HLQuantum — Abstracción cuántica de alto nivel
Una biblioteca de Python que abstrae la complejidad del hardware cuántico. Escribe tu circuito una sola vez con HLQuantum y ejecútalo en IBM Qiskit, Google Cirq, Amazon Braket, PennyLane, NVIDIA CUDA-Q o IonQ — sin cambiar una sola línea de código.
¿Por qué usar HLQuantum?
Escribe una vez, ejecuta en cualquier parte
El mismo código de circuito se ejecuta en cualquiera de los 6 backends compatibles — sin traducción ni reescritura.
Aceleración por GPU integrada
Redirige circuitos de forma transparente a simuladores de GPU NVIDIA para acelerar enormemente los circuitos grandes.
Mitigación de errores
ZNE, mitigación de lectura y otras técnicas integradas — se aplican con un solo argumento.
Algoritmos integrados
QFT, Grover, VQE, QAOA, Bernstein-Vazirani — listos para usar e independientes del backend.
Multi-backend asíncrono
Ejecuta experimentos en varios backends simultáneamente para benchmarking y verificación.
Integración con IA / MCP
La compatibilidad con Model Context Protocol permite que los agentes de IA orquesten experimentos cuánticos.
Backends compatibles
| Backend | Framework | Instalación | QPU real |
|---|---|---|---|
| qiskit | IBM Qiskit | pip install hlquantum[qiskit] | Sí |
| cirq | Google Cirq | pip install hlquantum[cirq] | Solo simulación |
| pennylane | Xanadu PennyLane | pip install hlquantum[pennylane] | Solo simulación |
| braket | Amazon Braket | pip install hlquantum[braket] | Sí |
| cudaq | NVIDIA CUDA-Q | pip install hlquantum[cudaq] | Solo simulación |
| ionq | IonQ (via Qiskit) | pip install hlquantum[ionq] | Sí |
Inicio rápido
1. Instalación
# Install with your preferred backend pip install hlquantum[qiskit] # IBM Qiskit backend pip install hlquantum[cirq] # Google Cirq backend pip install hlquantum[pennylane] # PennyLane backend pip install hlquantum[braket] # Amazon Braket backend pip install hlquantum[cudaq] # NVIDIA CUDA-Q backend pip install hlquantum[ionq] # IonQ backend # Or install multiple at once pip install "hlquantum[qiskit,cirq,cudaq]"2. Crea tu primer circuito
import hlquantum as hlq # Create a 2-qubit circuit qc = hlq.Circuit(2) # Apply gates using the fluent API qc.h(0).cx(0, 1).measure_all() # Run on the default backend (auto-detects installed SDK) result = hlq.run(qc, shots=1000) print(result) # {'00': 507, '11': 493}3. Cambia de backend con un solo indicador
import hlquantum as hlq qc = hlq.Circuit(2) qc.h(0).cx(0, 1).measure_all() # The SAME circuit, on DIFFERENT backends — zero code changes r1 = hlq.run(qc, shots=1000, backend="qiskit") # Qiskit Aer r2 = hlq.run(qc, shots=1000, backend="cirq") # Google Cirq r3 = hlq.run(qc, shots=1000, backend="pennylane") # PennyLane r4 = hlq.run(qc, shots=1000, backend="cudaq") # NVIDIA GPU r5 = hlq.run(qc, shots=1000, backend="braket") # Amazon Braket r6 = hlq.run(qc, shots=1000, backend="ionq") # IonQ for name, result in zip(["Qiskit","Cirq","PennyLane","CUDA-Q","Braket","IonQ"], [r1, r2, r3, r4, r5, r6]): print(f"{name}: {result}")El decorador @kernel
El decorador @hlq.kernel te permite escribir lógica cuántica como funciones estándar de Python. HLQuantum las compila y ejecuta automáticamente en el backend seleccionado.
import hlquantum as hlq @hlq.kernel def ghz_state(n: int): """Create an n-qubit GHZ state.""" qubits = hlq.qvector(n) hlq.h(qubits[0]) for i in range(n - 1): hlq.cx(qubits[i], qubits[i + 1]) hlq.measure_all(qubits) # Run the kernel result = hlq.run(ghz_state, args=(5,), shots=1000) print(result) # {'00000': ~500, '11111': ~500} # Works on any backend result_gpu = hlq.run( ghz_state, args=(20,), # 20-qubit GHZ! shots=1000, backend="cudaq" # GPU acceleration )Algoritmos cuánticos integrados
HLQuantum incluye implementaciones listas para usar de algoritmos cuánticos comunes que funcionan en cualquier backend.
Transformada cuántica de Fourier (QFT)Estimación de faseAlgoritmo de Shor
El análogo cuántico de la Transformada Discreta de Fourier. Se utiliza como subrutina en muchos algoritmos, incluido el algoritmo de factorización de Shor.
import hlquantum as hlq
from hlquantum.algorithms import QFT
# Create a QFT circuit for 4 qubits
qft_circuit = QFT(n_qubits=4)
result = hlq.run(qft_circuit, shots=1000)
print(result)Algoritmo de búsqueda de GroverBúsquedaAceleración cuadrática
Proporciona una aceleración cuadrática para búsquedas no estructuradas. Encuentra un elemento marcado en √N pasos en lugar de N.
import hlquantum as hlq
from hlquantum.algorithms import Grover
# Search for item "101" in a 3-qubit space
grover = Grover(oracle_string="101")
result = hlq.run(grover.circuit, shots=2000)
# The marked state should have high probability
print(result) # {'101': ~1800, others: ~200}VQE — Solucionador cuántico variacional de valores propiosQuímicaOptimización
Encuentra la energía del estado fundamental de un hamiltoniano. Algoritmo clave para la química cuántica en dispositivos NISQ.
import hlquantum as hlq
from hlquantum.algorithms import VQE
from hlquantum.operators import PauliSum
# Define Hamiltonian
H = PauliSum.from_list([
("ZZ", -1.052), ("IZ", 0.398),
("ZI", -0.398), ("XX", 0.181),
])
vqe = VQE(hamiltonian=H, n_qubits=2, ansatz="TwoLocal", reps=2)
energy, params = vqe.run(backend="qiskit", max_iter=200)
print(f"Ground state energy: {energy:.6f}")QAOA — Optimización aproximada cuánticaCombinatoriaOptimización
Algoritmo aproximado para problemas de optimización combinatoria como MaxCut, particionado de grafos y planificación.
import hlquantum as hlq
from hlquantum.algorithms import QAOA
import networkx as nx
# Define a MaxCut problem
graph = nx.Graph([(0,1),(1,2),(2,3),(3,0),(0,2)])
qaoa = QAOA(problem="maxcut", graph=graph, p=2)
result = qaoa.run(backend="pennylane", shots=2000)
print(f"Best cut: {result.best_solution}")
print(f"Cut value: {result.best_value}")Capas y pipelines de ML cuántico
HLQuantum incluye composición inspirada en ML para circuitos cuánticos — construye ansätze variacionales como modelos por capas, de forma similar a nn.Sequential de PyTorch.
import hlquantum as hlq from hlquantum.layers import RYLayer, EntanglingLayer, Sequential # Build a variational quantum model model = Sequential([ RYLayer(n_qubits=4), # Layer of RY rotations EntanglingLayer(n_qubits=4), # CNOT entangling layer RYLayer(n_qubits=4), # Another RY layer EntanglingLayer(n_qubits=4), ]) # Run the model (initializes random params) result = model.run(shots=1000, backend="pennylane") # Train the model (gradient-based) loss_history = model.fit( X_train, y_train, optimizer="adam", learning_rate=0.01, epochs=50 )Ejecución multi-backend asíncrona
Ejecuta el mismo circuito en varios backends simultáneamente y compara los resultados. Ideal para hacer benchmarking de niveles de ruido o verificar resultados entre plataformas.
import hlquantum as hlq import asyncio qc = hlq.Circuit(3) qc.h(0).cx(0, 1).cx(1, 2).measure_all() async def benchmark_backends(): tasks = { name: hlq.run_async(qc, shots=1000, backend=name) for name in ["qiskit", "cirq", "pennylane", "cudaq"] } results = {name: await task for name, task in tasks.items()} for name, result in results.items(): print(f"{name}: {result}") asyncio.run(benchmark_backends())Mitigación de errores
HLQuantum incluye técnicas integradas de mitigación de errores para la ejecución en hardware real.
import hlquantum as hlq from hlquantum.mitigation import ZNE, ReadoutMitigation qc = hlq.Circuit(2) qc.h(0).cx(0, 1).measure_all() # Zero-Noise Extrapolation (ZNE) mitigated_result = hlq.run( qc, shots=2000, backend="qiskit", device="ibm_sherbrooke", # Real hardware mitigation=ZNE(noise_factors=[1, 2, 3]) ) # Readout error mitigation result_mit = hlq.run( qc, shots=2000, backend="qiskit", mitigation=ReadoutMitigation() ) print(f"Raw result: {hlq.run(qc, shots=2000)}") print(f"Mitigated result: {mitigated_result}")Aceleración por GPU
import hlquantum as hlq # Large circuit — 28 qubits qc = hlq.Circuit(28) for i in range(28): qc.h(i) for i in range(27): qc.cx(i, i + 1) qc.measure_all() # CPU simulation (may be slow for 28 qubits) result_cpu = hlq.run(qc, shots=100, backend="qiskit") # GPU simulation — orders of magnitude faster! result_gpu = hlq.run(qc, shots=100, backend="cudaq") # NVIDIA result_gpu2 = hlq.run(qc, shots=100, backend="pennylane", device="lightning.gpu") # lightning.gpu print(f"CPU: {result_cpu}") print(f"GPU (CUDA-Q): {result_gpu}")Cuántica impulsada por IA (MCP)
HLQuantum incluye compatibilidad con Model Context Protocol (MCP), lo que permite a los agentes de IA construir, optimizar y ejecutar circuitos cuánticos de forma autónoma. Esto habilita un nuevo paradigma de descubrimiento de algoritmos cuánticos impulsado por IA.
Conoce más sobre la integración MCP de HLQuantum