Was ist Azure Quantum?

Azure Quantum ist MicrosoftAzure der Cloud-Quantencomputing-Dienst. Azure Quantum bietet einen offenen, flexiblen und zukunftssicheren Weg zu Quantencomputing, der sich an Ihre Arbeitsweise anpasst.

Azure Quantum bietet eine Reihe von Quantencomputing-Lösungen, darunter Quantenhardware von branchenführenden Anbietern, Quantensoftware und Quantendiensten. Mit Azure Quantum, können Sie Quantenprogramme auf realer Quantenhardware ausführen, Quantenalgorithmen simulieren und die Ressourcen schätzen, die zum Ausführen Ihrer Quantenprogramme auf zukünftigen skalierten Quantenmaschinen erforderlich sind.

Weitere Informationen dazu, wie Sie Quantencomputing und Quantenalgorithmen verwenden können, finden Sie unter Was ist Quantum Computing?

Erste Schritte mit Azure Quantum

Wie Sie mit Azure Quantum starten, hängt von Ihrem aktuellen Setup und Ihren Anforderungen ab. Ob Sie Entwickler sind und ob Sie bereits über ein Azure Konto verfügen, gibt es verschiedene Möglichkeiten, mit Azure QuantumIhrer Reise zu beginnen. Die folgende Tabelle enthält Anleitungen basierend auf dem Typ des Benutzers, den Sie sind:

Sie brauchen kein Azure-Konto, um Azure Quantum zu nutzen. Aber wenn Sie Ihre Quantenprogramme an reale Quantenhardware Azure Quantumübermitteln möchten, müssen Sie über ein Azure Konto und einen Azure Quantum Arbeitsbereich verfügen.

Um ein Azure Konto zu erhalten, registrieren Sie sich kostenlos, und registrieren Sie sich für ein Pay-as-you-go-Abonnement. Wenn Sie Schüler sind, können Sie ein kostenloses Azure Konto für Kursteilnehmer nutzen.

Die Microsoft Quantum-Website

Die Microsoft Quantum-Website ist eine zentrale Ressource, in der Sie Quantencomputing erkunden können. Sie können sich mit Copilot Azure Quantumin , einem quantenorientierten KI-Agent, engagieren, der Ihnen hilft, Code zu schreiben und Quantenkonzepte besser zu verstehen. Sie können auch von Experten und Enthusiasten über Blogs, Artikel und Videos lernen.

Sie können Q#-Codebeispiele im Online-Code-Editor ausprobieren, Ihren Code an den cloudbasierten Quantinuum-Emulator übermitteln und Ihren Code in VS Code for the Web öffnen, um in einer vordefinierten Quantenumgebung zu arbeiten.

Die Microsoft Quantum-Website ist kostenlos zu verwenden und erfordert Azure kein Konto. Um zu beginnen, benötigen Sie nur ein Microsoft (MSA)-E-Mail-Konto. Weitere Informationen finden Sie unter Explore Copilot in Azure Quantum.

Visual Studio Code

Azure Quantum bietet das Quantum Development Kit (QDK), ein Softwareentwicklungskit speziell für die Quantenentwicklung. Mit dem QDK können Sie Programme in verschiedenen Quantenprogrammiersprachen schreiben, Ihren Code debuggen, Echtzeitcodefeedback erhalten und Aufträge an Azure Quantumreale Quantenhardware übermitteln. Der QDK unterstützt Microsoftdie Q#-Programmiersprache zusammen mit anderen Sprachen wie Qiskit, Cirq und OpenQASM.

Dies Quantum Development Kit ist kostenlos und Open Source. Installieren Sie zunächst die QDK-Erweiterung in Visual Studio Code (VS Code). Weitere Informationen finden Sie unter Einrichten der QDK-Erweiterung.

Das Azure Portal

Wenn Sie über ein Azure Konto verfügen, verwenden Sie das Azure Portal , um einen Azure Quantum Arbeitsbereich zu erstellen. Ein Azure Quantum Arbeitsbereich ist eine Sammlung von Objekten, die mit dem Ausführen von Quantenprogrammen verknüpft sind. Weitere Informationen finden Sie unter Erstellen eines Azure Quantum Arbeitsbereichs.

Mit dem Azure Portal können Sie Ihre Quantenprogramme an echte Quantenhardware übermitteln, Ihren Azure Quantum Arbeitsbereich verwalten, Informationen zu Ihren Quantenaufträgen anzeigen und Ihre Quantenprogramme überwachen.

Was ist Q#?

Q# ist eine Open-Source-Quantenprogrammiersprache, die von Microsoft erstellt wurde, um Ihre Quantenprogramme zu entwickeln und auszuführen.

Sie können sich ein Quantenprogramm als eine Reihe klassischer Subroutinen vorstellen, die mit einem Quantensystem interagieren, um eine Berechnung durchzuführen. Ein Q#-Programm modelliert nicht direkt den Quantenzustand, sondern beschreibt, wie ein klassischer Steuercomputer mit Qubits interagiert. Mit anderen Worten, Q# ist hardwareunabhängig, sodass Sie beim Schreiben von Q#-Programmen keine tatsächlichen Qubit-Technologien in Betracht ziehen müssen. Ihr Q#-Code wird auf jeder Quantenhardwaretechnologie ausgeführt.

Q# ist eine eigenständige Sprache, die eine hohe Abstraktionsebene bietet. Es gibt keine Vorstellung von einem Quantenzustand oder einer Schaltung. Stattdessen implementiert Q# Programme in Bezug auf Anweisungen und Ausdrücke, ähnlich wie klassische Programmiersprachen. Sie können klassische und Quantencomputingstrukturen nahtlos in Ihren Q#-Code integrieren.

Weitere Informationen finden Sie in der Einführung in Q#. Informationen zum Schreiben von Q#-Code finden Sie unter Erstellen Ihres ersten Q#-Programms.

Was kann ich mit Azure Quantumtun?

Azure Quantum bietet eine breite Palette von Dienstleistungen und Tools, die Ihnen bei der Entwicklung von Quantenlösungen helfen.

Die neuesten Informationen zur Quantencomputing-Forschung von Microsoft finden Sie auf der Seite zur Microsoft Quantencomputing-Forschung.

Hybrides Quantenrechnen

Hybrid quantum computing bezieht sich auf die Prozesse und Architektur eines klassischen Computers und eines Quantencomputers, der zusammen arbeitet, um ein Problem zu lösen. Mit der neuesten Generation der hybriden Quantencomputerarchitektur, die in Azure Quantum verfügbar ist, können Sie mit einem hybriden Ansatz aus klassischer und Quantenprogrammierung beginnen.

Weitere Informationen finden Sie unter Hybrid Quantum Computing.

Ressourcenschätzung beim Quantencomputing

Bei der Quantenberechnung ist die Ressourcenschätzung die Fähigkeit, die Ressourcen zu verstehen, die zum Ausführen eines Algorithmus auf einem Quantencomputer erforderlich sind. Wenn Sie die Ressourcenanforderungen zum Ausführen Ihrer Programme auf verschiedenen Arten von Quantenhardware verstehen, können Sie Ihre Quantenlösungen vorbereiten und verfeinern, um auf zukünftigen skalierten Quantencomputern ausgeführt zu werden. Die Ressourcenschätzung kann Ihnen beispielsweise helfen, die Durchführbarkeit eines bestimmten Verschlüsselungsalgorithmus auf einem Quantencomputer zu ermitteln.

Mit dem Azure Quantum Resource Estimator können Sie Architekturentscheidungen bewerten, Qubit-Technologien vergleichen und die Ressourcen bestimmen, die Sie zum Ausführen eines bestimmten Quantenalgorithmus benötigen. Sie können aus vordefinierten fehlertoleranten Protokollen wählen oder eigene Schätzungsparameter festlegen. Der Ressourcen-Estimator berechnet nach dem Layout physische Ressourcenschätzungen aufgrund einer Reihe von Eingaben wie Qubit-Parametern, dem QEC-Code (Quantum Error Correction), dem Fehlerbudget und anderen Parametern.

Informationen zu den ersten Schritten finden Sie unter Ausführen der ersten Ressourcenschätzung.

Quantenchemiesimulationen mit Azure Quantum

Quantenmechanik ist wie das zugrunde liegende Betriebssystem unseres Universums und beschreibt, wie sich die grundlegenden Bausteine der Natur verhalten. Chemische Reaktionen, Zellprozesse und Materialeigenschaften sind alle quantenmechanisch in der Natur und umfassen häufig Interaktionen zwischen einer großen Anzahl von Quantenpartikeln. Quantencomputer haben versprechen, systeminterne quantenmechanische Systeme wie Moleküle zu simulieren, da Qubits verwendet werden können, um die natürlichen Quantenzustände in diesen Systemen darzustellen. Beispiele für Quantensysteme, die wir modellieren können, sind Photosynthese, Superduktivität und komplexe molekulare Formationen.

Das QDK und Azure Quantum sind zwecks Beschleunigung der wissenschaftlichen Entdeckung entwickelt. Erfinden Sie Ihre Forschungs- und Entwicklungsproduktivität mit Simulationsworkflows neu, die für die Skalierung auf Azure HPC-Clustern (High-Performance Computing), KI-beschleunigtes Computing, Integration in Quantentools und Quantenhardware und zukünftigen Zugriff auf Microsoftden Quanten-Supercomputer optimiert sind.

Weitere Informationen finden Sie unter Entsperren der Leistungsfähigkeit der Azure molekularen Dynamik.

Quantengeschwindigkeit

Quantencomputer sind besonders gut darin, Probleme zu lösen, die Berechnungen einer großen Anzahl möglicher Kombinationen erfordern. Diese Arten von Problemen finden Sie in vielen Bereichen wie Quantensimulation, Kryptografie, quantenbasiertes maschinelles Lernen und Probleme bei der Suche.

Eines der Ziele der Quantencomputingforschung ist es, zu untersuchen, welche Arten von Problemen durch einen Quantencomputer schneller als ein klassischer Computer gelöst werden können und wie groß die Geschwindigkeit sein kann. Ein bekanntes Beispiel ist der Grover-Algorithmus, der eine polynomielle Beschleunigung gegenüber den klassischen Gegenstücken bietet.

Der Algorithmus von Grover beschleunigt Suchvorgänge für unstrukturierte Daten drastisch. Hierzu wird die Suche mit weniger Schritten ausgeführt, als dies bei einem klassischen Algorithmus möglich wäre. Tatsächlich kann jedes Problem, das es Ihnen ermöglicht, zu überprüfen, ob ein gegebener Wert eine gültige Lösung (ein "Ja oder kein Problem") in Bezug auf das Suchproblem formuliert werden kann.

Eine Implementierung des Grover-Algorithmus finden Sie im Lernprogramm: Implementieren des Grover-Suchalgorithmus in Q#.

Quantum-Anbieter verfügbar auf Azure Quantum

Azure Quantum bietet einige der überzeugendsten und vielfältigsten Quantenressourcen, die heute von Branchenführern zur Verfügung stehen. Azure Quantum kooperiert derzeit mit den folgenden Anbietern, um es Ihnen zu ermöglichen, Ihre Quantenprogramme auf echter Hardware auszuführen, sowie die Option, Ihren Code auf Hardware-Simulatoren zu testen.

Wählen Sie den Anbieter aus, der am besten zu den Merkmalen Ihres Problems und zu Ihren Anforderungen passt.

• IONQ: Dynamisch rekonfigurierbare Trapped-Ion-Quantencomputer für bis zu 36 voll verbundene Qubits, mit denen Sie ein Zwei-Qubit-Gate zwischen jedem Paar ausführen können.
• PASQAL: Neutrale atombasierte Quantenprozessoren, die bei Raumtemperatur arbeiten, mit langen Kohärenzzeiten und beeindruckender Qubit-Konnektivität.
• Quantinuum: Trapped-Ion-Systeme mit hoher Genauigkeit, voll verbundenen Qubits, niedrigen Fehlerraten, Wiederverwendung von Qubits und der Fähigkeit, Messungen in der Mitte von Schaltungen durchzuführen.
• Rigetti: Unterstützt von qubitbasierten Quantenprozessoren, bieten diese Systeme schnelle Gatezeiten, bedingte Logik mit geringer Latenz und schnelle Programmausführungszeiten.

Weitere Informationen zu den Spezifikationen der einzelnen Anbieter finden Sie in der vollständigen Quantum Computing-Listetarget.

Informationen zu Auftragskosten finden Sie unter Preise in Azure Quantum und FAQ: Grundlegendes zu Auftragskosten und Abrechnung in Azure Quantum.

Zugehöriger Inhalt

Um mit der Verwendung Azure Quantumzu beginnen, erkunden Sie die folgenden Links:

• Erstellen eines Arbeitsbereichs Azure Quantum
• Erste Schritte mit Q# und Visual Studio Code
• Installieren des Quantum Development Kit
• Ausführen eines Qiskit-Schaltkreises in Azure Quantum