Az Azure Quantum Resource Estimator
Az Azure Quantum szolgáltatásBan található Azure Quantum Resource Estimator egy olyan erőforrás-becslési eszköz, amely kiszámítja, majd megjeleníti a kvantum-algoritmushoz szükséges erőforrásokat, feltéve, hogy hibatűrő, hibajavítású kvantumszámítógépen hajtják végre.
A becslővel felmérheti az architekturális döntéseket, összehasonlíthatja a qubit-technológiákat, és meghatározhatja azokat az erőforrásokat, amelyekre szüksége van egy adott kvantum-algoritmus végrehajtásához. Megtekintheti a fizikai qubitek teljes számát, a fali óra idejét, a szükséges számítási erőforrásokat, valamint az egyes becslésekhez használt képletek és értékek részleteit.
Hogyan működik az Azure Quantum Resource Estimator?
Az Azure Quantum Resource Estimator a célparamétereknek nevezett , előre definiált értékekkel rendelkező bemeneteket használja az első lépésekhez. A fő célparaméterek a következők:
qubitParams, egy fizikai qubitmodell.qecScheme, egy QEC-sémát.errorBudget, hibaköltségvetés.
Az erőforrásbecslő néhány választható paramétert is igénybe vesz:
constraints, az összetevő szintjén lévő korlátozások.distillationUnitSpecifications, a T-gyárak desztillációs algoritmusainak megadásához.
Fizikai qubitmodellek
Hat előre definiált qubitparaméter közül választhat. Négy paraméter kapualapú utasításkészlettel rendelkezik, két paraméter pedig Majorana utasításkészlettel. Ezek az előre definiált qubitparaméterek különböző qubit-architektúrákat, például ionokat vagy szupravezetőket jelölnek, amelyek a közzétett kutatási cikkekben vannak meghatározva. A qubitmodellek számos működési időt és hibaarányt fednek le, így a gyakorlatban használt kvantumalkalmazásokhoz szükséges erőforrásköltségek feltárásához használhatja őket.
| Előre definiált qubitparaméterek | Utasításkészlet típusa |
|---|---|
"qubit_gate_ns_e3" |
kapualapú |
"qubit_gate_ns_e4" |
kapualapú |
"qubit_gate_us_e3" |
kapualapú |
"qubit_gate_us_e4" |
kapualapú |
"qubit_maj_ns_e4" |
Majorana |
"qubit_maj_ns_e6" |
Majorana |
További információ: Az Azure Quantum Resource Estimator Qubit-paraméterei.
QEC-sémák
A kvantumhibák javítása (QEC) elengedhetetlen minden kvantum-számítási platform számára a valóban méretezhető kvantumszámítás eléréséhez. A kvantum-számítási platform által engedélyezett műveletek halmazát fizikai korlátozások korlátozzák, és nem feltétlenül egyeznek az algoritmusban előírt műveletekkel. Annak ellenére, hogy a kvantumszámítógép által kínált műveletek megegyeznek az algoritmus műveleteivel, a kvantumszámítógép által az egyes műveletek végrehajtásához szükséges pontosság valószínűleg korlátozott.
Az Azure Quantum Resource Estimator három előre definiált QEC-sémát biztosít: két felületkód-protokollt a kapualapú és a Majorana fizikai utasításkészletekhez, valamint a Floquet-kódprotokollt , amelyek csak Majorana fizikai utasításkészlettel használhatók.
| QEC-séma | Utasításkészlet típusa |
|---|---|
surface_code |
kapualapú és Majorana |
floquet_code |
Majorana |
További információ: QEC az Azure Quantum Resource Estimatorban.
Hiba a költségvetésben
A teljes hibakeret az algoritmus általánosan megengedett hibáját állítja be. Az engedélyezett hiba az, hogy az algoritmus hányszor hiúsulhat meg. A hibakeret értékének 0 és 1 között kell lennie, az alapértelmezett érték pedig 0,001. Az alapértelmezett érték 0,1 százaléknak felel meg, és azt jelenti, hogy az algoritmus 1000 végrehajtás során egyszer meghiúsulhat. Ez a paraméter kifejezetten az alkalmazásra jellemző. Ha például shor-algoritmust futtat egész számok faktorálásához, a hibakeret nagy értéke elviselhető, mert ellenőrizheti, hogy a kimenet valóban a bemenet elsődleges tényezői-e. Másfelől kisebb hibakeretre lehet szükség egy olyan algoritmushoz, amely olyan problémát old meg, amely olyan megoldást kínál, amely nem ellenőrizhető hatékonyan.
További információ: Hibaköltségvetés az Azure Quantum Resource Estimatorban.
Mi az Azure Quantum Resource Estimator eredménye?
Az Azure Quantum Resource Estimator a célparamétereket {qubitParams, qecScheme, errorBudget} és a kvantum-algoritmust használja. Kiszámítja az ilyen típusú számítási forgatókönyvekben az ilyen típusú algoritmus futtatásához szükséges logikai erőforrások előzetes és utólagos becslését.
Az erőforrásbecslő kiszámítja az algoritmus logikai és fizikai becslését. Kiszámítja a QEC-kód távolságát, és ebből az értékből az egy logikai qubit kódolásához szükséges fizikai qubitek számát. Kiszámítja többek között a logikai qubitek, a T-kapuk, a forgatókapuk, a vezérlőkapuk, a mérések, a T-gyári fizikai értékek és a teljes futásidő számát.
Az erőforrás-becslési feladat eredménye csoportokban lesz kinyomtatva: fizikai qubitek, lebontás, logikai qubitparaméterek, T-gyári paraméterek, előzetes elrendezésű logikai erőforrások és feltételezett hibakeret.
A téridő-diagramok segítségével az algoritmushoz és a T-gyárakhoz használt fizikai qubitek eloszlását is megvizsgálhatja. A térdiagram a kettő arányát mutatja. Vegye figyelembe, hogy a T-gyár példányainak száma hozzájárul a T-gyárak fizikai qubitjeinek számához.