مقدر موارد Azure Quantum
يعد Azure Quantum Resource Estimator في خدمة Azure Quantum أداة تقدير الموارد التي تحسب ثم تعرض الموارد المطلوبة لخوارزمية المقدار، على افتراض أنه يتم تنفيذه على كمبيوتر كمومي متسامح مع الأخطاء ومصحح بالخطأ.
يمكنك استخدام أداة التقدير لتقييم القرارات المعمارية، ومقارنة تقنيات البت الكمومي، وتحديد الموارد التي تحتاجها لتنفيذ خوارزمية كمومية محددة. يمكنك مشاهدة إجمالي عدد البتات الكمومية الفعلية ووقت ساعة الحائط والموارد الحسابية المطلوبة وتفاصيل الصيغ والقيم المستخدمة لكل تقدير.
كيف يعمل Azure Quantum Resource Estimator؟
يأخذ Azure Quantum Resource Estimator بعض المدخلات التي تسمى المعلمات الهدف، والتي تحتوي على قيم محددة مسبقا، لتبدأ بسهولة. المعلمات الهدف الرئيسية هي:
qubitParams، نموذج كيوبت فعلي.qecScheme، مخطط QEC.errorBudget، ميزانية خطأ.
يأخذ مقدر الموارد أيضا بعض المعلمات الاختيارية:
constraints، القيود على مستوى المكون.distillationUnitSpecifications، لتحديد خوارزميات تقطير مصانع T.
نماذج كيوبت فعلية
يمكنك الاختيار من بين ستة معلمات qubit معرفة مسبقا. تحتوي أربعة من المعلمات على مجموعات تعليمات تستند إلى البوابة، ومعلمتان تحتويان على مجموعات تعليمات Majorana . تمثل معلمات qubit المعرفة مسبقا هذه بنى كيوبت مختلفة مثل الأيونات أو الموصلات الفائقة، والتي يتم تعريفها في مقالات البحث المنشورة. تغطي نماذج qubit مجموعة من أوقات التشغيل ومعدلات الخطأ، بحيث يمكنك استخدامها لاستكشاف تكاليف الموارد المطلوبة للتطبيقات الكمومية العملية.
| معلمات qubit المعرفة مسبقا | نوع مجموعة التعليمات |
|---|---|
"qubit_gate_ns_e3" |
مستند إلى البوابة |
"qubit_gate_ns_e4" |
مستند إلى البوابة |
"qubit_gate_us_e3" |
مستند إلى البوابة |
"qubit_gate_us_e4" |
مستند إلى البوابة |
"qubit_maj_ns_e4" |
ماجورانا |
"qubit_maj_ns_e6" |
ماجورانا |
لمزيد من المعلومات، راجع معلمات Qubit الخاصة ب Azure Quantum Resource Estimator.
مخططات QEC
يعد تصحيح الأخطاء الكمومية (QEC) أمرا بالغ الأهمية لأي نظام أساسي للحوسبة الكمومية لتحقيق حساب كمومي قابل للتطوير حقا. مجموعة العمليات التي يسمح بها النظام الأساسي للحوسبة الكمومية محدودة بالقيود المادية وقد لا تتطابق مع العمليات الموصوفة في الخوارزمية. حتى إذا كانت العمليات التي يقدمها الكمبيوتر الكمومي تطابق العمليات في الخوارزمية، فمن المحتمل أن تكون الدقة التي يمكن للكمبيوتر الكمي تنفيذ كل عملية محدودة.
يوفر Azure Quantum Resource Estimator ثلاثة مخططات QEC معرفة مسبقا: بروتوكولان للتعليمات البرمجية السطحية لمجموعات التعليمات المادية المستندة إلى البوابة وMicroana، وبروتوكول التعليمات البرمجية Floquet، والذي يمكن استخدامه فقط مع مجموعة التعليمات المادية ل Majorana.
| مخطط QEC | نوع مجموعة التعليمات |
|---|---|
surface_code |
مستندة إلى البوابة وميجورانا |
floquet_code |
ماجورانا |
لمزيد من المعلومات، راجع QEC في Azure Quantum Resource Estimator.
موازنة الخطأ
تحدد ميزانية الخطأ الإجمالي الخطأ الإجمالي المسموح به للخوارزمية. الخطأ المسموح به هو عدد المرات التي يسمح فيها للخوارزمية بالفشل. يجب أن تكون قيمة موازنة الخطأ بين 0 و1، والقيمة الافتراضية هي 0.001. تتوافق القيمة الافتراضية مع 0.1 بالمائة ويعني أن الخوارزمية مسموح لها بالفشل مرة واحدة في 1000 عملية تنفيذ. هذه المعلمة خاصة للغاية بالتطبيق. على سبيل المثال، إذا كنت تقوم بتشغيل خوارزمية Shor لعوامل الأعداد الصحيحة، يمكن التسامح مع قيمة كبيرة لميزانية الخطأ لأنه يمكنك التحقق من أن الإخراج هو بالفعل العوامل الرئيسية للإدخل. من ناحية أخرى، قد تكون هناك حاجة إلى ميزانية خطأ أصغر لخوارزمية تحل مشكلة لها حل لا يمكن التحقق منه بكفاءة.
لمزيد من المعلومات، راجع موازنة الخطأ في Azure Quantum Resource Estimator.
ما هي نتيجة Azure Quantum Resource Estimator؟
يأخذ Azure Quantum Resource Estimator المعلمات {qubitParams, qecScheme, errorBudget} الهدف وخوارزمية المقدار. يحسب تقدير تخطيط مسبق وما بعد التخطيط للموارد المنطقية المطلوبة لتشغيل هذا النوع من الخوارزمية في هذا النوع من السيناريو الحسابي.
يحسب مقدر المورد التقدير المنطقي والمادي للخوارزمية. تحسب مسافة التعليمات البرمجية ل QEC، ومن هذه القيمة، عدد البتات الكمومية الفعلية اللازمة لترميز كيوبت منطقي واحد. يحسب عدد البتات الكمومية المنطقية وبوابات T وبوابات التدوير وبوابات التحكم والقياسات والقيم المادية لمصنع T ووقت التشغيل الإجمالي، من بين قيم أخرى.
تتم طباعة نتيجة مهمة تقدير الموارد في مجموعات: qubits الفعلية، والتفصيل، ومعلمات qubit المنطقية، ومعلمات مصنع T، والموارد المنطقية قبل التخطيط، وميزانية الخطأ المفترضة.
يمكنك أيضا فحص توزيع البتات الكمومية الفعلية المستخدمة للخوارزمية ومصانع T باستخدام الرسومات التخطيطية لوقت الفضاء. يوضح الرسم التخطيطي للمساحة نسبة هذين الرسمين. لاحظ أن عدد نسخ مصنع T يساهم في عدد البتات الكمومية الفعلية لمصانع T.