Co to jest usługa Azure Quantum?
Azure Quantum to usługa przetwarzania kwantowego w chmurze platformy Azure. Usługa Azure Quantum zapewnia otwartą, elastyczną i przyszłą ścieżkę do obliczeń kwantowych, która dostosowuje się do sposobu pracy.
Usługa Azure Quantum oferuje szereg rozwiązań do obliczeń kwantowych, w tym sprzęt kwantowy od wiodących w branży dostawców, oprogramowania kwantowego i usług kwantowych. Za pomocą usługi Azure Quantum można uruchamiać programy kwantowe na rzeczywistym sprzęcie kwantowym, symulować algorytmy kwantowe i oszacować zasoby potrzebne do uruchamiania programów kwantowych na przyszłych skalowanych maszynach kwantowych.
Aby dowiedzieć się więcej na temat używania obliczeń kwantowych i algorytmów kwantowych, zobacz Omówienie obliczeń kwantowych.
Jak rozpocząć pracę z usługą Azure Quantum?
Aby rozpocząć pracę z usługą Azure Quantum, musisz najpierw określić bieżącą konfigurację i wymagania. Niezależnie od tego, czy jesteś deweloperem, czy nie i czy masz konto platformy Azure, czy nie, istnieją różne sposoby rozpoczęcia podróży z usługą Azure Quantum. Poniższa tabela zawiera wskazówki na podstawie typu użytkownika:
| Typ użytkownika | Pierwsze kroki |
|---|---|
| Nie mam konta platformy Azure i nie jestem deweloperem | Możesz odwiedzić witrynę internetową usługi Azure Quantum |
| Nie mam konta platformy Azure i jestem deweloperem | Aplikację Quantum Development Kit dla programu Visual Studio Code można zainstalować |
| Mam konto platformy Azure | Możesz zacząć od utworzenia obszaru roboczego usługi Azure Quantum. Następnie możesz użyć witryny Azure Portal lub zainstalować program Quantum Development Kit Visual Studio Code |
Nie musisz mieć konta platformy Azure do korzystania z usługi Azure Quantum. Jeśli jednak chcesz przesłać programy kwantowe do rzeczywistego sprzętu kwantowego w usłudze Azure Quantum, potrzebujesz konta platformy Azure i obszaru roboczego usługi Azure Quantum.
Aby mieć konto platformy Azure, możesz zarejestrować się bezpłatnie i zarejestrować się w celu korzystania z subskrypcji z płatnością zgodnie z rzeczywistym użyciem. Jeśli jesteś uczniem, możesz skorzystać z bezpłatnego konta platformy Azure dla uczniów.
Napiwek
Podczas tworzenia obszaru roboczego usługi Azure Quantum automatycznie otrzymujesz bezpłatną kwotę 500 USD środków na korzystanie z usługi Azure Quantum dla każdego dostawcy sprzętu kwantowego. Możesz użyć środków na korzystanie z usługi Azure Quantum, aby przesłać swoje pierwsze programy kwantowe do rzeczywistego sprzętu kwantowego.
Witryna internetowa usługi Azure Quantum
Usługa Azure Quantum (quantum.microsoft.com) to centralny zasób do eksplorowania obliczeń kwantowych. Możesz zaangażować się w copilot w usłudze Azure Quantum, czyli czatbota skoncentrowanego na kwantach, który ułatwia pisanie kodu i lepsze zrozumienie pojęć kwantowych. Możesz również uczyć się od ekspertów i entuzjastów za pośrednictwem blogów, artykułów i filmów wideo.
Możesz wypróbować przykłady kodu języka Q# w edytorze kodu online, przesłać zadanie do opartego na chmurze emulatora firmy Quantinuum H-Series i otworzyć kod w programie VS Code dla sieci Web i kontynuować pracę w środowisku kwantowym wstępnie skonfigurowanym.
Witryna internetowa usługi Azure Quantum jest bezpłatna i nie wymaga konta platformy Azure. Aby rozpocząć, wystarczy konto e-mail microsoft (MSA). Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Eksplorowanie narzędzia Copilot w usłudze Azure Quantum.
Visual Studio Code
Usługa Azure Quantum oferuje Quantum Development Kit zestaw QDK. Za pomocą zestawu QDK możesz pisać programy kwantowe języka Q#, debugować kod, uzyskiwać opinie dotyczące kodu w czasie rzeczywistym i wybierać maszynę target . Zestaw QDK jest jedynym zestawem deweloperów gotowym do obliczeń kwantowych odpornych na uszkodzenia (FTQC). Oprócz obsługi języka Q#zestaw QDK obsługuje również programy Qiskit i Cirq na potrzeby obliczeń kwantowych, więc jeśli już pracujesz w innych językach programowania, możesz również uruchamiać obwody w usłudze Azure Quantum.
Program Quantum Development Kit jest bezpłatny i dostępny w programie Visual Studio Code. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Instalowanie zestawu QDK w programie Visual Studio Code.
Uwaga
Obszar roboczy usługi Azure Quantum jest wymagany do uruchamiania lokalnych programów kwantowych u dostawców usługi Azure Quantum. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Tworzenie obszaru roboczego usługi Azure Quantum.
Azure Portal
Jeśli masz konto platformy Azure, możesz użyć witryny Azure Portal do utworzenia obszaru roboczego usługi Azure Quantum. Obszar roboczy usługi Azure Quantum to kolekcja zasobów skojarzonych z uruchomionym kwantem. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Tworzenie obszaru roboczego usługi Azure Quantum.
Za pomocą witryny Azure Portal możesz przesyłać programy kwantowe do rzeczywistego sprzętu kwantowego, zarządzać obszarem roboczym usługi Azure Quantum, wyświetlać zadania kwantowe i monitorować programy kwantowe.
Co to jest język Q#?
Q# to język programowania kwantowego typu open source do tworzenia i uruchamiania programów kwantowych.
Program kwantowy może być postrzegany jako konkretny zestaw klasycznych podroutyn, które po wywołaniu wykonują obliczenia przez interakcję z systemem kwantowym; program napisany w języku Q# nie modeluje bezpośrednio stanu kwantowego, ale raczej opisuje sposób interakcji klasycznego komputera sterującego z kubitami. Pozwala to być całkowicie niezależne od tego, co stan kwantowy jest nawet na każdej target maszynie, co może mieć różne interpretacje w zależności od maszyny.
Q# to autonomiczny język oferujący wysoki poziom abstrakcji. Nie ma pojęcia stanu kwantowego ani obwodu; Zamiast tego język Q# implementuje programy pod względem instrukcji i wyrażeń, podobnie jak klasyczne języki programowania. W związku z tym język Q# obsługuje integrację rozbudowanych obliczeń klasycznych i kwantowych.
Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Wprowadzenie do języka Q#. Aby rozpocząć pisanie kodu w języku Q#, zobacz Tworzenie pierwszego programu w języku Q#.
Co mogę zrobić za pomocą usługi Azure Quantum?
Usługa Azure Quantum oferuje szeroką gamę usług i narzędzi, które ułatwiają opracowywanie rozwiązań kwantowych.
Najnowsze informacje na temat badań dotyczących obliczeń kwantowych firmy Microsoft można znaleźć na stronie Microsoft Research Quantum Computing .
Hybrydowe obliczenia kwantowe
Hybrydowe obliczenia kwantowe odnoszą się do procesów i architektury klasycznego komputera oraz komputera kwantowego współpracującego ze sobą w celu rozwiązania problemu. Najnowsza generacja hybrydowej architektury obliczeń kwantowych dostępnych w usłudze Azure Quantum umożliwia rozpoczęcie programowania komputerów kwantowych przez połączenie klasycznych i kwantowych instrukcji.
Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Hybrydowe obliczenia kwantowe.
Szacowanie zasobów w obliczeniach kwantowych
W obliczeniach kwantowych szacowanie zasobów to możliwość zrozumienia zasobów, czyli liczby kubitów, liczby bram kwantowych, czasu przetwarzania itp., które będą wymagane dla danego algorytmu, przy założeniu (lub przyjmowaniu jako parametrów) pewnych cech sprzętowych. Zrozumienie liczby kubitów wymaganych do rozwiązania kwantowego oraz różnic między technologiami kubitów pozwala innowatorom przygotować i udoskonalić swoje rozwiązania kwantowe do uruchamiania na przyszłych skalowanych maszynach kwantowych i ostatecznie przyspieszyć ich wpływ kwantowy.
Narzędzie do szacowania zasobów usługi Azure Quantum pozwala ocenić decyzje dotyczące architektury, porównać technologie kubitu i określić zasoby potrzebne do wykonania danego algorytmu kwantowego. Możesz wybrać spośród wstępnie zdefiniowanych protokołów odpornych na błędy i określić założenia bazowego modelu fizycznego kubitu. Narzędzie do szacowania zasobów usługi Azure Quantum oblicza szacowanie zasobów fizycznych po układzie, biorąc pod uwagę zestaw danych wejściowych, takich jak parametry kubitu, kod korekty błędu kwantowego (QEC), budżet błędów i inne parametry .
Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Szacowanie zasobów w obliczeniach kwantowych i Uruchamianie pierwszego oszacowania zasobów.
Symulacja kwantowa za pomocą elementów usługi Azure Quantum
Mechanika kwantowa jest podstawowym "systemem operacyjnym" wszechświata. Opisuje ona, jak zachowują się podstawowe bloki konstrukcyjne natury. Zachowania natury, takie jak reakcje chemiczne, reakcje biologiczne i formacje materialne, często obejmują interakcje kwantowe wiele ciała. Do symulowania wewnętrznie kwantowych systemów mechanicznych, takich jak cząsteczki, obliczenia kwantowe są obiecujące, ponieważ kubity mogą służyć do reprezentowania istotnych stanów naturalnych. Przykłady systemów kwantowych, które mogą modelować obliczenia kwantowe, to fotosynteza, nadprzewodnictwo i złożone formacje molekularne.
Usługa Azure Quantum Elements jest specjalnie utworzona w celu przyspieszenia odnajdywania naukowego. Wymyśl ponownie wydajność badań i rozwoju dzięki przepływom pracy symulacji zoptymalizowanym pod kątem skalowania w klastrach obliczeń o wysokiej wydajności (HPC) platformy Azure, przyspieszonej sztucznej inteligencji, rozszerzonej rozumowania przy użyciu sztucznej inteligencji, integracji z narzędziami kwantowymi, aby rozpocząć eksperymentowanie z istniejącym sprzętem kwantowym i uzyskać dostęp w przyszłości do kwantowego superkomputera firmy Microsoft.
Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Unlocking the power of Azure for Molecular Dynamics (Odblokowywanie możliwości platformy Azure dla dynamics molekularnej).
Przyspieszenie kwantowe
Komputery kwantowe działają wyjątkowo dobrze z problemami, które wymagają obliczenia dużej liczby możliwych kombinacji. Te typy problemów można znaleźć w wielu obszarach, takich jak symulacja kwantowa, kryptografia, uczenie maszynowe kwantowe i problemy z wyszukiwaniem.
Jednym z celów badań nad obliczeniami kwantowymi jest zbadanie, które problemy mogą być rozwiązywane przez komputer kwantowy szybciej niż klasyczny komputer i jak duży może być przyspieszenie. Jednym z dobrze znanych przykładów jest algorytm Grovera, który daje szybkość wielomianową nad klasycznymi odpowiednikami.
Algorytm Grovera przyspiesza rozwiązanie do wyszukiwania danych bez struktury, uruchamiając wyszukiwanie w mniejszej liczbie kroków niż jakikolwiek algorytm klasyczny. Rzeczywiście, każdy problem, który pozwala sprawdzić, czy dana wartość $x$ jest prawidłowym rozwiązaniem ("tak lub nie") można sformułować pod względem problemu wyszukiwania.
Aby zapoznać się z implementacją algorytmu Grovera, zobacz Samouczek: implementowanie algorytmu wyszukiwania Grovera w języku Q#.
Dostawcy kwantowi dostępni w usłudze Azure Quantum
Usługa Azure Quantum oferuje obecnie jedne z najbardziej atrakcyjnych i zróżnicowanych zasobów kwantowych dostępnych od liderów branży. Usługa Azure Quantum współpracuje obecnie z następującymi dostawcami, aby umożliwić uruchamianie programów kwantowych języka Q# na rzeczywistym sprzęcie oraz możliwość testowania kodu na symulowanych komputerach kwantowych.
Wybierz dostawcę, który najlepiej odpowiada cechom twojego problemu i potrzebom.
- IONQ: Dynamicznie zmieniana konfiguracja uwięzionych komputerów kwantowych dla maksymalnie 11 w pełni połączonych kubitów, dzięki czemu można uruchomić bramę dwukubitową między dowolną parą.
- PASQAL (prywatna wersja zapoznawcza): neutralne procesory kwantowe oparte na atomach działające w temperaturze pomieszczenia z długim czasem spójności i imponującą łącznością kubitu.
- Quantinuum: Systemy uwięzione-jonowe z wysoką wiernością, w pełni połączonymi kubitami, niskimi szybkościami błędów, ponownym użyciem kubitów i możliwością wykonywania pomiarów obwodu średniego.
- Rigetti: systemy Rigettiego są obsługiwane przez nadprzewodzące procesory kwantowe oparte na kubitach. Oferują one szybkie czasy bramy, logikę warunkową o małym opóźnieniu i szybkie czasy wykonywania programu.
Aby uzyskać więcej informacji na temat specyfikacji każdego dostawcy, zobacz pełną listę obliczeń kwantowychtarget.
Aby uzyskać informacje o kosztach zadań, zobacz Cennik w usłudze Azure Quantum i często zadawane pytania: Omówienie kosztów zadań i rozliczeń w usłudze Azure Quantum.
Dostawcy będą wkrótce
- Obwody kwantowe, Inc: obwody superkondukcyjne pełnego stosu, z opiniami w czasie rzeczywistym, które umożliwiają korektę błędów, niezależne od kodowania bramy splątania.
Powiązana zawartość
Rozpocznij korzystanie z usługi Azure Quantum: