Compartir a través de

¿Qué es Azure Quantum?

  • Artículo

Azure Quantum es el servicio de computación cuántica en la nube de Azure e incluye un conjunto diverso de tecnologías y soluciones cuánticas. Azure Quantum garantiza una ruta abierta, flexible y preparada para el futuro a la computación cuántica que se adapta a su forma de trabajar, acelera el progreso y protege sus inversiones tecnológicas.

Azure Quantum proporciona el mejor entorno de desarrollo para crear algoritmos cuánticos para varias plataformas a la vez, al tiempo que conserva la flexibilidad para ajustar los mismos algoritmos para sistemas específicos. Puede escribir el código una vez y ejecutarlo con poco o ningún cambio en varias targets de la misma familia, lo que le permite centrar la programación en el nivel de algoritmo.

Para más información sobre cómo se puede usar la computación cuántica y los algoritmos cuánticos, consulte Descripción de la computación cuántica.

Introducción a Azure Quantum

Hay diferentes maneras de empezar a trabajar con Azure Quantum. Puede empezar explorando el sitio web de Azure Quantum o puede crear su primer área de trabajo de Azure Quantum.

El sitio web de Azure Quantum

Azure Quantum (quantum.microsoft.com) es un recurso central para explorar la computación cuántica. Puede interactuar con Copilot en Azure Quantum, un bot de chat centrado en quantum que le ayude a escribir código y comprender mejor los conceptos cuánticos. También puede aprender de expertos y aficionados gracias a blogs, artículos y vídeos.

Pruebe los ejemplos de código de Q# en el editor de código en línea, Código con Azure Quantum, envíe el trabajo al emulador de la serie H de Quantinuum basado en la nube o con un clic en el editor de código en línea, abra el código en VS Code para la Web y continúe trabajando en un entorno cuántico preconfigurado.

El sitio web de Azure Quantum es gratuito y no requiere una cuenta de Azure. Para empezar, todo lo que necesita es una cuenta de correo electrónico de Microsoft (MSA). Para más información, consulte Exploración de Azure Quantum.

El Portal de Azure

Sugerencia

Los usuarios de la primera vez obtienen automáticamente créditos de Azure Quantum gratuitos de USD500 para su uso con cada proveedor de hardware cuántico participante. Si ha consumido todos los créditos y necesita más, puede solicitar participar en el programa Créditos de Azure Quantum.

Es muy fácil empezar a usar Azure Quantum y es gratuito para los nuevos usuarios. Para enviar los programas cuánticos a Azure Quantum, solo necesita dos cosas:

  • Una cuenta de Azure: si no tiene una cuenta de Azure, regístrese gratuitamente y regístrese para obtener una suscripción de pago por uso. Si es estudiante, puede aprovechar una cuenta gratuita de Azure para los alumnos.

  • Un área de trabajo de Azure Quantum: un área de trabajo de Azure Quantum es una colección de recursos asociados a la ejecución de quantum. Para crear un área de trabajo de Azure Quantum, vaya a Azure Portal, seleccione Creación rápida y se creará automáticamente el área de trabajo, así como se agregarán los proveedores predeterminados. O bien, seleccione Crear previamente e introduzca los detalles del área de trabajo y elija los proveedores.

Para más información, consulte Creación de un área de trabajo de Azure Quantum.

¿Qué es Q#?

Q# es un lenguaje de programación cuántica de código abierto para desarrollar y ejecutar programas cuánticos.

Un programa cuántico se puede considerar un conjunto determinado de subrutinas clásicas que, cuando se llaman, realizan un cálculo mediante la interacción con un sistema cuántico; un programa escrito en Q# no modela directamente el estado cuántico, sino que describe cómo interactúa un equipo de control clásico con los cúbits. Esto le permite ser completamente independiente de lo que es un estado cuántico incluso en cada target máquina, que puede tener diferentes interpretaciones en función de la máquina.

Q# es un lenguaje independiente que ofrece un alto nivel de abstracción. No hay ninguna noción de un estado cuántico o un circuito; en su lugar, Q# implementa programas en términos de instrucciones y expresiones, de forma muy similar a los lenguajes de programación clásicos. Por lo tanto, el lenguaje Q# admite la integración de la computación cuántica y clásica enriquecida.

Para obtener más información, vea El lenguaje de programación cuántico Q#.

¿Cómo puedo escribir programas cuánticos de Q#?

Azure Quantum ofrece Azure Quantum Development Kit (QDK). Con el QDK, puede escribir programas cuánticos de Q#, depurar el código, obtener comentarios de código en tiempo real y elegir la target máquina. El QDK es el único kit de desarrollo listo para la computación cuántica tolerante a errores (FTQC).

El QDK ofrece dos maneras de ejecutar los programas cuánticos en Azure Quantum:

Además de admitir Q#, el QDK ofrece compatibilidad con Qiskit y Cirq para la computación cuántica, por lo que si ya está trabajando en otros lenguajes de desarrollo, también puede ejecutar los circuitos en Azure Quantum.

Nota:

Se requiere un área de trabajo de Azure Quantum para ejecutar los programas cuánticos locales en proveedores de Azure Quantum. Para más información, consulte Creación de un área de trabajo de Azure Quantum.

¿Qué es la computación cuántica híbrida?

La computación cuántica híbrida hace referencia a los procesos y la arquitectura de un equipo clásico y un equipo cuántico que trabaja conjuntamente para resolver un problema. Con la última generación de arquitectura de computación cuántica híbrida disponible en Azure Quantum, puede empezar a programar equipos cuánticos mediante la combinación de instrucciones clásicas y cuánticas.

  • Computación cuántica por lotes: el procesamiento por lotes de varios circuitos en un trabajo elimina la espera entre envíos de trabajos, lo que le permite ejecutar varios trabajos más rápido. Algunos ejemplos de problemas que pueden aprovechar la computación cuántica por lotes incluyen el algoritmo de Shor y la estimación de fase cuántica simple.
  • Computación cuántica interactiva (sesiones): los trabajos se pueden agrupar lógicamente en una sesión y dar prioridad a los trabajos que no son de sesión. Algunos ejemplos de problemas que pueden usar este enfoque son los Eigensolvers cuánticos variantes (VQE) y los algoritmos de optimización aproximada cuántica (QAOA).
  • Computación cuántica integrada: mediante la integración de la computación cuántica y clásica, los programas cuánticos pueden alejarse de solo circuitos. Los programas ahora pueden usar construcciones de programación comunes para realizar mediciones de circuito medio, optimizar y reutilizar cúbits, y adaptarse en tiempo real a la QPU. Algunos ejemplos de escenarios que pueden aprovechar este modelo son la estimación de fase adaptable y el aprendizaje automático.
  • Computación cuántica distribuida: el modelo de computación cuántica distribuida permite cálculos en tiempo real entre recursos cuánticos y distribuidos. Ejemplos de escenarios que pueden aprovechar este modelo son modelos de materiales complejos o la evaluación de reacciones catalíticas completas.

Para más información, consulte Computación cuántica híbrida.

Estimación de recursos en la computación cuántica

En la computación cuántica, la estimación de recursos es la capacidad de comprender los recursos, es decir, el número de cúbits, el número de puertas cuánticas, el tiempo de procesamiento, etc., que serán necesarios para un algoritmo determinado, suponiendo (o tomando como parámetros) determinadas características de hardware. Comprender el número de cúbits necesarios para una solución cuántica y las diferencias existentes entre las tecnologías de cúbits permite a los innovadores preparar y refinar sus soluciones cuánticas para ejecutarse en máquinas cuánticas a escala futura y, en última instancia, acelerar su impacto cuántico.

Diseñado específicamente para sistemas corregidos por errores con tolerancia a errores cuánticos escalados, el Estimador de recursos de Azure Quantum permite evaluar decisiones arquitectónicas, comparar tecnologías de cúbits y determinar los recursos necesarios para ejecutar un algoritmo cuántico determinado. Puede elegir entre protocolos predefinidos de tolerancia a errores y especificar suposiciones del modelo de cúbit físico subyacente.

El estimador de recursos de Azure Quantum calcula la estimación de recursos físicos posteriores al diseño tomando un conjunto de entradas, como parámetros de cúbit, el código de corrección de errores cuánticos (QEC), el presupuesto de errores y otros parámetros en cuenta. Toma un Quantum Intermediate Representation programa (QIR) como entrada y, por lo tanto, admite cualquier lenguaje que se traduzca a QIR, por ejemplo, puede usar el estimador de recursos de Azure Quantum con Q# y Qiskit.

Diagrama que muestra los componentes proporcionados por el Estimador de recursos y las personalizaciones correspondientes.

Proveedores disponibles en Azure Quantum

Azure Quantum ofrece algunos de los recursos cuánticos más atractivos y diversos disponibles actualmente por parte de los líderes del sector. Azure Quantum se ha asociado con los siguientes proveedores para permitirle ejecutar los programas cuánticos de Q# en hardware real, y darle la opción de probar el código en equipos cuánticos simulados.

Elija el proveedor que mejor se adapte a las características de su problema y sus necesidades.

  • IONQ: equipos cuánticos de iones atrapados reconfigurables dinámicamente para hasta 11 cúbits totalmente conectados, lo que le permite ejecutar una puerta de dos cúbits entre cualquier par.
  • PASQAL (versión preliminar privada): procesadores cuánticos neutros basados en átomos que funcionan a temperatura ambiente, con tiempos de coherencia largos e impresionante conectividad de cúbits.
  • Quantinuum: sistemas de iones atrapados con alta fidelidad, cúbits totalmente conectados, tasas de error bajas, reutilización de cúbits y la capacidad de realizar mediciones de circuitos intermedios.
  • Rigetti: los sistemas de Rigetti están alimentados por procesadores cuánticos superconductores basados en cúbits. Ofrecen tiempos de puerta rápidos, lógica condicional de baja latencia y tiempos de ejecución rápidos del programa.

Para obtener más información sobre las especificaciones de cada proveedor, consulte la lista completa de computación target cuántica.

Próximamente, los proveedores

  • Quantum Circuits, Inc: circuitos superconductores de pila completa, con comentarios en tiempo real que permiten la corrección de errores y puertas de entrelazamiento independientes de la codificación.

Contenido relacionado

Empiece a usar Azure Quantum: