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El Microsoft Quantum Development Kit (QDK) proporciona un conjunto de herramientas de simulación que permiten evaluar e iterar en los programas cuánticos antes de ejecutarlos en hardware cuántico real. Las API de simulación de dispositivos de átomos neutros modelan los tipos de ruido y de procesamiento de cúbits que se producen cuando los programas se ejecutan en ordenadores cuánticos de átomos neutros, como la pérdida y el desplazamiento de cúbits. Si tiene previsto ejecutar los programas cuánticos en hardware atom neutro, use las API de simulación de dispositivos atom neutros para probar y refinar el código.
Funcionamiento de las computadoras cuánticas de átomos neutros
Los dispositivos de átomos neutros son una de las muchas tecnologías actuales de hardware de computadoras cuánticas. Otras tecnologías incluyen cúbits superconductores, cúbits de iones atrapados y cúbits topológicos. Cada tecnología tiene sus propias ventajas y desventajas. Los ordenadores cuánticos de átomos neutros ofrecen una buena escalabilidad, una conectividad flexible de los qubits y largos tiempos de coherencia, pero se enfrentan a retos relacionados con la fidelidad de las puertas y la complejidad del control del láser.
La tecnología exacta de cúbits en un dispositivo atom neutro depende de la arquitectura específica. Pero en general, cada cúbit es un único átomo eléctricomente neutro. Los estados de cúbit 0 y 1 corresponden a diferentes estados de energía de los átomos. Los átomos se organizan en matrices 2D o 3D en el dispositivo. Los láseres capturan los átomos en su lugar y mueven los átomos entre diferentes zonas del dispositivo para el almacenamiento, para la medición y para las interacciones que realizan puertas cuánticas.
Herramientas de simulación de dispositivos de átomos neutros en QDK
La simulación de dispositivos de átomos neutros en el QDK modela las siguientes propiedades del hardware cuántico de átomos neutros:
- Los dispositivos solo contienen puertas $S_X$, $R_Z$ y $CZ$.
- Los cúbits se mueven físicamente entre zonas de almacenamiento, interacción y medición en el dispositivo.
El QDKPython paquete tiene dos API para la simulación de dispositivo atom neutro, en función del formato del programa:
| API | QDK módulo | Formato de entrada | Simuladores compatibles |
|---|---|---|---|
NeutralAtomDevice |
qdk.simulation |
QIR | Clifford, GPU y CPU |
NeutralAtomBackend |
qdk.qiskit |
Qiskit | Clifford, GPU y CPU |
Ambas API compilan tu programa en QIR, que contiene instrucciones de movimiento de qubits y solo incluye las puertas que admiten los dispositivos de átomos neutros.
Para obtener más información sobre la QDKsimulación cuántica en , vea Información general de los simuladores cuánticos en QDK.
Visualizador de dispositivos de átomos neutros
El NeutralAtomDeviceAPI incluye un visualizador de dispositivos de átomos neutros para Jupyter Notebook mediante el método show_trace. El visualizador crea un diagrama interactivo que muestra cómo se mueven los cúbits a través de un dispositivo atom neutro básico a medida que se ejecuta el programa. El visualizador no incluye los efectos de pérdida de cúbits u otro ruido.
Para obtener más información sobre el visualizador de dispositivos atom neutros, consulte Cómo usar el visualizador de dispositivos atom neutros.
Modelos de ruido para simulaciones de dispositivos de átomos neutros
Los simuladores cuánticos del QDKPython paquete usan la NoiseConfig clase del qdk.simulation módulo para agregar modelos de ruido a simulaciones. Al realizar simulaciones con las API NeutralAtomDevice o NeutralAtomBackend, sus modelos de ruido solo incluyen el ruido de las compuertas de dispositivos de átomos neutros, el movimiento de cúbits y la medición.
Para obtener más información sobre los modelos de ruido de dispositivos de átomos neutros en QDK, consulte Cómo crear modelos de ruido para simulaciones de dispositivos de átomos neutros en QDK.
Introducción a la simulación de dispositivos de átomos neutros
Para empezar a trabajar con la simulación cuántica en QDK, consulte Cómo instalar y ejecutar los simuladores cuánticos de QDK.
Para obtener información sobre cómo usar el visualizador de dispositivos atom neutros, consulte Cómo usar el visualizador de dispositivos atom neutros.