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Le Microsoft Quantum Development Kit (QDK) fournit un ensemble d’outils de simulation qui vous permettent d’évaluer et d’itérer sur vos programmes quantiques avant de les exécuter sur du matériel quantique réel. Les API de simulation d’appareil atomique neutre modélisent les types de traitement du bruit et des qubits qui se produisent lorsque les programmes s’exécutent sur des ordinateurs quantiques atom neutres, tels que la perte de qubit et le mouvement qubit. Si vous envisagez d’exécuter vos programmes quantiques sur du matériel atom neutre, utilisez les API de simulation d’appareil atom neutre pour tester et affiner votre code.
Fonctionnement des ordinateurs quantiques atom neutres
Les appareils atom neutres sont l’une des nombreuses technologies actuelles du matériel informatique quantique. D’autres technologies incluent des qubits superconducteurs, des qubits d’ion piégés et des qubits topologiques. Chaque technologie a ses propres atouts et inconvénients. Les ordinateurs quantiques à atomes neutres offrent une bonne évolutivité, une connectivité flexible entre les qubits et de longs temps de cohérence, mais présentent toutefois des difficultés en matière de fidélité des portes et de complexité de la commande des lasers.
La technologie de qubit exacte utilisée dans un dispositif à atomes neutres dépend de l’architecture spécifique. Mais en général, chaque qubit est un seul atome neutre électriquement. Les états qubit 0 et 1 correspondent à différents états d’énergie des atomes. Les atomes sont organisés dans des tableaux 2D ou 3D sur l’appareil. Les lasers piègent les atomes en place et les déplacent entre différentes zones dans le dispositif pour le stockage, la mesure et les interactions qui réalisent des portes quantiques.
Outils de simulation de dispositifs à atomes neutres dans le QDK
La simulation de dispositif à atomes neutres dans le QDK modélise les propriétés suivantes du matériel quantique à atomes neutres :
- Les appareils contiennent uniquement des portes $S_X$, $R_Z$ et $CZ$.
- Les qubits se déplacent physiquement entre les zones de stockage, d’interaction et de mesure sur l’appareil.
Le QDKPython package a deux API pour la simulation d’appareil atom neutre, en fonction du format de votre programme :
| API | QDK Module | Format d’entrée | Simulateurs pris en charge |
|---|---|---|---|
NeutralAtomDevice |
qdk.simulation |
QIR | Clifford, GPU et CPU |
NeutralAtomBackend |
qdk.qiskit |
Qiskit | Clifford, GPU et CPU |
Les deux API compilent votre programme en QIR, qui comporte des instructions de déplacement de qubits et contient uniquement les portes prises en charge par les dispositifs à atomes neutres.
Pour plus d’informations sur la simulation quantique dans le QDK, consultez Vue d’ensemble des simulateurs quantiques dans le QDK.
Visualiseur de dispositif à atomes neutres
Le NeutralAtomDeviceAPI inclut un visualiseur de dispositif à atomes neutres pour Jupyter Notebook grâce à la méthode show_trace. Le visualiseur crée un diagramme interactif qui montre comment les qubits passent par un appareil atom neutre de base à mesure que votre programme s’exécute. Le visualiseur n’inclut pas les effets de la perte de qubits ni d’autres sources de bruit.
Pour plus d’informations sur le visualiseur de l’appareil à atomes neutres, consultez Comment utiliser le visualiseur de l’appareil à atomes neutres.
Modèles de bruit pour les simulations de dispositifs à atomes neutres
Les simulateurs quantiques du QDKPython package utilisent la NoiseConfig classe du qdk.simulation module pour ajouter des modèles de bruit aux simulations. Lorsque vous effectuez des simulations avec les API NeutralAtomDevice ou NeutralAtomBackend, vos modèles de bruit ne prennent en compte que le bruit des portes du dispositif à atomes neutres, le déplacement des qubits et la mesure.
Pour plus d’informations sur les modèles de bruit pour les dispositifs à atomes neutres dans le QDK, consultez Comment créer des modèles de bruit pour les simulations de dispositifs à atomes neutres dans le QDK.
Prise en main de la simulation d'appareil à atomes neutres
Pour commencer à utiliser la simulation quantique dans le QDK, consultez Comment installer et exécuter les QDK simulateurs quantiques.
Pour savoir comment utiliser le visualiseur de périphérique à atomes neutres, consultez Comment utiliser le visualiseur de périphérique à atomes neutres.