Q# programlarını ve Visual Studio Code kullanmaya başlama

Bu makalede, VS Code kullanarak Azure Quantum'a Q#, Jupyter Notebook veya Python kuantum bilişimi işleri oluşturmak ve göndermek için VC Code kullanma adımlarını bulacaksınız.

Q# işlerini Azure Quantum'a gönderme

Azure Quantum'a Q# programı çalıştırmak, hata ayıklamak ve göndermek için VS Code'u kullanmayı öğrenin.

Önkoşullar

Yükleme ayrıntıları için bkz . VS Code'da Modern QDK'yi yükleme.

Q# örnek programı yükleme

  1. VS Code'da Dosya > Yeni Metin Dosyası'nı seçin ve dosyayı RandomNum.qs olarak kaydedin.

  2. RandomNum.qs dosyasını açın ve yazınsample, ardından seçenekler listesinden Rastgele Bit örneği'ni seçin ve dosyayı kaydedin.

    Visual Studio Code içindeki Q# dosyasının ekran görüntüsü, dosyada örnek sözcüğü yazılırken kod örneklerinin listesini gösterir.

Not

Kendi Q# dosyanızı da açabilirsiniz. Eski bir Q# programı çalıştırıyorsanız ve hatayla karşılaşırsanız bkz . Test etme ve hata ayıklama veya Programlarınızı Modern QDK'ye geçirme.

Q# programı çalıştırma

  1. Programınızı yerleşik simülatörde yerel olarak çalıştırmak için aşağıdaki @EntryPoint()komut listesinde Çalıştır'a tıklayın veya Ctrl+F5 tuşlarına basın. Çıkışınız hata ayıklama konsolunda görünür.

  2. Programınızı Azure Quantum'a göndermeden önce hata ayıklamak için aşağıdaki @EntryPoint()komut listesinden Hata Ayıkla'ya tıklayın veya F5 tuşuna basın. Kodun üzerine, içine ve dışına geçmek için üstteki hata ayıklama denetimlerini kullanın. Q# programlarının hatalarını ayıklama hakkında daha fazla bilgi için bkz . Test etme ve hata ayıklama.

    Çalıştırma ve hata ayıklama komutlarıyla kod merceğinin nerede bulunacağı Visual Studio Code Q# dosyasının ekran görüntüsü.

Sıklık histogramını çizme

Sıklık histogramı, bir kuantum programını birden çok kez veya "çekimler" çalıştırarak elde edilen sonuçların dağılımını temsil eder. Histogramdaki her çubuk olası bir sonuca karşılık gelir ve yüksekliği sonucun kaç kez gözlemlendiğini gösterir. Sıklık histogramı bu sonuçların olasılık dağılımını görselleştirmeye yardımcı olur.

  1. Görünüm -> Komut Paleti'ni seçin ve Q#: Dosyayı çalıştır ve histogramı göster seçeneğini gösteren "histogram" yazın. Histogram'a aşağıdaki @EntryPoint()komut listesinden de tıklayabilirsiniz. Q# histogram penceresini açmak için bu seçeneği belirleyin.

    histogram komutuyla kod merceğinin bulunacağı yeri gösteren Visual Studio Code Q# dosyasının ekran görüntüsü.

  2. Programı yürütmek için 100 çekim gibi bir dizi çekim girin ve Enter tuşuna basın. Histogram Q# histogram penceresinde görüntülenir.

  3. Seçenekleri görüntülemek için sol üst ayarlar simgesine tıklayın.

    Ayarların nasıl görüntüleneceğini gösteren Visual Studio Code Q# histogram penceresinin ekran görüntüsü.

  4. Bu sonucun yüzdesini görüntülemek için bir çıtaya tıklayın. Bu durumda 0 ve 1 olmak üzere iki olası sonuç vardır ve her sonucun yüzdesi %50'ye yakındır.

    Visual Studio Code'daki Q# histogram penceresinin ekran görüntüsü.

İpucu

Fare kaydırma tekerleğini veya izleme yüzeyi hareketini kullanarak histogramı yakınlaştırabilirsiniz. Yakınlaştırdığınızda, kaydırma sırasında 'Alt' tuşuna basarak grafiği kaydırabilirsiniz.

Azure Quantum'a bağlanma ve işinizi gönderme

İşleri doğrudan VS Code'dan bağlamak ve göndermek için yerleşik Quantum Çalışma Alanlarını kullanın. Bu örnekte Rigetti simülatörüne bir iş göndereceksiniz.

  1. Gezgin bölmesinde Kuantum Çalışma Alanları'nı genişletin.

    Quantum Çalışma Alanı bölmesini genişletmeyi gösteren Visual Studio Code ekran görüntüsü.

  2. Var olan bir çalışma alanını ekle'yi seçin ve tercih ettiğiniz dizine, aboneliğe ve çalışma alanına bağlanmak için istemleri izleyin.

  3. Bağlandıktan sonra çalışma alanınızı genişletin ve Rigetti sağlayıcısını genişletin.

  4. rigetti.sim.qvm öğesini seçintarget.

    Rigetti simülatörünü olarak targetseçmeyi gösteren Visual Studio Code ekran görüntüsü.

  5. Geçerli Q# programını göndermeye başlamak için adın target sağındaki oynat simgesini seçin. Açılır pencere alırsanız QIR target profilini değiştir'i seçin ve devam edin.

    Rigetti simülatörünü olarak targetçalıştırmayı gösteren Visual Studio Code ekran görüntüsü.

  6. İşi tanımlamak için bir ad ekleyin.

  7. Çekim sayısını veya programın kaç kez çalıştırıldığını ekleyin.

  8. İşi göndermek için Enter tuşuna basın. İş durumu ekranın en altında görüntülenir.

  9. İşler'i genişletin ve işinizin üzerine gelin. Bu, işinizin saatlerini ve durumunu görüntüler.

  10. Sonuçları görüntülemek için iş adının yanındaki bulut simgesini seçerek çalışma alanı depolama alanınızdan sonuçları indirin ve VS Code'da görüntüleyin.

    Kuantum işinizin sonuçlarını indirmeyi ve görüntülemeyi gösteren Visual Studio Code ekran görüntüsü.

Jupyter Notebooks işlerini Azure Quantum'a gönderme

Azure Quantum'a Q# Jupyter Notebook çalıştırmak, hatalarını ayıklamak ve göndermek için VS Code'u kullanmayı öğrenin. Bu makaledeki adımlar yerel Jupyter sunucunuzdaki Jupyter Not Defterleri veya Azure Quantum portalındaki not defterleri için de geçerlidir.

Önkoşullar

Yükleme ayrıntıları için bkz . VS Code'da Modern QDK'yi yükleme.

Programınızı yerel simülatörde çalıştırma ve test etme

  1. VS Code'da Komut paleti Görüntüle'yi > ve ardından Oluştur: Yeni Jupyter Notebook'yi seçin.

  2. Sağ üst kısımda VS Code, not defteri için seçilen Python sürümünü ve sanal Python ortamını algılar ve görüntüler. Birden çok Python ortamınız varsa, sağ üstteki çekirdek seçiciyi kullanarak bir çekirdek seçmeniz gerekebilir. Ortam algılanmadıysa kurulum bilgileri için VS Code'da Jupyter Notebooks bölümüne bakın.

  3. Not defterinin ilk hücresinde komutunu çalıştırın

    import qsharp
    import azure.quantum
    
    • Modül, qsharp Q# kodunu doğrudan bir hücreye girmenizi sağlayan sihirli komutu etkinleştirir %%qsharp .
    • Modül, azure-quantum Azure Quantum çalışma alanınıza bağlantı sağlar.

    Not

    Jupyter Python çekirdeği ipykernel algılanmazsa VS Code sizden bunu yüklemenizi ister.

  4. Başka bir hücre ekleyin ve kullanıcı tarafından belirtilen rastgele bit sayısını döndüren bu Q# kodunu girin:

    %%qsharp
    
    operation Random() : Result {
        use q = Qubit();
        H(q);
        let result = M(q);
        Reset(q);
        return result
    }
    
    operation RandomNBits(N: Int): Result[] {
        mutable results = [];
        for i in 0 .. N - 1 {
            let r = Random();
            set results += [r];
        }
        return results
    }
    
  5. İşleminizi test etmek için yöntemini kullanabilirsiniz eval . Bu yöntem, not defterinde daha önce tanımlanmış herhangi bir Q# işlemini çağırabilir:

    qsharp.eval("RandomNBits(4)")
    
    [Zero, One, One, Zero]
    
  6. Programınızı yerel simülatörde çalıştırmak için yöntemini kullanın run . shotsProgramı çalıştırmak için , veya sayısını belirtin ve simülatör sonuçları Python listesi olarak döndürür.

    qsharp.run("RandomNBits(4)", shots=10)
    
    [[One, One, One, One],
    [Zero, Zero, One, Zero],
    [One, Zero, Zero, One],
    [Zero, One, Zero, Zero],
    [One, Zero, One, One],
    [One, Zero, One, Zero],
    [One, One, One, Zero],
    [One, One, One, One],
    [Zero, Zero, Zero, One],
    [One, Zero, Zero, One]]
    

Temel profili kullanarak işinizi derleme

Programları yerel kuantum simülatöründe çalıştırdığınızda, herhangi bir Q# programı türünü gönderebilirsiniz. Ancak Azure Quantum donanımı targets henüz tüm Q# programlarını çalıştırmak için gereken tüm özellikleri desteklememektedir. Q# programlarını derlemek ve Azure Quantum'a göndermek için, profilinizi target Q# 'ye donanımınızın target hangi özellikleri desteklediğini söyleyecek şekilde ayarlamanız gerekir. Şu anda bu, Temel profildir. Daha fazla bilgi için bkz. Azure Quantum'da profil türleri.

Q# yorumlayıcısını yeniden başlatıp programınızı temel profille derlemek için:

  1. init Profili ayarlamak için yöntemini kullanın:

    qsharp.init(target_profile=qsharp.TargetProfile.Base)
    
  2. Yorumlayıcıyı yeniden başlatmış olduğunuzdan kodunuzu yeni profille yeniden çalıştırmanız gerekir:

    %%qsharp
    
    operation Random() : Result {
        use q = Qubit();
        H(q);
        let result = M(q);
        Reset(q);
        return result
    }
    
    operation RandomNBits(N: Int): Result[] {
        mutable results = [];
        for i in 0 .. N - 1 {
            let r = Random();
            set results += [r];
        }
        return results
    }
    
  3. Ardından, programınıza giriş noktası olan işlemi veya işlevi belirtmek için yöntemini kullanın compile . Bu, kodunuzu QIR biçiminde derler ve daha sonra herhangi bir kuantum donanımına gönderilebilir:

    MyProgram = qsharp.compile("RandomNBits(4)")
    

Azure Quantum'a bağlanma ve işinizi gönderme

Programınızı doğru biçimde derlediğinize göre, Azure Quantum'a bağlanmak için bir azure.quantum.Workspace nesne oluşturun. Bağlanmak için Azure Quantum çalışma alanınızın Kaynak Kimliğini kullanacaksınız. Kaynak Kimliği ve konum, Azure portal çalışma alanınıza genel bakış sayfasından kopyalanabilir.

  1. Yeni bir hücrede Azure Quantum çalışma alanınızdan kaynak kimliğinizi ve konumunuzu doldurun:

    MyWorkspace = azure.quantum.Workspace(
        resource_id = "MyResourceID",
        location = "MyLocation"
    )
    
  2. get_targets Çalışma alanınızdaki kullanılabilir donanımı targets görmek için yöntemini kullanın:

    MyTargets = MyWorkspace.get_targets()
    print("This workspace's targets:")
    MyTargets
    
  3. rigetti.sim.qvmtargetöğesini seçin:

    MyTarget = MyWorkspace.get_targets("rigetti.sim.qvm")
    
  4. Son olarak, programınızı parametreleriyle göndermek ve sonuçları görüntülemek için yöntemini kullanın submit :

    job = MyTarget.submit(MyProgram, "MyQuantumJob", shots=100)
    job.get_results()
    
    {'Histogram': ['[0, 0, 0, 0]',
      0.3,
      '[1, 0, 0, 0]',
      0.1,
      '[1, 1, 1, 1]',
      0.3,
      '[0, 1, 1, 1]',
      0.3]}
    
  5. İşin tüm özelliklerine uygulamasından job.detailserişilebilir, örneğin:

    print(job.details)
    print("\nJob name:", job.details.name)
    print("Job status:", job.details.status)
    print("Job ID:", job.details.id)
    
    {'additional_properties': {'isCancelling': False}, 'id': '0150202e-9638-11ee-be2f-b16153380354', 'name': 'MyQuantumJob', 'provider_id': 'rigetti'...}
    Job name: MyQuantumJob
    Job status: Succeeded
    Job ID: 0150202e-9638-11ee-be2f-b16153380354
    

Q# işleriyle Python'ı Azure Quantum'a gönderme

Q# işlemlerini çağıran bir Python programı yazmak, Python komutlarını veya Azure CLI'yı kullanarak Azure'a bağlanmak ve işinizi göndermek için VS Code kullanmayı öğrenin.

Önkoşullar

Yükleme ayrıntıları için bkz . VS Code'da Modern QDK'yi yükleme.

Q# işlemlerinizi oluşturma ve içeri aktarma

Paketi kullanarak qsharp işlevlerinizi ve işlemlerinizi Q# dosyalarında depolayabilir ve Python kodunuzdan herhangi birine çağrıda bulunmanıza olanak sağlayan Q# projeleri oluşturabilirsiniz. Bu özellikle giriş parametrelerini alan bir program başlatmanız gerektiğinde yararlıdır.

  1. Q# projesi oluşturmak için adımları izleyin.

  2. Yeni bir metin dosyası açın, kullanıcı tarafından belirtilen sayıda rastgele bit döndüren aşağıdaki Q# kodunu ekleyin ve dosyayı projenize olarak source.qskaydedin.

    Not

    Bu Q# kodunun Q# programı gibi bir @EntryPoint işlevi olmadığını unutmayın (bkz. Azure Quantum'a Q# işleri gönderme), ancak Jupyter Notebook farklı olarak bir ad alanı gerektirir (bkz. Jupyter Notebook işleri Azure Quantum'a gönderme).

    namespace Sample {
    
      operation Random() : Result {
            use q = Qubit();
            H(q);
            let result = M(q);
            Reset(q);
            return result
      }
    
      operation RandomNBits(N: Int): Result[] {
            mutable results = [];
            for i in 0 .. N - 1 {
               let r = Random();
               set results += [r];
            }
            return results
      }
    }
    
  3. Aynı klasörde başka bir dosya açın ve olarak randomNum.pykaydedin.

  4. ve azure.quantum modüllerini içeri aktarmak qsharp için aşağıdaki kodu ekleyin.

    import qsharp
    import azure.quantum
    
  5. Ardından, Q# projesi kök klasörünü tanımlamak için kod ekleyin ve işlemi yerel simülatörde test target edin. İşlem ad alanı> tarafından< çağrılır.<operation_name( )> ve bu durumda, döndürülecek rastgele bit sayısını geçiriyorsunuz.

    qsharp.init(project_root = '/MyProjectRootFolder')
    print(qsharp.eval("Sample.RandomNBits(4)"))
    
    [Zero, One, One, Zero]
    
  6. Ayrıca ek bir shots parametre geçiren ve sonuçları python listesinde döndüren yöntemiyle run işlemi test edebilirsiniz. içinde randomNum.py, önceki print deyimini aşağıdakilerle değiştirin:

    result = qsharp.run("Sample.RandomNBits(4)", shots=10)
    for x in result:
        print(x)
    
    [[One, One, One, One],
    [Zero, Zero, One, Zero],
    [One, Zero, Zero, One],
    [Zero, One, Zero, Zero],
    [One, Zero, One, One],
    [One, Zero, One, Zero],
    [One, One, One, Zero],
    [One, One, One, One],
    [Zero, Zero, Zero, One],
    [One, Zero, Zero, One]]
    

Temel profili kullanarak işinizi derleme

Programları yerel kuantum simülatöründe çalıştırdığınızda, herhangi bir Q# programı türünü gönderebilirsiniz. Ancak Azure Quantum donanımı targets henüz tüm Q# programlarını çalıştırmak için gereken tüm özellikleri desteklememektedir. Q# programlarını derlemek ve Azure Quantum'a göndermek için, profilinizi Q# öğesine donanımınızın targettarget hangi özellikleri desteklediğini söyleyecek şekilde ayarlamanız gerekir. Şu anda bu, Temel profildir. Daha fazla bilgi için bkz. Azure Quantum'da profil türleri.

Not

Yalnızca VS Code'daki Q# programları için VS Code, Temel profili otomatik olarak ayarlar.

  1. init Profili ayarlamak için yöntemini kullanın:

    qsharp.init(target_profile=qsharp.TargetProfile.Base)
    
  2. Ardından, programınızın giriş noktası olan işlemi veya işlevi belirtmek için yöntemini kullanın compile . Derlenen program daha sonra herhangi bir kuantum donanımına gönderilebilir:

    MyProgram = qsharp.compile("Sample.RandomNBits(4)")
    

Azure Quantum'a bağlanma ve işinizi gönderme

Azure Quantum'a bağlanıp Python tarafından oluşturulan Workspace bir nesne kullanarak işinizi gönderebilir veya Azure CLI kullanarak bağlanıp işinizi gönderebilirsiniz. Azure CLI'yı kullanmak için derlenmiş programı bir metin dosyası olarak kaydetmeniz ve cli komutu kullanarak bu dosyayı göndermeniz gerekir.

Programınızı doğru biçimde derlediğinize göre, Azure Quantum'a bağlanmak için bir azure.quantum.Workspace nesne oluşturun. Bağlanmak için Azure Quantum çalışma alanınızın Kaynak Kimliğini kullanacaksınız. Kaynak Kimliği ve konum, Azure portal çalışma alanınıza genel bakış sayfasından kopyalanabilir.

  1. Azure Quantum çalışma alanınızdan kaynak kimliğinizi ve konumunuzu doldurarak öğesine aşağıdaki kodu randomNum.pyekleyin:

    workspace = azure.quantum.Workspace(
        resource_id = "MyResourceID",
        location = "MyLocation"
    )
    
  2. get_targets Çalışma alanınızda kullanılabilir donanımı targets görüntülemek için yöntemini kullanın:

    MyTargets = workspace.get_targets()
    print("This workspace's targets:")
    for x in MyTargets:
        print(x)
    
  3. rigetti.sim.qvmtargetöğesini seçin:

    MyTarget = workspace.get_targets("rigetti.sim.qvm")
    
  4. Son olarak, programınızı parametreleriyle göndermek için yöntemini kullanın submit . İş sonuçları Python sözlüğü olarak döndürülür.

    job = MyTarget.submit(MyProgram, "MyPythonJob", shots=100)
    results = job.get_results()
    print("\nResults: ", results)
    
  5. Yalnızca değerleri ayıklamak ve görüntülemek için:

    resultList = results.get("Histogram")
    for x in resultList:
        print(x)
    
    [0, 0, 0, 0]
    0.3
    [1, 0, 0, 0]
    0.1
    [1, 1, 1, 1]
    0.3
    [0, 1, 1, 1]
    0.3
    
  6. İşin tüm özelliklerine uygulamasından job.detailserişilebilir, örneğin:

    print(job.details)
    print("\nJob name:", job.details.name)
    print("Job status:", job.details.status)
    print("Job ID:", job.details.id)
    
    {'additional_properties': {'isCancelling': False}, 'id': '0fc396d2-97dd-11ee-9958-6ca1004ff31f', 'name': 'MyPythonJob', 'provider_id': 'rigetti'...}
    Job name: MyPythonJob
    Job status: Succeeded
    Job ID: fc396d2-97dd-11ee-9958-6ca1004ff31f
    

Sonraki adımlar