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会话入门

会话是混合量子计算的关键功能，可用于将多个量子计算作业组合在一起。会话是提交到单个 target作业的一个或多个作业的逻辑分组。每个会话都具有附加到该会话中每个作业的唯一 ID。如果要按顺序运行多个量子计算作业，且能够在量子作业之间运行经典代码，会话非常有用。

本文介绍混合量子计算中的会话体系结构以及如何创建新会话。

先决条件

若要创建会话，需要满足以下先决条件：

具有活动订阅的 Azure 帐户。如果没有 Azure 帐户，请免费注册并注册即用即付订阅。
工作区 Azure Quantum 。有关详细信息，请参阅 “创建 Azure Quantum 工作区”。
安装了 Python 的 Python 环境。
包 azure-quantumPython 。如果要使用Qiskit或Cirq，您需要安装带有qiskit或cirq额外功能的azure-quantum软件包。
```
pip install --upgrade azure-quantum[qiskit] 
```
或
```
pip install --upgrade azure-quantum[cirq] 
```

什么是会话？

在会话中，客户端计算资源可能会移到云中，从而导致延迟较低，并且能够重复使用不同的参数执行量子线路。作业可以按逻辑方式分组为一个会话，并且该会话中的作业可以优先于非会话作业。尽管量子比特状态不会在作业之间保留，但会话允许作业的队列时间缩短，并且运行时间更长。

会话允许你组织多个量子计算作业，并能够在量子作业之间运行经典代码。你将能够运行复杂的算法，以便更好地组织和跟踪单个量子计算作业。

在会话中可能需要合并作业的关键用户方案是 参数化 量子算法，其中一个量子计算作业的输出会通知下一个量子计算作业的参数。此类算法的最常见示例是 Variational Quantum Eigensolvers （VQE）和 Quantum Approximate Optimization Algorithms （QAOA）。

支持的硬件

所有量子计算硬件提供商均支持会话。在某些情况下，会话中提交的作业在该 target 队列中被优先处理。有关详细信息，请参阅目标行为。

如何创建会话

若要创建会话，请执行以下步骤：

此示例演示如何使用Q#内联代码在Jupyter Notebook中创建Visual Studio Code（VS Code）会话。还可以使用Python调用相邻Q#程序的程序创建会话。

注意

即使在运行Q#内联代码时，会话也受Python管理。

在 VS Code中，打开 “视图 ”菜单，然后选择 “命令面板”。
输入并选择创建：新建Jupyter Notebook。
在右上角，VS Code 将检测并显示笔记本选择的 Python 版本和虚拟 Python 环境。如果有多个 Python 环境，可能需要使用右上角的内核选取器选择内核。如果未检测到任何环境，请参阅 Jupyter Notebook 在 VS Code 中的设置信息。

在笔记本的第一个单元中，运行以下代码：

from qdk.azure import Workspace

workspace = Workspace(
    resource_id = "", # add your resource ID
    location = "", # add your location, for example "westus"
)

在笔记本中添加一个新单元格并导入 qsharpPython 包：
```
from qdk import qsharp
```
选择量子 target。在此示例中， target 是 IonQ 模拟器。
```
target = workspace.get_targets("ionq.simulator")
```
选择配置文件的配置target
```
qsharp.init(target_profile=qsharp.TargetProfile.Base) # or qsharp.TargetProfile.Adaptive_RI, qsharp.TargetProfile.Unrestricted
```
注意

Adaptive_RI target 目前，Quantinuum targets支持配置文件作业。有关详细信息，请参阅集成混合量子计算。

Q#编写程序。例如，以下 Q# 程序生成随机位。为了说明输入参数的使用，此程序采用整数和 n角度 angle数组作为输入。

%%qsharp
import Std.Measurement.*;
import Std.Arrays.*;

operation GenerateRandomBits(n: Int, angle: Double[]) : Result[] {
   use qubits = Qubit[n]; // n parameter as the size of the qubit array
   for q in qubits {
       H(q);
   }
   R(PauliZ, angle[0], qubits[0]); // arrays as entry-points parameters
   R(PauliZ, angle[1], qubits[1]);
   let results = MeasureEachZ(qubits);
   ResetAll(qubits);
   return results;
}

接下来，创建会话。假设你要运行 GenerateRandomBit 操作三次，因此，你使用 target.submit 数据提交 Q# 操作 target ，并且重复代码三次 - 在实际方案中，你可能想要提交不同的程序，而不是相同的代码。
```
angle = [0.0, 0.0]
with target.open_session(name="Q# session of three jobs") as session:
    target.submit(input_data=qsharp.compile(f"GenerateRandomBits(2, {angle})"), name="Job 1", shots=100) # First job submission
    angle[0] += 1
    target.submit(input_data=qsharp.compile(f"GenerateRandomBits(2, {angle})"), name="Job 2", shots=100) # Second job submission
    angle[1] += 1
    target.submit(input_data=qsharp.compile(f"GenerateRandomBits(2, {angle})"), name="Job 3", shots=100) # Third job submission

session_jobs = session.list_jobs()
[session_job.details.name for session_job in session_jobs]
```
重要

将参数作为作业的输入传递时，参数会在调用qsharp.compile时格式化为Q#表达式。这意味着需要将参数的格式设置为 Q# 对象。在此示例中，由于数组在 Python 中已如 [item0, item1, ...] 格式打印，因此输入参数匹配 Q# 格式。对于其他 Python 数据结构，可能需要进行更多处理才能以兼容方式插入 Q# 字符串值。
创建会话后，可用于 workspace.list_session_jobs 检索会话中所有作业的列表。有关详细信息，请参阅如何管理会话。

从azure-quantum和qiskit中导入其他模块。

from qiskit import QuantumCircuit
from qdk.azure import Workspace
from azure.quantum.qiskit import AzureQuantumProvider

使用 Quantum 工作区信息来创建一个provider对象。

workspace = Workspace(
            resource_id = "", # add your resource ID
            location = "") # add your location

provider = AzureQuantumProvider(workspace)

编写量子线路。例如，以下线路生成随机位。

circuit = QuantumCircuit(2, 2)
circuit.name = "GenerateRandomBit"
circuit.h(0)
circuit.cx(0,1)
circuit.measure([0,1], [0,1])
circuit.draw()

使用所选量子 target 创建后端实例。在此示例中，将你 target 设置为 IonQ 模拟器。
```
backend = provider.get_backend("ionq.simulator")
```

创建会话。假设你想要运行量子线路三次，因此你使用 backend.run 提交 Qiskit 线路，并重复该代码三次。在实际方案中，你可能想要提交不同的程序，而不是相同的代码。可用于 workspace.list_session_jobs 检索会话中所有作业的列表。有关详细信息，请参阅如何管理会话。

with backend.open_session(name="Qiskit Session") as session:
    job1 = backend.run(circuit=circuit, shots=100, job_name="Job 1") # First job submission
    job1.wait_for_final_state()
    job2 = backend.run(circuit=circuit, shots=100, job_name="Job 2") # Second job submission
    job2.wait_for_final_state()
    job3 = backend.run(circuit=circuit, shots=100, job_name="Job 3") # Third job submission
    job3.wait_for_final_state()

session_jobs = session.list_jobs()
[session_job.details.name for session_job in session_jobs]

编写量子线路。例如，以下线路生成随机位。

import cirq

q0 = cirq.LineQubit(0)
q1 = cirq.LineQubit(1)
circuit = cirq.Circuit(
    cirq.H(q0),  # H gate
    cirq.CNOT(q0, q1),
    cirq.measure(q0, key='q0'),
    cirq.measure(q1, key='q1')
)
print(circuit)

使用 Quantum 工作区信息创建 service 对象。

from azure.quantum.cirq import AzureQuantumService

service = AzureQuantumService(
            resource_id = "", # add your resource ID
            location = "") # add your location

选择量子 target。在此示例中， target 是 IonQ 模拟器。

注意

Cirq 线路只能使用 IonQ 或 Quantinuum targets。
```
target = service.get_target("ionq.simulator")
```

创建会话。假设你想要运行量子电路三次，所以你使用 target.submit 来提交 Cirq 电路，并重复代码三次。在实际方案中，你可能想要提交不同的程序，而不是相同的代码。可用于 workspace.list_session_jobs 检索会话中所有作业的列表。有关详细信息，请参阅如何管理会话。

with target.open_session(name="Cirq Session") as session:
    target.submit(program=circuit, name="Job 1", repetitions=100) # First job submission
    target.submit(program=circuit, name="Job 2", repetitions=100) # Second job submission
    target.submit(program=circuit, name="Job 3", repetitions=100) # Third job submission

session_jobs = session.list_jobs()
[session_job.details.name for session_job in session_jobs]

目标行为

每个量子硬件提供程序定义自己的启发式，以最好地管理会话中作业的优先级。

Quantinuum

如果选择将会话中的作业提交到 Quantinuum target，则只要在一分钟内将作业排成队列，会话就有权访问硬件。之后，任务将被接受并使用标准的排队和优先级处理逻辑进行处理。

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Last updated on 2025-11-12