クイック スタート: 最初のリソース見積もりを実行する

  • [アーティクル]

Azure Quantum Resource Estimator を使用して Q# プログラムのリソースを見積もる方法について説明します。 この記事では、ローカル リソース推定ツールを使用して Q# プログラムのリソースを見積もります。

注意

Microsoft Quantum Development Kit (クラシック QDK) は、2024 年 6 月 30 日以降サポートされなくなります。 既存の QDK 開発者の場合は、量子ソリューションの開発を続けるには、新しい Azure Quantum Development Kit (Modern QDK) に移行することをお勧めします。 詳細については、「 Q# コードをモダン QDK に移行する」を参照してください。

前提条件

ヒント

ローカル リソース推定ツールを実行するために Azure アカウントを持っている必要はありません。

Q# サンプル プログラムを読み込む

  1. VS Code で、[ ファイル > ] [新しいファイル ] の順に選択し、 RandomNum.qs としてファイルを保存します。
  2. RandomNum.qs を開き、「」と入力sampleし、[Random Bit sample]\(ランダム ビット サンプル\) を選択してファイルを保存します。

リソース推定ツールを実行する

Resource Estimator には、 事前に定義された 6 つの量子ビット パラメーターが用意されています。そのうちの 4 つにはゲートベースの命令セットがあり、2 つには Majorana 命令セットがあります。 また、 surface_code 2 つの量子エラー修正コード と も提供されますfloquet_code。

この例では、量子ビット パラメーターと量子エラー修正コードを qubit_gate_us_e3 使用して Resource Estimator を surface_code 実行します。 詳細については、「Resource Estimator の ターゲット パラメーター 」を参照してください。

  1. [ 表示 -> コマンド パレット] を選択するか、 Ctrl キーを押しながら Shift キーを押しながら P キーを押し、「resource」と入力します。これにより、[ Q#: リソース見積もりの計算 ] オプションが表示されます。 [リソース推定ツール] ウィンドウを開くには、このオプションを選択します。
  2. リソースを推定する 1 つ以上の 量子ビット パラメーターとエラー修正コード の種類を選択できます。 この例では、[ qubit_gate_us_e3 ] を選択し、[OK] をクリック します。
  3. エラー予算を指定するか、既定値 0.001 をそのまま使用します。 この例では、既定値のままにして Enter キーを押 します。
  4. Enter キーを押して、ファイル名 (この場合は RandomNum) に基づいて既定の結果名をそのまま使用します。

結果の確認

Resource Estimator は、同じアルゴリズムに対して複数の見積もりを提供し、それぞれが量子ビット数とランタイムの間のトレードオフを示します。 ランタイムとシステムスケールのトレードオフを理解することは、リソース推定の最も重要な側面の 1 つです。

  1. リソース推定の結果は、[ Q# 見積もり ] ウィンドウに表示されます。

  2. [ 結果 ] タブには、リソース推定の概要が表示されます。 最初の行の 横にあるアイコンをクリックして、表示する列を選択します。 実行名、推定の種類、量子ビットの種類、qec スキーム、エラー予算、論理量子ビット、論理深さ、コード距離、T 状態、T ファクトリ、T ファクトリ、T ファクトリ分数、ランタイム、rQOPS、物理量子ビットから選択できます。

    メニューを表示して、任意のリソース見積もり出力を選択する方法を示すスクリーンショット。

    結果テーブルの [推定の種類 ] 列では、アルゴリズムの {量子ビット数、ランタイム} の最適な組み合わせの数を確認できます。 これらの組み合わせは、時空間図で確認できます。

    注意

    構成で複数の量子ビット パラメーターとエラー修正コードを選択した場合、結果は [ 結果 ] タブに異なる行で表示されます。テーブルから結果をクリックすると、対応する空間ダイアグラムとレポート データが表示されます。

  3. 時空間図は、物理量子ビットの数とアルゴリズムのランタイムのトレードオフを示しています。 この場合、Resource Estimator は、可能な数千個の組み合わせのうち、最適な組み合わせを 1 つ検出します。 各 {量子ビット数、ランタイム} ポイントにカーソルを合わせると、その時点でのリソース推定の詳細を確認できます。 詳細については、「 時空間図」を参照してください。

    リソース推定ツールの時空間図を示すスクリーン ショット。

    注意

    空間ダイアグラムとそのポイントに対応するリソース推定の詳細を表示するには、時空間ダイアグラムの 1 つのポイント ({number of qubits, runtime} ペア) をクリックする必要があります。

  4. [ スペース ダイアグラム ] タブには、アルゴリズムと T ファクトリに使用される物理量子ビットの分布が表示されます。 この例では、アルゴリズムの量子ビットと合計量子ビットは同じです。これは、アルゴリズムで T ファクトリ コピーが使用されないためです。 詳細については、「 時空間図」を参照してください。

    リソース推定器 のスペース図を示すスクリーン ショット。

  5. 最後に、[ リソース見積もり ] タブには、リソース推定ツールの出力データの完全な一覧が表示されます。 詳しい情報が含まれているグループを折りたたんで、コストの詳細を確認できます。 たとえば、[ 論理量子ビット パラメーター] グループを折りたたみます。 詳細については、 リソース推定器のリソース推定器のレポート データ を参照してください。

    論理量子ビット パラメーター 値
    QEC スキーム surface_code
    コード距離 5
    物理量子ビット 50
    論理サイクル時間 3 ミリセクス
    論理量子ビット エラー率 3.00E-5
    交差の前要素 0.03
    エラー修正しきい値 0.01
    論理サイクル時間の数式 (4 * twoQubitGateTime + 2 * oneQubitMeasurementTime) * codeDistance
    物理量子ビットの数式 2 * codeDistance * codeDistance

    ヒント

    [ 詳細な行の表示 ] をクリックして、レポート データの各出力の説明を表示します。

Resource Estimator の完全な機能は、このクイックスタートの範囲を超えています。 詳細については、「 さまざまな SDK と IDE でリソース推定器を使用する」を参照してください。

注意

Resource Estimator の使用中に問題が発生した場合は、[トラブルシューティング] ページをチェックするか、 にお問い合わせくださいAzureQuantumInfo@microsoft.com。

次の手順