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Azure Quantum Development Kit の概要 (モダン QDK)

Azure Quantum サービスを使用して量子コンピューティングを開発するために使用できるさまざまな環境オプションについて説明します。 すべての環境では、量子プログラミング言語Q#と付随するライブラリを含むオープンソースツールのセットである Azure Quantum Development Kit (Modern QDK) が使用されます。 QDK を使用すると、さまざまな IDE と言語を使用して量子コンピューティング アプリケーションを開発し、Azure Quantum を使用して量子シミュレーターまたは量子ハードウェアで実行できます。

量子プログラムの実行

Azure Quantum には、量子プログラミングの探索を開始するための複数の環境が用意されています。

  Azure Quantum Web サイト Visual Studio Code (Web) Azure Portal Visual Studio Code
組 Q# み込みのサポート *
Jupyter Notebook  
リソース推定器  
QPU アクセス  
(Azure サブスクリプションを使用)

(Azure サブスクリプションを使用)

(Azure サブスクリプションを使用)
Python のサポート    
Qiskit と Cirq のサポート    
統合ハイブリッド      
(クラシック QDK を使用)
ローカル セットアップ      

* VS Code と VS Code (Web) は、IntelliSense やデバッグなどの豊富な Q# 言語サポートを提供します。

Azure Quantum Web サイト

Azure Quantum Web サイトでは、オンライン コード エディターでブラウザーでコードを直接記述して実行Q#し、ワンクリックで VS Code on the Web でコードを直接開くことができます。インストールも Azure アカウントも必要ありません。 独自 Q# のコードを記述するか、組み込みのサンプルを使用するか、Azure Quantum で Copilot にコードを作成 Q# するように求めます。 詳細については、「 Azure Quantum の探索」を参照してください。

Azure Quantum ポータル

Azure Quantum ポータルには、量子シミュレーターまたは量子ハードウェア targets上の Jupyter Notebooks で量子コードを作成、アップロード、格納、および実行できる、インストール不要の開発環境が用意されています。 サンプル Jupyter Notebook のギャラリーが用意されており、、Python での Q#量子プログラミング、および Qiskit と Cirq 回線の実行を開始できます。 ポータルから、量子ワークスペース、ジョブ、アクティビティ、クレジットと使用状況、アクセス制御を管理することもできます。 開始するには、「 Azure Quantum ワークスペースを作成する」を参照してください。

ヒント

初めて使用するユーザーは、参加している各量子ハードウェア プロバイダーで使用するための無料の $500 (USD)Azure Quantum クレジットを自動的に取得します。 クレジットをすべて消費し、不足した場合は、Azure Quantum クレジット プログラムにお申し込みいただけます。

Visual Studio Code

最新の QDK VS Code 拡張機能は、言語および量子開発ツールの Q# 最新バージョンです。 フットプリントが小さく、パフォーマンスが向上し、合理化されたインストール、言語の改善、統合された Python、Jupyter Notebook、Qiskit のサポート、量子ハードウェアへのジョブ送信のための統合された Azure 接続、デバッガーのサポート、構文の強調表示とエラー メッセージの改善が特徴です。 モダン QDK は、Windows、Mac、Linux、Web で実行されるプラットフォームに依存しません。 セットアップ情報については、「 Installing the Modern QDK」を参照してください。

Visual Studio Code on the Web

VS Code on the Web は、インストールされているバージョンの VS Code と同じパフォーマンス、Azure 接続性、 Q# 言語機能 (構文の強調表示、IntelliSense、デバッグなど) から拡張機能の一部を差し引いた無料のリソースです (詳細については 比較表 を参照してください)。 vscode.dev/quantum は事前構成済みの量子環境を提供し、 vscode.dev/quantum/playground/ には構成済みの量子環境、サンプル コード、学習コンテンツが用意されており、起動と実行が可能です。

注意

コンピューターに Python とJupyter Notebook環境が既に構成されている場合は、WEB 上の VS Code から Jupyter サーバーに接続し、ノートブックを実行Q#できます。 詳細については、「 vscode.dev からリモート Jupyter サーバーに接続する」を参照してください。

VS Code へのモダン QDK のインストール

注意

パッケージ バージョンの競合が発生しないようにするには、手順 2 のアンインストール手順に従ってください。

モダン QDK をインストールするには:

  1. VS Code で、 Microsoft Quantum Development Kit 拡張機能を無効またはアンインストールします。
  2. python -m pip uninstall qsharp qsharp-core qsharp-chemistry azure-quantum を実行します。
  3. 必要に応じて、最新バージョンの VS Code をインストールするか、 WEB 上で VS Code を開きます
  4. Azure Quantum Development Kit 拡張機能をインストールします。

これで終了です。 組み込みの量子シミュレーターに対してプログラムを記述、デバッグ、実行 Q# できるようになりました。または、既に Azure アカウントを持っている場合は、プログラムを接続して量子ハードウェアに送信 Q# できます。すべて VS Code から実行できます。

セットアップをテストするには、「Azure Quantum にジョブを送信Q#する」を参照してください

Python と Jupyter Notebook のサポートを追加する

Python のサポートを追加することで、Python プログラムまたは Jupyter Notebook からコードを埋め込んだり呼び出 Q# したり、組み込みの量子シミュレーターでコードを実行したり、Azure ワークスペースに接続してジョブを量子ハードウェアに送信したりできます。すべて VS Code から実行できます。

必須コンポーネント

  • Python と Pip がインストールされている Python 環境 (3.9 以降、3.11 をお勧めします)。
  • 最新の QDK 拡張機能がインストールされた VS Code。

Python と Jupyter Notebook のサポートを追加するには:

  1. VS Code 用の Python および Jupyter 拡張機能をインストールします。

  2. パッケージと azure-quantum パッケージをインストールしますqsharp

    python -m pip install qsharp azure-quantum
    
  3. Qiskit または Cirq サポートの場合は、[qiskit] または [cirq] パラメーターを使用してインストール azure-quantum します。

    重要

    以前の Qiskit 環境から更新する場合は、「 Qiskit サポートを使用して azure-quantum パッケージを更新する」を参照してください。

    python -m pip install azure-quantum[qiskit]
    or
    python -m pip install azure-quantum[cirq]
    or
    python -m pip install azure-quantum[qiskit, cirq]
    
  4. オプションの Python パッケージをインストールします。結果を表示し、Jupyter Notebook で作業する必要がある場合があります。

    python -m pip install ipykernel ipympl jupyterlab
    

セットアップをテストするには、「Python を使用してジョブを送信するQ#」または「Jupyter Notebook を使用してジョブを送信する」をQ#参照してください。

Azure CLI のサポートを追加する

Azure CLI は、VS Code のターミナル ウィンドウを使用して量子ジョブを送信するためのオプションの方法です。

  1. Azure CLI をインストールします。

  2. 最新の Azure CLI quantum 拡張機能をインストールします。 コマンド プロンプトを開き、次のコマンドを実行します。

    az extension add \
        --upgrade \
        -n quantum
    

セットアップをテストするには、「 Azure Quantum にジョブを送信 Q# する」を参照してください。

従来の QDK との互換性

詳細については、「 モダン QDK の新機能」を参照してください。

  • Modern QDK は、以前のクラシック QDK と完全に下位互換性がありません。 すべての API が移植されているわけではなく、既存のプロジェクト ファイルが認識されません。 現在のプログラムやプロジェクトでは、大幅な変更と更新が必要になる場合があります。 詳細については、「 コードをモダン QDK に移行する」および「Modern QDKの新機能」を参照してください。
  • モダン QDK 拡張機能と以前のクラシック QDK 拡張機能は VS Code に同時にインストールできますが、両方を同時に有効にすることはできません。 Modern QDK のみを使用している場合、またはプログラムで Modern QDK でまだサポートされていない機能 (ハイブリッド量子コンピューティングなど) が必要な場合は、一度に 1 つの拡張機能のみを有効にします。 詳細については、「従来の QDK で作業を続行する」を参照してください。
  • Azure Quantum Web サイトAzure Quantum ポータル環境では、Modern QDK のみが使用されます。

クラシック QDK で作業を続ける

ハイブリッド コンピューティングなどの一部の機能は、Modern QDK ではまだサポートされていません。 この機能にクラシック QDK 環境を引き続き使用するには:

  1. Modern QDK コンポーネントのいずれかをインストールした場合:
    1. VS Code で、 Azure Quantum Development Kit 拡張機能を無効またはアンインストールします。
    2. python -m pip uninstall qsharp を実行します。
  2. VS Code で、 Microsoft Quantum Development Kit 拡張機能を有効またはインストールします。
  3. python -m pip install qsharp<1.0 を実行します。

Azure portal の使用: