O que é o Azure Quantum?

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O Azure Quantum é um serviço do Azure de computação quântica na nuvem, 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 maneira de trabalhar, acelera seu progresso e protege seus investimentos em tecnologia.

O Azure Quantum fornece o melhor ambiente de desenvolvimento para criar algoritmos quânticos para várias plataformas ao mesmo tempo, preservando a flexibilidade para ajustar os mesmos algoritmos para sistemas específicos. Você pode escrever seu código uma vez e executá-lo com pouca ou nenhuma alteração em relação a várias targets da mesma família, o que permite que você concentre sua programação no nível do algoritmo.

Para saber mais sobre como usar a computação quântica e os algoritmos quânticos, confira O que é a computação quântica?.

Como começar a usar o Azure Quantum?

Há diferentes maneiras de começar a usar o Azure Quantum. Você pode começar explorando o site do Azure Quantum ou pode criar seu primeiro workspace do Azure Quantum.

O site do Azure Quantum

O Azure Quantum (quantum.microsoft.com) é um recurso central para explorar a computação quântica. Você pode se envolver com o Copilot no Azure Quantum, um chatbot focado em quantum que ajuda você a escrever código e entender melhor os conceitos quânticos. Você também pode aprender com especialistas e entusiastas por meio de blogs, artigos e vídeos.

Experimente exemplos de código Q# no editor de código online, Código com o Azure Quantum, envie seu trabalho para o Emulador Quantinuum H-Series baseado em nuvem ou com um clique no editor de código online, abra seu código no VS Code para a Web e continue trabalhando em um ambiente quântico pré-configurado.

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

O portal do Azure

Dica

Os usuários iniciantes recebem automaticamente US$ 500 (USD)de créditos do Azure Quantum para uso com cada provedor de hardware quântico participante. Se você tiver consumido todos os créditos e precisar de mais, poderá se inscrever no programa de créditos do Azure Quantum.

Começar a usar o Azure Quantum é muito fácil e gratuito para os novos usuários. Para enviar seus programas quânticos para o Azure Quantum, você só precisa de duas coisas:

  1. Conta do Azure: se você não tiver uma conta do Azure, registre-se gratuitamente e inscreva-se em uma assinatura paga conforme o uso. Se você for um aluno, poderá aproveitar uma conta gratuita do Azure para alunos.

  2. Workspace do Azure Quantum: um workspace do Azure Quantum é uma coleção de ativos associados à execução do quantum. Para criar um workspace do Azure Quantum, acesse o portal do Azure, selecione Criação rápida e ele criará automaticamente o workspace e adicionará os provedores padrão. Ou, então, selecione Criar antecipadamente, insira os detalhes do workspace e escolha os provedores.

Para obter mais informações, confira Criar um workspace do Azure Quantum.

O que é o Q#?

O Q# é uma linguagem de programação quântica de software livre para desenvolver e executar programas quânticos.

Um programa quântico pode ser visto como um conjunto específico de sub-rotinas 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 controle clássico interage com qubits. Isso permite que você seja totalmente independente do que é um estado quântico em cada target computador, o que pode ter interpretações diferentes dependendo do computador.

O Q# é uma linguagem autônoma que oferece um alto nível de abstração. Não há noção de estado quântico ou circuito; Em vez disso, o Q# implementa programas em termos de instruções e expressões, assim como linguagens de programação clássicas. Portanto, a linguagem Q# dá suporte à integração de computação clássica e quântica avançada.

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

Como posso escrever programas quânticos em Q#?

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

Observação

A Microsoft Quantum Development Kit (QDK Clássico) não terá mais suporte após 30 de junho de 2024. Se você for um desenvolvedor de QDK existente, recomendamos que faça a transição para o novo Azure Quantum Development Kit (QDK Moderno) para continuar desenvolvendo soluções quânticas. Para obter mais informações, consulte Migrar seu código Q# para o QDK moderno.

O QDK moderno oferece duas maneiras de executar seus programas quânticos no Azure Quantum:

Além do suporte para Q#, os QDKs oferecem suporte para Qiskit e Cirq para computação quântica, portanto, se você já estiver trabalhando em outras linguagens de desenvolvimento, também poderá executar seus circuitos no Azure Quantum.

Observação

Um workspace do Azure Quantum é necessário para executar seus programas quânticos locais em provedores do Azure Quantum. Para obter mais informações, confira Criar um workspace 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 um computador quântico trabalhando juntos para resolver um problema. Com a última geração da arquitetura de computação quântica híbrida disponível no Azure Quantum, você pode começar a programar computadores quânticos combinando instruções clássicas e quânticas.

  • Computação quântica em lote: o envio em lote de vários circuitos em um trabalho elimina a espera entre envios de trabalho, permitindo que você execute vários trabalhos mais rapidamente. Exemplos de problemas que podem aproveitar a computação quântica em lote incluem o algoritmo do Shor e a estimativa de fase quântica simples.
  • Computação quântica interativa (Sessões): os trabalhos podem ser agrupados logicamente em uma sessão e priorizados em trabalhos que não são de sessão. Exemplos de problemas que podem usar essa abordagem são o VQE (Quantum Eigensolvers Variacional) e o QAOA (Quantum Approximate Optimization Algorithms).
  • Computação quântica integrada: ao integrar a computação quântica e clássica, os programas quânticos podem se afastar de apenas circuitos. Os programas agora podem usar constructos de programação comuns para executar medições de circuito médio, otimizar e reutilizar qubits e adaptar-se em tempo real à QPU. Exemplos de cenários que podem aproveitar esse modelo são a estimativa de fase adaptável e o aprendizado de máquina.
  • Computação quântica distribuída: o modelo de computação quântica distribuída permite cálculos em tempo real em recursos quânticos e distribuídos. Exemplos de cenários que podem aproveitar esse modelo são a modelagem de materiais complexos ou a avaliação de reações catalíticas completas.

Para obter mais informações, consulte Computação quântica híbrida.

Avaliação de recursos na computação quântica

Na computação quântica, a estimativa de recursos é a capacidade de entender os recursos, ou seja, o número de qubits, o número de portões quânticos, o tempo de processamento etc., que será necessário para um determinado algoritmo, assumindo (ou tomando como parâmetros) determinadas características de hardware. Entender o número de qubits necessários para uma solução quântica e as diferenças entre as tecnologias qubit permite que os inovadores preparem e refinem suas soluções quânticas para serem executados em máquinas quânticas em escala futura e, finalmente, acelerem seu impacto quântico.

Projetado especificamente para sistemas corrigidos por erros tolerantes a falhas quânticas em escala, o Avaliador de Recursos do Azure Quantum permite avaliar decisões arquitetônicas, comparar tecnologias de qubit e determinar os recursos necessários para executar um determinado algoritmo quântico. Você pode escolher entre protocolos tolerantes a falhas predefinidos e especificar suposições do modelo de qubit físico subjacente.

O Avaliador de Recursos do Azure Quantum calcula a estimativa de recursos físicos pós-layout levando em conta um conjunto de entradas, como parâmetros de qubit, o código QEC (correção de erro quântico), o orçamento de erro e outros parâmetros . Ele usa um Quantum Intermediate Representation programa (QIR) como entrada e, portanto, dá suporte a qualquer linguagem que se traduza em QIR, por exemplo, você pode usar o Avaliador de Recursos do Azure Quantum com Q# e Qiskit.

Diagrama mostrando componentes fornecidos pelo Avaliador de Recursos e personalizações correspondentes. Os aspectos fornecidos são Entrada do Aplicativo, Ferramentas de Compilação, QIR, modelos QEC, modelos qubit e análise. O cliente pode trazer Programa de Aplicativo, Ferramentas de Compilação ou Otimização, Código QIR, modelos QEC, parâmetros do Qubit e Ferramentas de Análise e Visualização.

Provedores disponíveis no Azure Quantum

O Azure Quantum oferece alguns dos mais atraentes e diversificados recursos quânticos disponíveis atualmente entre os líderes do setor. O Azure Quantum atualmente faz parcerias com os provedores a seguir para permitir que você execute seus programas quânticos em Q# em hardware real, além da opção de testar seu código em computadores quânticos simulados.

Escolha o provedor que melhor se adapta às características do seu problema e suas necessidades.

  • IONQ: computadores quânticos de íons presos reconfiguráveis dinamicamente para até 11 qubits totalmente conectados, o que permite executar uma porta de dois qubits entre qualquer par.
  • PASQAL (Versão Prévia Privada): processadores quânticos neutros baseados em átomos operando em temperatura ambiente, com tempos de coerência longos e conectividade qubit impressionante.
  • Quantinuum: sistemas de íons presos com alta fidelidade, qubits totalmente conectados, baixas taxas de erro, reutilização de qubit e a capacidade de executar medições de circuito médio.
  • Rigetti: os sistemas de Rigetti são alimentados por processadores quânticos baseados em qubit supercondutores. Eles 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 provedor, consulte a lista completa de target computação quântica.

Provedores em breve

  • Circuitos Quânticos, Inc: circuitos de supercondução de pilha completa, com comentários em tempo real que permitem correção de erros, portões entrelaçados agnósticos de codificação.

Próximas etapas

Comece a usar o Azure Quantum: