Cos'è Azure Quantum?

Azure Quantum è il servizio di cloud quantum computing di MicrosoftAzure. Azure Quantum offre un percorso aperto, flessibile e a prova di futuro per il calcolo quantistico che si adatta al modo di lavorare.

Azure Quantum offre una gamma di soluzioni di calcolo quantistico, tra cui hardware quantistico di provider leader del settore, software quantistico e servizi quantistici. Con Azure Quantumè possibile eseguire programmi quantistici su hardware quantistico reale, simulare algoritmi quantistici e stimare le risorse necessarie per eseguire i programmi quantistici in computer quantistici futuri.

Per altre informazioni su come usare il calcolo quantistico e gli algoritmi quantistici, vedere Informazioni sul calcolo quantistico?

Come iniziare a usare Azure Quantum

Per usare Azure Quantum, è necessario avere un account /Azure e un'area di lavoro Azure Quantum. Per sviluppare programmi quantistici e inviare processi per eseguirli su Azure Quantum, utilizzare il Microsoft Quantum Development Kit (QDK).

Per ottenere un account Azure, registrarsi gratuitamente e iscriversi a un abbonamento pay-as-you-go. Se sei uno studente, puoi usufruire di un account gratuito Azure per gli studenti.

Sito Microsoft Web Quantum

Il sito Web Microsoft Quantum è una risorsa centrale in cui è possibile esplorare il calcolo quantistico in Microsoft. È possibile ottenere le ultime notizie e informazioni da Microsoft Quantum. È possibile imparare da esperti e appassionati attraverso blog, articoli e video.

Non è necessario un account Azure per accedere alle risorse e alle informazioni sul sito Web di Microsoft Quantum.

Il Microsoft Quantum Development Kit

Il Microsoft Quantum Development Kit (QDK) è un software development kit progettato appositamente per lo sviluppo quantistico. Con QDK è possibile scrivere programmi in linguaggi di programmazione quantistici diversi, eseguire il debug del codice, visualizzare circuiti quantistici e risultati e inviare processi ai provider hardware quantistici in Azure Quantum. QDK supporta Microsoftil linguaggio di programmazione Q#, insieme ad altri linguaggi come Qiskit, Cirq e OpenQASM.

QDK è gratuito e open source. Per iniziare, installare l'estensione QDK in Visual Studio Code (VS Code) o installare la libreria di Python QDK. Per altre informazioni, vedere Configurare il Microsoft Quantum Development Kit

Portale Azure

Se si dispone di un account Azure, usare il portale Azure per creare un'area di lavoro Azure Quantum. Un'area Azure Quantum di lavoro è una raccolta di asset associati all'esecuzione di programmi quantistici. Per altre informazioni, vedere Creare un'area Azure Quantum di lavoro.

Con il Azure portale è possibile inviare i programmi quantistici a hardware quantistico reale, gestire l'area Azure Quantum di lavoro, visualizzare informazioni sui processi quantistici e monitorare i programmi quantistici.

Che cos'è Q#?

Q# è un linguaggio di programmazione quantistico open source creato da Microsoft per sviluppare ed eseguire i programmi quantistici.

È possibile considerare un programma quantistico come un set di subroutine classiche che interagiscono con un sistema quantistico per eseguire un calcolo. Un programma Q# non modella direttamente lo stato quantistico, ma descrive invece come un computer di controllo classico interagisce con i qubit. Q# è indipendente dall'hardware, quindi non è necessario prendere in considerazione le tecnologie qubit effettive quando si scrivono programmi Q#. Il codice Q# può essere eseguito su qualsiasi tecnologia hardware quantistica.

Q# è un linguaggio autonomo che offre un elevato livello di astrazione. Non esiste alcuna nozione di stato quantistico o circuito. Q# implementa invece programmi in termini di istruzioni ed espressioni, ad esempio linguaggi di programmazione classici come Python. È possibile integrare facilmente strutture di calcolo quantistico e classiche nel codice Q#.

Per altre informazioni, vedere Introduzione a Q#. Per iniziare a scrivere codice Q#, vedere Creare il primo programma Q#.

Cosa posso fare con Azure Quantum?

Azure Quantum offre un'ampia gamma di servizi e strumenti che consentono di sviluppare soluzioni quantistiche.

Per le informazioni più recenti sulla ricerca sul calcolo quantistico di Microsoft, vedere la pagina Microsoft Research Quantum Computing.

Calcolo quantistico ibrido

Il calcolo quantistico ibrido si riferisce ai processi e all'architettura di un computer classico e a un computer quantistico che collaborano per risolvere un problema. Con la generazione più recente di architettura di computer quantistici ibridi disponibile in Azure Quantum, è possibile iniziare a usare un approccio ibrido quantistico classico alla programmazione.

Per altre informazioni, vedere Che cos'è il calcolo quantistico ibrido?

Stima delle risorse nel calcolo quantistico

Nel calcolo quantistico, la stima delle risorse è una tecnica per comprendere le risorse necessarie per eseguire un algoritmo in un computer quantistico. Quando si conoscono i requisiti delle risorse per eseguire i programmi in diversi tipi di hardware quantistico, è possibile preparare e perfezionare le soluzioni quantistico per l'esecuzione in computer quantistici su scalabilità futura. Ad esempio, la stima delle risorse consente di determinare la fattibilità dell'interruzione di un particolare algoritmo di crittografia in un tipo specifico di computer quantistico.

Il Microsoft strumento di stima delle risorse quantum consente di valutare le decisioni relative all'architettura, confrontare le tecnologie qubit e determinare le risorse necessarie per eseguire un algoritmo quantistico specifico. È possibile scegliere tra protocolli a tolleranza di errore predefiniti o impostare parametri di stima personalizzati. Lo strumento di stima delle risorse calcola le stime delle risorse fisiche post-layout da un set di input, ad esempio i parametri qubit, il codice QEC (Quantum Error Correction), il budget degli errori e altri parametri.

Per iniziare, vedere Eseguire la prima stima delle risorse.

Simulazioni di chimica quantistica con Azure Quantum e QDK

Si può pensare alla meccanica quantistica come al sistema operativo sottostante del nostro universo che descrive il comportamento dei blocchi predefiniti fondamentali della natura. Le reazioni chimiche, i processi cellulari e le proprietà materiali sono tutte meccaniche quantistiche e spesso implicano interazioni tra un numero enorme di particelle quantistiche. I computer quantistici promettono di simulare sistemi meccanici quantistici, ad esempio molecole, perché i qubit possono essere usati per rappresentare gli stati quantistici naturali in questi sistemi. Esempi di sistemi quantistici che i qubit possono modellare includono fotosintesi, superconduttivi e formazioni molecolari complesse.

Il QDK e Azure Quantum sono appositamente costruiti per accelerare la scoperta scientifica. Reinventare la produttività di ricerca e sviluppo con flussi di lavoro di simulazione ottimizzati per il ridimensionamento su Azure cluster HPC (High Performance Computing), calcolo accelerato con intelligenza artificiale, integrazione con strumenti quantistici e hardware quantistico e accesso futuro al Microsoftsupercomputer quantistico.

Per altre informazioni, vedere Sbloccare il potenziale di Azure per la dinamica molecolare.

Velocità quantistica

I computer quantistici funzionano in modo eccezionale con problemi che richiedono calcoli di un numero elevato di combinazioni possibili. Questi tipi di problemi sono disponibili in molte aree, ad esempio simulazione quantistica, crittografia, machine learning quantistico e problemi di ricerca.

Uno degli obiettivi della ricerca sul calcolo quantistico è studiare i tipi di problemi che un computer quantistico può risolvere più velocemente di un computer classico e quanto più veloce. Un esempio noto è l'algoritmo di Grover, che produce una velocità polinomiale sugli algoritmi classici.

L'algoritmo di Grover accelera la soluzione alle ricerche di dati non strutturati eseguendo la ricerca in meno passaggi rispetto a qualsiasi algoritmo classico. In generale, i problemi che consentono di verificare se un determinato valore è una soluzione valida (un "sì o nessun problema") può essere formulato in termini di problema di ricerca.

Per un'implementazione dell'algoritmo di Grover, vedere Esercitazione: Implementare l'algoritmo di ricerca di Grover in Q#.

Provider quantistici disponibili in Azure Quantum

Azure Quantum offre alcune delle risorse quantistice più accattivanti e diversificate attualmente disponibili dai leader del settore. Azure Quantum attualmente collabora con i provider seguenti per consentire l'esecuzione dei programmi quantistici su hardware reale o su simulatori hardware.

Scegliere il provider più adatto alle caratteristiche del problema specifico e alle proprie esigenze.

• IonQ: computer quantistici a ioni intrappolati riconfigurabili dinamicamente per un massimo di 36 qubit completamente connessi, che consente di eseguire un gate a due qubit tra qualsiasi coppia.
• Pasqal: processori quantistici neutri basati su atom che operano a temperatura ambiente, con tempi di coerenza lunghi e connettività qubit impressionante.
• Quantinuum: Sistemai a trappola ionica con qubit ad alta fedeltà completamente connessi, frequenze di errore basse e la possibilità di eseguire misurazioni a metà circuito.
• Rigetti: basati su processori quantistici basati su qubit superconduttori, questi sistemi offrono tempi di controllo rapidi, logica condizionale a bassa latenza e tempi di esecuzione rapidi del programma.

Per ulteriori informazioni sulle specifiche di ciascun provider, vedere l'elenco completo del calcolo quantistico.

Per informazioni sui costi dei processi, vedere Prezzi in Azure Quantum e domande frequenti: Informazioni sui costi e la fatturazione dei processi in Azure Quantum.

Contenuto correlato

Per iniziare a usare Azure Quantum, esplorare i collegamenti seguenti:

• Creare un'area Azure Quantum di lavoro
• Introduzione a Q# e Visual Studio Code
• Installare Microsoft Quantum Development Kit
• Eseguire un circuito Qiskit in Azure Quantum