Co to jest Azure Quantum?

Azure Quantum to usługa przetwarzania kwantowego w chmurze oferowana przez MicrosoftAzure. Azure Quantum zapewnia otwartą, elastyczną i perspektywiczną ścieżkę do obliczeń kwantowych, która dostosowuje się do twojego sposobu pracy.

Azure Quantum Oferuje szereg rozwiązań do obliczeń kwantowych, w tym sprzęt kwantowy od wiodących w branży dostawców, oprogramowania kwantowego i usług kwantowych. Za pomocą Azure Quantumprogramu można uruchamiać programy kwantowe na rzeczywistym sprzęcie kwantowym, symulować algorytmy kwantowe i oszacować zasoby potrzebne do uruchamiania programów kwantowych na przyszłych skalowanych maszynach kwantowych.

Aby dowiedzieć się więcej na temat używania obliczeń kwantowych i algorytmów kwantowych, zobacz Co to jest obliczenia kwantowe?

Jak zacząć korzystać z Azure Quantum

To, jak zaczniesz pracę z Azure Quantum, zależy od twojej bieżącej konfiguracji i wymagań. Niezależnie od tego, czy jesteś deweloperem i czy masz już Azure konto, istnieją różne sposoby rozpoczęcia podróży za pomocą usługi Azure Quantum. Poniższa tabela zawiera wskazówki oparte na typie użytkownika:

Nie musisz mieć konta Azure, aby używać Azure Quantum. Jeśli jednak chcesz przesłać swoje programy kwantowe do rzeczywistego sprzętu kwantowego w Azure Quantum, musisz mieć konto Azure i obszar roboczy Azure Quantum.

Aby uzyskać Azure konto, zarejestruj się bezpłatnie i wybierz abonament pay-as-you-go. Jeśli jesteś uczniem, możesz skorzystać z bezpłatnego Azure konta dla uczniów.

Witryna Microsoft internetowa Quantum

WitrynaMicrosoft internetowa Quantum to centralny zasób, w którym można eksplorować obliczenia kwantowe. Możesz współpracować z Copilot w programie Azure Quantum, kwantowym agentem sztucznej inteligencji, który ułatwia pisanie kodu i lepsze zrozumienie pojęć kwantowych. Możesz również uczyć się od ekspertów i entuzjastów za pośrednictwem blogów, artykułów i filmów wideo.

Możesz wypróbować przykłady kodu języka Q# w edytorze kodu online, przesłać kod do opartego na chmurze emulatora quantinuum i otworzyć kod w programie VS Code dla sieci Web , aby działał w wstępnie skonfigurowanym środowisku kwantowym.

Witryna Microsoft internetowa Quantum jest bezpłatna do użycia i nie wymaga Azure konta. Aby rozpocząć, potrzebujesz tylko Microsoft konta e-mail (MSA). Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Eksplorowanie narzędzia Copilot w systemie Azure Quantum.

Visual Studio Code

Azure Quantum Quantum Development Kit oferuje zestaw (QDK) przeznaczony specjalnie do tworzenia rozwiązań kwantowych. Za pomocą zestawu QDK można pisać programy w różnych językach programowania kwantowego, debugować kod, uzyskiwać opinie o kodzie w czasie rzeczywistym i przesyłać zadania do rzeczywistego sprzętu kwantowego za pośrednictwem usługi Azure Quantum. Zestaw QDK obsługuje Microsoftjęzyk programowania Q# wraz z innymi językami, takimi jak Qiskit, Cirq i OpenQASM.

Quantum Development Kit jest bezpłatny i open source. Aby rozpocząć, zainstaluj rozszerzenie QDK w programie Visual Studio Code (VS Code). Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Konfigurowanie rozszerzenia QDK.

Portal Azure

Jeśli masz Azure konto, użyj Azure portalu do utworzenia obszaru roboczego Azure Quantum . Obszar Azure Quantum roboczy to kolekcja zasobów skojarzonych z uruchomionymi programami kwantowymi. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Tworzenie obszaru roboczegoAzure Quantum.

Za pomocą Azure portalu można przesyłać programy kwantowe do rzeczywistego sprzętu kwantowego, zarządzać Azure Quantum obszarem roboczym, wyświetlać informacje o zadaniach kwantowych i monitorować programy kwantowe.

Co to jest Q#?

Q# to język programowania kwantowego typu open source utworzony przez Microsoft program do tworzenia i uruchamiania programów kwantowych.

Program kwantowy można traktować jako zestaw klasycznych podroutyn, które współdziałają z systemem kwantowym w celu wykonywania obliczeń. Program języka Q# nie modeluje bezpośrednio stanu kwantowego, ale raczej opisuje sposób interakcji klasycznego komputera sterującego z kubitami. Innymi słowy, język Q# jest niezależny od sprzętu, więc nie trzeba brać pod uwagę rzeczywistych technologii kubitów podczas pisania programów w języku Q#. Kod języka Q# zostanie uruchomiony w dowolnej technologii sprzętu kwantowego.

Q# to autonomiczny język, który oferuje wysoki poziom abstrakcji. Nie ma pojęcia stanu kwantowego ani obwodu. Zamiast tego język Q# implementuje programy pod względem instrukcji i wyrażeń, podobnie jak klasyczne języki programowania. Możesz bezproblemowo zintegrować klasyczne i kwantowe struktury obliczeniowe w kodzie języka Q#.

Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Wprowadzenie do języka Q#. Aby rozpocząć pisanie kodu w języku Q#, zobacz Tworzenie pierwszego programu w języku Q#.

Co mogę zrobić z Azure Quantum?

Azure Quantum oferuje szeroką gamę usług i narzędzi, które ułatwiają opracowywanie rozwiązań kwantowych.

Aby uzyskać najnowsze informacje na temat Microsoftbadań dotyczących obliczeń kwantowych, zobacz Microsoft stronę Research Quantum Computing (Badania dotyczące obliczeń kwantowych ).

Hybrydowe obliczenia kwantowe

Hybrydowe obliczenia kwantowe odnoszą się do procesów i architektury klasycznego komputera oraz komputera kwantowego współpracującego ze sobą w celu rozwiązania problemu. Najnowsza generacja hybrydowej architektury komputera kwantowego dostępna w programie Azure Quantumumożliwia rozpoczęcie pracy z hybrydowym podejściem klasycznym do programowania.

Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Hybrydowe obliczenia kwantowe.

Szacowanie zasobów w obliczeniach kwantowych

W obliczeniach kwantowych szacowanie zasobów to możliwość zrozumienia zasobów wymaganych do uruchomienia algorytmu na komputerze kwantowym. Gdy rozumiesz wymagania dotyczące zasobów dotyczące uruchamiania programów na różnych typach sprzętu kwantowego, możesz przygotować i udoskonalić rozwiązania kwantowe do uruchamiania na przyszłych skalowanych maszynach kwantowych. Na przykład szacowanie zasobów może pomóc w ustaleniu możliwości przerwania określonego algorytmu szyfrowania na komputerze kwantowym.

Narzędzie Azure Quantum do szacowania zasobów umożliwia ocenę decyzji dotyczących architektury, porównanie technologii kubitów i określenie zasobów potrzebnych do uruchomienia danego algorytmu kwantowego. Możesz wybrać spośród wstępnie zdefiniowanych protokołów odpornych na błędy lub ustawić własne parametry szacowania. Narzędzie do szacowania zasobów oblicza oszacowania zasobów fizycznych po rozmieszczeniu, na podstawie zestawu danych wejściowych, takich jak parametry kubitu, kod korekcji błędów kwantowych (QEC), budżet błędu i inne parametry.

Aby rozpocząć, zobacz Wykonanie pierwszego oszacowania zasobów.

Symulacje chemii kwantowej z Azure Quantum

Mechanika kwantowa przypomina podstawowy system operacyjny naszego wszechświata i opisuje, jak zachowują się podstawowe bloki konstrukcyjne natury. Reakcje chemiczne, procesy komórkowe i właściwości materiału są w naturze kwantowej mechaniczne i często obejmują interakcje między ogromną liczbą cząstek kwantowych. Komputery kwantowe mają obietnicę symulowania wewnętrznie kwantowych systemów mechanicznych, takich jak cząsteczki, ponieważ kubity mogą służyć do reprezentowania naturalnych stanów kwantowych w tych systemach. Przykłady systemów kwantowych, które możemy modelować, obejmują fotosyntezę, nadprzewodnictwo i złożone formacje molekularne.

QDK i Azure Quantum są specjalnie zaprojektowane do przyspieszania odkryć naukowych. Rewolucjonizuj wydajność badań i rozwoju dzięki przepływom pracy symulacji zoptymalizowanym pod kątem skalowania w Azure klastrach obliczeń o wysokiej wydajności (HPC), obliczeniom przyspieszonym przez sztuczną inteligencję, integracji z narzędziami kwantowymi i sprzętem kwantowym oraz przyszłemu dostępowi do Microsoft superkomputera kwantowego.

Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Odblokowanie mocy Azure dla dynamiki molekularnej.

Przyspieszenie kwantowe

Komputery kwantowe działają wyjątkowo dobrze z problemami, które wymagają obliczeń dużej liczby możliwych kombinacji. Te typy problemów można znaleźć w wielu obszarach, takich jak symulacja kwantowa, kryptografia, uczenie maszynowe kwantowe i problemy z wyszukiwaniem.

Jednym z celów badań nad obliczeniami kwantowymi jest zbadanie, jakie rodzaje problemów można rozwiązać przez komputer kwantowy szybciej niż klasyczny komputer i jak duże może być przyspieszenie. Jednym z dobrze znanych przykładów jest algorytm Grovera, który pozwala na przyspieszenie obliczeń w porównaniu do klasycznych odpowiedników.

Algorytm Grovera przyspiesza rozwiązanie do wyszukiwania danych bez struktury, uruchamiając wyszukiwanie w mniejszej liczbie kroków niż jakikolwiek algorytm klasyczny. Rzeczywiście, każdy problem, który pozwala sprawdzić, czy dana wartość jest prawidłowym rozwiązaniem (tak lub bez problemu) można sformułować pod względem problemu wyszukiwania.

Aby zapoznać się z implementacją algorytmu Grovera, zobacz Samouczek: implementowanie algorytmu wyszukiwania Grovera w języku Q#.

Dostawcy kwantowi dostępni w witrynie Azure Quantum

Azure Quantum oferuje jedne z najbardziej atrakcyjnych i zróżnicowanych zasobów kwantowych dostępnych dzisiaj od liderów branży. Azure Quantum obecnie współpracuje z następującymi dostawcami, aby umożliwić uruchamianie programów kwantowych na rzeczywistym sprzęcie oraz możliwość testowania kodu na symulatorach sprzętu.

Wybierz dostawcę, który najlepiej odpowiada cechom twojego problemu i potrzebom.

• IONQ: Dynamicznie rekonfigurowalne komputery kwantowe z uwięzionymi jonami, obsługujące do 36 w pełni połączonych kubitów, co umożliwia zaimplementować bramkę dwukubitową między dowolną parą.
• PASQAL: neutralne procesory kwantowe oparte na atomach, które działają w temperaturze pomieszczenia, z długim czasem spójności i imponującą łącznością kubitu.
• Quantinuum: Systemy z uwięzionymi jonami z wysoką wiernością, w pełni połączonymi kubitami, niskimi wskaźnikami błędów, ponownym użyciem kubitów i możliwością wykonywania pomiarów w trakcie obwodu.
• Rigetti: Obsługiwane przez nadprzewodzące procesory kwantowe oparte na kubitach, systemy te oferują szybkie czasy bramy, logikę warunkową o małym opóźnieniu i szybkie czasy wykonywania programu.

Aby uzyskać więcej informacji na temat specyfikacji każdego dostawcy, zobacz pełną listę obliczeń kwantowych.

Aby uzyskać informacje o kosztach zadań, zobacz Cennik w programie Azure Quantum oraz FAQ: Przegląd kosztów i rozliczeń zadań w programie Azure Quantum.

Powiązana zawartość

Aby rozpocząć korzystanie z usługi Azure Quantum, zapoznaj się z następującymi linkami:

• Tworzenie obszaru roboczego Azure Quantum
• Wprowadzenie do języka Q# i programu Visual Studio Code
• Zainstaluj Quantum Development Kit
• Uruchamianie obwodu Qiskit w Azure Quantum