Qu’est-ce que l’estimateur de ressource Azure Quantum ?
L’estimateur de ressources Azure Quantum est un outil open source qui vous permet d’estimer les ressources nécessaires pour exécuter un programme quantique sur un ordinateur quantique à tolérance de panne.
L’estimateur de ressource calcule le nombre total de qubits physiques et logiques, le runtime et les détails des formules et valeurs utilisées pour chaque estimation. Avec l’estimateur de ressources Azure Quantum, vous pouvez comparer les technologies qubit, les schémas de correction des erreurs quantiques et d’autres caractéristiques matérielles pour comprendre comment ils affectent les ressources nécessaires pour exécuter un programme quantique.
Conseil
L’estimateur de ressources Azure Quantum est gratuit et ne nécessite pas de compte Azure.
Quelles fonctionnalités rendent l’estimateur de ressource unique ?
L’estimateur de ressources est un outil puissant qui implique tous les niveaux de pile de calcul quantique. La pile d’informatique quantique peut être divisée en trois niveaux : le niveau d’application, la programmation quantique ou le niveau de compilation, ainsi que le matériel ou le niveau de modélisation.
L’estimateur de ressources vous permet de personnaliser les paramètres de chaque niveau et d’analyser leur impact sur les ressources globales nécessaires pour exécuter un programme quantique.
Personnalisation
L’estimateur de ressources dispose d’une API d’extensibilité pour modéliser n’importe quelle architecture quantique et modifier toutes les hypothèses. Vous pouvez adapter l’estimateur de ressource et spécifier les caractéristiques de votre système quantique.
Vous pouvez utiliser des paramètres qubit prédéfinis et des schémas de correction d’erreur quantique (QEC) ou configurer des paramètres uniques sur un large éventail de caractéristiques de machine. Pour plus d’informations, consultez Personnaliser les target paramètres de l’estimateur de ressources.
| Paramètres Target | Décrire votre système |
|---|---|
| Modèle qubit physique | Par exemple, spécifiez le jeu d’instructions, le temps de mesure qubit, les taux d’erreur ou les heures de porte. |
| Schéma de correction des erreurs quantiques | Par exemple, spécifiez le nombre de qubits physiques par qubit logique, l’heure du cycle logique ou le seuil de correction d’erreur. |
| Budget d’erreur | Par exemple, spécifiez le budget d’erreur pour implémenter des qubits logiques, la fragmentation des états T et la synthèse des portes de rotation. |
| Unités de distillation | Par exemple, spécifiez le nombre d’états T requis pour le processus de distillation, le nombre d’états T produits en sortie du processus de distillation ou la probabilité d’échec du processus de distillation. |
| Contraintes | Par exemple, spécifiez le nombre maximal de qubits physiques, le runtime maximal ou le nombre maximal de copies de fabrique T. |
Remarque
Avec l’estimateur de ressources, vous pouvez modéliser n’importe quelle architecture quantique. Par exemple, le démarrage d’Alice & Bob utilise l’estimateur de ressources pour évaluer leur architecture, qui utilise des qubits de cat et du code de correction des erreurs de répétition. Pour plus d’informations, consultez ce billet dans le blog Q#
Flexibilité
Vous pouvez apporter votre propre code et vos propres outils de compilation à l’estimateur de ressources. L’estimateur de ressources prend en charge toute langue qui se traduit par QIR, par exemple Q# et Qiskit. Consultez différentes façons d’exécuter l’estimateur de ressources.
Lots multiples estimations
L’estimateur de ressources vous permet d’estimer les ressources nécessaires pour exécuter le même algorithme quantique pour différentes configurations de target paramètres et de comparer les résultats. De cette façon, vous pouvez comprendre comment l’architecture qubit, le schéma QEC et le reste des target paramètres ont un impact sur les ressources globales.
Optimisation
Vous pouvez réduire le temps d’exécution de l’estimateur de ressources en incorporant certaines estimations dans le coût global. Par exemple, si vous travaillez avec un programme volumineux, vous pouvez calculer et mettre en cache le coût des sous-routines, ou si vous connaissez déjà des estimations pour une opération, vous pouvez les transmettre à l’estimateur de ressources.
Visualisation des ressources
Vous pouvez visualiser les compromis entre le nombre de qubits physiques et le runtime de l’algorithme à l’aide du diagramme d’espace-temps, ce qui vous permet de trouver la combinaison optimale de {nombre de qubits, de paires runtime}.
Vous pouvez également inspecter la distribution des qubits physiques utilisés pour l’algorithme et les fabriques T à l’aide du diagramme d’espace.
Prise en main de l’estimateur de ressources
L’estimateur de ressources fait partie du Kit de développement Azure Quantum (QDK). Pour commencer, consultez Exécuter votre première estimation de ressource.
Le tableau suivant présente différents scénarios utilisateur et les articles recommandés pour commencer par l’estimateur de ressources.
| Scénario utilisateur | Vous souhaitez |
|---|---|
| Je développe des codes QEC | Vous pouvez utiliser l’estimateur de ressources pour personnaliser vos codes QEC et comparer différentes combinaisons de paramètres. Découvrez comment personnaliser vos schémas QEC. |
| Je développe des algorithmes quantiques | En analysant l’impact de différentes configurations de profils matériels et logiciels sur les besoins en ressources, vous pouvez obtenir des insights sur la façon dont votre algorithme quantique peut s’exécuter dans différentes conditions matérielles et d’erreur. Ces informations peuvent vous aider à optimiser votre algorithme pour des taux d’erreur ou de matériel quantique spécifiques. Consultez Exécution de plusieurs configurations de target paramètres. |
| Je veux améliorer les performances des programmes quantiques | Pour savoir comment exploiter la puissance de l’estimateur de ressources, consultez Exécuter des programmes volumineux et utiliser des estimations connues. |
| Je m’intéresse à l’informatique quantique à grande échelle | Vous pouvez utiliser l’estimateur de ressources pour analyser les ressources des problèmes réels qui sont censés être résolus par des ordinateurs quantiques à tolérance de panne à grande échelle. Découvrez comment estimer les ressources pour l’informatique quantique à grande échelle. |
| Je développe un chiffrement quantique sécurisé | Vous pouvez utiliser l’estimateur de ressources pour comparer les performances des différents algorithmes de chiffrement, forces clés, types qubits et taux d’erreur, ainsi que leur résilience aux attaques quantiques. Consultez l’estimation et le chiffrement des ressources. |
Remarque
Si vous rencontrez un problème lors de l’utilisation de l’estimateur de ressources, consultez la page Résolution des problèmes.
Estimation des ressources pour l’informatique quantique à grande échelle
Si vous souhaitez développer des algorithmes quantiques pour des ordinateurs quantiques à grande échelle, consultez le didacticiel Estimer les ressources d’un didacticiel sur les problèmes de chimie quantique.
Ce tutoriel représente une première étape pour intégrer l’estimation des ressources des solutions quantiques aux problèmes de structure électronique. L’une des applications les plus importantes des ordinateurs quantiques mis à l’échelle résout des problèmes de chimie quantique. La simulation de systèmes mécaniques quantiques complexes a le potentiel de déverrouiller des percées dans des domaines tels que la capture de carbone, l’insécurité alimentaire et la conception de meilleurs carburants et matériaux.
Par exemple, l’un des hamiltoniens utilisés dans ce didacticiel, le nitrogenase_54orbital, décrit l’enzyme d’azote. Si vous pourriez simuler avec précision le fonctionnement de cette enzyme au niveau quantique, cela pourrait nous aider à comprendre comment la produire à grande échelle. Vous pouvez remplacer le processus hautement gourmand en énergie qui est utilisé pour produire suffisamment d’engrais pour nourrir la planète. Cela a le potentiel de réduire l’empreinte carbone mondiale et d’aider à résoudre les préoccupations relatives à l’insécurité alimentaire dans une population croissante.
Pourquoi l’estimation des ressources est-elle importante dans le développement de l’informatique quantique ?
Bien que les ordinateurs quantiques promettent de résoudre des problèmes scientifiques et commerciaux importants, la viabilité commerciale nécessite des ordinateurs quantiques à grande échelle à tolérance de panne qui ont à la fois un grand nombre de qubits en superposition et des taux d’erreurs physiques inférieurs à un certain seuil. La viabilité commerciale et scientifique exigera également des schémas QEC pour atteindre la tolérance de panne. La QEC est à la fois gourmande en temps et en espace, ce qui nécessite un temps d’exécution accru pour les opérations de niveau logique ou de l’algorithme ainsi que des qubits physiques supplémentaires pour stocker et calculer des informations.
À l’aide de l’estimateur de ressources, vous pouvez comprendre l’impact des choix de conception architecturale et des schémas de correction des erreurs quantiques. L’estimateur de ressources vous aidera à comprendre le nombre de qubits nécessaires pour exécuter une application, le temps nécessaire à l’exécution et les technologies qubit qui conviennent mieux à la résolution d’un problème spécifique. La compréhension de ces exigences vous permettra de préparer et d’affiner les solutions quantiques à exécuter sur des machines quantiques futures et mises à l’échelle.