< Lecture 1 - 2 - 0 >

1 - 2 - 0. 배리어와 양자 회로의 특성

 

 

 

# 배리어와 배리어의 쓰임

1. 회로를 시각적으로 분리하기 위해 사용

배리어가 없는 회로

 

배리어가 있는 회로

 

 

 

2. 트랜스파일은 두 개의 하다마드 게이트가 최종적으로 어떤 기능도 하지 않을 것을 알기에, 두 개의 하다마드 게이트를 상쇠시키는 등의 최적화 작업을 통해 양자 회로의 성능을 향상시킴

--> 이런 최적화 작업이 트랜스파일러에서 진행되는 것을 막기 위해 사용

배리어 사용 전

 

배리어 추가

배리어가 추가되어 최적화 작업이 진행되지 않음

 

 

 

 

# Qiskit에서의 배리어 사용법

1. 아래 코드들을 통해 qiskit 라이브러리, 상태 벡터 라이브러리, math 라이브러리의 pi를 불러오기

 

 

 

2. 게이트를 생성하고 원하는 위치에 qc.barrier() 코드를 통해 배리어를 추가하기

 

 

 

 

# 배리어와 인수

- 아래처럼 배리어에 인수를 지정하지 않을 경우(qc.barrier() 에서 괄호 사이에 값이 없는 경우) 배리어가 모든 큐비트에 추가됨

 

 

 

- 파라미터로 배리어에 인수를 지정해주면 원하는 큐비트에만 배리어를 추가할 수 있음

 

 

 

 

# 양자 회로의 특성들

Size(규모)

Width(넓이)

Depth(깊이)

큐비트 수 (Number of Qubits)

Operation 종류 및 개수

 

 

 

 

# 양자 회로의 규모 ( Size )

: 양자 회로에서의 지시(instruction)의 개수

 

+ 주의!

배리어는 지시 개수를 셀 때 포함하지 X

 

 

ex) 3개의 큐비트를 가지고 있는 양자 회로의 규모 계산

맨 오른쪽에 핑크 테두리가 있는 아이콘은 '측정'이라는 명령임 ( 명령도 당연히 지시에 포함 )

+ 양자 회로의 규모

= 하다마드 게이트 x 2

+ X 게이트 x 1

+ Toffoli 게이트 x 1

+ Ry 게이트 x 1

+ RH 게이트 x 1

+ CX 게이트 x 1

+ T 대거 게이트 x 1

+ 측정 명령 x 3

= 2 + 1 + 1 + 1 +1 + 1 + 1+ 3

= 11

 

 

 

- 양자회로 규모와 size 매서드

: Qiskit 에서 양자회로의 size 매서드를 사용하여 양자회로 규모 계산 가능

형식은 qc.size()

 

 

 

 

# 양자 회로의 넓이 ( Width )

: 양자 비트( = 큐비트 )와 고전 비트의 개수

 

ex) 아래 양자 회로의 넓이

+ 회로의 넓이

= 양자 비트 x 3 (q0, q1, q2)

+ 고전 비트 x 3 ( 맨 아래 meas 옆에 조그마한 3)

= 3 + 3

= 6

 

 

 

- 양자비트, 고전 비트의 개수와 num_qubits, num_clbits 매서드

: Qiskit 에서 양자회로의 num_qubits, num_clbits 매서드를 사용하여 각각 양자 비트와 고전 비트의 개수 파악 가능

 

 

 

 

- 양자 회로의 넓이와 width 매서드

: 양자 회로의 넓이는 width 매서드를 통해 확인 가능

 

 

 

 

# 양자 회로의 깊이 ( Depth )

: 양자 회로에서 양자 게이트를 병렬로 실행 가능한 횟수

 

+ 주의!

배리어가 트랜스파일러에서의 실행에 영향을 주어 깊이의 양을 변화시킬 수도 있지만, 배리어 자체는 카운트 X

 

ex) 아래 양자 회로의 경우 최소 5개의 병렬 실행이 진행됨

측정 명령들은 하나로 묶음

 

 

 

- 양자 회로의 깊이와 depth 매서드

: 양자 회로의 깊이는 depth 매서드를 통해 확인 가능

 

 

 

 

# 큐비트의 개수 ( Number of Qubits )

: 큐비트의 개수는 num_qubits 매서드를, 큐비트의 정보는 qubits 매서드를 통해 확인 가능

 

 

 

 

# 양자 회로의 Operations 종류와 개수

: 양자 회로의 Operations 종류 및 개수는 count_ops 매서드를 이용하여 출력 가능

 

+ 코드 실행 시 배리어, 측정, 게이트를 포함한 양자 회로에 사용된 Operation 개수 및 종류를 알 수 있음

 

 

 

 

# 참고자료

: Qiskit-Dev-Cert-lectures + 주피터 노트북 자료 ( https://github.com/QuantumComputingKorea/Qiskit-Dev-Cert-lectures )