pennylane
О программе
PennyLane — это аппаратно-независимый фреймворк для квантового машинного обучения, который обеспечивает автоматическое дифференцирование квантовых схем для градиентного обучения. Он идеально подходит для создания гибридных квантово-классических моделей, запуска вариационных алгоритмов, таких как VQE и QAOA, и бесшовной интеграции с PyTorch, JAX или TensorFlow. Используйте его, когда вам нужна переносимая разработка квантовых схем для различных поставщиков оборудования без привязки к конкретной платформе.
Быстрая установка
Claude Code
Рекомендуетсяnpx skills add K-Dense-AI/claude-scientific-skills -a claude-code/plugin add https://github.com/K-Dense-AI/claude-scientific-skillsgit clone https://github.com/K-Dense-AI/claude-scientific-skills.git ~/.claude/skills/pennylaneСкопируйте и вставьте эту команду в Claude Code для установки этого навыка
Документация
PennyLane
Overview
PennyLane is a quantum computing library that enables training quantum computers like neural networks. It provides automatic differentiation of quantum circuits, device-independent programming, and seamless integration with classical machine learning frameworks.
Installation
Install using uv:
uv pip install pennylane
For quantum hardware access, install device plugins:
# IBM Quantum
uv pip install pennylane-qiskit
# Amazon Braket
uv pip install amazon-braket-pennylane-plugin
# Google Cirq
uv pip install pennylane-cirq
# Rigetti Forest
uv pip install pennylane-rigetti
# IonQ
uv pip install pennylane-ionq
Quick Start
Build a quantum circuit and optimize its parameters:
import pennylane as qml
from pennylane import numpy as np
# Create device
dev = qml.device('default.qubit', wires=2)
# Define quantum circuit
@qml.qnode(dev)
def circuit(params):
qml.RX(params[0], wires=0)
qml.RY(params[1], wires=1)
qml.CNOT(wires=[0, 1])
return qml.expval(qml.PauliZ(0))
# Optimize parameters
opt = qml.GradientDescentOptimizer(stepsize=0.1)
params = np.array([0.1, 0.2], requires_grad=True)
for i in range(100):
params = opt.step(circuit, params)
Core Capabilities
1. Quantum Circuit Construction
Build circuits with gates, measurements, and state preparation. See references/quantum_circuits.md for:
- Single and multi-qubit gates
- Controlled operations and conditional logic
- Mid-circuit measurements and adaptive circuits
- Various measurement types (expectation, probability, samples)
- Circuit inspection and debugging
2. Quantum Machine Learning
Create hybrid quantum-classical models. See references/quantum_ml.md for:
- Integration with PyTorch, JAX, TensorFlow
- Quantum neural networks and variational classifiers
- Data encoding strategies (angle, amplitude, basis, IQP)
- Training hybrid models with backpropagation
- Transfer learning with quantum circuits
3. Quantum Chemistry
Simulate molecules and compute ground state energies. See references/quantum_chemistry.md for:
- Molecular Hamiltonian generation
- Variational Quantum Eigensolver (VQE)
- UCCSD ansatz for chemistry
- Geometry optimization and dissociation curves
- Molecular property calculations
4. Device Management
Execute on simulators or quantum hardware. See references/devices_backends.md for:
- Built-in simulators (default.qubit, lightning.qubit, default.mixed)
- Hardware plugins (IBM, Amazon Braket, Google, Rigetti, IonQ)
- Device selection and configuration
- Performance optimization and caching
- GPU acceleration and JIT compilation
5. Optimization
Train quantum circuits with various optimizers. See references/optimization.md for:
- Built-in optimizers (Adam, gradient descent, momentum, RMSProp)
- Gradient computation methods (backprop, parameter-shift, adjoint)
- Variational algorithms (VQE, QAOA)
- Training strategies (learning rate schedules, mini-batches)
- Handling barren plateaus and local minima
6. Advanced Features
Leverage templates, transforms, and compilation. See references/advanced_features.md for:
- Circuit templates and layers
- Transforms and circuit optimization
- Pulse-level programming
- Catalyst JIT compilation
- Noise models and error mitigation
- Resource estimation
Common Workflows
Train a Variational Classifier
# 1. Define ansatz
@qml.qnode(dev)
def classifier(x, weights):
# Encode data
qml.AngleEmbedding(x, wires=range(4))
# Variational layers
qml.StronglyEntanglingLayers(weights, wires=range(4))
return qml.expval(qml.PauliZ(0))
# 2. Train
opt = qml.AdamOptimizer(stepsize=0.01)
weights = np.random.random((3, 4, 3)) # 3 layers, 4 wires
for epoch in range(100):
for x, y in zip(X_train, y_train):
weights = opt.step(lambda w: (classifier(x, w) - y)**2, weights)
Run VQE for Molecular Ground State
from pennylane import qchem
# 1. Build Hamiltonian
symbols = ['H', 'H']
coords = np.array([0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.74])
H, n_qubits = qchem.molecular_hamiltonian(symbols, coords)
# 2. Define ansatz
@qml.qnode(dev)
def vqe_circuit(params):
qml.BasisState(qchem.hf_state(2, n_qubits), wires=range(n_qubits))
qml.UCCSD(params, wires=range(n_qubits))
return qml.expval(H)
# 3. Optimize
opt = qml.AdamOptimizer(stepsize=0.1)
params = np.zeros(10, requires_grad=True)
for i in range(100):
params, energy = opt.step_and_cost(vqe_circuit, params)
print(f"Step {i}: Energy = {energy:.6f} Ha")
Switch Between Devices
# Same circuit, different backends
circuit_def = lambda dev: qml.qnode(dev)(circuit_function)
# Test on simulator
dev_sim = qml.device('default.qubit', wires=4)
result_sim = circuit_def(dev_sim)(params)
# Run on quantum hardware
dev_hw = qml.device('qiskit.ibmq', wires=4, backend='ibmq_manila')
result_hw = circuit_def(dev_hw)(params)
Detailed Documentation
For comprehensive coverage of specific topics, consult the reference files:
- Getting started:
references/getting_started.md- Installation, basic concepts, first steps - Quantum circuits:
references/quantum_circuits.md- Gates, measurements, circuit patterns - Quantum ML:
references/quantum_ml.md- Hybrid models, framework integration, QNNs - Quantum chemistry:
references/quantum_chemistry.md- VQE, molecular Hamiltonians, chemistry workflows - Devices:
references/devices_backends.md- Simulators, hardware plugins, device configuration - Optimization:
references/optimization.md- Optimizers, gradients, variational algorithms - Advanced:
references/advanced_features.md- Templates, transforms, JIT compilation, noise
Best Practices
- Start with simulators - Test on
default.qubitbefore deploying to hardware - Use parameter-shift for hardware - Backpropagation only works on simulators
- Choose appropriate encodings - Match data encoding to problem structure
- Initialize carefully - Use small random values to avoid barren plateaus
- Monitor gradients - Check for vanishing gradients in deep circuits
- Cache devices - Reuse device objects to reduce initialization overhead
- Profile circuits - Use
qml.specs()to analyze circuit complexity - Test locally - Validate on simulators before submitting to hardware
- Use templates - Leverage built-in templates for common circuit patterns
- Compile when possible - Use Catalyst JIT for performance-critical code
Resources
- Official documentation: https://docs.pennylane.ai
- Codebook (tutorials): https://pennylane.ai/codebook
- QML demonstrations: https://pennylane.ai/qml/demonstrations
- Community forum: https://discuss.pennylane.ai
- GitHub: https://github.com/PennyLaneAI/pennylane
GitHub репозиторий
Frequently asked questions
What is the pennylane skill?
pennylane is a Claude Skill by K-Dense-AI. Skills package instructions and resources that Claude loads on demand, so Claude can perform pennylane-related tasks without extra prompting.
How do I install pennylane?
Use the install commands on this page: add pennylane to Claude Code as a plugin, or clone its repository into your skills directory, then restart Claude so it picks up the skill.
What category does pennylane belong to?
pennylane is in the Meta category, tagged ai, testing, automation and design.
Is pennylane free to use?
Yes. pennylane is listed on AIMCP and free to install. It runs inside Claude, so no separate service account is required to use the skill itself.
Похожие навыки
Этот навык предоставляет проверенную в продакшене настройку для Content Collections — TypeScript-ориентированного инструмента, который преобразует файлы Markdown/MDX в типобезопасные коллекции данных с валидацией Zod. Используйте его при создании блогов, сайтов документации или контентных приложений на Vite + React для обеспечения типобезопасности и автоматической проверки содержимого. Он охватывает всё: от настройки плагина Vite и компиляции MDX до оптимизации развертывания и валидации схем.
Этот навык позволяет разработчикам создавать приложения на платформе прогнозных рынков Polymarket, включая интеграцию с API для торговли и получения рыночных данных. Он также обеспечивает потоковую передачу данных в реальном времени через WebSocket для отслеживания текущих сделок и рыночной активности. Используйте его для реализации торговых стратегий или создания инструментов, обрабатывающих обновления рынка в реальном времени.
Этот навык помогает разработчикам создавать плагины OpenCode, которые подключаются к более чем 25 типам событий, таким как команды, файлы и операции LSP. Он предоставляет структуру плагина, спецификации API событий и шаблоны реализации для модулей на JavaScript/TypeScript. Используйте его, когда вам нужно перехватывать, отслеживать или расширять жизненный цикл ассистента OpenCode AI с помощью пользовательской событийно-ориентированной логики.
SGLang — это высокопроизводительный фреймворк для обслуживания больших языковых моделей (LLM), специализирующийся на быстрой структурированной генерации JSON, regex и рабочих процессов агентов с использованием кэширования префиксов RadixAttention. Он обеспечивает значительно более высокую скорость вывода, особенно для задач с повторяющимися префиксами, что делает его идеальным для сложных структурированных результатов и многократных диалогов. Выбирайте SGLang вместо альтернатив, таких как vLLM, когда вам требуется ограниченное декодирование или вы создаете приложения с интенсивным совместным использованием префиксов.
