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Azure Quantum Development Kit (新式 QDK) 入门

  • 项目

了解可用于使用 Azure Quantum 服务开发量子计算的不同环境选项。 每个环境都使用 Azure Quantum Development Kit (新式 QDK) ，这是一组开放源代码的工具，包括量子编程语言Q#和随附的库。 借助 QDK，可以使用不同的 IDE 和语言开发量子计算应用程序，并使用 Azure Quantum 在量子模拟器或量子硬件上运行它们。

运行量子程序

Azure Quantum 提供了多个环境来开始探索量子编程。

  Azure Quantum 网站 Visual Studio Code (Web) Azure 门户 Visual Studio Code
内置 Q# 支持 * ✔ ✔ ✔ ✔
Jupyter 笔记本   ✔ ✔ ✔
资源估算器   ✔ ✔ ✔
QPU 访问   ✔
使用 Azure 订阅) (		 ✔
使用 Azure 订阅) (		 ✔
使用 Azure 订阅) (
Python 支持     ✔ ✔
Qiskit 和 Cirq 支持     ✔ ✔
集成混合       ✔
使用经典 QDK) (
本地设置       ✔

* VS Code 和 VS Code (Web) 提供丰富的 Q# 语言支持，例如 IntelliSense 和调试。

Azure Quantum 网站

在 Azure Quantum 网站上，可以直接在浏览器中的联机代码编辑器中编写和运行 Q# 代码，只需单击一下即可直接在 VS Code 网页版中 打开代码- 无需安装或 Azure 帐户。 编写自己的 Q# 代码、使用内置示例，或提示 Azure Quantum 中的 Copilot 创建 Q# 代码。 有关详细信息，请参阅 探索 Azure Quantum。

Azure Quantum 门户

Azure Quantum 门户提供了一个无需安装的开发环境，可在其中在量子模拟器或量子硬件 targets上的 Jupyter Notebooks 中创建、上传、存储和运行量子代码。 提供了一个示例 Jupyter Notebook 库，可帮助你开始使用 、Python 以及运行 Qiskit 和 Cirq 线路的 Q#量子编程。 在门户中，还可以管理量子工作区、作业、活动、额度和使用情况以及访问控制。 若要开始，请参阅 创建 Azure Quantum 工作区。

提示

首次用户会自动获得 500 美元 (美元的免费) Azure Quantum 额度 ，以便与每个参与的量子硬件提供商一起使用。 如果你已用完所有额度，且需要更多额度，可以申请 Azure Quantum 额度计划。

Visual Studio Code

新式 QDK VS Code 扩展是最新版本的语言 Q# 和量子开发工具。 它占用空间更小，性能更快，具有简化的安装、语言改进、集成的 Python、Jupyter Notebook和 Qiskit 支持、用于将作业提交到量子硬件的集成 Azure 连接、调试器支持以及改进的语法突出显示和错误消息。 新式 QDK 独立于平台，在 Windows、Mac、Linux 和 Web 上运行。 有关设置的信息，请参阅 安装新式 QDK。

Web 上的Visual Studio Code

VS Code 网页 版是一种免费资源， (语法突出显示、IntelliSense 和调试) 与已安装的 VS Code 版本一样，提供相同的性能、Azure 连接性和 Q# 语言功能，减去部分扩展功能， (请参阅 比较表 了解详细信息) 。 vscode.dev/quantum 提供预配置的量子环境， vscode.dev/quantum/playground/ 提供预配置的量子环境、示例代码和学习内容，以帮助你启动和运行。

注意

如果已在计算机上配置了 Python 和Jupyter Notebook环境，则可以从 Web 上的 VS Code 连接到 Jupyter 服务器并运行Q#笔记本。 有关详细信息，请参阅 从 vscode.dev 连接到远程 Jupyter 服务器。

在 VS Code 上安装新式 QDK

注意

若要避免可能的包版本冲突，请务必按照步骤 2 中的卸载说明进行操作。

安装新式 QDK：

  1. 在 VS Code 中，禁用或卸载 Microsoft Quantum Development Kit 扩展。
  2. 运行 python -m pip uninstall qsharp qsharp-core qsharp-chemistry azure-quantum
  3. 如果需要，请安装最新版本的 VS Code 或在 Web 上打开 VS Code。
  4. 安装 Azure Quantum Development Kit 扩展。

就这么简单。 现在可以针对内置量子模拟器编写、调试和运行 Q# 程序，或者如果已有 Azure 帐户，请从 VS Code 将程序连接并提交 Q# 到量子硬件。

若要测试设置，请参阅 将作业提交 Q# 到 Azure Quantum

添加对 Python 和 Jupyter Notebook 的支持

添加 Python 支持后，可以从 Python 程序或 Jupyter Notebook 中嵌入或调用 Q# 代码，并在内置量子模拟器上运行这些代码，或者连接到 Azure 工作区并将作业提交到量子硬件（全部通过 VS Code 完成）。

先决条件

  • 建议使用已安装 Python 和 Pip 的 Python 环境 (3.9 或更高版本 3.11) 。
  • 安装了新式 QDK 扩展的 VS Code。

若要添加 Python 和Jupyter Notebook支持，请执行以下操作：

  1. 安装适用于 VS Code 的 Python 和 Jupyter 扩展。

  2. qsharp安装 和 azure-quantum 包：

    python -m pip install qsharp azure-quantum

  3. 对于 Qiskit 或 Cirq 支持，请使用 [qiskit] 或 [cirq] 参数进行安装 azure-quantum ：

    重要

    如果要从以前的 Qiskit 环境进行更新，请参阅 使用 Qiskit 支持更新 azure-quantum 包。

    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. 安装可选的 Python 包，可能需要在 Jupyter Notebooks 中显示结果和工作：

    python -m pip install ipykernel ipympl jupyterlab

若要测试设置，请参阅 使用 Python 提交 Q# 作业 或使用 Jupyter Notebook 提交 Q# 作业。

添加对 Azure CLI 的支持

Azure CLI 是一种可选方法，用于在 VS Code 中使用终端窗口提交量子作业。

  1. 安装 Azure CLI。

  2. 安装最新的 Azure CLI quantum 扩展。 打开一个命令提示符并运行以下命令：

    az extension add \
    --upgrade \
    -n quantum

若要测试设置，请参阅 将作业提交 Q# 到 Azure Quantum。

与经典 QDK 的兼容性

有关详细信息，请参阅 新式 QDK 中的新增功能。

  • 新式 QDK 与以前的经典 QDK 不完全向后兼容。 并非所有 API 都已移植，并且无法识别现有项目文件。 当前的计划和项目可能需要重大更改和更新。 有关详细信息，请参阅 将代码迁移到新式 QDK 和新 式 QDK 中的新增功能。
  • 新式 QDK 扩展和以前的经典 QDK 扩展可以同时安装在 VS Code 中，但两者不能同时启用。 如果仅使用新式 QDK，或者程序需要新式 QDK (尚不支持的功能（例如混合量子计算) ），则一次仅启用一个扩展。 有关详细信息，请参阅 继续使用经典 QDK。
  • Azure Quantum 网站和 Azure Quantum 门户环境仅使用新式 QDK。

继续使用经典 QDK

新式 QDK 尚不支持某些功能，例如混合计算。 若要继续使用经典 QDK 环境实现此功能，请执行以下操作：

  1. 如果已安装任何新式 QDK 组件：
    1. 在 VS Code 中，禁用或卸载 Azure Quantum Development Kit 扩展。
    2. 运行 python -m pip uninstall qsharp
  2. 在 VS Code 中，启用或安装 Microsoft Quantum Development Kit 扩展。
  3. 运行 python -m pip install qsharp<1.0。

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使用 Azure 门户：