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Qiskit

Construye, simula, transpila y ejecuta circuitos cuánticos con Qiskit e IBM Quantum Runtime: primitivas V2 Sampler/Estimator, transpilación consciente del target, simulación con ruido, ejecución en QPU y mitigación de errores.

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Funciona con cualquier agente que lea SKILL.md

npx -y skills add K-Dense-AI/scientific-agent-skills --skill qiskit --agent claude-code

Se instala solo en este repositorio.

Qué hace

  • Construye, transpila y ejecuta circuitos cuánticos con Qiskit 2.x y las primitivas V2 (Sampler/Estimator)
  • Guía el flujo mapear, optimizar, aplicar layout, ejecutar y analizar para cargas orientadas a hardware
  • Compara simulación local (StatevectorSampler/Estimator, Qiskit Aer) contra ejecución en QPUs de IBM vía Quantum Runtime
  • Explica sesiones, batches y modos de job en Runtime, y aplica mitigación de errores con EstimatorV2
  • Documenta reglas no negociables de la 2.x (ISA circuits, apply_layout, eliminación de qiskit.pulse) frente a APIs V1 obsoletas

Úsalo cuando

  • El usuario construye, simula o transpila circuitos cuánticos con Qiskit
  • Necesita ejecutar en un QPU de IBM vía Runtime (Sampler, Estimator, sesiones o batches)
  • Quiere aplicar mitigación de errores o comparar simulación local frente a hardware real
  • Trabaja con paquetes del ecosistema Qiskit (Aer, Nature, Machine Learning, Optimization, Algorithms)

No lo uses cuando

  • Dinámica de sistemas abiertos o ecuaciones maestras: el archivo recomienda QuTiP
  • Machine learning cuántico diferenciable sin necesidad de integración con Qiskit: el archivo recomienda PennyLane

Qué lo activa

Di cualquiera de estas frases y el agente debería cargar este skill.

  • Crea un circuito de Bell y muéstrame el sampling con StatevectorSampler
  • Transpila este circuito para el backend IBM menos ocupado y ejecútalo
  • Calcula el valor esperado de este observable con EstimatorV2 y resilience_level 1
  • Explícame la diferencia entre modo sesión y modo batch en Qiskit Runtime

SKILL.md

En inglés

Qiskit

Use current Qiskit 2.x APIs to build circuits, prepare hardware-compatible instruction set architecture (ISA) circuits, and execute them through V2 primitives.

This skill was verified on 2026-07-23 against the PyPI releases qiskit==2.5.0, qiskit-ibm-runtime==0.48.0, and qiskit-aer==0.17.2. Check references/sources.md before changing pins or documenting newly released behavior.

Choose the Right Path

Goal Recommended interface
Exact local sampling qiskit.primitives.StatevectorSampler
Exact local expectation values qiskit.primitives.StatevectorEstimator
High-performance or noisy simulation Qiskit Aer
IBM QPU sampling qiskit_ibm_runtime.SamplerV2
IBM QPU expectation values and mitigation qiskit_ibm_runtime.EstimatorV2
Backend without native primitives BackendSamplerV2 or BackendEstimatorV2
Open-system or master-equation dynamics Prefer QuTiP
Differentiable quantum machine learning Prefer PennyLane unless Qiskit integration is required

Installation

Create an isolated environment and install only the components needed:

uv venv --python 3.13
source .venv/bin/activate

# Core SDK plus plotting support
uv pip install "qiskit[visualization]==2.5.0"

# Add only when needed
uv pip install "qiskit-ibm-runtime==0.48.0"
uv pip install "qiskit-aer==0.17.2"

Do not install qiskit-terra; it was superseded by the qiskit distribution. Qiskit Runtime, Aer, Nature, Machine Learning, Optimization, and Algorithms are separate distributions.

For IBM account setup, CI-safe credential handling, optional packages, and environment repair, read references/setup.md.

Core Workflow

Follow this sequence for every hardware-oriented workload:

  1. Map the problem to a circuit and, for Estimator, one or more observables.
  2. Optimize the parameterized circuit once for the selected backend.
  3. Apply the layout to every observable.
  4. Execute ISA circuits through a V2 primitive using Primitive Unified Blocs (PUBs).
  5. Analyze register-aware results, metadata, uncertainty, and resource usage.

Do not bind and retranspile a parameterized circuit inside every optimizer iteration. Transpile the parameterized circuit once, then pass parameter arrays in PUBs.

Quick Local Sampling

from qiskit import QuantumCircuit
from qiskit.primitives import StatevectorSampler

circuit = QuantumCircuit(2)
circuit.h(0)
circuit.cx(0, 1)
circuit.measure_all()  # creates the classical register named "meas"

sampler = StatevectorSampler(seed=7)
pub_result = sampler.run([circuit], shots=1024).result()[0]
counts = pub_result.data.meas.get_counts()
print(counts)

Sampler V2 preserves shots and classical-register structure. Access the register by its actual name; measure_all() uses meas.

Quick Local Estimation

import numpy as np
from qiskit import QuantumCircuit
from qiskit.circuit import Parameter
from qiskit.primitives import StatevectorEstimator
from qiskit.quantum_info import SparsePauliOp

theta = Parameter("theta")
circuit = QuantumCircuit(2)
circuit.ry(theta, 0)
circuit.cx(0, 1)

observable = SparsePauliOp.from_list([("ZZ", 1.0), ("XX", 0.5)])
parameter_values = [[0.0], [np.pi / 4], [np.pi / 2]]

estimator = StatevectorEstimator(seed=7)
pub = (circuit, observable, parameter_values)
pub_result = estimator.run([pub]).result()[0]
print(pub_result.data.evs)

Estimator circuits should not contain final measurements. PUB arrays broadcast; verify circuit parameter order before constructing large sweeps.

IBM QPU Sampling

This example assumes credentials were saved securely as described in references/setup.md. It never embeds or prints an API key.

from qiskit import QuantumCircuit
from qiskit.transpiler import generate_preset_pass_manager
from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService, SamplerV2 as Sampler

service = QiskitRuntimeService()
backend = service.least_busy(
    operational=True,
    simulator=False,
    min_num_qubits=2,
)

circuit = QuantumCircuit(2)
circuit.h(0)
circuit.cx(0, 1)
circuit.measure_all()

pass_manager = generate_preset_pass_manager(
    backend=backend,
    optimization_level=1,
    seed_transpiler=7,
)
isa_circuit = pass_manager.run(circuit)

sampler = Sampler(mode=backend)
job = sampler.run([isa_circuit], shots=1024)
print("job_id:", job.job_id())
counts = job.result()[0].data.meas.get_counts()

Save the job ID before waiting for results so the job can be retrieved later.

IBM QPU Estimation

Runtime Estimator requires both an ISA circuit and observables mapped through the transpiler layout:

from qiskit import QuantumCircuit
from qiskit.quantum_info import SparsePauliOp
from qiskit.transpiler import generate_preset_pass_manager
from qiskit_ibm_runtime import EstimatorV2 as Estimator

circuit = QuantumCircuit(2)
circuit.h(0)
circuit.cx(0, 1)
observable = SparsePauliOp.from_list([("ZZ", 1.0)])

pass_manager = generate_preset_pass_manager(
    backend=backend,
    optimization_level=1,
    seed_transpiler=7,
)
isa_circuit = pass_manager.run(circuit)
isa_observable = observable.apply_layout(isa_circuit.layout)

estimator = Estimator(
    mode=backend,
    options={"resilience_level": 1},
)
pub_result = estimator.run(
    [(isa_circuit, isa_observable)],
    precision=0.02,
).result()[0]
print(pub_result.data.evs, pub_result.data.stds)

Error mitigation is not guaranteed to improve every workload and increases cost. Record the complete options and result metadata.

Non-Negotiable Qiskit 2.x Rules

  • Use V2 primitive interfaces and PUB inputs. Do not write new V1 Sampler, Estimator, or QuantumInstance code.
  • Runtime primitives accept ISA circuits; they do not perform layout, routing, and basis translation for you.
  • Apply the transpiler layout to Estimator observables with observable.apply_layout(isa_circuit.layout).
  • Use mode=backend, mode=session, or mode=batch for Runtime primitives.
  • Use EstimatorV2 for resilience levels and expectation-value mitigation. Sampler has different noise-management options and no Estimator-style resilience levels.
  • Treat BackendV2.target, backend.operation_names, backend.coupling_map, and direct backend attributes as the source of hardware constraints. Do not use backend.configuration() or BackendProperties.
  • Read Sampler output by classical register name. Bitstrings are displayed most-significant bit first; Qiskit qubit 0 is conventionally the least-significant bit.
  • Use a fixed seed_transpiler when comparing compilation settings. A simulator seed does not make QPU results deterministic.
  • qiskit.pulse was removed in Qiskit 2.0. Use supported fractional gates for IBM hardware or Qiskit Dynamics for pulse-model research.
  • QPY is the Qiskit-native circuit serialization format. Do not use Python pickle for untrusted circuit artifacts.

See references/migration.md for a detailed old-to-current API map.

Execution Modes

Choose based on workload shape and account plan:

  • Job mode: one-off work; instantiate a primitive with mode=backend.
  • Batch mode: independent jobs submitted together; available on the Open Plan.
  • Session mode: iterative jobs that benefit from prioritized follow-on execution; unavailable on the Open Plan.
from qiskit_ibm_runtime import Batch, SamplerV2 as Sampler

with Batch(backend=backend, max_time="10m") as batch:
    sampler = Sampler(mode=batch)
    jobs = [sampler.run([circuit], shots=1024) for circuit in isa_circuits]

results = [job.result() for job in jobs]

Close sessions and batches after submission. Exiting their context stops new submissions but allows accepted jobs to finish, subject to service limits.

Reference Map

Read only the files needed for the current task:

Topic Reference
Versions, installation, authentication, CI references/setup.md
Circuits, parameters, control flow, QPY references/circuits.md
V2 PUBs, broadcasting, local and Runtime results references/primitives.md
Targets, ISA circuits, layouts, pass managers references/transpilation.md
IBM backends, modes, jobs, Aer, mitigation references/backends.md
End-to-end map/optimize/execute/analyze patterns references/patterns.md
Algorithms, addons, Nature, ML, Optimization references/algorithms.md
Circuit, result, state, and backend plots references/visualization.md
Qiskit 0.x/1.x and Runtime migration references/migration.md
Testing, reproducibility, and troubleshooting references/testing.md
Upstream docs, release notes, and version baseline references/sources.md

Bundled Scripts

Run from the skill directory:

# Installed-package and legacy-environment checks; no network or credential reads
python scripts/check_environment.py

# Runnable V2 local Sampler and Estimator example
python scripts/run_local_primitives.py --shots 1024 --seed 7

# Read-only IBM backend capability inspection; uses saved credentials
python scripts/inspect_runtime.py --min-qubits 5

The Runtime inspection script selects or inspects a backend but never submits a quantum job.

Final Checklist

Before returning Qiskit code:

  1. Confirm package versions and Python compatibility.
  2. Run locally with statevector primitives or Aer.
  3. Verify parameter order, observable qubit count, and classical-register names.
  4. Transpile against the exact BackendV2 target and inspect depth and two-qubit operations.
  5. Apply the final layout to every observable.
  6. Estimate QPU cost and choose job, batch, or session mode.
  7. Save job IDs, package versions, seeds, backend name, primitive options, and result metadata.
  8. Never expose API keys in source, logs, notebooks, or version control.

Reproducido de K-Dense-AI/scientific-agent-skills bajo licencia Apache-2.0. Leer esta página en markdown.

Archivos

15 archivos en el paquete. Solo se lee SKILL.md al activarse — las referencias se cargan si el skill decide que las necesita.

Antes de instalar

Requiere Python 3.10+ de 64 bits; simulación con ruido necesita qiskit-aer, y ejecutar en QPU de IBM necesita qiskit-ibm-runtime, acceso a internet y una cuenta con API key de IBM Quantum Platform.

Necesita en el PATH:python

Detalles

Creador
K-Dense-AI
Categoría
Investigación
Licencia
Apache-2.0
Recursos incluidos
scripts en python + referencias
Código fuente
Ver SKILL.md

Etiquetas

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