qiskit-sim-mcp

Claude DesktopでQiskitおよびQiskit Aerを使用して量子回路を作成、可視化、シミュレーションできるModel Context Protocol (MCP) サーバーです。

機能

Claude Desktopに接続すると、以下のような自然な会話が可能になります。

• 「ベル状態を作成し、1024ショットでシミュレーションして」

• 「GHZ回路の図を見せて」

• 「ベル状態を高いノイズ設定で実行し、何が変わったか説明して」

• 「このQASM文字列からカスタム回路を作成して」

Claudeは自動的に基盤となるツールを呼び出すため、手動でツールを起動する必要はありません。

特徴

• 3つのツール: create_circuit, visualize_circuit, run_simulation

• 5つのプリセット回路: Bell状態, GHZ-3, 重ね合わせ, ドイッチュ・ジョサ, ランダム-4

• カスタムQASM: 有効なOpenQASM 2.0文字列をすべて受け入れ可能

• ノイズモデリング: 理想的、低ノイズ (p=0.001)、高ノイズ (p=0.01) を脱分極誤差でサポート

• 1つのリソース: resource://noise-presets — 利用可能なノイズ設定をリスト化

• 1つのプロンプト: simulate_walkthrough — ガイド付き会話テンプレート

要件

• Python 3.13+

• Anaconda または任意のPython環境マネージャー

• Claude Desktop

セットアップ

1. リポジトリのクローン

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

2. 依存関係のインストール

pip install -e .

これにより、mcp[cli]、qiskit、qiskit-aerがPython環境にインストールされます。

3. インストールの確認

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])
"

期待される出力:

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

4. MCP Inspectorでテストする (オプション)

uv run mcp dev src/quantum_mcp_demo/server.py

ブラウザで http://localhost:6274 を開きます。Claude Desktopに接続する前に、Toolsタブを使用して各ツールを手動で呼び出してみてください。

5. Claude Desktopへの接続

Claude Desktopの設定ファイルを見つけます:

mcpServersオブジェクト内に以下のエントリを追加します:

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

注意: /opt/anaconda3/bin/python は実際のPythonパスに置き換えてください。which pythonを実行して確認できます。

6. Claude Desktopの再起動

Claude Desktopを完全に終了し（macOSではCmd+Q）、再度開きます。新しい会話で、チャット入力欄のハンマーアイコン（🔨）が表示されていれば、MCPツールが読み込まれています。

使用例

ベル状態のシミュレーション

「ベル状態の回路を作成し、図を表示して、理想的なノイズと高いノイズで1024回シミュレーションして。」

Claudeは以下を呼び出します:

1. create_circuit(preset="bell") → circuit_idを取得

2. visualize_circuit(circuit_id=...) → H + CNOTゲートの図を表示

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

4. run_simulation(circuit_id=..., shots=1024, noise_preset="high_noise") → カウントが劣化し、|01⟩や|10⟩が出現

カスタムQASM回路

「この回路を実行して: OPENQASM 2.0; include "qelib1.inc"; qreg q[2]; creg c[2]; h q[0]; cx q[0],q[1]; measure q -> c;」

ClaudeはQASM文字列を解析し、同じシミュレーションパイプラインを通じて実行します。

ノイズの比較

「理想的な状態と高いノイズ環境下でのGHZ状態を比較して。ノイズは量子もつれにどのような影響を与えますか？」

プロジェクト構造

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

プリセット回路

ノイズプリセット

トラブルシューティング

Claude Desktopにハンマーアイコンが表示されない

• 設定ファイルを編集した後、Claude Desktopを完全に終了して再起動してください

• 設定JSONが有効であることを確認してください（末尾のカンマなどがないか）

• Pythonパスを確認してください: which python

python -m quantum_mcp_demo.server が失敗する

• プロジェクトルートから pip install -e . を実行したか確認してください

• Pythonのバージョンを確認してください: python --version (3.13以上が必要です)

MCP Inspector実行時にポート競合が発生する

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

シミュレーションが予期しないカウントを返す

• ショット数の不一致は自動的に検出され、isError: trueとして返されます

• エラーが発生する場合は、shotsを減らしてみてください（例: 512）