Qiskit環境構築 [uv/poetry共通] (4) シミュレータでの量子回路実行(qiskit primitives)

概要

　・Windows11/WSL2でのQiskit環境構築手順は需要がありそうなので記載します。
　・IBM Community Japanの2024年ナレッジモール研究に参加した際に使用したQiskit環境の構築手順となります。
　　IBM Community Japan / ナレッジモール研究
　・Qiitaの書き方がまだわかっておらず練習を兼ねているため、今後も修正をしていきます。

本ドキュメントの範囲

　シンプルな量子回路の作成とシミュレータ実行
　　 (1) vscodeでファイルの作成
　　 (2) ライブラリのimport
　　 (3) シンプルな量子回路を作成
　　 (4) 量子回路の実機(qiskit primitives)実行
　　 (5) 実行結果を確率分布図で確認

(1) vscodeでファイルの作成

vscodeで新規のipynbファイルを作成したり、コードブロックを追加したり
コードを入力していきます。

(2) ライブラリのimport

最小限のライブラリをimportします。

ライブラリのimport

# ライブラリのimport
from qiskit import QuantumCircuit                   # 量子回路作成のために必要
from qiskit.primitives import StatevectorSampler    # シミュレータ実行のために必要
from qiskit.visualization import plot_distribution  # 確率分布図を表示するために必要

(3) シンプルな量子回路を作成

量子ビットq0とq1がもつれます。

量子回路の作成

# 量子回路の初期化
# 量子ビット2個 古典ビット2個を準備
circuit = QuantumCircuit(2) 

# 量子回路の組み立て
circuit.h(0)    # アダマールゲートを適用
circuit.cx(0,1) # CNOTゲートを適用

# 測定
# measure_allですべての量子ビットを測定する。
# 量子ビットq0の測定結果を古典ビットc0、q1の測定結果をc1にそれぞれ代入。
circuit.measure_all() 

# 量子回路の素描
# 量子回路をmpl形式で表示
circuit.draw(output="mpl")

(4) 量子回路のシミュレータ(qiskit primitives)実行

量子回路をシミュレータ実行します。

# 実行と結果取得
# StatevectorSamplerのインスタンスを生成
sampler = StatevectorSampler()   

# 量子プログラムを実行。量子回路を1024回(デフォルト設定)を繰り返し実行する。
job = sampler.run([circuit])    

# PrimitiveResult形式の結果を取得
result = job.result()     

# PrimitiveResultから回路実行結果を抽出
counts = result[0].data.meas.get_counts()    
print(counts)

コードブロックの下に実行結果が出力されます。

(5) 実行結果を確率分布図で確認

確率分布図の表示

# 確率分布図を表示   
plot_distribution(counts)

その他

いろいろ表示

# Qiskitバージョン情報
import qiskit
print(f'qiskit version : {qiskit.__version__}')

# Pythonおよび実行環境情報
import sys, platform
print(f'python version : {sys.version}')
print(f'platform : {platform.uname()}')

続きます。

Qiskit環境構築
【uv版】
(1) Linuxの導入/設定
(2) uvの導入/Python仮想環境の作成

【poetry版】
(1) Linuxの導入/設定
(2) Python仮想環境の作成

【uv/poetry共通】
(3) vscodeからのPython仮想環境接続
(4) シミュレータでの量子回路実行
(5) IBMQ実機での量子回路実行
(6) メンテナンス