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Présentation d’Azure Quantum

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Azure Quantum, le service d’informatique quantique cloud d’Azure, contient un ensemble diversifié de solutions et de technologies quantiques. Azure Quantum garantit un parcours ouvert, flexible et évolutif vers l’informatique quantique qui s’adapte à votre façon de travailler, accélère votre progression et protège vos investissements technologiques.

Azure Quantum fournit le meilleur environnement de développement pour créer des algorithmes quantiques ciblant plusieurs plateformes à la fois, tout en offrant la flexibilité nécessaire pour régler les mêmes algorithmes en fonction de systèmes spécifiques. Vous pouvez écrire votre code une seule fois et l’exécuter avec peu à aucun changement par rapport à plusieurs targets de la même famille, ce qui vous permet de concentrer votre programmation au niveau de l’algorithme.

Pour en savoir plus sur l’utilisation de l’informatique et des algorithmes quantiques, consultez Fonctionnement de l’informatique quantique.

Comment bien démarrer avec Azure Quantum ?

Il existe différentes façons de bien démarrer avec Azure Quantum. Vous pouvez commencer par explorer le site web Azure Quantum ou créer votre premier espace de travail Azure Quantum.

Le site web Azure Quantum

Azure Quantum (quantum.microsoft.com) est une ressource centrale pour explorer l’informatique quantique. Vous pouvez interagir avec Copilot dans Azure Quantum, un chatbot quantique qui vous aide à écrire du code et à mieux comprendre les concepts quantiques. Vous pouvez également apprendre des experts et des passionnés par le biais de blogs, d’articles et de vidéos.

Essayez des exemples de code Q# dans l’éditeur de code en ligne, Code avec Azure Quantum, envoyez votre travail à l’émulateur Quantinuum H-Series basé sur le cloud, ou en un clic dans l’éditeur de code en ligne, ouvrez votre code dans VS Code pour le web et continuez à travailler dans un environnement quantique préconfiguré.

Le site web Azure Quantum est gratuit et ne nécessite pas de compte Azure. Pour commencer, tout ce dont vous avez besoin est un compte de messagerie Microsoft (MSA). Pour plus d’informations, consultez Explorer Azure Quantum.

Portail Azure

Conseil

Les utilisateurs à la première fois obtiennent automatiquement des crédits Azure Quantum gratuits usd500 à utiliser avec chaque fournisseur de matériel quantique participant. Si vous avez consommé tous les crédits et que vous voulez en obtenir davantage, vous pouvez demander à adhérer au Programme de crédits Azure Quantum.

Commencer à utiliser Azure Quantum est très facile et gratuit pour les nouveaux utilisateurs. Pour soumettre vos programmes quantiques à Azure Quantum, vous n’avez besoin que de deux éléments :

  • Un compte Azure : si vous n’avez pas de compte Azure, inscrivez-vous gratuitement et inscrivez-vous à un abonnement de paiement à l’utilisation. Si vous êtes étudiant, vous pouvez tirer parti d’un compte Azure gratuit pour les étudiants.

  • Un espace de travail Azure Quantum : un espace de travail Azure Quantum est une collection de ressources associées à l’exécution de quantum. Pour créer un espace de travail Azure Quantum, accédez au portail Azure, puis sélectionnez Création rapide, ce qui a pour effet de créer automatiquement l’espace de travail et d’ajouter les fournisseurs par défaut. Vous pouvez également sélectionner Création avancée, puis entrer les détails de votre espace de travail et choisir les fournisseurs.

Pour plus d’informations, consultez Créer un espace de travail Azure Quantum.

Qu’est-ce que Q# ?

Q# est un langage de programmation quantique open source pour le développement et l’exécution de programmes quantiques.

Un programme quantique peut être vu comme un ensemble particulier de sous-routines classiques qui, quand elles sont appelées, effectuent un calcul en interagissant avec un système quantique. Un programme écrit en Q# ne modélise pas directement l’état quantique, mais décrit plutôt la façon dont un ordinateur de contrôle classique interagit avec les qubits. Cela vous permet d’être entièrement indépendant de ce qu’est un état quantique même sur chaque target machine, qui peut avoir des interprétations différentes en fonction de l’ordinateur.

Q# est un langage autonome offrant un haut niveau d’abstraction. Il n’existe aucune notion d’état quantique ou de circuit ; Au lieu de cela, Q# implémente des programmes en termes d’instructions et d’expressions, tout comme les langages de programmation classiques. Ainsi, le langage Q# prend en charge l’intégration de l’informatique classique et quantique riche.

Pour plus d’informations, consultez le langage de programmation quantique Q#.

Comment puis-je écrire des programmes quantiques Q# ?

Azure Quantum offre Azure Quantum Development Kit (QDK) . Avec le QDK, vous pouvez écrire des programmes quantiques Q#, déboguer votre code, obtenir des commentaires de code en temps réel et choisir votre target ordinateur. Le QDK est le seul kit de développement prêt pour l’informatique quantique à tolérance de panne (FTQC).

Le QDK offre deux façons d’exécuter vos programmes quantiques sur Azure Quantum :

  • Développement en ligne : écrivez votre code quantique dans l’éditeur de code en ligne et dans Visual Studio Code pour le web.
  • Développement local : installez l’extension QDK pour Visual Studio Code et écrivez votre code quantique localement. Pour plus d’informations, consultez Installation du QDK sur VS Code.

Outre la prise en charge de Q#, le QDK prend en charge Qiskit et Cirq pour l’informatique quantique. Par conséquent, si vous travaillez déjà dans d’autres langages de développement, vous pouvez également exécuter vos circuits sur Azure Quantum.

Remarque

Un espace de travail Azure Quantum est requis pour exécuter vos programmes quantiques locaux sur des fournisseurs Azure Quantum. Pour plus d’informations, consultez Créer un espace de travail Azure Quantum.

Qu’est-ce que l’informatique quantique hybride ?

L’informatique quantique hybride fait référence aux processus et à l’architecture d’un ordinateur classique et d’un ordinateur quantique travaillant ensemble pour résoudre un problème. Avec la dernière génération d’architecture de calcul quantique hybride disponible dans Azure Quantum, vous pouvez commencer à programmer des ordinateurs quantiques en combinant des instructions classiques et quantiques.

  • Calcul quantique batch : le traitement par lots de plusieurs circuits en un seul travail élimine l’attente entre les soumissions de travaux, ce qui vous permet d’exécuter plusieurs travaux plus rapidement. Les exemples de problèmes qui peuvent tirer parti de l’informatique quantique par lots incluent l’algorithme de Shor et l’estimation de phase quantique simple.
  • Calcul quantique interactif (sessions) : les travaux peuvent être regroupés logiquement en une session et hiérarchisés par rapport aux travaux non-session. Voici des exemples de problèmes qui peuvent utiliser cette approche : les Eigensolvers quantiques variationnels (VQE) et les algorithmes d’optimisation approximative quantique (QAOA).
  • Informatique quantique intégrée : en intégrant l’informatique quantique et classique, les programmes quantiques peuvent s’éloigner des circuits justes. Les programmes peuvent désormais utiliser des constructions de programmation courantes pour effectuer des mesures intermédiaires, optimiser et réutiliser des qubits, et s’adapter en temps réel au QPU. Les exemples de scénarios qui peuvent tirer parti de ce modèle sont l’estimation de phase adaptative et le Machine Learning.
  • Informatique quantique distribuée : le modèle de calcul quantique distribué permet des calculs en temps réel entre les ressources quantiques et distribuées. Les exemples de scénarios qui peuvent tirer parti de ce modèle sont des modélisations complexes de matériaux ou l’évaluation de réactions catalytiques complètes.

Pour plus d’informations, consultez l’informatique quantique hybride.

Estimation des ressources dans l’informatique quantique

Dans l’informatique quantique, l’estimation des ressources est la possibilité de comprendre les ressources, c’est-à-dire le nombre de qubits, le nombre de portes quantiques, le temps de traitement, etc., qui seront nécessaires pour un algorithme donné, en supposant (ou en prenant en tant que paramètres) certaines caractéristiques matérielles. Comprendre le nombre de qubits requis pour une solution quantique et les différences entre les technologies qubit permet aux innovateurs de préparer et d’affiner leurs solutions quantiques pour s’exécuter sur des machines quantiques à l’échelle future et d’accélérer leur impact quantique.

Conçu spécifiquement pour les systèmes corrigés de tolérance de panne quantique mis à l’échelle, l’estimateur de ressources Azure Quantum vous permet d’évaluer les décisions architecturales, de comparer les technologies qubit et de déterminer les ressources nécessaires pour exécuter un algorithme quantique donné. Vous pouvez choisir parmi les protocoles prédéfinis à tolérance de panne et spécifier des hypothèses du modèle qubit physique sous-jacent.

L’estimateur de ressources Azure Quantum calcule l’estimation des ressources physiques post-disposition en prenant en compte un ensemble d’entrées telles que les paramètres qubit, le code de correction d’erreur quantique (QEC), le budget d’erreur et d’autres paramètres . Il prend un Quantum Intermediate Representation programme (QIR) comme entrée et, par conséquent, prend en charge tout langage qui se traduit en QIR, par exemple, vous pouvez utiliser l’estimateur de ressources Azure Quantum avec Q# et Qiskit.

Diagramme montrant les composants fournis par l’estimateur de ressources et les personnalisations correspondantes.

Fournisseurs disponibles sur Azure Quantum

Azure Quantum propose certaines des ressources quantiques les plus fascinantes et diverses disponibles aujourd’hui auprès des leaders du secteur. Azure Quantum collabore actuellement avec les fournisseurs suivants pour vous permettre d’exécuter vos programmes quantiques Q# sur du vrai matériel et de tester votre code sur des ordinateurs quantiques simulés.

Choisissez le fournisseur qui correspond le mieux aux caractéristiques de votre problème et à vos besoins.

  • IONQ : Ordinateurs quantiques piégés-ion reconfigurables dynamiquement pour jusqu’à 11 qubits entièrement connectés, ce qui vous permet d’exécuter une porte à deux qubits entre n’importe quelle paire.
  • PASQAL (préversion privée) : processeurs quantiques neutres basés sur des atomes fonctionnant à température ambiante, avec des temps de cohérence longs et une connectivité qubit impressionnante.
  • Quantinuum : Systèmes d’ions piégés avec qubits haute fidélité entièrement connectés, faibles taux d’erreur et possibilité de prendre une mesure à mi-circuit.
  • Rigetti : Les systèmes de Rigetti sont alimentés par des processeurs quantiques basés sur des qubits superconducteurs. Ils offrent des temps de contrôle rapides, une logique conditionnelle à faible latence et des temps d’exécution de programme rapides.

Pour plus d’informations sur les spécifications de chaque fournisseur, consultez la liste complète de l’informatique target quantique.

Fournisseurs bientôt disponibles

  • Quantum Circuits, Inc : circuits supraconducteurs à pile complète, avec commentaires en temps réel qui permettent la correction des erreurs et les portes d’intrication indépendantes de l’encodage.

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