HLQuantum — उच्च-स्तरीय क्वांटम एब्स्ट्रैक्शन
एक Python लाइब्रेरी जो क्वांटम हार्डवेयर की जटिलता को एब्स्ट्रैक्ट करती है। अपने सर्किट को HLQuantum के साथ एक बार लिखें और उसे IBM Qiskit, Google Cirq, Amazon Braket, PennyLane, NVIDIA CUDA-Q, या IonQ पर चलाएँ — कोड की एक भी पंक्ति बदले बिना।
HLQuantum का उपयोग क्यों करें?
एक बार लिखें, कहीं भी चलाएँ
वही सर्किट कोड 6 समर्थित बैकएंड में से किसी पर भी चलता है — न कोई अनुवाद, न कोई पुनर्लेखन।
अंतर्निहित GPU त्वरण
बड़े सर्किट पर भारी गति वृद्धि के लिए सर्किट को पारदर्शी रूप से NVIDIA GPU सिम्युलेटर की ओर रूट करें।
त्रुटि न्यूनीकरण
ZNE, रीडआउट न्यूनीकरण, और अन्य तकनीकें अंतर्निहित हैं — केवल एक आर्ग्युमेंट के साथ लागू करें।
अंतर्निहित एल्गोरिदम
QFT, Grover, VQE, QAOA, Bernstein-Vazirani — उपयोग के लिए तैयार, बैकएंड-अज्ञेय।
एसिंक्रोनस मल्टी-बैकएंड
बेंचमार्किंग और सत्यापन के लिए कई बैकएंड पर एक साथ प्रयोग चलाएँ।
AI / MCP एकीकरण
Model Context Protocol समर्थन AI एजेंटों को क्वांटम प्रयोगों को ऑर्केस्ट्रेट करने में सक्षम बनाता है।
समर्थित बैकएंड
| बैकएंड | फ्रेमवर्क | इंस्टॉल | वास्तविक QPU |
|---|---|---|---|
| qiskit | IBM Qiskit | pip install hlquantum[qiskit] | हाँ |
| cirq | Google Cirq | pip install hlquantum[cirq] | केवल सिम |
| pennylane | Xanadu PennyLane | pip install hlquantum[pennylane] | केवल सिम |
| braket | Amazon Braket | pip install hlquantum[braket] | हाँ |
| cudaq | NVIDIA CUDA-Q | pip install hlquantum[cudaq] | केवल सिम |
| ionq | IonQ (via Qiskit) | pip install hlquantum[ionq] | हाँ |
त्वरित आरंभ
1. इंस्टॉल करें
# 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. अपना पहला सर्किट बनाएँ
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. एक फ्लैग के साथ बैकएंड बदलें
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}")@kernel डेकोरेटर
यह @hlq.kernel डेकोरेटर आपको क्वांटम लॉजिक को मानक Python फ़ंक्शन के रूप में लिखने देता है। HLQuantum उन्हें स्वचालित रूप से चयनित बैकएंड पर कंपाइल और निष्पादित करता है।
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
)अंतर्निहित क्वांटम एल्गोरिदम
HLQuantum में सामान्य क्वांटम एल्गोरिदम के उपयोग-के-लिए-तैयार कार्यान्वयन शामिल हैं जो किसी भी बैकएंड पर काम करते हैं।
Quantum Fourier Transform (QFT)फेज़ अनुमानShor का एल्गोरिदम
डिस्क्रीट फूरियर ट्रांसफॉर्म का क्वांटम एनालॉग। Shor के फैक्टरिंग एल्गोरिदम सहित कई एल्गोरिदम में एक सबरूटीन के रूप में उपयोग किया जाता है।
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)Grover का सर्च एल्गोरिदमसर्चद्विघात गति वृद्धि
असंरचित सर्च के लिए द्विघात गति वृद्धि प्रदान करता है। एक चिह्नित आइटम को N के बजाय √N चरणों में खोजता है।
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 — Variational Quantum Eigensolverरसायन विज्ञानऑप्टिमाइज़ेशन
एक Hamiltonian की ग्राउंड स्टेट ऊर्जा खोजता है। NISQ डिवाइसेस पर क्वांटम रसायन विज्ञान के लिए एक प्रमुख एल्गोरिदम।
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 — Quantum Approx. Optimizationकॉम्बिनेटोरियलऑप्टिमाइज़ेशन
MaxCut, ग्राफ़ विभाजन, और शेड्यूलिंग जैसी कॉम्बिनेटोरियल ऑप्टिमाइज़ेशन समस्याओं के लिए सन्निकट एल्गोरिदम।
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}")क्वांटम ML लेयर्स और पाइपलाइन
HLQuantum में क्वांटम सर्किट के लिए ML-प्रेरित संरचना शामिल है — वेरिएशनल ansätze को स्तरित मॉडल के रूप में बनाएँ, PyTorch के nn.Sequential के समान।
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
)एसिंक्रोनस मल्टी-बैकएंड निष्पादन
वही सर्किट कई बैकएंड पर एक साथ चलाएँ और परिणामों की तुलना करें। नॉइज़ स्तरों को बेंचमार्क करने या प्लेटफ़ॉर्म के पार परिणामों को सत्यापित करने के लिए बढ़िया।
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())त्रुटि न्यूनीकरण
HLQuantum में वास्तविक हार्डवेयर निष्पादन के लिए अंतर्निहित त्रुटि न्यूनीकरण तकनीकें शामिल हैं।
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}")GPU त्वरण
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}")AI-संचालित क्वांटम (MCP)
HLQuantum में Model Context Protocol (MCP) समर्थन शामिल है, जो AI एजेंटों को स्वायत्त रूप से क्वांटम सर्किट बनाने, ऑप्टिमाइज़ करने, और निष्पादित करने में सक्षम बनाता है। यह AI-संचालित क्वांटम एल्गोरिदम खोज का एक नया प्रतिमान सक्षम करता है।
HLQuantum MCP एकीकरण के बारे में जानें