Azure Quantum nedir?

  • Makale

Azure Quantum, farklı kuantum çözümleri ve teknolojileriyle Azure'ın bulut kuantum bilişim hizmetidir. Azure Quantum, çalışma şeklinize uyum sağlayan, ilerlemenizi hızlandıran ve teknoloji yatırımlarınızı koruyan açık, esnek ve geleceğe dönük bir kuantum bilişim yolu sağlar.

Azure Quantum, aynı anda birden çok platform için kuantum algoritmaları oluşturmak için en iyi geliştirme ortamını sağlarken, belirli sistemler için aynı algoritmaları ayarlama esnekliğini de korur. Kodunuzu bir kez yazabilir ve programlamanızı algoritma düzeyinde odaklamanıza olanak tanıyan aynı ailenin birden fazlasına targets karşı çok az değişiklikle çalıştırabilirsiniz.

Kuantum bilişimini ve kuantum algoritmalarını nasıl kullanabileceğiniz hakkında daha fazla bilgi edinmek için bkz. Kuantum Bilişimini Anlama.

Azure Quantum'ı kullanmaya nasıl başlarsınız?

Azure Quantum'ı kullanmaya başlamanın farklı yolları vardır. Başlangıç olarak Azure Quantum web sitesini inceleyebilir veya ilk Azure Quantum çalışma alanınızı oluşturabilirsiniz.

Azure Quantum web sitesi

Azure Quantum (quantum.microsoft.com), kuantum bilişimini keşfetmeye yönelik merkezi bir kaynaktır. Kod yazmanıza ve kuantum kavramlarını daha iyi anlamanıza yardımcı olan, kuantum odaklı bir sohbet botu olan Azure Quantum'da Copilot ile etkileşim kurabilirsiniz. Ayrıca bloglar, makaleler ve videolar aracılığıyla uzmanlardan ve meraklılardan da bilgi edinebilirsiniz.

Çevrimiçi kod düzenleyicisinde Q# kod örneklerini deneyin, Azure Quantum ile kod oluşturun, işinizi bulut tabanlı Quantinuum H Serisi Öykünücüsü'ne gönderin veya çevrimiçi kod düzenleyicisine tek tıklamayla kodunuzu Web için VS Code'da açın ve önceden yapılandırılmış bir kuantum ortamında çalışmaya devam edin.

Azure Quantum web sitesi ücretsizdir ve Azure hesabı gerektirmez . Başlamak için tek ihtiyacınız olan bir Microsoft (MSA) e-posta hesabıdır. Daha fazla bilgi için bkz. Azure Quantum'u keşfetme.

Azure portal

İpucu

İlk kez kullanan kullanıcılar, katılan her kuantum donanım sağlayıcısıyla kullanılmak üzere otomatik olarak ücretsiz 500 ABD Doları (USD)Azure Quantum Kredisi alır. Tüm kredileri kullandıysanız ve daha fazlasına ihtiyacınız varsa Azure Quantum Kredileri programına başvurabilirsiniz.

Azure Quantum'ı kullanmaya başlamak, yeni kullanıcılar için çok kolay ve ücretsizdir. Kuantum programlarınızı Azure Quantum'a göndermek için yalnızca iki şeye ihtiyacınız vardır:

  1. Azure hesabı: Azure hesabınız yoksa ücretsiz kaydolun ve kullandıkça öde aboneliğine kaydolun. Öğrenciyseniz öğrenciler için ücretsiz bir Azure hesabından yararlanabilirsiniz.

  2. Azure Quantum çalışma alanı: Azure Quantum çalışma alanı, kuantum çalıştırmayla ilişkili varlıklardan oluşan bir koleksiyondur. Azure Quantum çalışma alanı oluşturmak için Azure portal gidin, Hızlı oluştur'u seçin; çalışma alanı otomatik olarak oluşturulur ve varsayılan sağlayıcılar eklenir. İsterseniz Oluşturma işlemini ilerlet'i seçip çalışma alanınızın ayrıntılarını girin ve sağlayıcıları seçin.

Daha fazla bilgi için bkz. Azure Quantum çalışma alanı oluşturma.

Q# nedir?

Q# kuantum programları geliştirmeye ve çalıştırmaya yönelik açık kaynaklı bir kuantum programlama dilidir.

Kuantum programı, çağrıldığında bir kuantum sistemiyle etkileşim kurarak hesaplama gerçekleştiren belirli bir klasik alt yordam kümesi olarak görülebilir; Q# dilinde yazılmış bir program kuantum durumunu doğrudan modellemez, bunun yerine klasik bir denetim bilgisayarının kubitlerle nasıl etkileşime geçtiğini açıklar. Bu, makineye bağlı olarak farklı yorumlara sahip olabilecek her target makinede kuantum durumunun bile ne olduğu konusunda tamamen bağımsız olmanıza olanak tanır.

Q# yüksek düzeyde soyutlama sunan tek başına bir dildir. Kuantum durumu veya bağlantı hattı diye bir şey yoktur; Bunun yerine Q# programları klasik programlama dillerine benzer şekilde deyimler ve ifadeler bakımından uygular. Bu nedenle Q# dili, zengin klasik ve kuantum bilişiminin tümleştirilmesini destekler.

Daha fazla bilgi için bkz . Kuantum programlama dili Q# .

Q# kuantum programlarını nasıl yazabilirim?

Azure Quantum, Azure Quantum Development Kit (Modern QDK) sunar. Modern QDK ile Q# kuantum programları yazabilir, kodunuzda hata ayıklayabilir, gerçek zamanlı kod geri bildirimi alabilir ve makinenizi target seçebilirsiniz. Modern QDK, Fault-Tolerant Quantum Computing (FTQC) için hazır olan tek geliştirme setidir.

Not

Microsoft Quantum Development Kit (Klasik QDK) artık 30 Haziran 2024'dan sonra desteklenmeyecektir. Mevcut bir QDK geliştiricisiyseniz kuantum çözümleri geliştirmeye devam etmek için yeni Azure'a Quantum Development Kit (Modern QDK) geçmenizi öneririz. Daha fazla bilgi için bkz. Q# kodunuzu Modern QDK'ye geçirme.

Modern QDK, kuantum programlarınızı Azure Quantum'da çalıştırmak için iki yol sunar:

Q# desteğinin yanı sıra QISK'ler kuantum bilişimi için Qiskit ve Cirq desteği de sunar. Bu nedenle, zaten başka geliştirme dillerinde çalışıyorsanız, devrelerinizi Azure Quantum'da da çalıştırabilirsiniz.

Not

Yerel kuantum programlarınızı Azure Quantum sağlayıcılarında çalıştırmak için bir Azure Quantum çalışma alanı gereklidir. Daha fazla bilgi için bkz. Azure Quantum çalışma alanı oluşturma.

Hibrit kuantum bilişimi nedir?

Hibrit kuantum bilişimi, klasik bir bilgisayarın ve bir sorunu çözmek için birlikte çalışan bir kuantum bilgisayarın süreçlerini ve mimarisini ifade eder. Azure Quantum'da bulunan en son nesil hibrit kuantum bilgi işlem mimarisiyle klasik ve kuantum yönergelerini birlikte kullanarak kuantum bilgisayarlarını programlamaya başlayabilirsiniz.

  • Batch kuantum bilişimi: Birden çok devreyi tek bir işte toplu olarak çalıştırmak, iş gönderimleri arasındaki beklemeyi ortadan kaldırarak birden çok işi daha hızlı çalıştırmanızı sağlar. Toplu kuantum bilgi işleminden yararlanabilecek sorunlara örnek olarak Shor algoritması ve basit kuantum aşaması tahmini verilebilir.
  • Etkileşimli kuantum bilişimi (Oturumlar):İşler mantıksal olarak tek bir oturumda gruplandırılabilir ve oturum dışı işlere göre önceliklendirilebilir. Bu yaklaşımı kullanabilen sorunlara örnek olarak Variational Quantum Eigensolvers (VQE) ve Quantum Approximate Optimization Algorithms (QAOA) verilebilir.
  • Tümleşik kuantum bilişimi: Kuantum ve klasik bilişimi tümleştirerek kuantum programları yalnızca devrelerden uzaklaşabilir. Programlar artık orta devre ölçümlerini gerçekleştirmek, kubitleri iyileştirmek ve yeniden kullanmak ve QPU'ya gerçek zamanlı olarak uyarlamak için ortak programlama yapılarını kullanabilir. Bu modelden yararlanabilecek senaryolara örnek olarak uyarlamalı aşama tahmini ve makine öğrenmesi verilebilir.
  • Dağıtılmış kuantum bilişimi: Dağıtılmış kuantum bilişim modeli, kuantum ve dağıtılmış kaynaklar arasında gerçek zamanlı hesaplamalar sağlar. Bu modelden yararlanabilecek senaryolara örnek olarak karmaşık malzeme modellemesi veya tam katalitik reaksiyonların değerlendirilmesi verilebilir.

Daha fazla bilgi için bkz . Hibrit kuantum bilişimi.

Kuantum bilişiminde kaynak tahmini

Kuantum bilişiminde kaynak tahmini, belirli donanım özelliklerini varsayarsak (veya parametre olarak alırsanız) belirli bir algoritma için gerekli olan kubit sayısı, kuantum kapı sayısı, işlem süresi vb. kaynakları anlama yeteneğidir. Kuantum çözümü için gereken kubit sayısını ve kubit teknolojileri arasındaki farkları anlamak, yenilikçilerin kuantum çözümlerini gelecekteki ölçeklendirilmiş kuantum makinelerinde çalışacak şekilde hazırlamasına ve daraltmasına ve sonunda kuantum etkisini hızlandırmasına olanak tanır.

Ölçeklendirilmiş kuantum hataya dayanıklı hata düzeltme sistemleri için özel olarak tasarlanan Azure Quantum Kaynak Tahmin Aracı , mimari kararları değerlendirmenize, kubit teknolojilerini karşılaştırmanıza ve belirli bir kuantum algoritmasını yürütmek için gereken kaynakları belirlemenize olanak tanır. Önceden tanımlanmış hataya dayanıklı protokoller arasından seçim yapabilir ve temel alınan fiziksel kubit modelinin varsayımlarını belirtebilirsiniz.

Azure Quantum Kaynak Tahmin Aracı kubit parametreleri, kuantum hata düzeltmesi (QEC) kodu, hata bütçesi ve diğer parametreler gibi bir dizi girişi dikkate alarak düzen sonrası fiziksel kaynak tahminini hesaplar. Giriş olarak bir Quantum Intermediate Representation (QIR) programı alır ve bu nedenle QIR'ye çevrilen tüm dilleri destekler; örneğin, Q# ve Qiskit ile Azure Quantum Kaynak Tahmin Aracı'nı kullanabilirsiniz.

Kaynak Tahmin Aracı tarafından sağlanan bileşenleri ve ilgili özelleştirmeleri gösteren diyagram. Uygulama Girişi, Derleme Araçları, QIR, QEC modelleri, Qubit modelleri ve Analiz özellikleri sağlanır. Müşteri Uygulama Programı, Derleme veya İyileştirme Araçları, QIR Kodu, QEC modelleri, Qubit parametreleri ve Analiz ve Görselleştirme Araçları'nı getirebilir.

Azure Quantum'da kullanılabilen sağlayıcılar

Azure Quantum, bugün sektör liderlerinin sunduğu en etkileyici ve çeşitli kuantum kaynaklarından bazılarını sunar. Azure Quantum şu anda Q# kuantum programlarınızı gerçek donanımda çalıştırmanızı ve kodunuzu simülasyon kuantum bilgisayarlarında test etme seçeneğini sağlamak için aşağıdaki sağlayıcılarla iş ortağıdır.

Sorununuzun özelliklerine ve ihtiyaçlarınıza en uygun sağlayıcıyı seçin.

  • IONQ: Herhangi bir çift arasında iki kubitli bir kapı çalıştırmanıza olanak tanıyan, en fazla 11 tam bağlı kubit için dinamik olarak yeniden yapılandırılabilir kapanmış iyon kuantum bilgisayarları.
  • PASQAL (Özel Önizleme): Uzun tutarlılık süreleri ve etkileyici kubit bağlantısı ile oda sıcaklığında çalışan nötr atom tabanlı kuantum işlemcileri.
  • Quantinuum: Yüksek aslına uygunluk, tam bağlı kubitler, düşük hata oranları, kubit yeniden kullanımı ve orta devre ölçümlerini gerçekleştirme yeteneğine sahip kapana kısılmış iyon sistemleri.
  • Rigetti: Rigetti'nin sistemleri süper iletken kubit tabanlı kuantum işlemcileri tarafından desteklenir. Hızlı geçit süreleri, düşük gecikme süreli koşullu mantık ve hızlı program yürütme süreleri sunar.

Her sağlayıcının belirtimleri hakkında daha fazla bilgi için bkz . Tam Kuantum bilgi işlem target listesi.

Sağlayıcılar yakında sunulacak

  • Quantum Circuits, Inc: Hata düzeltme, kodlamadan bağımsız kuşatma geçitleri sağlayan gerçek zamanlı geri bildirimlerle tam yığın süper iletken devreler.

Sonraki adımlar

Azure Quantum'ı kullanmaya başlayın: