Kurz: Odeslání programu QIR do Nástroje pro posouzení prostředků Azure Quantum

  • Článek

Estimátor prostředků Azure Quantum je založený na Quantum Intermediate Representation (QIR), plně interoperabilní specifikaci pro kvantové programy. QIR slouží jako společné rozhraní mezi kvantovými programovacími jazyky a architekturami a targetplatformami pro kvantové výpočty. Vzhledem k tomu, že estimátor prostředků přijímá jako vstup program QIR, podporuje jakýkoli jazyk, který do QIR překládá. Můžete ho například používat v oblíbených kvantových sadách SDK a jazycích, jako jsou Q# a Qiskit. V tomto kurzu napíšete program QIR a odešlete ho do Nástroje pro posouzení prostředků. V tomto kurzu se ke generování QIR používá PyQIR , ale můžete použít jakýkoli jiný zdroj QIR.

V tomto kurzu se naučíte:

  • Připojte se ke službě Azure Quantum.
  • Definování funkce pro vytvoření úlohy odhadu prostředků z bitového kódu QIR
  • Vytvoření bitového kódu QIR pomocí generátoru PyQIR
  • Odeslání úlohy QIR do nástroje pro posouzení prostředků

Zaregistrujte si bezplatné zkušební předplatné Azure na 30 dnů.

Požadavky

Vytvoření nového poznámkového bloku v pracovním prostoru

  1. Přihlaste se k Azure Portal a vyberte svůj pracovní prostor Azure Quantum.
  2. V části Operace vyberte Poznámkové bloky.
  3. Klikněte na Moje poznámkové bloky a klikněte na Přidat nový.
  4. V části Typ jádra vyberte IPython.
  5. Zadejte název souboru a klikněte na Vytvořit soubor.

Když se nový poznámkový blok otevře, automaticky vytvoří kód pro první buňku na základě informací o vašem předplatném a pracovním prostoru.

from azure.quantum import Workspace
workspace = Workspace ( 
    resource_id = "", # Your resource_id 
    location = ""  # Your workspace location (for example, "westus") 
)

Poznámka

Pokud není uvedeno jinak, měli byste každou buňku spouštět v pořadí, v jakém je vytváříte, aby nedocházelo k problémům s kompilací.

Kliknutím na trojúhelníkové ikony "přehrát" nalevo od buňky spusťte kód.

Načtení požadovaných importů

Nejprve je potřeba importovat některé třídy a funkce Pythonu ze azure.quantumsouborů , qiskita pyqir. Qiskit nebudete používat k přímému sestavování kvantových obvodů, ale použijete , AzureQuantumJobkterý je postavený na ekosystému Qiskit. Ujistěte se, že používáte nejnovější verzi Qiskitu. Další informace najdete v tématu Aktualizace balíčku azure-quantum Python.

from azure.quantum.qiskit import AzureQuantumProvider
from azure.quantum.qiskit.job import AzureQuantumJob
from pyqir.generator import BasicQisBuilder, SimpleModule

Připojení ke službě Azure Quantum

Dále pomocí objektu workspace z předchozí buňky vytvořte AzureQuantumProvider objekt pro připojení k pracovnímu prostoru Azure Quantum.

provider = AzureQuantumProvider(workspace)

Definování funkce pro vytvoření úlohy odhadu prostředků z QIR

Estimátor prostředků je target poskytovatelem služby Microsoft Quantum Computing. Použití estimátoru prostředků je naprosto stejné jako odeslání úlohy vůči jinému poskytovateli targets softwaru a hardwaru v Azure Quantum – definujte svůj program, nastavte targeta odešlete úlohu k výpočtu.

Při odesílání žádosti o odhad prostředků pro váš program můžete zadat některé target parametry.

  • errorBudget - celkový povolený rozpočet chyb
  • qecScheme – schéma oprav kvantových chyb (QEC)
  • qubitParams – parametry fyzického qubitu
  • constraints – omezení na úrovni komponent

Další informace o vstupních parametrech najdete v tématu Cílové parametry estimátoru prostředků.

V tomto příkladu implementujete obecnou funkci, která jako vstup provider přijímá objekt, který se připojuje k pracovnímu prostoru Azure Quantum, a bitový kód QIR kvantového programu. V důsledku toho vrátí úlohu Azure Quantum. Parametry estimátoru target prostředků lze funkci předat prostřednictvím argumentů klíčových slov.

def resource_estimation_job_from_qir(provider: AzureQuantumProvider, bitcode: bytes, **kwargs):
    """A generic function to create a resource estimation job from QIR bitcode"""

    # Find the Resource Estimator target from the provider
    backend = provider.get_backend('microsoft.estimator')

    # You can provide a name for the job via keyword arguments; if not,
    # use QIR job as a default name
    name = kwargs.pop("name", "QIR job")

    # Wxtract some job specific arguments from the backend's configuration
    config = backend.configuration()
    blob_name = config.azure["blob_name"]
    content_type = config.azure["content_type"]
    provider_id = config.azure["provider_id"]
    output_data_format = config.azure["output_data_format"]

    # Finally, create the Azure Quantum jon object and return it
    return AzureQuantumJob(
        backend=backend,
        target=backend.name(),
        name=name,
        input_data=bitcode,
        blob_name=blob_name,
        content_type=content_type,
        provider_id=provider_id,
        input_data_format="qir.v1",
        output_data_format=output_data_format,
        input_params = kwargs,
        metadata={}
    )

Spuštění ukázkového kvantového programu

Dále pomocí generátoru PyQIR vytvořte nějaký bitový kód QIR. Tento příklad sestaví řízenou bránu S pomocí tří bran T a dvou bran CNOT.

module = SimpleModule("Controlled S", num_qubits=2, num_results=0)
qis = BasicQisBuilder(module.builder)

[a, b] = module.qubits[0:2]
qis.t(a)
qis.t(b)
qis.cx(a, b)
qis.t_adj(b)
qis.cx(a, b)

K vygenerování úlohy odhadu prostředků můžete použít funkci, kterou jste definovali výše, společně s bitcode() funkcí z PyQIR. Můžete také předat argumenty specifické pro Estimator prostředků. Tento příklad používá errorBudget k nastavení chybovosti na 5 %. Další informace o parametrech najdete v target tématu Cílové parametry Nástroje pro posouzení prostředků.

job = resource_estimation_job_from_qir(provider, module.bitcode(), errorBudget=0.05)
result = job.result()
result

Tato funkce vytvoří tabulku, která zobrazuje celkový počet fyzických prostředků. Podrobnosti o nákladech můžete dále zkontrolovat tak, že sbalíte skupiny, které obsahují další informace. Pokud například sbalíte skupinu parametrů logického qubitu , snadněji uvidíte, že vzdálenost kódu opravy chyb je 15.

Logický parametr qubitu Hodnota
Schéma QEC surface_code
Vzdálenost kódu 5
Fyzické qubity 50
Čas logického cyklu 2us
Míra chyb logického qubitu 3.00E-5
Překračování předfaktorem 0.03
Prahová hodnota opravy chyb 0,01
Vzorec času logického cyklu (4 * twoQubitGateTime + 2 * oneQubitMeasurementTime) * codeDistance
Vzorec fyzických qubitů 2 * codeDistance * codeDistance

Ve skupině Parametry fyzického qubitu můžete vidět vlastnosti fyzického qubitu, které byly pro tento odhad předpokládány. Například doba potřebná k provedení měření jednoho qubitu a brány s jedním qubitem se předpokládá jako 100 ns a 50 ns.

Fyzický parametr qubitu Hodnota
Název qubitu qubit_gate_ns_e3
Sada instrukcí GateBased
Čas měření s jedním qubitem 100 ns
T gate time 50 ns
Míra chyb brány T 0,001
Míra chyb měření v jednom qubitu 0,001
Hradlový čas s jedním qubitem 50 ns
Míra chyb v jednom qubitu 0,001
Čas dvou qubitů 50 ns
Chybovost dvou qubitů 0,001

Další informace najdete v úplném seznamu výstupních dat nástroje Pro posouzení prostředků.

Související obsah

Pokračujte ve zkoumání dalších kvantových algoritmů a technik: