Hinweis
Für den Zugriff auf diese Seite ist eine Autorisierung erforderlich. Sie können versuchen, sich anzumelden oder das Verzeichnis zu wechseln.
Für den Zugriff auf diese Seite ist eine Autorisierung erforderlich. Sie können versuchen, das Verzeichnis zu wechseln.
Die Microsoft Quantum Development Kit (QDK) bietet eine Reihe von Simulationstools, mit denen Sie Ihre Quantenprogramme auswerten und durchlaufen können, bevor Sie sie auf realer Quantenhardware ausführen. Die neutralen Atomgerätesimulations-APIs modellieren die Typen von Rausch- und Qubit-Verarbeitungen, die auftreten, wenn Programme auf neutralen Atom-Quantencomputern ausgeführt werden, z. B. Qubit-Verlust und Qubit-Bewegung. Wenn Sie ihre Quantenprogramme auf neutraler Atomhardware ausführen möchten, verwenden Sie die neutralen Atomgerätesimulations-APIs, um Ihren Code zu testen und zu verfeinern.
Wie neutrale Atom-Quantencomputer funktionieren
Neutrale Atomgeräte sind eine der vielen aktuellen Quantencomputer-Hardwaretechnologien. Zu den anderen Technologien gehören superkonduktierende Qubits, gefangene Ion-Qubits und topologische Qubits. Jede Technologie hat ihre eigenen Stärken und Nachteile. Quantencomputer auf Basis neutraler Atome bieten eine gute Skalierbarkeit, flexible Qubit-Konnektivität und lange Kohärenzzeiten, stehen jedoch vor Herausforderungen bei der Gattertreue und der Komplexität der Lasersteuerung.
Die genaue Qubit-Technologie in einem neutralen Atomgerät hängt von der spezifischen Architektur ab. Aber im Allgemeinen ist jeder Qubit ein einzelnes elektrisch neutrales Atom. Die Qubit-0- und 1-Zustände entsprechen unterschiedlichen Energiezuständen der Atome. Die Atome werden in 2D- oder 3D-Arrays auf dem Gerät angeordnet. Laser fangen die Atome an und bewegen die Atome zwischen verschiedenen Zonen auf dem Gerät zur Speicherung, zur Messung und für Interaktionen, die Quantentore durchführen.
Tools zur Simulation von Neutralatom-Geräten im QDK
Die Simulation von Neutralatom-Hardware im QDK modelliert die folgenden Eigenschaften der Neutralatom-Quantenhardware:
- Geräte enthalten nur $S_X$-, $R_Z$- und $CZ$-Gatter.
- Qubits bewegen sich physisch zwischen Speicher-, Interaktions- und Messzonen auf dem Gerät.
Das QDKPython Paket verfügt je nach Programmformat über zwei APIs für neutrale Atomgerätesimulation:
| API | QDK Modul | Eingabeformat | Unterstützte Simulatoren |
|---|---|---|---|
NeutralAtomDevice |
qdk.simulation |
QIR | Clifford, GPU und CPU |
NeutralAtomBackend |
qdk.qiskit |
Qiskit | Clifford, GPU und CPU |
Beide APIs kompilieren Ihr Programm in QIR, das Qubit-Bewegungsanweisungen enthält und nur die Gatter umfasst, die von Neutralatom-Geräten unterstützt werden.
Weitere Informationen zur Quantensimulation im QDK finden Sie unter Übersicht über Quantensimulatoren in der QDK.
Visualizer für Geräte mit neutralen Atomen
Die NeutralAtomDeviceAPI enthält eine Schnellansicht für Neutralatom-Geräte für Jupyter Notebook mithilfe der Methode show_trace. Der Visualizer erzeugt ein interaktives Diagramm, das zeigt, wie sich Qubits durch ein einfaches Neutralatomsystem bewegen, während Ihr Programm ausgeführt wird. Die Visualisierung enthält nicht die Auswirkungen von Qubit-Verlusten oder anderen Rauschen.
Weitere Informationen zur Gerätevisualisierung für Neutralatome finden Sie unter Verwenden der Neutralatom-Gerätevisualisierung.
Rauschmodelle für Simulationen von Neutralatom-Geräten
Die Quantensimulatoren im QDKPython Paket verwenden die NoiseConfig Klasse aus dem qdk.simulation Modul, um Rauschmodelle zu Simulationen hinzuzufügen. Wenn Sie Simulationen mit dem NeutralAtomDevice oder dem NeutralAtomBackend durchführen, berücksichtigen Ihre Rauschmodelle nur Rauschen an Gattern von Neutralatom-Geräten, Qubit-Bewegungen und Messungen.
Weitere Informationen zu Rauschmodellen für Neutralatom-Geräte im QDK finden Sie unter So erstellen Sie Rauschmodelle für Neutralatom-Gerätesimulationen im QDK.
Erste Schritte mit neutraler Atomgerätesimulation
Um mit der Quantensimulation in QDK zu beginnen, lesen Sie Installieren und Ausführen der QDK-Quantensimulatoren.
Informationen zur Verwendung des Visualisierungsprogramms für Neutralatomgeräte finden Sie unter Verwenden des Visualisierungsprogramms für Neutralatomgeräte.