Примечание
Для доступа к этой странице требуется авторизация. Вы можете попробовать войти или изменить каталоги.
Для доступа к этой странице требуется авторизация. Вы можете попробовать изменить каталоги.
Azure Quantum — это облачная служба квантовых вычислений Azure. Azure Quantum предоставляет открытый, гибкий и защищённый на будущее путь к квантовым вычислениям, который адаптируется к вашему способу работы.
Azure Quantum предлагает ряд решений квантовых вычислений, включая квантовое оборудование от ведущих поставщиков, квантового программного обеспечения и квантовых служб. С помощью Azure Quantum можно запускать квантовые программы на реальном квантовом оборудовании, моделировать квантовые алгоритмы и оценивать ресурсы, необходимые для запуска квантовых программ на будущих масштабируемых квантовых машинах.
Дополнительные сведения об использовании квантовых вычислений и квантовых алгоритмов см. в статье Что такое квантовые вычисления.
Начало работы с Azure Quantum
Чтобы приступить к работе с Azure Quantum, сначала необходимо определить текущую настройку и требования. Независимо от того, является ли вы разработчиком или нет, и у вас есть учетная запись Azure или нет, существуют разные способы начать работу с Azure Quantum. В следующей таблице приведены рекомендации на основе типа пользователя:
| Тип пользователя | Как приступить к работе |
|---|---|
| У меня нет учетной записи Azure, и я не разработчик | Вы можете посетить веб-сайт Azure Quantum |
| У меня нет учетной записи Azure, и я разработчик | Вы можете установить Quantum Development Kit для Visual Studio Code |
| У меня есть учетная запись Azure | Сначала можно создать рабочее пространство Azure Quantum. Затем можно использовать портал Azure или установить Quantum Development Kit для Visual Studio Code |
У вас нет учетной записи Azure для использования Azure Quantum. Но если вы хотите отправить квантовые программы в реальное квантовое оборудование в Azure Quantum, вам потребуется учетная запись Azure и рабочая область Azure Quantum.
Чтобы получить учетную запись Azure, можно зарегистрировать бесплатно и зарегистрироваться для подписки с оплатой по мере использования. Если вы являетесь студентом, то можете воспользоваться бесплатной учетной записью Azure для студентов.
Веб-сайт Azure Quantum
Azure Quantum (quantum.microsoft.com) — это центральный ресурс для изучения квантовых вычислений. Вы можете взаимодействовать с Copilot в Azure Quantum, квантовым чат-ботом, который помогает писать код и лучше понимать квантовые понятия. Вы также можете узнать от экспертов и энтузиастов через блоги, статьи и видео.
Примеры кода Q# можно попробовать в онлайн-редакторе кода, отправить задание в облачный эмулятор Quantinuum и открыть код в VS Code для Web и продолжить работу в преднастроенной квантовой среде.
Веб-сайт Azure Quantum бесплатен и не требует учетной записи Azure. Чтобы приступить к работе, вам потребуется учетная запись электронной почты Майкрософт (MSA). Дополнительные сведения см. в статье "Изучение Copilot" в Azure Quantum.
Visual Studio Code
Azure Quantum предлагает Quantum Development Kit квантовый комплект разработки (QDK). С помощью QDK можно написать квантовые программы Q#, отладить код, получить отзыв о коде в режиме реального времени и выбрать компьютер target . QDK — это единственный комплект средств разработки, готовый к отказоустойчивым квантовым вычислениям (FTQC). Помимо поддержки Q#, QDK также поддерживает программы Qiskit и Cirq для квантовых вычислений, поэтому если вы уже работаете с другими языками разработки, вы также можете запускать схемы в Azure Quantum.
Quantum Development Kit предоставляется бесплатно и доступен в Visual Studio Code. Дополнительные сведения см. в разделе Настройка расширения QDK.
Примечание.
Для запуска локальных квантовых программ в поставщиках Azure Quantum требуется рабочая область Azure Quantum. Дополнительные сведения см. в статье Создание рабочей области Azure Quantum.
Портал Azure
Если у вас есть учетная запись Azure, вы можете использовать портал Azure для создания рабочей области Azure Quantum. Рабочая область Azure Quantum — это коллекция ресурсов, связанных с выполнением квантовых вычислений. Дополнительные сведения см. в статье Создание рабочей области Azure Quantum.
С помощью портал Azure вы можете отправлять квантовые программы в реальное квантовое оборудование, управлять рабочей областью Azure Quantum, просматривать квантовые задания и отслеживать квантовые программы.
Что такое Q#?
Q# — это язык квантового программирования с открытым кодом для разработки и запуска квантовых программ.
Квантовую программу можно рассматривать как определенный набор классических подпрограмм, которые при их вызове выполняют вычисления путем взаимодействия с квантовой системой. Программа, написанная на Q#, не моделирует квантовое состояние напрямую, а описывает, как классический управляющий компьютер взаимодействует с кубитами. Это позволяет вам полностью не зависеть от того, что собой представляет квантовое состояние на каждой машине, которое может иметь разные интерпретации.
Q# — это автономный язык, предлагающий высокий уровень абстракции. Нет понятия квантового состояния или цепи; Вместо этого Q# реализует программы с точки зрения операторов и выражений, как классические языки программирования. Таким образом, язык Q# поддерживает интеграцию богатых классических и квантовых вычислений.
Дополнительные сведения см. в разделе "Общие сведения о Q#". Чтобы начать написание кода Q#, см. статью "Создание первой программы Q#".
Что можно сделать с помощью Azure Quantum?
Azure Quantum предлагает широкий спектр служб и инструментов для разработки квантовых решений.
Новости об исследованиях Майкрософт в области квантовых вычислений см. на странице Исследования Майкрософт в области квантовых вычислений.
Гибридные квантовые вычисления
Гибридные квантовые вычисления относятся к процессам и архитектуре классического компьютера и квантовому компьютеру, работающему вместе для решения проблемы. Благодаря последнему поколению архитектуры гибридных квантовых вычислений, доступной в Azure Quantum, можно начать программирование квантовых компьютеров, смешивая классические и квантовые инструкции вместе.
Дополнительные сведения см. в статье "Гибридные квантовые вычисления".
Оценка ресурсов в квантовых вычислениях
В квантовых вычислениях оценка ресурсов — это способность понять ресурсы, то есть количество кубитов, количество квантовых шлюзов, время обработки и т. д., которое потребуется для заданного алгоритма, предполагая (или принимая в качестве параметров) определенные аппаратные характеристики. Понимание количества кубитов, необходимых для квантового решения, и различия между технологиями кубитов позволяют новаторам подготовить и уточнить свои квантовые решения для работы на будущих масштабируемых квантовых машинах и в конечном итоге ускорить их квантовое влияние.
Оценщик ресурсов Azure Quantum позволяет оценить архитектурные решения, сравнивать технологии кубитов и определять необходимые ресурсы для выполнения заданного квантового алгоритма. Вы можете выбрать из предварительно определенных протоколов отказоустойчивости и указать предположения базовой физической модели кубита. Оценщик ресурсов Azure Quantum оценивает физические ресурсы после разметки, принимая в расчет набор входных данных, таких как параметры кубита, код исправления квантовых ошибок (QEC), бюджет ошибки и другие параметры.
Чтобы начать, см. Выполнение первой оценки ресурсов.
Квантовое моделирование с помощью Azure Quantum Elements
Квантовые механики — это базовая "операционная система" вселенной. Она описывает, как ведут себя основные элементы природы. Природные явления, в том числе химические реакции, биологический обмен веществ и строение материалов, во многом основаны на квантовых взаимодействиях. Квантовые вычисления могут помочь в моделировании изначально квантовомеханических систем, например молекул, так как для представления естественных состояний можно использовать кубиты. Примерами квантовых систем, которые квантовые вычисления могут моделировать, являются фотоинтезис, сверхдуктивность и сложные молекулярные образования.
Azure Quantum Elements предназначен для ускорения научного обнаружения. Откройте заново производительность исследований и разработки с помощью рабочих процессов моделирования, оптимизированных для масштабирования кластеров высокопроизводительных вычислений Azure (HPC), вычислений с ускорением ИИ, дополненного рассуждения с использованием ИИ, интеграции с квантовыми инструментами для начала экспериментов с доступным квантовым оборудованием и в будущем получайте доступ к квантовому суперкомпьютеру Microsoft.
Дополнительные сведения см. в статье о разблокировке возможностей Azure для молекулярной динамики.
Квантовое ускорение вычислений
Квантовые компьютеры отлично показывают себя при решении задач, которые требуют расчета большого количества различных возможных комбинаций. Такие типы задач встречаются во многих областях, например в квантовом моделировании, шифровании, квантовом машинном обучении и задачах поиска.
Одной из целей исследований в области квантовых вычислений является изучение того, какие задачи квантовый компьютер решает быстрее, чем обычный компьютер, и насколько значительным может быть такое ускорение вычислений. Одним из известных примеров является алгоритм Гровера, который дает полиномиальное ускорение по сравнению с классическими алгоритмами.
Алгоритм Гровера ускоряет поиск в неструктурированных данных, выполняя меньшее количество шагов, чем любой другой классический алгоритм. Действительно, любую задачу, которая позволяет проверить, является ли данное значение $x$ допустимым решением (задача "да — нет"), можно сформулировать в виде задачи поиска.
См. руководство по реализации алгоритма поиска Гровера в Q# .
Поставщики квантовых вычислений, доступные в Azure Quantum
Azure Quantum предлагает некоторые из самых интересных и разнообразных квантовых ресурсов, предоставляемых сегодня лидерами в отрасли. В настоящее время Azure Quantum сотрудничает со следующими поставщиками, позволяющими запускать квантовые программы Q# на реальном оборудовании, а также возможность тестирования кода на симулируемых квантовых компьютерах.
Выберите поставщика, характеристики которого более всего соответствуют требуемым для решения вашей задачи и удовлетворения ваших потребностей.
- IONQ: динамически перенастраиваемые квантовые компьютеры на основе ионных ловушек с возможностью подключения до 11 кубитов, позволяющие запускать двухкубитные операции между любой парой.
- PASQAL: нейтральные квантовые процессоры на основе атомов, работающие при комнатной температуре, с длительным временем согласованности и впечатляющим подключением кубитов.
- Quantinuum: Системы с высоким уровнем точности, полностью связанные кубиты, низкие уровни ошибок, повторное использование кубитов и возможность выполнять промежуточные измерения в цепи.
- Rigetti: Системы Rigetti основаны на сверхпроводниковых квантовых процессорах на основе кубитов. Они предлагают короткое время переключения, низкую задержку условной логики и быстрое время выполнения программ.
Для получения дополнительной информации о спецификациях каждого поставщика см. полный список
Сведения о затратах на работу см. в статье "Цены" в Azure Quantum и часто задаваемые вопросы: общие сведения о затратах на работу и выставлении счетов в Azure Quantum.
Поставщики появятся скоро
- Quantum Circuits, Inc.: Комплексные сверхпроводящие цепи с обратной связью в реальном времени, которая обеспечивает исправление ошибок и независимость от кодирования запутывающих вентилей.
Связанный контент
Начните использовать Azure Quantum: