The Azure Quantum Resource Estimator
Azure Quantum Resource Estimator i Azure Quantum-tjänsten är ett verktyg för resursuppskattning som beräknar och sedan visar de resurser som krävs för en kvantalgoritm, förutsatt att den körs på en feltolerant, felkorrigeringsberäknad kvantdator.
Du kan använda uppskattningen för att utvärdera arkitektoniska beslut, jämföra kvantbitstekniker och fastställa vilka resurser du behöver för att köra en specifik kvantalgoritm. Du kan se det totala antalet fysiska kvantbitar, klocktid på väggen, de beräkningsresurser som krävs och information om de formler och värden som används för varje uppskattning.
Hur fungerar Azure Quantum Resource Estimator?
Azure Quantum Resource Estimator tar några indata som kallas målparametrar och som har fördefinierade värden för att enkelt komma igång. Huvudmålparametrarna är:
qubitParams, en fysisk qubitmodell.qecScheme, ett QEC-schema.errorBudget, en felbudget.
Resource Estimator tar också några valfria parametrar:
constraints, begränsningarna på komponentnivå.distillationUnitSpecifications, för att ange algoritmer för destillering av T-fabriker.
Fysiska qubitmodeller
Du kan välja mellan sex fördefinierade qubitparametrar. Fyra av parametrarna har gatebaserade instruktionsuppsättningar och två parametrar har Majorana-instruktionsuppsättningar. Dessa fördefinierade kvantbitsparametrar representerar olika qubitarkitekturer som joner eller supraledare, som definieras i publicerade forskningsartiklar. Kvantbitsmodellerna täcker en rad åtgärdstider och felfrekvenser, så att du kan använda dem för att utforska de resurskostnader som krävs för praktiska kvantprogram.
| Fördefinierade qubitparametrar | Typ av instruktionsuppsättning |
|---|---|
"qubit_gate_ns_e3" |
gate-baserad |
"qubit_gate_ns_e4" |
gate-baserad |
"qubit_gate_us_e3" |
gate-baserad |
"qubit_gate_us_e4" |
gate-baserad |
"qubit_maj_ns_e4" |
Majorana |
"qubit_maj_ns_e6" |
Majorana |
Mer information finns i Qubit-parametrar för Azure Quantum Resource Estimator.
QEC-scheman
Kvantfelkorrigering (QEC) är avgörande för att alla kvantberäkningsplattformar ska uppnå verkligt skalbar kvantberäkning. Den uppsättning åtgärder som tillåts av en kvantberäkningsplattform begränsas av fysiska begränsningar och kanske inte matchar de åtgärder som föreskrivs i algoritmen. Även om de åtgärder som kvantdatorn erbjuder matchar åtgärderna i algoritmen är noggrannheten som kvantdatorn kan utföra varje åtgärd sannolikt begränsad.
Azure Quantum Resource Estimator innehåller tre fördefinierade QEC-scheman: två ytkodsprotokoll för gatebaserade och Majorana fysiska instruktionsuppsättningar och Floquet-kodprotokollet , som endast kan användas med en fysisk Instruktionsuppsättning för Majorana.
| QEC-schema | Typ av instruktionsuppsättning |
|---|---|
surface_code |
gate-based och Majorana |
floquet_code |
Majorana |
Mer information finns i QEC i Azure Quantum Resource Estimator.
Felbudget
Den totala felbudgeten anger det övergripande tillåtna felet för algoritmen. Det tillåtna felet är antalet gånger som algoritmen tillåts misslyckas. Värdet för felbudgeten måste vara mellan 0 och 1 och standardvärdet är 0,001. Standardvärdet motsvarar 0,1 procent och innebär att algoritmen tillåts misslyckas en gång i 1 000 körningar. Den här parametern är mycket specifik för programmet. Om du till exempel kör Shor-algoritmen för att räkna ut heltal kan ett stort värde för felbudgeten tolereras eftersom du kan kontrollera att utdata verkligen är de främsta faktorerna för indata. Å andra sidan kan en mindre felbudget behövas för en algoritm som löser ett problem som har en lösning som inte kan verifieras effektivt.
Mer information finns i Felbudget i Azure Quantum Resource Estimator.
Vad är resultatet av Azure Quantum Resource Estimator?
Azure Quantum Resource Estimator tar målparametrarna {qubitParams, qecScheme, errorBudget} och kvantalgoritmen. Den beräknar en uppskattning före layout och efter layout av de logiska resurser som krävs för att köra den här typen av algoritm i den här typen av beräkningsscenario.
Resursberäknaren beräknar den logiska och fysiska uppskattningen av algoritmen. Den beräknar QEC-kodavståndet och från det här värdet antalet fysiska kvantbitar som behövs för att koda en logisk kvantbit. Den beräknar antalet logiska kvantbitar, T-portar, rotationsportar, kontrollgrindar, mätningar, fysiska T-fabriksvärden och total körning, bland andra värden.
Resultatet av resursuppskattningsjobbet skrivs ut i grupper: fysiska kvantbitar, uppdelning, logiska kvantbitsparametrar, T-fabriksparametrar, logiska resurser före layout och antagen felbudget.
Du kan också kontrollera fördelningen av fysiska kvantbitar som används för algoritmen och T-fabrikerna med hjälp av diagrammen för rumstid. Blankstegsdiagrammet visar andelen av dessa två. Observera att antalet T-fabrikskopior bidrar till antalet fysiska kvantbitar för T-fabriker.