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练习 - 使用 Quantum 开发工具包运行量子程序

已完成

使用 Visual Studio Code 的 Azure Quantum 开发工具包 (QDK) 扩展，你可以在本地开发环境中创建和运行程序。 你还可以连接到 Azure Quantum 工作区，并在为工作区选择的提供商的量子计算机和模拟器上运行程序。

安装所需的工具

1. 安装 Visual Studio Code 或打开网页版 VS Code。

2. 安装 Azure Quantum 开发工具包（新式 QDK）VS Code 扩展。

3. 如果想在真实硬件上运行程序，则还需要：

   • Azure 订阅。 如果没有 Azure 订阅，请在开始之前创建一个免费帐户。
   • Azure Quantum 工作区。

   提示

   如果你有一个 Azure Quantum 工作区，则当你将 Q# 程序提交到 Azure Quantum 时，可以享受免费 500 美元的 Azure Quantum 额度。

在 Visual Studio Code 中创建并运行 Q# 程序

QDK 包含一组 Q# 示例，你可以使用它们来了解有关 Q# 和量子计算的更多信息。 若要查看示例，请打开一个新的 Q# 文件并键入 sample，然后从选项列表中选择要查看的示例。

1. 打开 Visual Studio Code 并选择“文件”>“新建文本文件”以创建新文件。

2. 将文件另存为 RandomNum.qs。 此文件将包含程序的 Q# 代码。

3. 在 RandomNum.qs 文件中复制并保存以下代码。

   namespace Sample {
   
       @EntryPoint()
       operation RandomBit() : Result {
           // Qubits are only accessible for the duration of the scope where they
           // are allocated and are automatically released at the end of the scope.
           use qubit = Qubit();
   
           // Set the qubit in superposition by applying a Hadamard transformation.
           H(qubit);
   
           // Measure the qubit. There is a 50% probability of measuring either 
           // `Zero` or `One`.
           let result = M(qubit);
   
           // Reset the qubit so it can be safely released.
           Reset(qubit);
           return result;
       }
   }
   

浏览 Q# 代码

1. 将鼠标悬停在 H 操作上以查看定义的简短摘要。
2. 将光标置于 H 操作前面，右键单击并选择“转到定义”。 这将打开函数的标准库代码的只读视图。

在本地运行程序

1. 若要在内置模拟器上以本地方式对程序进行测试性运行，请从右上角的播放图标下拉列表中选择“运行 Q# 文件”，或按“Ctrl+F5”。 输出会显示在调试控制台中。
2. 若要在将程序提交到 Azure Quantum 之前对其进行调试，请从播放图标中选择“调试 Q# 文件”，或按 F5。 使用顶部的调试控件对代码进行逐过程执行、单步执行和单步跳出操作。

连接到 Azure Quantum 并提交作业

如果你有 Azure Quantum 工作区，则可以从 VS Code 连接到它，并将 Q# 程序提交到 Azure Quantum。 对于本示例，请将 RandomNum.qs 程序提交到 Rigetti 模拟器。

1. 打开 VS Code 侧边栏的“资源管理器”视图中的“QUANTUM WORKSPACES”部分。
2. 选择“添加现有工作区”并按照提示连接到首选目录、订阅和工作区。
3. 连接后，展开工作区并展开 Rigetti 提供商。
4. 选择“rigetti.sim.qvm”作为目标。
5. 单击目标右侧的“⏵︎(播放)”图标，或从命令面板运行"Q#: 提交当前的 Q# 程序“命令。 如果出现弹出窗口，请选择“更改 QIR 目标配置文件并继续”。
6. 在输入框中输入作业提交的名称和快照数量。
7. 按 Enter 提交作业。 作业状态将显示在屏幕底部。
8. 展开“作业”并将鼠标悬停在你的作业上，其中会显示作业的时间和状态。
9. 若要查看结果，请选择作业名称旁边的云图标，从工作区存储下载结果并将其显示在 VS Code 中。

额外 - 创建 Azure Quantum 笔记本

QDK 允许在 VS Code 中创建 Azure Quantum 笔记本。 Azure Quantum 笔记本是 Jupyter 笔记本，可让你在为 Azure Quantum 工作区选择的提供商的量子计算机和模拟器上运行量子程序。

若要创建 Azure Quantum 笔记本，请执行以下操作：

1. 在 VS Code 中，打开“视图”菜单，然后选择“命令面板”。
2. 键入”Q#:创建 Azure Quantum 笔记本”。
3. 此时会在新选项卡中打开 Jupyter Notebook。该笔记本包含一个代码单元，用于导入示例所需的包、连接到 Azure Quantum 服务以及运行 Q# 程序。

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