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什么是 Azure Quantum 资源估算器？
Azure Quantum 资源估算器是一种 开源 工具，可用于估算在容错量子计算机上运行量子程序所需的资源。
资源估算器计算每个估计所使用的公式和值的总数、物理和逻辑量子比特总数、运行时和值的详细信息。 使用 Azure Quantum 资源估算器，可以比较量子比特技术、量子误差更正方案和其他硬件特征，以了解它们如何影响运行量子程序所需的资源。
提示
Azure Quantum 资源估算器 是免费的 ，不需要 Azure 帐户。
哪些功能使资源估算器唯一？
资源估算器是一个功能强大的工具，涉及所有级别的量子计算堆栈。 量子计算堆栈可以分为三个级别：应用程序级别、量子编程或编译级别以及硬件或建模级别。
利用资源估算器，可以自定义每个级别的参数，并分析它们如何影响运行量子程序所需的整体资源。
自定义
资源估算器具有扩展性 API，用于为任何量子体系结构建模并修改所有假设。 可以调整资源估算器并指定量子系统的特征。
可以使用预定义的量子比特参数和量子误差更正（QEC）方案，或跨各种计算机特征配置唯一设置。 有关详细信息，请参阅 自定义 target 资源估算器的参数。
| Target 参数 | 描述系统 |
|---|---|
| 物理量子比特模型 | 例如，指定指令集、量子比特测量时间、错误率或门时间。 |
| 量子错误更正方案 | 例如，指定每个逻辑量子比特的物理量子比特数、逻辑周期时间或错误更正阈值。 |
| 错误预算 | 例如，指定用于实现逻辑量子比特、T 状态提取和旋转门合成的错误预算。 |
| 提取单位 | 例如，指定提取过程所需的 T 状态数、作为提取过程输出生成的 T 状态数，或提取过程故障的概率。 |
| 约束 | 例如，指定物理量子比特的最大数目、最大运行时数或 T 工厂副本的最大数目。 |
注意
使用资源估算器，可以建模任何量子体系结构。 例如，启动 Alice 和 Bob 使用 资源估算器来评估其体系结构，该体系结构使用 cat 量子比特和重复错误更正代码。 有关详细信息，请参阅 Q# 博客中的此 文章
灵活性
可以将自己的代码和编译工具引入资源估算器。 资源估算器支持任何翻译为 QIR 的语言，例如 Q# 和 Qiskit。 请参阅 运行资源估算器的不同方法。
批处理多个估计值
利用资源估算器，可以估算为不同参数配置target运行相同量子算法所需的资源，并比较结果。 这样，便可以了解量子比特体系结构、QEC 方案以及其余 target 参数如何影响整体资源。
优化
可以通过将一些估算值合并到总体成本中来减少资源估算器的执行时间。 例如，如果使用的是大型程序，则可以计算和 缓存子例程的成本，或者如果已 知道操作 的估计值，则可以将其传递给资源估算器。
资源的可视化效果
可以使用时空图可视化物理量子比特数与算法运行时之间的权衡，这样就可以找到 {量子比特数、runtime} 对的最佳组合。
还可以使用空间图检查用于算法的物理量子比特和 T 工厂的分布。
资源估算器入门
资源估算器是 Azure Quantum 开发工具包（QDK）的一部分。 若要开始，请参阅 “运行第一个资源估算”。
下表显示了不同的用户方案和建议的文章，这些文章以资源估算器开头。
| 用户方案 | 您希望 |
|---|---|
| 我正在开发 QEC 代码 | 可以使用资源估算器自定义 QEC 代码，并比较参数的不同组合。 请参阅 如何自定义 QEC 方案。 |
| 我正在开发量子算法 | 通过分析不同配置硬件和软件配置文件对资源要求的影响，可以深入了解量子算法在不同硬件和错误条件下的表现。 此信息可帮助你优化算法，了解特定的量子硬件或错误率。 请参阅运行多个参数配置target。 |
| 我想提高量子程序的性能 | 若要了解如何利用资源估算器的强大功能，请参阅“运行大型程序”和“使用已知估计”。 |
| 我对大规模量子计算感兴趣 | 可以使用资源估算器分析预期由大规模容错量子计算机解决的实际问题的资源。 了解如何在大规模量子计算的资源估算中。 |
| 我正在开发量子安全加密 | 可以使用资源估算器来比较不同加密算法、密钥强度、量子比特类型和错误率的性能，以及它们对量子攻击的复原能力。 请参阅 资源估算和加密。 |
注意
如果在使用资源估算器时遇到任何问题，请查看 “故障排除”页。
大规模量子计算的资源估算
如果要为大型量子计算机开发量子算法，请查看 “估计量子化学问题 ”教程的资源。
本教程介绍将量子解决方案的资源估算集成到电子结构问题的第一步。 缩放量子计算机最重要的应用之一是解决量子化学问题。 复杂的量子机械系统的模拟有可能在碳捕获、食品不安全、设计更好的燃料和材料等领域实现突破。
例如，本教程 中使用的哈密顿人之一nitrogenase_54orbital介绍了氮酶。 如果你可以准确模拟这种酶在量子水平的工作原理，它可以帮助我们了解如何大规模生成它。 你可以取代高度能量密集型的过程，用于生产足够的肥料来喂养地球。 这有可能减少全球碳足迹，并有助于解决人们对人口日益严重的粮食不安全的担忧。
为什么资源估算在量子计算的开发中很重要？
虽然量子计算机承诺解决重要的科学和商业问题，但实现商业可行性需要大规模容错量子计算机，这些计算机具有叠加中的大量量子比特和低于特定阈值的物理误差率。 商业和科学可行性还需要 QEC 方案来实现容错。 QEC 占用大量时间和空间，需要增加算法或逻辑级操作的执行时间，还需要额外的物理量子比特来存储和计算信息。
使用资源估算器，可以了解体系结构设计选择和量子错误更正方案的影响。 资源估算器将帮助你了解运行应用程序所需的量子比特数、运行需要多长时间，以及哪些量子比特技术更适合解决特定问题。 了解这些要求后，可以准备和优化量子解决方案，以便在将来的缩放量子计算机上运行。