Como usar o visualizador de dispositivos de átomos neutros

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

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

Como criar um diagrama de qubits de átomo neutro

Para criar um diagrama de qubits com o visualizador de átomos neutros, siga estes passos:

1. No VS Code, abra o menu Exibir e escolha Paleta de comandos.

2. Insira e selecione Criar: Novo Jupyter Notebook. Abre uma nova aba com um ficheiro vazio Jupyter Notebook.

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

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

4. Escreve o teu circuito OpenQASM e compila o circuito para QIR. Por exemplo, o seguinte circuito entrelaça 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. Crie um objeto simulador usando NeutralAtomDevice.

   simulator = NeutralAtomDevice()
   

6. Para aceder ao visualizador, chama o show_trace método e passa o QIR do teu programa.

   simulator.show_trace(qir)
   

   O visualizador renderiza 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 enquanto o seu programa corre num computador quântico básico de átomos neutros. O diagrama do dispositivo é uma grelha 2D com linhas e colunas rotuladas. Cada ponto numa posição da grelha representa um qubit atómico neutro no dispositivo.

O diagrama contém três zonas:

Elementos interativos no visualizador

Para interagir com o visualizador, use os elementos no topo do diagrama. O diagrama contém os seguintes elementos:

1. Botão de jogar: Selecione este botão para reproduzir uma animação da execução do seu programa. A animação percorre cada etapa do programa até ao fim do programa. Durante a animação, selecione novamente este botão para pausar a animação no passo atual. Quando a animação terminar, selecione novamente este botão para iniciar a animação do início.
2. Botões para avançar e recuar: Seleciona estes botões para avançar pelo programa passo a passo sem reproduzir a animação completa.
3. Deslizador de progresso: Este elemento mostra a etapa atual do programa. Mova o slider para seguir o programa e escolha um passo específico. Em cada passo, passe o cursor sobre um qubit para ver de onde o qubit se moveu no passo 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 informação: Passe o rato sobre este ícone para ver uma lista de atalhos de teclado que lhe permitem interagir com o diagrama. O atalho de teclado F acelera a animação e S abranda a animação quando selecionar o botão Play.