qiskit-sim-mcp

Ein Model Context Protocol (MCP)-Server, mit dem Claude Desktop Quantenschaltkreise mithilfe von Qiskit und Qiskit Aer erstellen, visualisieren und simulieren kann.

Was er kann

Sobald die Verbindung zu Claude Desktop hergestellt ist, können Sie natürliche Unterhaltungen führen wie:

• "Erstelle einen Bell-Zustand und simuliere ihn mit 1024 Durchläufen"

• "Zeige mir das GHZ-Schaltkreisdiagramm"

• "Führe den Bell-Zustand mit hohem Rauschen aus und erkläre, was sich geändert hat"

• "Erstelle einen benutzerdefinierten Schaltkreis aus diesem QASM-String"

Claude ruft die zugrunde liegenden Tools automatisch auf – kein manueller Tool-Aufruf erforderlich.

Funktionen

• 3 Tools: create_circuit, visualize_circuit, run_simulation

• 5 voreingestellte Schaltkreise: Bell-Zustand, GHZ-3, Superposition, Deutsch-Jozsa, Random-4

• Benutzerdefiniertes QASM: Akzeptiert jeden gültigen OpenQASM 2.0-String

• Rauschmodellierung: Ideal, geringes Rauschen (p=0.001), hohes Rauschen (p=0.01) durch depolarisierenden Fehler

• 1 Ressource: resource://noise-presets — listet verfügbare Rauschkonfigurationen auf

• 1 Prompt: simulate_walkthrough — Vorlage für eine geführte Unterhaltung

Anforderungen

• Python 3.13+

• Anaconda oder ein beliebiger Python-Umgebungsmanager

• Claude Desktop

Einrichtung

1. Repository klonen

git clone <repo-url>
cd qiskit-sim-mcp

2. Abhängigkeiten installieren

pip install -e .

Dies installiert mcp[cli], qiskit und qiskit-aer in Ihrer Python-Umgebung.

3. Installation überprüfen

python -c "
import asyncio
from quantum_mcp_demo.server import mcp

tools    = asyncio.run(mcp.list_tools())
resources = asyncio.run(mcp.list_resources())
prompts  = asyncio.run(mcp.list_prompts())

print('Tools:',     [t.name for t in tools])
print('Resources:', [r.uri  for r in resources])
print('Prompts:',   [p.name for p in prompts])
"

Erwartete Ausgabe:

Tools: ['create_circuit', 'visualize_circuit', 'run_simulation']
Resources: [AnyUrl('resource://noise-presets')]
Prompts: ['simulate_walkthrough']

4. Test mit MCP Inspector (Optional)

uv run mcp dev src/quantum_mcp_demo/server.py

Öffnen Sie http://localhost:6274 in Ihrem Browser. Verwenden Sie den Tab Tools, um jedes Tool manuell aufzurufen, bevor Sie eine Verbindung zu Claude Desktop herstellen.

5. Verbindung zu Claude Desktop herstellen

Suchen Sie Ihre Claude Desktop-Konfigurationsdatei:

Fügen Sie diesen Eintrag innerhalb des mcpServers-Objekts hinzu:

{
  "mcpServers": {
    "qiskit-sim-mcp": {
      "command": "/opt/anaconda3/bin/python",
      "args": [
        "-m",
        "quantum_mcp_demo.server"
      ]
    }
  }
}

Hinweis: Ersetzen Sie /opt/anaconda3/bin/python durch Ihren tatsächlichen Python-Pfad. Führen Sie which python aus, um ihn zu finden.

6. Claude Desktop neu starten

Beenden Sie Claude Desktop vollständig (Cmd+Q unter macOS) und öffnen Sie es dann erneut. In einer neuen Unterhaltung bestätigt das Hammer-Symbol (🔨) in der Chateingabe, dass die MCP-Tools geladen sind.

Anwendungsbeispiele

Bell-Zustandssimulation

"Erstelle einen Bell-Zustandsschaltkreis, zeige mir das Diagramm und simuliere ihn dann 1024 Mal mit idealem und hohem Rauschen."

Claude wird Folgendes aufrufen:

1. create_circuit(preset="bell") → erhält eine circuit_id

2. visualize_circuit(circuit_id=...) → zeigt das H + CNOT-Gatter-Diagramm

3. run_simulation(circuit_id=..., shots=1024, noise_preset="ideal") → ~50% |00⟩, ~50% |11⟩

4. run_simulation(circuit_id=..., shots=1024, noise_preset="high_noise") → verschlechterte Zählwerte, |01⟩ und |10⟩ erscheinen

Benutzerdefinierter QASM-Schaltkreis

"Führe diesen Schaltkreis aus: OPENQASM 2.0; include "qelib1.inc"; qreg q[2]; creg c[2]; h q[0]; cx q[0],q[1]; measure q -> c;"

Claude analysiert den QASM-String und führt ihn durch dieselbe Simulations-Pipeline aus.

Rauschvergleich

"Vergleiche den GHZ-Zustand unter idealem vs. hohem Rauschen – was bewirkt das Rauschen bei der Verschränkung?"

Projektstruktur

src/quantum_mcp_demo/
├── server.py              # MCP server entry point
├── circuits/
│   ├── presets.py         # 5 named preset circuits
│   └── store.py           # In-memory circuit storage (UUID-keyed)
├── tools/
│   ├── create_circuit.py  # Tool: create from preset or QASM
│   ├── visualize.py       # Tool: HTML diagram + gate JSON
│   └── simulate.py        # Tool: AerSimulator + noise modeling
├── resources/
│   └── noise_presets.py   # Resource: noise configuration list
├── prompts/
│   └── walkthrough.py     # Prompt: guided simulation conversation
└── utils/
    ├── serialization.py   # numpy → Python int conversion
    └── errors.py          # MCP error response builder

Voreingestellte Schaltkreise

Rausch-Voreinstellungen

Fehlerbehebung

Claude Desktop zeigt das Hammer-Symbol nicht an

• Beenden Sie Claude Desktop vollständig und starten Sie es nach dem Bearbeiten der Konfiguration neu

• Überprüfen Sie, ob das Konfigurations-JSON gültig ist (keine nachgestellten Kommas)

• Überprüfen Sie den Python-Pfad: which python

python -m quantum_mcp_demo.server schlägt fehl

• Stellen Sie sicher, dass Sie pip install -e . im Projektstammverzeichnis ausgeführt haben

• Überprüfen Sie die Python-Version: python --version (erfordert 3.13+)

Port-Konflikt beim Ausführen des MCP Inspector

kill -9 $(lsof -t -i :6274) 2>/dev/null; kill -9 $(lsof -t -i :6277) 2>/dev/null

Simulation liefert unerwartete Zählwerte

• Abweichungen bei der Anzahl der Durchläufe werden automatisch erkannt und als isError: true zurückgegeben

• Versuchen Sie, die shots (z. B. 512) zu reduzieren, wenn Fehler auftreten