Azure Quantum とは

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Azure Quantum は、Azure のクラウド量子コンピューティング サービスです。 1 つのクラウド サービスで、さまざまな量子ハードウェア、ソフトウェア、ソリューションを提供します。

Azure Quantum と Azure Quantum 開発キット (QDK) を使用すると、量子アルゴリズムをプログラミングして、それらの量子ソリューションを既存の Azure プラットフォーム内で利用できます。

Azure Quantum 開発キット

従来のプログラミングの場合、量子アルゴリズムの考え方を理解し、表現するためにさまざまなツールが必要ですが、量子プログラミングはまったく異なります。 Azure Quantum 開発キット (QDK) は、量子プログラムの記述に使用できる無料のオープンソース SDK です。

QDK には、高レベルの量子プログラミング言語である Q# が含まれています。 Q# は、量子情報処理の課題に対応できるように設計されています。 Q# 言語はソフトウェア スタックに統合されており、量子アルゴリズムを量子コンピューターの基本処理にコンパイルできます。

Note

Visual Studio Code 用の Azure Quantum 開発キット拡張機能をインストールすると、Q# プログラミングを開始することができます。

QDK では次のことが可能です。

  • コードのデバッグ:従来のコードと量子コードをステップ実行できる量子コンピューティング デバッガーを提供します。 このデバッガーとスパース インメモリ シミュレーターと組み合わせることで、最大で数千の論理量子ビットの高速シミュレーションを実行できます。
  • 迅速なコードの記述:IntelliSense を使用した構文の強調表示とインテリジェントなコード補完、および Copilot の支援の下でコード ブロック全体を記述します。
  • 量子ハードウェアでコードを実行する: IonQ、PASQAL、Quantinuum、Rigetti など、実際の量子ハードウェアで量子プログラムを実行できます。
  • 量子回路図をプロットする: 組み込みの回路図ビューアーを使用して量子回路を視覚化します。
  • Azure Quantum リソース推定器を実行する: 量子プログラムを量子コンピューターで実行するのに必要なリソースを見積もります。

ハイブリッド量子コンピューティング

ハイブリッド量子コンピューティングは、従来のコンピューティングと量子コンピューティングを組み合わせたもので、両方が連携して問題を解決します。 Azure Quantum を使用すると、従来の命令と量子命令を組み合わせて量子コンピューターのコーディングを開始できます。 つまり、量子プログラムで単なる回路以上のことを実行できます。 従来のプログラミング方法を使って中間回路を測定する、量子ビットを最適化して再利用する、量子処理ユニット (QPU) にリアルタイムで適応するといったことができます。

Azure Quantum を使用すると、複数の回路を 1 つのジョブにバッチ処理することもできます。つまり、ジョブの送信の間に待機する必要がなく、複数のジョブをより迅速に実行できます。 また、ジョブをセッションにグループ化することで、ジョブを簡単に管理できます。 さらに、セッション内のジョブは、セッション以外のジョブよりも優先されます。

リソース推定

量子コンピューティングにおけるリソース推定とは、アルゴリズムの実行に必要なリソース (量子ビットの数、量子ゲートの数、処理時間など) を理解する機能です。量子ソリューションに必要な量子ビットの数と量子ビット テクノロジ間の違いを理解すると、将来のスケーリングされた量子マシン上で実行する量子ソリューションを準備して調整できるようになります。

Azure Quantum には、量子プログラムのリソースを見積もるための無料のツールが用意されています。 Azure Quantum リソース推定器を使用すると、アーキテクチャに関する決定を評価し、量子ビット テクノロジを比較し、特定の量子アルゴリズムを実行するために必要なリソースを決定できます。

詳細については、「Azure Quantum リソース予測ツールを使用して量子アルゴリズムの物理リソースを予測する」のモジュールを確認してください。

量子ハードウェア

Azure Quantum では、スケーリングされた量子マシンの将来の準備に役立つさまざまな量子ハードウェア プロバイダーを見つけることができます。 他のソリューションとは異なり、1 つのハードウェア テクノロジにサイロ化されるわけではなく、さまざまな方法を利用して長期的な投資を保護します。

  • IonQ:最大 11 個の完全に接続された量子ビットに合わせて動的に再構成できるトラップイオン量子コンピューターです。 IonQ を使うと、任意のペア間で 2 量子ビット ゲートを実行できます。
  • PASQAL:室温で動作する中性原子ベースの量子プロセッサ。長いコヒーレンス時間と優れた量子ビット接続性を備えています。
  • Quantinuum:高忠実度、完全に接続された量子ビット、低いエラー率、量子ビットの再利用、中間回路の測定を実行する機能を備えた、イオン トラップ型システム。
  • Rigetti:調整可能な量子ビットに基づくゲートベースの超電導プロセッサ。 同社の最新の Aspen-M ファミリ プロセッサは、独自のスケーラブルなマルチチップ テクノロジに基づいており、低待機時間と並列実行を可能にします。

Azure Quantum の無料クレジット

Azure Quantum を初めて使う場合は、参加している各量子ハードウェア プロバイダーで使用できる $500 (米国ドル) の無料の Azure Quantum クレジットが自動的に付与されます。 つまり、$500 (米国ドル) が付与され、各量子プロバイダーで使うことができます。 Azure Quantum クレジットは、さまざまな量子プロバイダーの探索を容易にし、最初の量子プログラムをテストするのに役立ちます。

Azure Quantum クレジットの使用量は、各量子プロバイダーによって定義されたリソース使用量モデルに基づいており、使用コストはクレジットから差し引かれます。

Note

Azure クレジットと Azure Quantum クレジットは異なる付与であるため、混同しないでください。 無料試用版の Azure アカウントを作成すると、Azure サービスで使用できる $200 (米国ドル) の無料 Azure クレジットが付与されます。 Azure クレジットは、量子ハードウェア プロバイダーでは使用できません。

量子の専門家でない場合でも、Azure Quantum を使用できますか?

Microsoft は、量子開発者、研究者、愛好家を問わず、誰もが量子コンピューティングにアクセスできるようにすることに取り組んでいます。

Azure Quantum には、ユーザーを支援する人工知能が組み込まれています。 Azure Quantum では Copilot を利用できます。これは、量子に焦点を当てたチャットボットで、コードの記述と、量子の概念の理解を深めるのに役立ちます。

実践しながら学習する場合は、マイペースで進められる一連のチュートリアル、Quantum Katas を試してください。ここでは量子コンピューティングと Q# プログラミングの要素を学習できます。 Q# 量子サンプルを調べることもできます。

また、ブログ、記事、ビデオを通じて専門家や愛好家から学ぶこともできます。 また、オンライン コード エディターで Q# コード サンプルをいくつか試すことができます。

Azure Quantum がチュートリアル、サンプル、AI を提供していることを示すアート図。

これらのツールはすべて無料です。