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So installieren und verwenden Sie die neutralen Atomgerätesimulatoren im QDK

Die neutralen Atomgerätesimulatoren sind Features von (Microsoft Quantum Development KitQDK) die simulieren, wie Ihre Quantenprogramme auf einem echten neutralen Atom-Quantencomputer ausgeführt werden. In diesem Artikel installieren Sie die Simulationsmodule Python aus der QDK und führen eine grundlegende Simulation eines neutralen Atomgeräts aus.

Voraussetzungen

Um die neutralen Atomgerätesimulatoren zu verwenden, müssen Sie Folgendes installieren:

  • Python Umgebung (Version 3.10 oder höher) mit Python und Pip
  • Visual Studio Code (VS Code) mit der Jupyter Notebook Erweiterung oder VS Code für das Web öffnen
  • Die neueste Version der QDK Erweiterung in VS Code

Installieren der neutralen Atomgerätesimulatoren

Um die neutralen Atomgerätesimulatoren zu verwenden, installieren Sie die neueste Version der qdkPython-Bibliothek mit der jupyter-Zusatzoption.

pip install --upgrade "qdk[jupyter]"

Das jupyter Zusatz ist nicht erforderlich, um die Simulatoren zu nutzen, installiert allerdings das qdk.widgets Modul. Mit dem widgets Modul können Sie Visualisierungen aus Ihren Simulationsergebnissen erstellen.Jupyter Notebook

Simulieren eines grundlegenden Quantenprogramms

Um einen neutralen Atomgerätesimulator zu verwenden, müssen Sie Ihr Programm von OpenQASM-Code in QIR konvertieren, ein Simulatorobjekt erstellen und dann das QIR und andere Parameter an den Simulator übergeben. Dies QDK vereinfacht diesen gesamten Prozess für Sie.

Führen Sie beispielsweise die folgenden Schritte aus, um eine neutrale Atomsimulation für ein grundlegendes Quantenprogramm auszuführen und eine Verteilung der Ergebnisse anzuzeigen:

  1. VS CodeÖffnen Sie im Menü "Ansicht" das Menü "Ansicht", und wählen Sie "Befehlspalette" aus.

  2. Geben Sie die Eingabetaste ein, und wählen Sie "Erstellen: Neu" Jupyter Notebookaus. Eine neue Registerkarte mit einer leeren Jupyter Notebook Datei wird geöffnet.

  3. Um die erforderlichen Bibliotheken und Objekte zu importieren, geben Sie den folgenden Code in der ersten Zelle ein, und führen Sie ihn aus:

    from qdk import init, TargetProfile
from qdk.openqasm import compile
from qdk.simulation import NeutralAtomDevice, NoiseConfig
from qdk.widgets import Histogram

  4. Um QIR für einen Quantencomputer mit neutralen Atomen zu generieren, müssen Sie das QIR-Zielprofil auf das Base setzen. Um das Zielprofil festzulegen, geben Sie den folgenden Code in eine neue Zelle ein, und führen Sie ihn aus:

    init(target_profile=TargetProfile.Base)

  5. Um einen Quantenkreis im OpenQASM-Code zu erstellen und den Schaltkreis in QIR zu kompilieren, kopieren Und führen Sie den folgenden Code in einer neuen Zelle aus:

    qasm_src = """
include "stdgates.inc";
qubit[2] qs;
bit[2] r;

h qs[0];
cx qs[0], qs[1];
r = measure qs;
"""

qir = compile(qasm_src)

  6. Um Rauschen in Ihre Simulation einzuschließen, kopieren Sie den folgenden Code, und führen Sie den folgenden Code in einer neuen Zelle aus:

    noise = NoiseConfig()
noise.cz.set_depolarizing(0.05)
noise.sx.set_bitflip(0.01)
noise.mov.loss = 0.001

  7. Um einen GPU-Simulator zu erstellen und ihr Programm auf dem Simulator auszuführen, kopieren Sie den folgenden Code in einer neuen Zelle, und führen Sie diesen aus:

    simulator = NeutralAtomDevice()
results = simulator.simulate(qir, shots=1000, noise=noise, type="gpu")

    Hinweis

    Wenn Sie kein Argument in der Methode type angeben, ist der Standardsimulator ein GPU-Simulatorsimulate. Wenn der GPU-Simulator nicht auf Ihrem Computer ausgeführt werden kann, verwendet der QDK CPU-Simulator stattdessen den CPU-Simulator. Wenn Sie jedoch "gpu" für type angeben und Ihr Rechner den GPU-Simulator nicht ausführen kann, wird ein Fehler angezeigt.

  8. Wenn Sie ein Histogramm Ihrer Simulationsergebnisse anzeigen möchten, kopieren Sie den folgenden Code, und führen Sie ihn in einer neuen Zelle aus:

    Histogram(results, labels="kets")

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