Anleitung zur Verwendung des neutralen Atomgeräte-Visualisierers

Die Microsoft Quantum Development Kit (QDK) bietet mehrere Quantensimulatoren und einen Visualisierer für Quantencomputer mit neutralen Atomen. Der Visualizer für Neutralatom-Geräte erzeugt ein interaktives Diagramm, mit dem Sie nachverfolgen können, wie sich Qubits bewegen und wie sie verarbeitet werden, wenn Ihr Programm auf einem einfachen Neutralatom-Gerät ausgeführt wird. In diesem Artikel wird erläutert, wie Sie auf die Visualisierung in Jupyter Notebook zugreifen und diese verwenden.

Anweisungen zum Installieren der Simulatoren und Der Visualisierung finden Sie unter Installieren und Ausführen der QDK Quantensimulatoren.

Erstellen eines neutralen Atom Qubit-Diagramms

Um ein Qubit-Diagramm mit dem Visualisierer für neutrale Atome zu erstellen, folgen Sie diesen Schritten:

1. VS CodeÖffnen Sie im Menü "Ansicht" das Menü "Ansicht", und wählen Sie "Befehlspalette" aus.

2. Geben Sie die Eingabetaste ein, und wählen Sie "Erstellen: Neu" Jupyter Notebookaus. Eine neue Registerkarte wird mit einer leeren Jupyter Notebook Datei geöffnet.

3. Importieren Sie die erforderlichen Pakete und Objekte. Geben Sie in der ersten Zelle den folgenden Code ein, und führen Sie ihn aus:

   from qdk.openqasm import compile
   from qdk.simulation import NeutralAtomDevice
   

4. Schreiben Sie Ihren OpenQASM-Schaltkreis, und kompilieren Sie den Schaltkreis in QIR. Der folgende Schaltkreis schränkt z. B. zwei Qubits ein:

   qasm_src = """
   include "stdgates.inc";
   qubit[2] qs;
   bit[2] r;
   
   h qs[0];
   cx qs[0], qs[1];
   r = measure qs;
   """
   
   qir = compile(qasm_src)
   

5. Erstellen Eines Simulatorobjekts mithilfe von NeutralAtomDevice.

   simulator = NeutralAtomDevice()
   

6. Rufen Sie die show_trace Methode auf, um auf die Visualisierung zuzugreifen und das QIR für Ihr Programm zu übergeben.

   simulator.show_trace(qir)
   

   Die Visualisierung wird in der Ausgabezelle gerendert.

So wird's gemacht: Interagieren mit der Visualisierung

Die Visualisierung verfügt über interaktive Elemente, mit denen Sie eine Simulation des Verhaltens von Qubits untersuchen können, während Ihr Programm auf einem grundlegenden neutralen Atom-Quantencomputer ausgeführt wird. Das Gerätediagramm ist ein 2D-Raster mit beschrifteten Zeilen und Spalten. Jeder Punkt in einer Rasterposition stellt ein neutrales Atom-Qubit auf dem Gerät dar.

Das Diagramm enthält drei Zonen:

Interaktive Elemente in der Visualisierung

Verwenden Sie die Elemente am oberen Rand des Diagramms, um mit der Visualisierung zu interagieren. Das Diagramm enthält die folgenden Elemente:

1. Schaltfläche Wiedergabe: Wählen Sie diese Schaltfläche aus, um eine Animation Ihres Programmlaufs wiederzugeben. Die Animation durchläuft jeden Schritt des Programms, bis das Programm endet. Wählen Sie während der Animation erneut diese Schaltfläche aus, um die Animation im aktuellen Schritt anzuhalten. Wenn die Animation endet, wählen Sie diese Schaltfläche erneut aus, um die Animation von Anfang an zu starten.
2. Schaltflächen "Vorwärts" und "Rückwärts": Wählen Sie diese Schaltflächen aus, um das Programm um einen Schritt zu durchlaufen, ohne die vollständige Animation wiederzuspielen.
3. Fortschrittsregler: Dieses Element zeigt den aktuellen Schritt des Programms an. Bewegen Sie den Schieberegler, um das Programm zu durchlaufen, und wählen Sie einen bestimmten Schritt aus. Zeigen Sie bei jedem Schritt auf einen Qubit, um zu sehen, von wo sich der Qubit im vorherigen Schritt bewegt hat.
4. Ändern der Größe von Schaltflächen: Wählen Sie die Nach-oben-Taste aus, um die Größe des Diagramms zu vergrößern, und wählen Sie die Nach-unten-Taste aus, um die Größe des Diagramms zu verringern.
5. Informationssymbol: Zeigen Sie mit der Maus auf dieses Symbol, um eine Liste der Tastenkombinationen anzuzeigen, mit denen Sie mit dem Diagramm interagieren können. Die Tastenkombination F beschleunigt die Animation und S verlangsamt die Animation, wenn Sie die Wiedergabeschaltfläche auswählen.