Projelerle Q# çalışma

Azure Quantum Development Kitsürümüyle, birbirinin kaynaklarına erişebilecek birden çok Q# dosya içeren klasör yapıları olan projeleri tanımlayabilirsinizQ#. Projeler, yeniden kullanılabilir kitaplıklar oluşturmak ve kaynak kodunuzu mantıksal olarak düzenlemek için yararlıdır.

ProjeQ#, qsharp.json adlı bir Q# bildirim dosyası ve belirtilen klasör yapısında bir veya daha fazla *.qs dosyası içerir. Kullanıcı VS Code'da *.qs dosyasını açtığında veya Jupyter Notebook veya Python dosyasında değerini ayarladığındaproject_root, derleyici bildirim dosyasını çevresindeki klasör hiyerarşisinde arar ve projenin kapsamını belirler. Bildirim dosyası bulunamazsa, derleyici tek bir dosya modunda çalışır. Proje Q# el ile veya doğrudan VS Code'da oluşturulabilir.

Önkoşullar

• Azure aboneliğinizdeki bir Azure Quantum çalışma alanı. Çalışma alanı oluşturmak için bkz. Azure Quantum çalışma alanını İçerik Oluşturucu.
• Python ve Pip'in yüklü olduğu bir Python ortamı.
• Azure Quantum Development Kit ve Python uzantısının yüklü olduğu Visual Studio Code.
• Azure Quantum qsharp ve azure-quantum paketleri.

Proje tanımlama Q#

Proje Q# , bir qsharp.json bildirim dosyasının ve her ikisinin de projenin kök klasöründe olması gereken bir src klasörünün (kaynak dosyaları içeren Q# ) varlığıyla tanımlanır. Programlar için Q# , Q# derleyici proje klasörünü otomatik olarak algılar. Python programları ve Jupyter Notebooks için proje klasörünü bir qsharp.init çağrıyla belirtmeniz Q# gerekir. Ancak, bir Q# projenin klasör yapısı tüm program türleri için aynı kalır.

Q# Program kullanma

Proje klasörünü tanımlama (Q# programlar)

*.qs dosyası VS Code'da açıldığında, Q# derleyici klasör yapısında yukarı doğru bir qsharp.json bildirim dosyası arar. Bir bildirim dosyası bulursa, derleyici *.qs dosyaları için src dizininin tüm alt klasörlerinde aşağı doğru arama yapar ve tüm işlemleri veya işlevleri önbelleğe alır ve bildirim dosyasının dışlama kuralları uyarınca bu işlemleri ve işlevleri tüm *.qs dosyaları için kullanılabilir hale getirir.

Örneğin, bu klasör yapısı göz önünde bulundurulduğunda:

• Teleportation_project
  • qsharp.json
  • src
    • RunTeleport.qs
    • TeleportOperations
      • Teleport.qs
      • PrepareState
        • PrepareState.qs

/src/TeleportOperation/PrepareState/PrepareState.qs dosyasını açtığınızda, Q# derleyici:

1. /src/TeleportOperation/PrepareState/qsharp.json dosyasını denetler.
2. qsharp.json için /src/TeleportOperation öğesini denetler.
3. /srcqsharp.json denetler.
4. qsharp.json denetler/.
5. Projenin kök dizini olarak oluşturulur / ve bildirim dosyasının ayarlarına göre projedeki kök dizinin altındaki tüm *.qs dosyalarını içerir.

Python veya Jupyter Notebook kullanma

Proje klasörünü tanımlama (Python ve Jupyter Notebook programları)

Kaynaklara erişmek Q# için bir Python programı veya Jupyter Notebook hücresi kullanırken, projenin kök dizinini doğrudan bir qsharp.init deyimle ayarlamanız gerekir. Önceki örnekteki aynı klasör yapısını kullanma

• Teleportation_project
  • qsharp.json
  • src
  • MyPythonProgram.py
    • RunTeleport.qs
    • TeleportOperations
      • Teleport.qs
      • PrepareState
        • PrepareState.qs

herhangi bir Q# işlem için çağrı yapmadan önce öğesini ayarlayabilirsinizproject_root.

Python programınızın proje klasöründe olduğunu Q# varsayarsak

import qsharp

qsharp.init(project_root = './Teleportation_project')

Kök klasörün yolu, bunu ayarlayan dosyaya göredir; başka bir deyişle proje klasörünüz Q# her yerde olabilir ve çağıran programın mutlaka projede olması gerekmez. Geçerli bir yol da veya ../../Teleportation_projectolabilir'./MyProjects/Teleportation_project'.

Derleyici, Q# belirtilen kök klasörde geçerli bir qsharp.json dosyası olduğunu doğrular ve bildirim dosyasının dışlama kurallarına göre src klasörünün altındaki tüm *.qs kaynaklarını başvuru için kullanılabilir hale getirir.

Bildirim dosyasını İçerik Oluşturucu

Bildirim dosyası, isteğe bağlı olarak yazar, lisans ve .ints alanlarını içerebilen qsharp.json adlı basit bir .json dosyasıdır. En düşük uygulanabilir bildirim dosyası dizesidir {}. VS Code'da bir Q# proje oluşturduğunuzda, sizin için en az bildirim dosyası oluşturulur.

{}

Bildirim dosyası örnekleri

Aşağıda, bildirim dosyalarının projenizin Q# kapsamını nasıl tanımlayabildiğine ilişkin bazı örnekler verilmiştir.

Bu örnekte , yazar belirtilen tek alandır ve bu nedenle bu dizindeki tüm *.qs dosyaları ve tüm alt dizinleri projeye dahil Q# edilir.

{
    "author":"Microsoft"
}

{
    "author":"Microsoft",
    "license":"MIT"
}

Q# Proje içinde, bildirim dosyasını kullanarak VS Code Q# Linter ayarlarına ince ayar da yapabilirsiniz. Varsayılan olarak üç Linter kuralı şunlardır:

• needlessParens: default = allow
• divisionByZero: default = warn
• redundantSemicolons: default = warn

Bildirim dosyasını kullanarak, her kuralı allow, warnveya errorolarak ayarlayabilirsiniz, örneğin

{
    "author":"Microsoft",
    "lints": [
        {
          "lint": "needlessParens",
          "level": "allow"
        },
        {
          "lint": "redundantSemicolons",
          "level": "warn"
        },
        {
          "lint": "divisionByZero",
          "level": "error"
        }
      ]
}

Q# proje gereksinimleri ve özellikleri

Aşağıdaki gereksinimler ve yapılandırmalar tüm Q# projeler için geçerlidir.

• Projeye eklenmesini istediğiniz tüm *.qs dosyaları, proje kök klasörünün altında olması gereken src adlı bir klasörün altında Q# olmalıdır. VS Code'da proje Q# oluşturduğunuzda, /src klasör otomatik olarak oluşturulur.
• qsharp.json bildirim dosyası src klasörüyle aynı düzeyde olmalıdır. VS Code'da proje Q# oluşturduğunuzda , qsharp.json dosyası otomatik olarak oluşturulur.
• Kullanılabilir kaynak dosyalarındaki işlemlere ve işlevlere deyimleri kullanılarak open erişilebilir:

open MyMathLib;
...
    Multiply(x,y);

veya ad alanına başvurarak:

MyMathLib.Multiply(x,y);

Yalnızca programlar için Q#

• Projedeki yalnızca bir Q# *.qs dosyasında tanımlı bir @EntryPoint() dosya olabilir.
• Tanımına sahip *.qs dosyası bildirim dosyasının @EntryPoint() altında herhangi bir düzeyde bulunabilir.
• Projenin herhangi bir yerindeki Q# bir *.qs dosyasından önbelleğe alınan tüm işlemler veya işlevler VS Code'da tahmine dayalı metin olarak görüntülenir.
• Seçili bir işlem veya işlevin ad alanı henüz eklenmediyse VS Code otomatik olarak gerekli open deyimi ekler.

Proje oluşturma Q# adımları

1. VS Code dosya gezgininde, proje kök klasörü için Q# kullanmak istediğiniz klasöre sağ tıklayın ve İçerik Oluşturucu Q# projeyi seçin veya klasörü açıp Komut Paletini >Q#Görüntüle > : projeyi Q# İçerik Oluşturucu... seçeneğini belirleyin.

2. VS Code, klasörde en az qsharp.json bildirim dosyası oluşturur ve şablon dosyası içeren bir /srcMain.qs klasör ekler.

3. Bildirim dosyasını gerektiği gibi düzenleyin. Bkz . Bildirim dosyası örnekleri.

4. Kaynak dosyalarınızı Q# klasörün altına /src ekleyin ve düzenleyin.

5. Projeye bir Python programından Q# veya Jupyter Notebook erişiyorsanız kullanarak kök klasör yolunuqsharp.initayarlayın. Bu örnekte, programınızın projenin kök klasörüyle aynı klasörde Q# olduğu varsayılır:

   qsharp.init(project_root = './Teleportation_project')
   

6. VS Code'da yalnızca Q# dosyaları kullanıyorsanız, bir Q# dosyayı açtığınızda, derleyici qsharp.json bildirim dosyasını arar, proje kök klasörünü belirler ve *.qs dosyaları için alt klasörü tarar.

Not

2. adımda bildirim dosyasını ve /src klasörü el ile de oluşturabilirsiniz.

Örnek proje

Bu kuantum ışınlama programı, daha önce gösterilen klasör yapısını temel alan ve VS Code'daki yerel simülatörde çalışan bir Q# proje örneğidir. Programı Azure Quantum donanımında veya üçüncü taraf simülatörlerinde çalıştırmak için, programınızı derleme ve Azure çalışma alanınıza bağlanma adımları için bkz. Programları kullanmaya Q# başlama ve VSCode .

Örnekte şu dizin yapısı kullanılır:

• Teleportation_project
  • qsharp.json
  • src
    • RunTeleport.qs
    • TeleportOperations
      • Teleport.qs
      • PrepareState
        • PrepareState.qs

qsharp.json bildirim dosyası yazar ve lisans alanlarını içerir:

{
    "author":"Microsoft",
    "license":"MIT"
}

Q# kaynak dosyalar

Küçük bir farkla (@EntryPoint()deyimi) kaynak dosyalar bir Q# program, Python programı veya Jupyter Notebook için aynıdır.

RunTeleport.qs ana dosyası giriş noktasını içerir ve Teleport.qs içindeki ad alanına başvururTeleportLib.

namespace RunTeleport {

    open TeleportLib;   // references the TeleportLib namespace in Teleport.qs

    @EntryPoint()       // @EntryPoint() not necessary for Python or Jupyter Notebook programs
    operation RunTeleportationExample() : Unit {
        use msg = Qubit();
        use target = Qubit();

        H(msg);
        Teleport(msg, target);    // calls the Teleport() operation from Teleport.qs
        H(target);

        if M(target) == Zero {
            Message("Teleported successfully!");
        
        Reset(msg);
        Reset(target);
        }
    }
}

Teleport.qs işlemi tanımlar Teleport() ve PrepareState.qs'dan işlemi çağırırPrepareBellPair().

namespace TeleportLib {

    open PrepareBell;     // references the PrepareBell namespace in PrepareState.qs
 
    operation Teleport(msg : Qubit, target : Qubit) : Unit {
        use here = Qubit();

        PrepareBellPair(here, target);      // calls the PrepareBellPair() operation from PrepareState.qs
        Adjoint PrepareBellPair(msg, here);

        if M(msg) == One { Z(target); }
        if M(here) == One { X(target); }

        Reset(here);
    }
}

PrepareState.qs dosyası, Bell çifti oluşturmak için standart bir yeniden kullanılabilir işlem içerir.

namespace PrepareBell {    
    
    operation PrepareBellPair(left : Qubit, right : Qubit) : Unit is Adj + Ctl {
        H(left);
        CNOT(left, right);
    }
}

Programları çalıştırma

Programınızı çalıştırdığınız ortamın sekmesini seçin.

Q# Program çalıştırma

Bu programı çalıştırmak için VS Code'da RunTeleport.qs dosyasını açın ve Çalıştır'ı seçin.

Jupyter Notebook çalıştırma

Jupyter Notebook bir program için kaynak dosyalar özniteliği gerektirmez@EntryPoint(). Dosyalar yalnızca kaynak kitaplıklar olarak işlev görür.

Bu programı Juptyer Not Defteri'nde çalıştırmak için yeni bir not defteri açın ve aşağıdaki hücreleri çalıştırın:

import qsharp

# set the root folder for the Q# project
# make adjustments to the path depending on where your program is saved

# this example assumes your program is in the same folder as the root folder
qsharp.init(project_root = './Teleportation_project')

Yolunuz geçerliyse bir onay iletisi görürsünüz. Q# initialized with configuration: {'targetProfile': 'unrestricted'}

Magic komutunu kullanarak %%qsharp main işlemini çağırarak programı çalıştırın

%%qsharp
// call the main operation
RunTeleport.RunTeleportationExample();

veya deyimini qsharp.eval() kullanarak

print (qsharp.eval("RunTeleport.RunTeleportationExample()"));

Python programı çalıştırma

Bir Python programı için kaynak dosyalar özniteliği gerektirmez @EntryPoint() . Dosyalar yalnızca kaynak kitaplıklar olarak işlev görür.

Bu programı çalıştırmak için aşağıdaki komutları çalıştırın:

import qsharp

# set the root folder for the Q# project
# make adjustments to the path depending on where your program is saved

# this example assumes your program is in the same folder as the root folder
qsharp.init(project_root = '/.Teleportation_project')

Yolunuz geçerliyse bir onay iletisi görürsünüz. Q# initialized with configuration: {'targetProfile': 'unrestricted'}

ile ana işlemi çağırarak programı çalıştırın qsharp.eval()

print (qsharp.eval("RunTeleport.RunTeleportationExample()"));