Co to jest Azure Quantum?

Azure Quantum to usługa przetwarzania kwantowego w chmurze oferowana przez MicrosoftAzure. Azure Quantum zapewnia otwartą, elastyczną i perspektywiczną ścieżkę do obliczeń kwantowych, która dostosowuje się do twojego sposobu pracy.

Azure Quantum Oferuje szereg rozwiązań do obliczeń kwantowych, w tym sprzęt kwantowy od wiodących w branży dostawców, oprogramowania kwantowego i usług kwantowych. Za pomocą Azure Quantumprogramu można uruchamiać programy kwantowe na rzeczywistym sprzęcie kwantowym, symulować algorytmy kwantowe i oszacować zasoby potrzebne do uruchamiania programów kwantowych na przyszłych skalowanych maszynach kwantowych.

Aby dowiedzieć się więcej na temat używania obliczeń kwantowych i algorytmów kwantowych, zobacz Co to jest obliczenia kwantowe?

Jak zacząć korzystać z Azure Quantum

Aby użyć Azure Quantum, musisz mieć konto Azure i obszar roboczy Azure Quantum. Aby tworzyć programy kwantowe i przesyłać zadania w celu uruchamiania programów na platformie Azure Quantum, użyj Microsoft Quantum Development Kit (QDK).

Aby uzyskać Azure konto, zarejestruj się bezpłatnie i wybierz abonament pay-as-you-go. Jeśli jesteś uczniem, możesz skorzystać z bezpłatnego Azure konta dla uczniów.

Witryna Microsoft internetowa Quantum

Witryna Microsoft Quantum to główne źródło informacji, gdzie można poznawać obliczenia kwantowe w Microsoft. Najnowsze wiadomości i informacje można uzyskać z witryny Microsoft Quantum. Możesz uczyć się od ekspertów i entuzjastów za pośrednictwem blogów, artykułów i filmów wideo.

Nie potrzebujesz konta Azure, aby uzyskać dostęp do zasobów i informacji w witrynie internetowej Microsoft Quantum.

Microsoft Quantum Development Kit

Zestaw Microsoft Quantum Development Kit (QDK) to zestaw programistyczny przeznaczony specjalnie do opracowywania kwantowego. Zestaw QDK umożliwia pisanie programów w różnych językach programowania kwantowego, debugowanie kodu, wizualizowanie obwodów kwantowych i wyników oraz przesyłanie zadań do dostawców sprzętu kwantowego na Azure Quantum. Zestaw QDK obsługuje Microsoftjęzyk programowania Q# wraz z innymi językami, takimi jak Qiskit, Cirq i OpenQASM.

Zestaw QDK jest bezpłatny i open source. Aby rozpocząć, zainstaluj rozszerzenie QDK w programie Visual Studio Code (VS Code) lub zainstaluj pakiet Python zestawu QDK. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Konfigurowanie elementu Microsoft Quantum Development Kit.

Portal Azure

Jeśli masz konto Azure, użyj portalu Azure, aby utworzyć obszar roboczy Azure Quantum. Obszar Azure Quantum roboczy to kolekcja zasobów skojarzonych z uruchomionymi programami kwantowymi. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Tworzenie obszaru roboczegoAzure Quantum.

Za pomocą Azure portalu można przesyłać programy kwantowe do rzeczywistego sprzętu kwantowego, zarządzać Azure Quantum obszarem roboczym, wyświetlać informacje o zadaniach kwantowych i monitorować programy kwantowe.

Co to jest Q#?

Q# to język programowania kwantowego typu open source utworzony przez Microsoft program do tworzenia i uruchamiania programów kwantowych.

Program kwantowy można traktować jako zestaw klasycznych podroutyn, które współdziałają z systemem kwantowym w celu wykonywania obliczeń. Program języka Q# nie modeluje bezpośrednio stanu kwantowego, ale raczej opisuje sposób interakcji klasycznego komputera sterującego z kubitami. Język Q# jest niezależny od sprzętu, więc nie trzeba uwzględniać rzeczywistych technologii kubitów podczas pisania programów w języku Q#. Kod języka Q# może działać w dowolnej technologii sprzętu kwantowego.

Q# to autonomiczny język, który oferuje wysoki poziom abstrakcji. Nie ma pojęcia stanu kwantowego ani obwodu. Zamiast tego język Q# implementuje programy pod względem instrukcji i wyrażeń, takich jak klasyczne języki programowania, takie jak Python. Możesz bezproblemowo zintegrować klasyczne i kwantowe struktury obliczeniowe w kodzie języka Q#.

Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Wprowadzenie do języka Q#. Aby rozpocząć pisanie kodu w języku Q#, zobacz Tworzenie pierwszego programu w języku Q#.

Co mogę zrobić z Azure Quantum?

Azure Quantum oferuje szeroką gamę usług i narzędzi, które ułatwiają opracowywanie rozwiązań kwantowych.

Aby uzyskać najnowsze informacje na temat Microsoftbadań dotyczących obliczeń kwantowych, zobacz Microsoft stronę Research Quantum Computing (Badania dotyczące obliczeń kwantowych ).

Hybrydowe obliczenia kwantowe

Hybrydowe obliczenia kwantowe odnoszą się do procesów i architektury klasycznego komputera oraz komputera kwantowego współpracującego ze sobą w celu rozwiązania problemu. Najnowsza generacja hybrydowej architektury komputera kwantowego dostępna w programie Azure Quantumumożliwia rozpoczęcie pracy z hybrydowym podejściem klasycznym do programowania.

Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Co to jest hybrydowe przetwarzanie kwantowe?

Szacowanie zasobów w obliczeniach kwantowych

W obliczeniach kwantowych szacowanie zasobów jest techniką zrozumienia zasobów wymaganych do uruchomienia algorytmu na komputerze kwantowym. Gdy rozumiesz wymagania dotyczące zasobów dotyczące uruchamiania programów na różnych typach sprzętu kwantowego, możesz przygotować i udoskonalić rozwiązania kwantowe do uruchamiania na przyszłych skalowanych maszynach kwantowych. Na przykład szacowanie zasobów może pomóc w ustaleniu możliwości przerwania określonego algorytmu szyfrowania na określonym typie komputera kwantowego.

Narzędzie do szacowania zasobów kwantowych Microsoft Quantum umożliwia ocenę decyzji dotyczących architektury, porównanie technologii kubitów i określenie zasobów potrzebnych do uruchomienia określonego algorytmu kwantowego. Możesz wybrać spośród wstępnie zdefiniowanych protokołów odpornych na uszkodzenia lub zaprojektować własne modele. Narzędzie do szacowania zasobów oblicza oszacowania zasobów fizycznych po rozmieszczeniu elementów na podstawie zestawu danych wejściowych, takich jak budżet błędów oraz modele aplikacji kwantowej, architektury sprzętowej i kodu korekcji błędów kwantowych (QEC).

Aby rozpocząć, zobacz How to install and use the Microsoft Quantum resource estimator (Jak zainstalować i używać narzędzia do szacowania zasobów kwantowych).

Symulacje chemii kwantowej z Azure Quantum i zestawem QDK

Możesz traktować mechanikę kwantową jako podstawowy system operacyjny naszego wszechświata, który opisuje, jak zachowują się podstawowe bloki konstrukcyjne natury. Reakcje chemiczne, procesy komórkowe i właściwości materiału są w naturze kwantowej mechaniczne i często obejmują interakcje między ogromną liczbą cząstek kwantowych. Komputery kwantowe mają obietnicę symulowania systemów kwantowych, takich jak cząsteczki, ponieważ kubity mogą służyć do reprezentowania naturalnych stanów kwantowych w tych systemach. Przykłady systemów kwantowych, które kubity mogą modelować, to fotosynteza, nadprzewodnictwo i złożone formacje molekularne.

QDK i Azure Quantum są specjalnie zaprojektowane do przyspieszania odkryć naukowych. Rewolucjonizuj wydajność badań i rozwoju dzięki przepływom pracy symulacji zoptymalizowanym pod kątem skalowania w Azure klastrach obliczeń o wysokiej wydajności (HPC), obliczeniom przyspieszonym przez sztuczną inteligencję, integracji z narzędziami kwantowymi i sprzętem kwantowym oraz przyszłemu dostępowi do Microsoft superkomputera kwantowego.

Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Odblokowanie mocy Azure dla dynamiki molekularnej.

Przyspieszenie kwantowe

Komputery kwantowe działają wyjątkowo dobrze z problemami, które wymagają obliczeń dużej liczby możliwych kombinacji. Te typy problemów można znaleźć w wielu obszarach, takich jak symulacja kwantowa, kryptografia, uczenie maszynowe kwantowe i problemy z wyszukiwaniem.

Jednym z celów badań nad obliczeniami kwantowymi jest zbadanie rodzajów problemów, które komputer kwantowy może rozwiązać szybciej niż klasyczny komputer i ile szybciej. Jednym z dobrze znanych przykładów jest algorytm Grovera, który daje przyspieszenie wielomianowe nad klasycznymi algorytmami.

Algorytm Grovera przyspiesza rozwiązanie do wyszukiwania danych bez struktury, uruchamiając wyszukiwanie w mniejszej liczbie kroków niż jakikolwiek algorytm klasyczny. Ogólnie rzecz biorąc, problemy, które umożliwiają sprawdzenie, czy dana wartość jest prawidłowym rozwiązaniem ("tak lub nie") można sformułować pod względem problemu wyszukiwania.

Aby zapoznać się z implementacją algorytmu Grovera, zobacz Samouczek: implementowanie algorytmu wyszukiwania Grovera w języku Q#.

Dostawcy kwantowi dostępni w witrynie Azure Quantum

Azure Quantum oferuje jedne z najbardziej atrakcyjnych i zróżnicowanych zasobów kwantowych dostępnych dzisiaj od liderów branży. Azure Quantum obecnie współpracuje z następującymi dostawcami, aby umożliwić uruchamianie programów kwantowych na prawdziwym sprzęcie lub w symulatorach sprzętu.

Wybierz dostawcę, który najlepiej odpowiada cechom twojego problemu i potrzebom.

• IonQ: dynamicznie rekonfigurowalne komputery kwantowe wykorzystujące pułapkowane jony, obsługujące do 36 w pełni połączonych kubitów, umożliwiające wykonanie bramki dwukubitowej między dowolną parą.
• Pasqal: neutralne procesory kwantowe oparte na atomach neutralnych, które działają w temperaturze pokojowej, z długim czasem spójności i imponującą łącznością kubitów.
• Quantinuum: Systemy z uwięzionymi jonami z wysoką wiernością, w pełni połączonymi kubitami, niskimi wskaźnikami błędów, ponownym użyciem kubitów i możliwością wykonywania pomiarów w trakcie obwodu.
• Rigetti: Obsługiwane przez nadprzewodzące procesory kwantowe oparte na kubitach, systemy te oferują szybkie czasy bramy, logikę warunkową o małym opóźnieniu i szybkie czasy wykonywania programu.

Aby uzyskać więcej informacji na temat specyfikacji każdego dostawcy, zobacz pełną listę obliczeń kwantowych.

Aby uzyskać informacje o kosztach zadań, zobacz Cennik w programie Azure Quantum oraz FAQ: Przegląd kosztów i rozliczeń zadań w programie Azure Quantum.

Powiązana zawartość

Aby rozpocząć korzystanie z usługi Azure Quantum, zapoznaj się z następującymi linkami:

• Tworzenie obszaru roboczego Azure Quantum
• Wprowadzenie do języka Q# i programu Visual Studio Code
• Zainstaluj Microsoft Quantum Development Kit
• Jak przesłać zadania do Azure Quantum