً من Qiskit نفسه؛ بل إنها تتواصل مع Qiskit ويمكنها توفير وظائف إضافية قيّمة لتكملة سير عمل Qiskit الأساسي. بعض هذه المشاريع تديرها فرق IBM Quantum، بينما يدعم مجتمع المصادر المفتوحة الأوسع مشاريع أخرى. صُمّم Qiskit SDK بطريقة معيارية وقابلة للتوسع لتسهيل إنشاء المطورين لمثل هذه المشاريع التي توسّع قدراته.
بعض المشاريع الشائعة في النظام البيئي لـ Qiskit:
- Qiskit Aer (
qiskit-aer) - حزمة لمحاكيات الحوسبة الكمومية بنماذج ضوضاء واقعية. توفر واجهات لتشغيل الدوائر الكمومية مع الضوضاء أو بدونها باستخدام طرق محاكاة متعددة. تديرها IBM Quantum. - qBraid SDK (
qbraid) - إطار تشغيل كمومي مستقل عن المنصة لكل من مزودي البرامج والأجهزة الكمومية، مصمم لتبسيط الإدارة الكاملة لدورة حياة المهام الكمومية — من تحديد مواصفات البرنامج إلى إرسال المهام ووصولاً إلى المعالجة اللاحقة وتصور النتائج. تديره qBraid. - mthree
mthree- حزمة لتطبيق M3 (تخفيف القياس بدون مصفوفة)، وهو تقنية تخفيف قياس تحلّ لاحتمالات القياس المصححة باستخدام خطوة تقليص الأبعاد تليها إما تحليل LU المباشر أو طريقة تكرارية مسبقة التكييف تتقارب اسمياً في O(1) خطوة، ويمكن حسابها بالتوازي. تديرها IBM Quantum.
يمكنك العثور على كتالوج للمشاريع في صفحة النظام البيئي لـ Qiskit، فضلاً عن معلومات حول كيفية ترشيح مشروعك الخاص.
الخطوات التالية
- تعرّف على مكتبة الدوائر والتعليمات المتاحة في مكتبة الدوائر في Qiskit.
- اقرأ عن Transpiler في Qiskit والخيارات الكثيرة للتحويل في قسم Transpiler.
- اكتشف كيفية استخدام العناصر الأولية في Qiskit لتبسيط البرمجة الكمومية.