Menyiapkan Quantum Development Kit

Pelajari tentang berbagai opsi lingkungan yang tersedia untuk mengembangkan aplikasi komputasi dan pengoptimalan kuantum menggunakan layanan Azure Quantum .

Setiap lingkungan menggunakan Quantum Development Kit (QDK), sekumpulan alat sumber terbuka yang mencakup bahasa Q# pemrograman kuantum dan pustaka yang menyertainya. Dengan QDK, Anda dapat mengembangkan aplikasi komputasi kuantum menggunakan ID dan bahasa yang berbeda, dan menjalankannya pada simulator kuantum atau perangkat keras kuantum menggunakan Azure Quantum.

QDK menyediakan:

  • Paket Python untuk mengirimkan aplikasi Qiskit dan Cirq, Q# aplikasi, atau masalah pengoptimalan (QIO) ke layanan Azure Quantum
  • Bahasa pemrograman Q# dan pustaka
  • Kernel IQ# untuk menjalankan Q# di Jupyter Notebooks
  • Ekstensi untuk Visual Studio Code dan Visual Studio
  • Ekstensi Azure CLI untuk mengelola layanan Azure Quantum dan mengirimkan Q# aplikasi
  • API untuk menggunakan bahasa Python dan .NET (C#, F#, dan VB.NET) dengan Q#

Pilih dari beberapa opsi lingkungan pengembangan:

Jupyter Notebooks

Jupyter Notebook memungkinkan menjalankan kode di tempat bersama instruksi, catatan, dan konten lainnya. Lingkungan ini sangat ideal untuk menulis Python dan Q# kode dengan penjelasan tersemat atau membuat tutorial interaktif komputasi kuantum. Lingkungan Jupyter Notebooks bawaan ke portal Azure Quantum atau dapat diinstal di komputer lokal Anda.

Catatan

Mengakses perangkat keras kuantum jarak jauh dan mengirimkan pekerjaan ke layanan Azure Quantum memerlukan akun Azure dengan langganan aktif. Anda dapat membuat akun secara gratis.

Portal Azure Quantum menyediakan lingkungan pengembangan bawaan tempat Anda dapat membuat, mengunggah, menyimpan, dan menjalankan kode kuantum Anda di Jupyter Notebooks, menggunakan simulator kuantum dan target perangkat keras kuantum. Galeri sampel Jupyter Notebooks disediakan untuk membuat Anda mulai dengan pemrograman kuantum di Q#, menjalankan sirkuit Qiskit dan Cirq, atau mengirimkan masalah pengoptimalan. Dari portal, Anda juga dapat mengelola ruang kerja kuantum, pekerjaan, aktivitas, kredit dan penggunaan, dan kontrol akses. Untuk memulai, lihat Membuat ruang kerja Azure Quantum.

Tip

Pengguna pertama kali secara otomatis mendapatkan Kredit Kuantum Azuregratis $500 (USD) untuk digunakan dengan setiap penyedia perangkat keras kuantum yang berpartisipasi. Jika semua kredit telah digunakan dan Anda membutuhkan lebih banyak, Anda dapat mendaftar ke Program Kredit Azure Quantum.

Gunakan IDE dan bahasa pilihan Anda secara lokal dan kirim pekerjaan ke Azure Quantum

Menginstal QDK di komputer lokal Anda menyediakan dukungan untuk Jupyter Notebooks, Python, dan Q#, bersama dengan ekstensi untuk Visual Studio Code dan Visual Studio. Kembangkan aplikasi komputasi kuantum dalam IDE dan bahasa pilihan Anda dan jalankan pada simulator kuantum, perangkat keras kuantum, atau pemecah pengoptimalan menggunakan layanan Azure Quantum.

Beberapa skenario di mana Anda mungkin lebih suka lingkungan lokal:

  • Anda memiliki lingkungan yang disesuaikan atau alat pilihan yang tidak tersedia secara online.
  • Anda memerlukan kontrol sumber pada proyek Anda.
  • Anda bekerja dengan proyek multi-file.

Opsi penginstalan portal

Catatan

Mengakses perangkat keras kuantum jarak jauh dan mengirimkan pekerjaan ke layanan Azure Quantum memerlukan akun Azure dengan langganan aktif. Anda dapat membuat akun secara gratis.

Pilih IDE pilihan Anda:

Menggunakan Q# dan Python dengan Visual Studio dan Visual Studio Code

Meskipun Anda dapat membangun Q# aplikasi di IDE apa pun, sebaiknya gunakan Visual Studio Code (VS Code) atau Visual Studio IDE untuk mengembangkan aplikasi AndaQ#. Mengembangkan di salah satu lingkungan ini memanfaatkan fungsionalitas ekstensi Quantum Development Kit (QDK) yang kaya, yang mencakup pengiriman pekerjaan kuantum melalui Azure CLI, peringatan, penyorotan sintaks, templat proyek, dan banyak lagi.

Prasyarat

Azure CLI

Azure CLI adalah metode yang lebih disukai untuk mengirimkan pekerjaan kuantum menggunakan jendela terminal di VISUAL Code atau Visual Studio.

  • Instal Azure CLI.

  • Instal ekstensi Azure CLI quantum terbaru. Buka perintah dan jalankan perintah berikut:

    az extension add --upgrade -n quantum
    
    

Konfigurasikan QDK untuk lingkungan pilihan Anda dari salah satu opsi berikut:

  1. Unduh dan instal VS Code 1.52.0 atau yang lebih baru (Windows, Linux, dan Mac).
  2. Instal QDK for VS Code.

Catatan

Jika Anda adalah pengguna Mac berbasis Arm, pastikan Anda menginstal .NET SDK 6.0 atau yang lebih tinggi, karena versi yang lebih lama tidak didukung pada arsitektur ini.

Untuk menguji lingkungan Anda, lihat Mengirimkan Q# pekerjaan ke Azure Quantum.

Gunakan Python dengan Qiskit atau Cirq, atau pemecah pengoptimalan Azure Quantum

Anda dapat menggunakan azure-quantum paket Python untuk mengirimkan dan menjalankan pekerjaan Qiskit atau Cirq, atau mengirimkan pekerjaan pengoptimalan yang terinspirasi kuantum ke pemecah pengoptimalan Azure Quantum.

Untuk menginstal azure-quantum paket Python

  1. Instal Python 3.9 atau yang lebih baru jika Anda belum melakukannya.

  2. Pasang PIP dan pastikan Anda memiliki versi 19.2 atau lebih tinggi.

  3. Menginstal paket python azure-quantum. Gunakan bendera --upgrade untuk memastikan mendapatkan versi terbaru.

    Untuk menginstal paket azure-quantum tanpa dependensi opsional, jalankan:

    pip install --upgrade azure-quantum
    

    Untuk menginstal dependensi opsional yang diperlukan untuk mengirimkan program Qiskit, pasang dengan menggunakan tag [qiskit]:

    pip install --upgrade azure-quantum[qiskit]
    

    Untuk menginstal dependensi opsional yang diperlukan untuk mengirimkan program Cirq, pasang dengan menggunakan tag [cirq]:

    pip install --upgrade azure-quantum[cirq]
    

Untuk menguji lingkungan Anda, lihat Membuat generator angka acak berbasis kuantum atau Mengirimkan sirkuit dengan Qiskit.

Menggunakan Q# dan Python dengan Jupyter Notebooks

Semua komponen yang diperlukan untuk lingkungan Juptyer Notebooks dapat disiapkan dengan satu penginstalan conda.

Catatan

Meskipun angsuran conda direkomendasikan, jika Anda lebih suka tidak menginstal conda, Anda juga dapat mengatur lingkungan Anda menggunakan .NET CLI.

  1. Instal Miniconda atau Anaconda. Konsultasikan panduan instalasi mereka jika Anda tidak yakin tentang langkah apa pun. Catatan: Instalasi 64-bit diperlukan.

  2. Inisialisasi conda untuk shell pilihan Anda dengan perintah inisialisasi conda init. Langkah-langkah di bawah ini disesuaikan dengan sistem operasi Anda:

    (Windows) Buka Anaconda Prompt dengan mencarinya di menu mulai. Kemudian jalankan perintah inisialisasi untuk shell Anda, misalnya, conda init powershell cmd.exe akan menyiapkan Windows PowerShell dan perintah untuk Anda. Anda kemudian dapat menutup perintah ini.

    Penting

    Untuk bekerja dengan PowerShell, conda akan mengonfigurasi skrip startup untuk dijalankan setiap kali Anda meluncurkan instans PowerShell. Secara default, eksekusi skrip akan diblokir pada Windows, dan memerlukan modifikasi kebijakan eksekusi PowerShell dengan perintah berikut (dijalankan dari dalam PowerShell):

    Set-ExecutionPolicy -Scope CurrentUser RemoteSigned
    

    (Linux) Jika belum melakukannya selama penginstalan, Anda masih dapat menginisialisasi conda sekarang. Buka terminal dan navigasikan ke direktori bin di dalam lokasi penginstalan yang Anda pilih (misalnya, /home/ubuntu/miniconda3/bin). Kemudian jalankan perintah yang sesuai untuk shell Anda, misalnya,./conda init bash. Tutup terminal Anda agar perubahan diterapkan.

  3. Dari terminal baru, buat dan aktifkan lingkungan conda baru yang bernama qsharp-env dengan paket yang diperlukan (termasuk Jupyter Notebook dan IQ#) dengan menjalankan perintah berikut:

    conda create -n qsharp-env -c microsoft qsharp notebook
    
    conda activate qsharp-env
    
  4. Terakhir, jalankan python -c "import qsharp" untuk memverifikasi penginstalan Anda dan mengisi cache paket lokal Anda dengan semua komponen QDK yang diperlukan.

Anda sekarang memiliki paket Python qsharp dan kernel IQ# untuk Jupyter, memungkinkan Anda untuk mengompilasi dan menjalankan Q# operasi dari Python dan Q# Jupyter Notebooks. Untuk menguji lingkungan Anda, lihat Mengirimkan program kuantum.

Menggunakan QDK dengan gambar Docker yang telah dikonfigurasi sebelumnya (tingkat lanjut)

Anda dapat menggunakan gambar QDK Docker kami di instalasi Docker lokal Anda atau di cloud melalui layanan apa pun yang mendukung gambar Docker, seperti ACI.

Anda dapat mengunduh gambar Docker IQ# dari https://github.com/microsoft/iqsharp/#using-iq-as-a-container.

Anda juga dapat menggunakan Docker dengan Visual Studio Code Remote Development Container untuk menentukan lingkungan pengembangan dengan cepat. Untuk informasi selengkapnya tentang Vs Code Development Containers, lihat https://github.com/microsoft/Quantum/tree/master/.devcontainer.

Langkah berikutnya

Menggunakan portal Microsoft Azure:

Menggunakan lingkungan lokal Anda: