Vad är Azure Quantum?

  • Artikel

Azure Quantum är azures molntjänst för kvantberäkning med en mängd olika kvantlösningar och tekniker. Azure Quantum säkerställer en öppen, flexibel och framtidssäkrad väg till kvantberäkning som anpassar sig till ditt sätt att arbeta, påskyndar dina framsteg och skyddar dina teknikinvesteringar.

Azure Quantum är den bästa utvecklingsmiljön för att skapa kvantalgoritmer för flera plattformar samtidigt samtidigt som flexibiliteten bevaras för att justera samma algoritmer för specifika system. Du kan skriva koden en gång och köra den med liten eller ingen ändring mot flera targets i samma familj, vilket gör att du kan fokusera din programmering på algoritmnivå.

Mer information om hur du kan använda kvantberäkning och kvantalgoritmer finns i Förstå kvantberäkning.

Hur kommer du igång med Azure Quantum?

Det finns olika sätt att komma igång med Azure Quantum. Du kan börja med att utforska Azure Quantum-webbplatsen eller skapa din första Azure Quantum-arbetsyta.

Azure Quantum-webbplatsen

Azure Quantum (quantum.microsoft.com) är en central resurs för att utforska kvantberäkning. Du kan interagera med Copilot i Azure Quantum, en kvantfokuserad chattrobot som hjälper dig att skriva kod och bättre förstå kvantbegrepp. Du kan också lära dig av experter och entusiaster via bloggar, artiklar och videor.

Prova Q#-kodexempel i onlinekodredigeraren , Koda med Azure Quantum, skicka jobbet till den molnbaserade Quantinuum H-seriens emulator eller med ett klick i onlinekodredigeraren, öppna koden i VS Code för webben och fortsätt arbeta i en förkonfigurerad kvantmiljö.

Azure Quantum-webbplatsen är kostnadsfri och kräver inget Azure-konto. För att komma igång behöver du bara ett Microsoft-e-postkonto (MSA). Mer information finns i Utforska Azure Quantum.

Azure Portal

Tips

Förstagångsanvändare får automatiskt kostnadsfria $500 (USD)Azure Quantum Credits för användning med varje deltagande kvantmaskinvaruleverantör. Om du har förbrukat alla krediter och behöver mer kan du ansöka om Azure Quantum Credits-programmet.

Att börja använda Azure Quantum är mycket enkelt och kostnadsfritt för nya användare. För att skicka dina kvantprogram till Azure Quantum behöver du bara två saker:

  1. Azure-konto: Om du inte har något Azure-konto registrerar du dig kostnadsfritt och registrerar dig för en betala per användning-prenumeration. Om du är student kan du dra nytta av ett kostnadsfritt Azure-konto för studenter.

  2. Azure Quantum-arbetsyta: En Azure Quantum-arbetsyta är en samling tillgångar som är associerade med kvantkörning. Om du vill skapa en Azure Quantum-arbetsyta går du till Azure Portal, väljer Snabbregistrering och skapar automatiskt arbetsytan och lägger till standardprovidrar. Eller välj Avancerat skapa och ange information om din arbetsyta och välj leverantörerna.

Mer information finns i Skapa en Azure Quantum-arbetsyta.

Vad är Q#?

Q# är ett kvantprogrammeringsspråk med öppen källkod för utveckling och körning av kvantprogram.

Ett kvantprogram kan ses som en viss uppsättning klassiska subrutiner som, när det anropas, utför en beräkning genom att interagera med ett kvantsystem. ett program som skrivits i Q# modellerar inte kvanttillståndet direkt, utan beskriver snarare hur en klassisk kontrolldator interagerar med kvantbitar. På så sätt kan du vara helt oberoende om vad ett kvanttillstånd ens är på varje target dator, vilket kan ha olika tolkningar beroende på datorn.

Q# är ett fristående språk som erbjuder en hög abstraktionsnivå. Det finns ingen uppfattning om ett kvanttillstånd eller en krets. I stället implementerar Q# program när det gäller instruktioner och uttryck, ungefär som klassiska programmeringsspråk. Därför stöder Q#-språket integrering av omfattande klassisk och kvantberäkning.

Mer information finns i Kvantprogrammeringsspråket Q#.

Hur kan jag skriva Q#-kvantprogram?

Azure Quantum erbjuder Azure Quantum Development Kit (Modern QDK). Med modern QDK kan du skriva Q#-kvantprogram, felsöka din kod, få kodfeedback i realtid och välja din target dator. Modern QDK är det enda utvecklingspaketet som är redo för Fault-Tolerant Quantum Computing (FTQC).

Anteckning

Microsoft Quantum Development Kit (klassisk QDK) stöds inte längre efter den 30 juni 2024. Om du är en befintlig QDK-utvecklare rekommenderar vi att du övergår till nya Azure Quantum Development Kit (Modern QDK) för att fortsätta utveckla kvantlösningar. Mer information finns i Migrera Q#-koden till modern QDK.

Modern QDK erbjuder två sätt att köra kvantprogram på Azure Quantum:

Förutom stöd för Q# erbjuder QDK:er stöd för Qiskit och Cirq för kvantberäkning, så om du redan arbetar med andra utvecklingsspråk kan du även köra dina kretsar på Azure Quantum.

Anteckning

En Azure Quantum-arbetsyta krävs för att köra dina lokala kvantprogram på Azure Quantum-providers. Mer information finns i Skapa en Azure Quantum-arbetsyta.

Vad är hybridberäkning av kvantberäkning?

Hybrid kvantberäkning avser processer och arkitektur för en klassisk dator och en kvantdator som arbetar tillsammans för att lösa ett problem. Med den senaste generationens hybridarkitektur för kvantberäkning i Azure Quantum kan du börja programmera kvantdatorer genom att blanda klassiska och kvantinstruktioner tillsammans.

  • Batch-kvantberäkning: Batchbearbetning av flera kretsar i ett jobb eliminerar väntetiden mellan jobböverföringar, så att du kan köra flera jobb snabbare. Exempel på problem som kan dra nytta av kvantberäkning i batchar är Shor-algoritmen och enkel kvantfasuppskattning.
  • Interaktiv kvantberäkning (sessioner): Jobb kan grupperas logiskt i en session och prioriteras framför icke-sessionsjobb. Exempel på problem som kan använda den här metoden är Variantal Quantum Eigensolvers (VQE) och Quantum Approximate Optimization Algorithms (QAOA).
  • Integrerad kvantberäkning: Genom att integrera kvantberäkning och klassisk databehandling kan kvantprogram röra sig bort från bara kretsar. Program kan nu använda vanliga programmeringskonstruktioner för att utföra mätningar i mellankretsar, optimera och återanvända kvantbitar och anpassa sig i realtid till QPU:n. Exempel på scenarier som kan dra nytta av den här modellen är anpassningsbar fasuppskattning och maskininlärning.
  • Distribuerad kvantberäkning: Den distribuerade kvantberäkningsmodellen möjliggör realtidsberäkningar över kvantresurser och distribuerade resurser. Exempel på scenarier som kan dra nytta av den här modellen är komplex materialmodellering eller utvärdering av fullständiga katalytiska reaktioner.

Mer information finns i Hybrid-kvantberäkning.

Resursuppskattning inom kvantberäkning

När det gäller kvantberäkning är resursuppskattning möjligheten att förstå resurserna, dvs. antalet kvantbitar, antalet kvantgrindar, bearbetningstiden osv., som krävs för en viss algoritm, förutsatt (eller tar som parametrar) vissa maskinvaruegenskaper. Genom att förstå antalet kvantbitar som krävs för en kvantlösning och skillnaderna mellan kvantbitstekniker kan innovatörer förbereda och förfina sina kvantlösningar så att de kan köras på framtida skalbara kvantdatorer och i slutändan påskynda kvanteffekten.

Azure Quantum Resource Estimator har utformats specifikt för skalbara kvant feltoleranta felkorrigeringar och gör att du kan utvärdera arkitektoniska beslut, jämföra kvantbitstekniker och fastställa vilka resurser som behövs för att köra en viss kvantalgoritm. Du kan välja mellan fördefinierade feltoleranta protokoll och ange antaganden för den underliggande fysiska kvantbitsmodellen.

Azure Quantum Resource Estimator beräknar uppskattningen av fysiska resurser efter layouten genom att ta hänsyn till en uppsättning indata, till exempel kvantbitsparametrar, QEC-koden (Quantum Error Correction), felbudgeten och andra parametrar . Det tar ett Quantum Intermediate Representation (QIR) -program som indata och stöder därför alla språk som översätts till QIR, till exempel kan du använda Azure Quantum Resource Estimator med Q# och Qiskit.

Diagram som visar komponenter som tillhandahålls av Resource Estimator och motsvarande anpassningar. De aspekter som tillhandahålls är Programindata, Kompileringsverktyg, QIR, QEC-modeller, Qubit-modeller och Analys. Kunden kan använda programprogram, kompilerings- eller optimeringsverktyg, QIR-kod, QEC-modeller, Qubit-parametrar och analys- och visualiseringsverktyg.

Leverantörer som är tillgängliga i Azure Quantum

Azure Quantum erbjuder några av de mest övertygande och mångsidiga kvantresurser som är tillgängliga idag från branschledare. Azure Quantum samarbetar för närvarande med följande leverantörer så att du kan köra dina Q#-kvantprogram på verklig maskinvara och alternativet att testa koden på simulerade kvantdatorer.

Välj den leverantör som passar bäst för ditt problem och dina behov.

  • IONQ: Dynamiskt omkonfigurerbara kvantdatorer med fångade joner för upp till 11 fullständigt anslutna kvantbitar, som gör att du kan köra en två-qubit-grind mellan valfritt par.
  • PASQAL (privat förhandsversion): Neutrala atombaserade kvantprocessorer som arbetar vid rumstemperatur, med långa sammanhängande tider och imponerande kvantbitsanslutning.
  • Quantinuum: Trapped-ion-system med hög återgivning, fullständigt anslutna kvantbitar, låga felfrekvenser, återanvändning av kvantbitar och möjlighet att utföra mätningar i mitten av kretsen.
  • Rigetti: Rigettis system drivs av supraledande kvantbitsbaserade kvantprocessorer. De erbjuder snabba gatetider, villkorslogik med låg latens och snabba programkörningstider.

Mer information om specifikationerna för varje provider finns i den fullständiga listan över kvantberäkningtarget.

Leverantörer kommer snart

  • Quantum Circuits, Inc: Superledande kretsar i fullstack med feedback i realtid som möjliggör felkorrigering, kodningsagnostiska kodningsgrindar.

Nästa steg

Börja använda Azure Quantum: