Backend QuTiP

El backend Qutip utiliza la biblioteca QuTiP para simulación únicamente en CPU. Es el backend opcional más ligero — sin GPU ni extensión compilada — y resulta idóneo para el desarrollo local, pipelines de CI y notebooks educativos.

Instalación

pip install qilisdk[qutip]

Inicio rápido

import numpy as np
from qilisdk.analog import Schedule, X, Z, Y
from qilisdk.core import ket, tensor_prod
from qilisdk.backends import QutipBackend
from qilisdk.core.interpolator import Interpolation
from qilisdk.functionals import AnalogEvolution
from qilisdk.readout import Readout

T = 10.0
dt = 0.5
nqubits = 1

Hx = sum(X(i) for i in range(nqubits))
Hz = sum(Z(i) for i in range(nqubits))

schedule = Schedule(
    hamiltonians={"driver": Hx, "problem": Hz},
    coefficients={
        "driver": {(0.0, T): lambda t: 1 - t / T},
        "problem": {(0.0, T): lambda t: t / T},
    },
    dt=dt,
    interpolation=Interpolation.LINEAR,
)

initial_state = tensor_prod([(ket(0) - ket(1)).unit() for _ in range(nqubits)]).unit()

backend = QutipBackend()
results = backend.execute(
    AnalogEvolution(schedule=schedule, initial_state=initial_state),
    Readout().with_expectation(observables=[Z(0), X(0), Y(0)]).with_state_tomography(),
)
print(results)

Soporte de funcionales

Funcional	Soporte	Notas
DigitalPropagation	✅	Simulación basada en vector de estado mediante CircuitSimulator de qutip_qip. Las mediciones en mitad del circuito lanzan ValueError; todas las mediciones deben estar al final del circuito.
AnalogEvolution	✅	Integración de la ecuación maestra mediante qutip.mesolve() de QuTiP. nsteps (por defecto 10_000) limita los subpasos internos del integrador ODE.
QuantumReservoir	🟡	The QutipBackend does not natively implement Backend._execute_quantum_reservoir. Circuit steps in the reservoir layer fall back to dense QTensor unitary multiplication on CPU; Schedule steps still use QuTiP’s mesolve().
VariationalProgram	✅	Reutiliza los manejadores digital/analógico anteriores en cada paso de optimización.

Configuración

QutipBackend tiene una única opción de constructor:

Opción	Significado
nsteps	Cota superior del número de subpasos internos del integrador ODE utilizados por qutip.mesolve() por intervalo del schedule. Auméntelo si un schedule largo o rígido provoca que el solver de QuTiP falle con un aviso «max steps exceeded». Por defecto 10_000.

from qilisdk.backends import QutipBackend

backend = QutipBackend(nsteps=50_000)

Nota

QutipBackend no acepta un NoiseModel. Para simulaciones digitales o analógicas con ruido utilice en su lugar QiliSim o CudaBackend.