O que é o Azure Quantum?

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O Azure Quantum é o serviço de computação quântica na cloud do Azure, com um conjunto diversificado de soluções e tecnologias quânticas. O Azure Quantum garante um caminho aberto, flexível e à prova de futuro para a computação quântica que se adapta à sua forma de trabalhar, acelera o seu progresso e protege os seus investimentos tecnológicos.

O Azure Quantum fornece o melhor ambiente de desenvolvimento para criar algoritmos quânticos para várias plataformas ao mesmo tempo, preservando a flexibilidade para otimizar os mesmos algoritmos para sistemas específicos. Pode escrever o código uma vez e executá-lo com pouca ou nenhuma alteração em relação a várias targets da mesma família, o que lhe permite concentrar a sua programação ao nível do algoritmo.

Para saber mais sobre como pode utilizar a computação quântica e algoritmos quânticos, veja Understanding Quantum Computing (Compreender a Computação Quântica).

Como começar a utilizar o Azure Quantum?

Existem diferentes formas de começar a utilizar o Azure Quantum. Pode começar por explorar o site do Azure Quantum ou pode criar a sua primeira área de trabalho do Azure Quantum.

O site do Azure Quantum

O Azure Quantum (quantum.microsoft.com) é um recurso central para explorar a computação quântica. Pode interagir com o Copilot no Azure Quantum, um chatbot focado no quântico que o ajuda a escrever código e a compreender melhor os conceitos quânticos. Também pode aprender com especialistas e entusiastas através de blogues, artigos e vídeos.

Experimente exemplos de código Q# no editor de código online, Código com o Azure Quantum, submeta a sua tarefa para o Emulador da Série H do Quantinuum baseado na cloud ou com um clique no editor de código online, abra o código no VS Code para a Web e continue a trabalhar num ambiente quântico pré-configurado.

O site do Azure Quantum é gratuito e não requer uma conta do Azure. Para começar, tudo o que precisa é de uma conta de e-mail da Microsoft (MSA). Para obter mais informações, veja Explorar o Azure Quantum.

O portal do Azure

Dica

Os utilizadores pela primeira vez recebem automaticamente 500 $ (USD)Créditos Quânticos do Azure gratuitos para utilização com cada fornecedor de hardware quântico participante. Se tiver consumido todos os créditos e precisar de mais, pode aplicar-se ao programa Créditos Quânticos do Azure.

Começar a utilizar o Azure Quantum é muito fácil e gratuito para os novos utilizadores. Para submeter os seus programas quânticos para o Azure Quantum, só precisa de duas coisas:

  1. Conta do Azure: se não tiver uma conta do Azure, registe-se gratuitamente e inscreva-se numa subscrição pay as you go. Se for um estudante, pode tirar partido de uma conta gratuita do Azure para estudantes.

  2. Área de trabalho do Azure Quantum: uma área de trabalho do Azure Quantum é uma coleção de recursos associados à execução quântica. Para criar uma área de trabalho do Azure Quantum, aceda ao portal do Azure, selecione Criação rápida e cria automaticamente a área de trabalho e adiciona os fornecedores predefinidos. Em alternativa, selecione Criar antecipadamente e introduza os detalhes da área de trabalho e selecione os fornecedores.

Para obter mais informações, veja Criar uma área de trabalho do Azure Quantum.

O que é a Q#?

Q# é uma linguagem de programação quântica open source para desenvolver e executar programas quânticos.

Um programa quântico pode ser visto como um conjunto específico de subroutinas clássicas que, quando chamadas, executam uma computação interagindo com um sistema quântico; um programa escrito em Q# não modela diretamente o estado quântico, mas descreve como um computador de controlo clássico interage com qubits. Isto permite-lhe ser totalmente agnóstico sobre o que é um estado quântico em cada target máquina, o que pode ter interpretações diferentes consoante a máquina.

Q# é um idioma autónomo que oferece um elevado nível de abstração. Não existe noção de um estado quântico ou de um circuito; em vez disso, a Q# implementa programas em termos de instruções e expressões, tal como as linguagens de programação clássicas. Assim, a linguagem Q# suporta a integração da computação clássica e quântica avançada.

Para obter mais informações, veja A linguagem de programação quântica Q#.

Como posso escrever programas quânticos Q#?

O Azure Quantum oferece o Azure Quantum Development Kit (QDK Moderno). Com o QDK Moderno, pode escrever programas quânticos Q#, depurar o código, obter feedback de código em tempo real e escolher o seu target computador. O QDK Moderno é o único kit de desenvolvimento pronto para Fault-Tolerant Quantum Computing (FTQC).

Nota

O Microsoft Quantum Development Kit (QDK Clássico) deixará de ser suportado após 30 de junho de 2024. Se for um programador de QDK existente, recomendamos que faça a transição para o novo Azure Quantum Development Kit (QDK Moderno) para continuar a desenvolver soluções quânticas. Para obter mais informações, veja Migrar o código Q# para o QDK Moderno.

O QDK Moderno oferece duas formas de executar os seus programas quânticos no Azure Quantum:

Além de suportar o Q#, os QDKs oferecem suporte para Qiskit e Cirq para computação quântica, pelo que, se já estiver a trabalhar noutras linguagens de desenvolvimento, também pode executar os circuitos no Azure Quantum.

Nota

É necessária uma área de trabalho do Azure Quantum para executar os seus programas quânticos locais em fornecedores do Azure Quantum. Para obter mais informações, veja Criar uma área de trabalho do Azure Quantum.

O que é a computação quântica híbrida?

A computação quântica híbrida refere-se aos processos e à arquitetura de um computador clássico e de um computador quântico que trabalham em conjunto para resolver um problema. Com a última geração da arquitetura de computação quântica híbrida disponível no Azure Quantum, pode começar a programar computadores quânticos ao combinar instruções clássicas e quânticas.

  • Computação quântica em lote: colocar vários circuitos num só trabalho elimina a espera entre submissões de tarefas, permitindo-lhe executar várias tarefas mais rapidamente. Exemplos de problemas que podem tirar partido da computação quântica em lote incluem o algoritmo do Shor e a estimativa simples da fase quântica.
  • Computação quântica interativa (Sessões): as tarefas podem ser agrupadas logicamente numa única sessão e priorizadas em tarefas que não sejam de sessão. Exemplos de problemas que podem utilizar esta abordagem são Os Eigensolvers Quânticos Variacionais (VQE) e Algoritmos de Otimização Quântica Aproximada (QAOA).
  • Computação quântica integrada: ao integrar a computação quântica e clássica, os programas quânticos podem afastar-se apenas dos circuitos. Os programas podem agora utilizar construções de programação comuns para realizar medições de meio circuito, otimizar e reutilizar qubits e adaptar-se em tempo real à QPU. Exemplos de cenários que podem tirar partido deste modelo são a estimativa de fase adaptável e a aprendizagem automática.
  • Computação quântica distribuída: o modelo de computação quântica distribuída permite cálculos em tempo real em recursos quânticos e distribuídos. Exemplos de cenários que podem tirar partido deste modelo são a modelação de materiais complexos ou a avaliação de reações catalíticas completas.

Para obter mais informações, veja Computação quântica híbrida.

Estimativa de recursos na computação quântica

Na computação quântica, a estimativa de recursos é a capacidade de compreender os recursos, ou seja, o número de qubits, o número de portas quânticas, o tempo de processamento, etc., que será necessário para um determinado algoritmo, assumindo (ou tomando como parâmetros) determinadas características de hardware. Compreender o número de qubits necessários para uma solução quântica e as diferenças entre as tecnologias qubit permite que os inovadores preparem e refinem as suas soluções quânticas para serem executadas em máquinas quânticas dimensionadas futuras e, em última análise, acelerem o impacto quântico.

Concebido especificamente para sistemas corrigidos de erros com tolerância a falhas quânticas dimensionadas, o Avaliador de Recursos do Azure Quantum permite-lhe avaliar decisões de arquitetura, comparar tecnologias de qubit e determinar os recursos necessários para executar um determinado algoritmo quântico. Pode escolher entre protocolos tolerantes a falhas predefinidos e especificar pressupostos do modelo de qubit físico subjacente.

O Avaliador de Recursos do Azure Quantum calcula a estimativa de recursos físicos pós-esquema ao ter em conta um conjunto de entradas, como parâmetros qubit, o código de correção de erros quânticos (QEC), o orçamento do erro e outros parâmetros . Utiliza um Quantum Intermediate Representation programa (QIR) como entrada e, por conseguinte, suporta qualquer idioma que se traduz para QIR, por exemplo, pode utilizar o Avaliador de Recursos do Azure Quantum com Q# e Qiskit.

Diagrama a mostrar os componentes fornecidos pelo Avaliador de Recursos e personalizações correspondentes. Os aspetos fornecidos são Entrada de Aplicação, Ferramentas de Compilação, QIR, modelos QEC, modelos Qubit e Análise. O cliente pode trazer Ferramentas de Programa de Aplicação, Compilação ou Otimização, Código QIR, modelos QEC, parâmetros Qubit e Ferramentas de Análise e Visualização.

Fornecedores disponíveis no Azure Quantum

O Azure Quantum oferece alguns dos recursos quânticos mais apelativos e diversos disponíveis atualmente por parte dos líderes do setor. Atualmente, o Azure Quantum associa-se aos seguintes fornecedores para lhe permitir executar os seus programas quânticos Q# em hardware real e a opção de testar o código em computadores quânticos simulados.

Escolha o fornecedor que melhor se adequa às características do seu problema e às suas necessidades.

  • IONQ: computadores quânticos com iões presos dinamicamente reconfiguráveis para até 11 qubits totalmente ligados, o que lhe permite executar uma porta de dois qubits entre qualquer par.
  • PASQAL (Pré-visualização Privada): processadores quânticos neutros baseados em átomos que operam à temperatura ambiente, com tempos de coerência longos e conectividade de qubit impressionante.
  • Quantinuum: sistemas de iões presos com alta fidelidade, qubits totalmente ligados, taxas de erro baixas, reutilização de qubits e a capacidade de realizar medições de meio circuito.
  • Rigetti: Os sistemas de Rigetti são alimentados por processadores quânticos baseados em qubit supercondutores. Oferecem tempos de portão rápidos, lógica condicional de baixa latência e tempos de execução rápidos do programa.

Para obter mais informações sobre as especificações de cada fornecedor, veja a lista completa de computação target quântica.

Fornecedores brevemente

  • Quantum Circuits, Inc: circuitos supercondutores de pilha completa, com feedback em tempo real que permite a correção de erros, portas de entrelaçamento agnósticas de codificação.

Passos seguintes

Comece a utilizar o Azure Quantum: