Estimátor prostředků Azure Quantum

8 min

Estimátor prostředků Azure Quantum ve službě Azure Quantum je nástroj pro odhad prostředků, který vypočítá a zobrazí prostředky potřebné pro kvantový algoritmus za předpokladu, že se provádí na kvantovém počítači odolném proti chybám.

Pomocí odhadce můžete vyhodnotit rozhodnutí o architektuře, porovnat technologie qubitu a určit prostředky, které potřebujete ke spuštění konkrétního kvantového algoritmu. Můžete zobrazit celkový počet fyzických qubitů, hodinových hodin, požadovaných výpočetních prostředků a podrobnosti vzorců a hodnot použitých pro každý odhad.

Jak funguje estimátor prostředků Azure Quantum?

Estimátor prostředků Azure Quantum přijímá některé vstupy označované jako cílové parametry, které mají předdefinované hodnoty, abyste mohli snadno začít. Hlavní cílové parametry jsou:

qubitParams: Fyzický qubitový model.
qecScheme: Schéma QEC.
errorBudget: Rozpočet chyb.

Estimátor prostředků také přijímá některé volitelné parametry:

constraints: Omezení na úrovni komponenty.
distillationUnitSpecifications: Určení algoritmů pro destilační továrny T.

Modely fyzického qubitu

Můžete si vybrat ze šesti předdefinovaných parametrů qubitu. Čtyři parametry mají vrátné instrukční sady a dva parametry mají instrukční sady Majorana . Tyto předdefinované parametry qubitu představují různé architektury qubitů, jako jsou ionty nebo superkonduktory, které jsou definovány v publikovaných výzkumných článcích. Modely qubitů pokrývají celou řadu časů operací a chybovosti, takže je můžete použít k prozkoumání požadovaných nákladů na prostředky pro praktické kvantové aplikace.

Předdefinované parametry qubitu	Typ sady instrukcí
`"qubit_gate_ns_e3"`	založená na bráně
`"qubit_gate_ns_e4"`	založená na bráně
`"qubit_gate_us_e3"`	založená na bráně
`"qubit_gate_us_e4"`	založená na bráně
`"qubit_maj_ns_e4"`	Majorana
`"qubit_maj_ns_e6"`	Majorana

Další informace najdete v tématu Parametry Qubitu estimátoru prostředků Azure Quantum.

Schémata QEC

Kvantová oprava chyb (QEC) je zásadní pro jakoukoli platformu kvantového computingu, aby bylo možné dosáhnout skutečně škálovatelného kvantového výpočtu. Sada operací, kterou platforma kvantových výpočtů povoluje, je omezená fyzickými omezeními a nemusí odpovídat operacím uvedeným v algoritmu. I když operace, které kvantový počítač nabízí, odpovídají operacím v algoritmu, přesnost, na kterou může kvantový počítač provádět jednotlivé operace, bude pravděpodobně omezená.

Estimátor azure Quantum Resource Estimator poskytuje tři předdefinovaná schémata QEC: dva protokoly kódu povrchu pro sady fyzických instrukcí založených na bráně a Majorana a protokol kódu Floquet, který lze použít pouze s fyzickou instrukční sadou Majorana.

Schéma QEC	Typ sady instrukcí
`surface_code`	gate-based and Majorana
`floquet_code`	Majorana

Další informace najdete v tématu Schémata oprav chyb kvantových chyb v nástroji pro odhad prostředků Azure Quantum.

Rozpočet chyb

Celkový rozpočet chyb nastaví celkovou povolenou chybu pro algoritmus. Povolená chyba je počet, kolikrát může algoritmus selhat. Hodnota rozpočtu chyby musí být v rozmezí od 0 do 1 a výchozí hodnota je 0,001. Výchozí hodnota odpovídá 0,1 procentu a znamená, že algoritmus může při 1 000 spuštění selhat jednou. Tento parametr je vysoce specifický pro aplikaci. Pokud například spouštíte Shorův algoritmus pro faktoring celých čísel, je možné tolerovat velkou hodnotu rozpočtu chyb, protože můžete zkontrolovat, jestli je výstup skutečně hlavním faktorem vstupu. Na druhou stranu může být pro algoritmus, který řeší problém s řešením, které není možné efektivně ověřit, potřeba menší rozpočet chyb.

Další informace najdete v tématu Rozpočet chyb v nástroji pro odhad prostředků Azure Quantum.

Jaký je výsledek estimátoru prostředků Azure Quantum?

Estimátor prostředků Azure Quantum přebírá cílové parametry {qubitParams, qecScheme, errorBudget} a váš kvantový algoritmus. Vypočítá odhad před rozložením a po rozložení logických prostředků potřebných ke spuštění tohoto typu algoritmu v tomto typu výpočetního scénáře.

Estimátor prostředků vypočítá logický a fyzický odhad algoritmu. Vypočítá vzdálenost kódu QEC a z této hodnoty počet fyzických qubitů potřebných ke kódování jednoho logického qubitu. Vypočítá počet logických qubitů, bran T, rotačních bran, kontrolních bran, měření, fyzických hodnot T factory a celkového modulu runtime mimo jiné hodnoty.

Výsledek úlohy odhadu prostředků se vytiskne ve skupinách: fyzické qubity, rozpis, parametry logického qubitu, parametry továrny T, logické prostředky před rozložením a předpokládaný rozpočet chyb.