Como usar o visualizador de dispositivo de átomo neutro

O Microsoft Quantum Development Kit (QDK) oferece vários simuladores quânticos e um visualizador para computadores quânticos de átomos neutros. O visualizador de dispositivo atom neutro produz um diagrama interativo que permite acompanhar como os qubits se movem e são processados quando seu programa é executado em um dispositivo atom neutro básico. Este artigo explica como acessar e usar o visualizador em Jupyter Notebook.

Para obter instruções sobre como instalar os simuladores e o visualizador, consulte Como instalar e executar os QDK simuladores quânticos.

Como criar um diagrama de qubit de átomo neutro

Para criar um diagrama de qubit com o visualizador de átomos neutros, siga estas etapas:

1. In VS Code, abra o menu Exibir e escolha Paleta de Comandos.

2. Insira e selecione Criar: Novo Jupyter Notebook. Abre-se uma nova guia com um arquivo vazio Jupyter Notebook.

3. Importe os pacotes e objetos necessários. Na primeira célula, insira e execute o seguinte código:

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

4. Escreva o circuito do OpenQASM e compile o circuito no QIR. Por exemplo, o circuito a seguir envolve dois qubits:

   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. Criar um objeto simulador usando NeutralAtomDevice.

   simulator = NeutralAtomDevice()
   

6. Para acessar o visualizador, chame o show_trace método e passe o QIR para seu programa.

   simulator.show_trace(qir)
   

   O visualizador é exibido na célula de saída.

Como interagir com o visualizador

O visualizador tem elementos interativos que permitem explorar uma simulação de como os qubits se comportam à medida que seu programa é executado em um computador quântico atom neutro básico. O diagrama do dispositivo é uma grade 2D com linhas e colunas rotuladas. Cada ponto em uma posição da grade representa um qubit de átomo neutro no dispositivo.

O diagrama contém três zonas:

Elementos interativos no visualizador

Para interagir com o visualizador, use os elementos na parte superior do diagrama. O diagrama contém os seguintes elementos:

1. Botão Reproduzir: Selecione este botão para reproduzir uma animação da execução do programa. A animação passa por cada etapa do programa até que o programa termine. Durante a animação, selecione este botão novamente para pausar a animação na etapa atual. Quando a animação terminar, selecione este botão novamente para iniciar a animação desde o início.
2. Botões para frente e para trás: Selecione esses botões para percorrer o programa uma etapa de cada vez sem reproduzir a animação completa.
3. Controle deslizante de progresso: Esse elemento mostra a etapa atual do programa. Mova o controle deslizante para percorrer o programa e escolha uma etapa específica. Em cada etapa, passe o mouse sobre um qubit para ver de onde o qubit foi movido na etapa anterior.
4. Botões de redimensionamento: Selecione o botão de seta para cima para aumentar o tamanho do diagrama e selecione o botão de seta para baixo para diminuir o tamanho do diagrama.
5. Ícone de informações: Passe o mouse sobre esse ícone para exibir uma lista de atalhos de teclado que permitem interagir com o diagrama. O atalho de teclado F acelera a animação, e S desacelera a animação ao selecionar o botão Reproduzir.