spin_echoes.ipynb references a removed optimizer

[pavoljuhas]

Description of the issue

docs/tutorials/google/spin_echoes.ipynb references cirq.MergeInteractionsToSqrtIswap which was removed in #5727.

Solution

Replace with a working transformer in the notebook, make sure this is rendered on cirq webpage.
Also search for and fix other invalid cirq.Something references in the repository.

Cirq version

1.5.0.dev at 2991e80

[ayshiff]

Hello,

I'm interested in working on this issue if it's still available.

I've already started playing around with the notebook, cleaning it up and regenerating the output by replacing the old cirq.MergeInteractionsToSqrtIswap references with the cirq.optimize_for_target_gateset function transforming the operations to use the cirq.SqrtIswapTargetGateset.

I've been running the notebook locally using a Weber QVM, but I've not been able to notice a negligible difference in the final diagram survival probability between the optimized and unoptimized circuits. I'm not sure if running the tutorial on real Weber hardware would result in a more significant difference.

I want to make sure I am doing things correctly.

Any guidance would be really helpful. Thanks

EDIT 3: To obtain more realistic benchmark results, I believe it's necessary to run these circuits on actual hardware. I'd appreciate guidance on how to best approach this, given the limited access to the Quantum Computing Service.

EDIT 2: I think I just need to tweak how create_benchmark_circuit optimizes the circuit (especially with merge_k_qubit_unitaries as I thought it was already called in the transformer). I'll take a look at that.

EDIT 1:

Here is the result diagram for reference:

Here is also how I transformed the operations to use the cirq.SqrtIswapTargetGateset (in the non-benchmark section):

qubits = cirq.GridQubit.rect(2, 3)  # [cirq.GridQubit(x, y) for (x, y) in [(3, 2), (4, 2), (4, 1), (5, 1), (6, 1), (6, 2), (5, 2)]]
circuit = create_benchmark_circuit(qubits, twoq_gate=cirq.ISWAP, cycles=3, seed=1)

optimized_circuit = cirq.optimize_for_target_gateset(
    circuit, context=cirq.TransformerContext(deep=True), gateset=cirq.SqrtIswapTargetGateset(required_sqrt_iswap_count=2)
)

And here's the output I got:

Original circuit:
Moments: 51
Gate count: 52

(0, 0): ───X───iSwap────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────iSwap──────────────────────────────────────────────────────────M('z')───
               │                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        │
(0, 1): ───────iSwap───PhX(0.25)^0.5──────────────────────────────────────────────────────────────────────PhX(-0.75)^0.5─────────────────────────────────────────────────────────────────iSwap───PhX(0.75)^0.5──────────────────────────────────────────────────────────────iSwap───────────PhX(0.25)^0.5──────────────────────────────────────────────────────────────PhX(0.25)^-0.5──────────────────────────────────────────────────────────────────iSwap─────────────────PhX(0.75)^-0.5──────────────────────────────────────────────────────────────────iSwap──────PhX(-0.75)^-0.5────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────PhX(0.25)^-0.5───iSwap^-1────────────────────────────────────────────────────────────────
                                                                                                                                                                                         │                                                                                  │                                                                                                                                                                          │                                                                                                     │
(0, 2): ───────────────────────────────PhX(-0.25)^0.5─────────────────────────────────────────────iSwap────────────────────PhX(0.25)^0.5─────────────────────────────────────────────────┼───────────────────────PhX(0)^0.5─────────────────────────────────────────────────iSwap───────────────────────────PhX(-0.5)^0.5───────────────────────────────────────────────────────────────PhX(-0.5)^-0.5─────────────────────────────────────────────────iSwap^-1───────────────────────────────PhX(0)^-0.5────────────────────────────────────────────────────┼────────────────────────────PhX(0.25)^-0.5────────────────────────────────────────────────────iSwap───────────────────────PhX(-0.25)^-0.5─────────────────────────────────────────────────────────
                                                                                                  │                                                                                      │                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   │                                                                                              │
(1, 0): ────────────────────────────────────────────────PhX(0)^0.5────────────────────────────────┼────────────────────────────────────────PhX(0.75)^0.5─────────────────────────────────┼────────────────────────────────────PhX(0.5)^0.5──────────────────────────────────────────iSwap───────────────────────────────────PhX(0)^0.5───────────────────────────────────────────────────────────────────PhX(0)^-0.5──────────────────────────────────────────────iSwap─────────────────────────────────────PhX(0.5)^-0.5────────────────────────────────────┼─────────────────────────────────────────────PhX(0.75)^-0.5───────────────────────────────────┼─────────────────────────────────────────────PhX(0)^-0.5───────────────────────────────────────────
                                                                                                  │                                                                                      │                                                                                          │                                                                                                                                                                             │                                                                                          │                                                                                              │
(1, 1): ─────────────────────────────────────────────────────────────PhX(1)^0.5───────────────────┼────────────────────────────────────────────────────────PhX(-0.75)^0.5────────────────iSwap───────────────────────────────────────────────PhX(-0.5)^0.5──────────────────────────iSwap────────────────────────────────────────────────PhX(-0.25)^0.5────────────────────────────────────────────────────────────────PhX(-0.25)^-0.5────────────────────────────iSwap^-1──────────────────────────────────────────────────PhX(-0.5)^-0.5───────────────────iSwap^-1───────────────────────────────────────────────────────PhX(-0.75)^-0.5─────────────────┼───────────────────────────────────────────────────────────PhX(1)^-0.5─────────────────────────────
                                                                                                  │                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         │
(1, 2): ──────────────────────────────────────────────────────────────────────────PhX(0.75)^0.5───iSwap─────────────────────────────────────────────────────────────────────PhX(0)^0.5───────────────────────────────────────────────────────────────────────PhX(0.5)^0.5─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────PhX(0)^0.5─────────────────────────────────────────────────────────────────────PhX(0)^-0.5─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────PhX(0.5)^-0.5────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────PhX(0)^-0.5───iSwap^-1──────────────────────────────────────────────────────────────────PhX(0.75)^-0.5────────────


Circuit with optimization:
Moments: 28
Gate count: 45

(0, 0): ───PhXZ(a=0.25,x=1,z=0)───iSwap───────iSwap───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────PhXZ(a=2.22e-16,x=0,z=0.5)───iSwap───────iSwap───────PhXZ(a=-0.5,x=0,z=-1)───M('z')───
                                  │           │                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            │           │
(0, 1): ──────────────────────────iSwap^0.5───iSwap^0.5───PhXZ(a=0.841,x=0,z=-0.5)────────────────────────────PhXZ(a=2.22e-16,x=0,z=0.5)────iSwap───────iSwap───────PhXZ(a=-0.44,x=0.252,z=0.436)────────iSwap───────PhXZ(a=-0.5,x=0,z=-1)───iSwap───────PhXZ(a=-0.00417,x=0.252,z=0.564)───────────────────────────────────────────────────PhXZ(a=2.22e-16,x=0,z=0.5)───────iSwap───────iSwap───────PhXZ(a=-0.349,x=2.22e-16,z=-1)────────────────────────────────────────────────────────iSwap^0.5───iSwap^0.5───PhXZ(a=0,x=0,z=0.5)──────────────
                                                                                                                                            │           │                                                │                                   │                                                                                                                               │           │
(0, 2): ──────────────────────────────────────────────────PhXZ(a=-0.25,x=0.5,z=0.5)───iSwap───────iSwap───────PhXZ(a=-0.25,x=0.75,z=0.75)───┼───────────┼───────────PhXZ(a=0.00584,x=0.766,z=-0.00584)───iSwap^0.5───────────────────────────iSwap^0.5───PhXZ(a=-0.309,x=0.328,z=0.345)──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┼───────────┼───────────PhXZ(a=2.22e-16,x=0,z=0.5)───────iSwap───────iSwap───────PhXZ(a=-0.25,x=0.5,z=-1)──────────────────────────────────────────────────────────────
                                                                                      │           │                                         │           │                                                                                                                                                                                                                    │           │                                            │           │
(1, 0): ──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┼───────────┼─────────────────────────────────────────┼───────────┼────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────PhXZ(a=0.00542,x=0.537,z=0.571)────iSwap───────PhXZ(a=-0.5,x=0,z=-1)───iSwap───────PhXZ(a=0.577,x=0.537,z=0.429)────┼───────────┼────────────────────────────────────────────┼───────────┼─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
                                                                                      │           │                                         │           │                                                                                                                                   │                                   │                                            │           │                                            │           │
(1, 1): ──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┼───────────┼───────────PhXZ(a=-0.5,x=0.75,z=-0.75)───iSwap^0.5───iSwap^0.5───PhXZ(a=0,x=0.5,z=-0.5)───────────────────────────────────────────────────────────────PhXZ(a=0.485,x=0.461,z=-0.485)─────iSwap^0.5───────────────────────────iSwap^0.5───PhXZ(a=0.116,x=0.0417,z=0.499)───iSwap^0.5───iSwap^0.5───PhXZ(a=-0.75,x=0.75,z=-0.75)─────┼───────────┼─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
                                                                                      │           │                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   │           │
(1, 2): ──────────────────────────────────────────────────PhXZ(a=-0.25,x=-0.5,z=0)────iSwap^0.5───iSwap^0.5───PhXZ(a=0.447,x=0,z=-0.5)────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────iSwap^0.5───iSwap^0.5───PhXZ(a=-0.75,x=0.5,z=0.5)─────────────────────────────────────────────────────────────

Circuits are equivalent (up to global phase).