Что такое Azure Quantum?

Azure Quantum — это MicrosoftAzureоблачная служба квантовых вычислений. Azure Quantum предоставляет открытый, гибкий и защищенный на будущее путь к квантовым вычислениям, который адаптируется к вашему способу работы.

Azure Quantum предлагает ряд решений квантовых вычислений, включая квантовое оборудование от ведущих поставщиков, квантового программного обеспечения и квантовых служб. С помощью Azure Quantum, вы можете запускать квантовые программы на реальном квантовом оборудовании, моделировать квантовые алгоритмы и оценивать ресурсы, необходимые для запуска квантовых программ на будущих масштабируемых квантовых машинах.

Дополнительные сведения об использовании квантовых вычислений и квантовых алгоритмов см. в статье "Что такое квантовые вычисления?

Как начать работу с Azure Quantum

Как вы начнете работу с Azure Quantum, зависит от вашей настройки и требований. Будь вы разработчиком или у вас уже есть учётная запись Azure, существуют различные способы развивать свою деятельность с Azure Quantum. В следующей таблице приведены рекомендации на основе типа пользователя, который вы являетесь:

Вам не нужна учетная запись Azure для использования Azure Quantum. Но если вы хотите отправить квантовые программы на реальное квантовое аппаратное обеспечение в Azure Quantum, необходимо иметь учетную запись Azure и рабочую область Azure Quantum.

Чтобы получить Azure учетную запись, зарегистрируйтесь бесплатно и зарегистрируйтесь для подписки по мере использования. Если вы студент, вы можете воспользоваться бесплатной Azure учетной записью для учащихся.

Веб-сайт Microsoft Quantum

Веб-сайтMicrosoft Quantum — это центральный ресурс, где можно изучать квантовые вычисления. Вы можете взаимодействовать с Copilot в Azure Quantum, специализированной на квантовых технологиях интеллектуальной системе ИИ, которая помогает писать код и лучше понимать квантовые концепции. Вы также можете узнать от экспертов и энтузиастов через блоги, статьи и видео.

Вы можете попробовать примеры кода Q# в редакторе веб-кода, отправить код в облачный эмулятор Quantinuum и открыть код в VS Code для веб-сайта, чтобы работать в предварительно настроенной квантовой среде.

Веб-сайт Microsoft Quantum является бесплатным для использования и не требует учетной Azure записи. Чтобы приступить к работе, вам нужна только Microsoft учетная запись электронной почты (MSA). Дополнительные сведения см. в разделе "Изучение Copilot в Azure Quantum".

Visual Studio Code

Azure Quantum предлагает Quantum Development Kit (QDK), комплект разработки программного обеспечения, разработанный специально для квантовых разработок. С помощью QDK вы можете создавать программы на разных языках квантового программирования, отлаживать код, получать отзывы о коде в режиме реального времени и отправлять задания в реальное квантовое оборудование с помощью Azure Quantum. QDK поддерживает Microsoftязык программирования Q#, а также другие языки, такие как Qiskit, Cirq и OpenQASM.

Это Quantum Development Kit бесплатное и с открытым исходным кодом. Чтобы приступить к работе, установите расширение QDK в Visual Studio Code (VS Code). Дополнительные сведения см. в разделе Настройка расширения QDK.

Портал Azure

Если у вас есть Azure учетная запись, используйте Azure портал для создания Azure Quantum рабочей области. Azure Quantum Рабочая область — это коллекция ресурсов, связанных с выполнением квантовых программ. Дополнительные сведения см. в Azure Quantum разделе "Создание рабочей области".

На портале Azure вы можете отправлять квантовые программы в реальное квантовое оборудование, управлять Azure Quantum рабочей областью, просматривать сведения о квантовых заданиях и отслеживать квантовые программы.

Что такое Q#?

Q# — это квантовый язык программирования с открытым кодом, созданный Microsoft чтобы разрабатывать и запускать квантовые программы.

Квантовую программу можно рассматривать как набор классических подпрограмм, взаимодействующих с квантовой системой для выполнения вычислений. Программа Q# не напрямую моделирует квантовое состояние, а описывает, как классический компьютер управления взаимодействует с кубитами. Другими словами, Q# является языком программирования, не зависящим от аппаратной платформы, поэтому вам не нужно учитывать конкретные технологии кубитов при написании программ Q#. Код Q# будет выполняться на любой квантовой аппаратной технологии.

Q# — это автономный язык, который предлагает высокий уровень абстракции. Нет понятия квантового состояния или канала. Вместо этого Q# представляет программы в терминах операторов и выражений, как классические языки программирования. Вы можете легко интегрировать классические и квантовые вычислительные структуры в код Q#.

Дополнительные сведения см. в разделе "Общие сведения о Q#". Чтобы начать написание кода Q#, см. статью "Создание первой программы Q#".

Что делать с Azure Quantum?

Azure Quantum предлагает широкий спектр служб и инструментов, которые помогут вам разработать квантовые решения.

Последние сведения об Microsoftисследованиях квантовых вычислений см. на Microsoft странице "Исследования квантовых вычислений ".

Гибридные квантовые вычисления

Гибридные квантовые вычисления относятся к процессам и архитектуре классического компьютера и квантовому компьютеру, работающему вместе для решения проблемы. Благодаря последнему поколению гибридной архитектуры квантовых компьютеров, доступной в Azure Quantum, вы можете приступить к работе с классическим гибридным подходом к программированию.

Дополнительные сведения см. в статье "Гибридные квантовые вычисления".

Оценка ресурсов в квантовых вычислениях

В квантовых вычислениях оценка ресурсов — это возможность понимать ресурсы, необходимые для запуска алгоритма на квантовом компьютере. Когда вы понимаете требования к ресурсам для запуска программ на различных типах квантового оборудования, вы можете подготовить и уточнить квантовые решения для запуска на будущих масштабируемых квантовых машинах. Например, оценка ресурсов поможет определить возможность нарушения определенного алгоритма шифрования на квантовом компьютере.

СредствоAzure Quantum оценки ресурсов позволяет оценивать архитектурные решения, сравнивать технологии кубитов и определять ресурсы, необходимые для выполнения заданного квантового алгоритма. Вы можете выбрать из предварительно определенных протоколов отказоустойчивости или задать собственные параметры оценки. Средство оценки ресурсов вычисляет оценки физического ресурса после макета, учитывая набор входных данных, таких как параметры кубита, код исправления квантовых ошибок (QEC), бюджет ошибки и другие параметры.

Чтобы начать, см. Выполнение первой оценки ресурсов.

Моделирование квантовой химии с помощью Azure Quantum

Квантовая механика похожа на базовую операционную систему нашей вселенной и описывает, как ведут себя фундаментальные стандартные блоки природы. Химические реакции, клеточные процессы и материальные свойства имеют квантово-механическую природу и часто связаны с взаимодействием между огромным количеством квантовых частиц. Квантовые компьютеры обещают имитировать внутренне квантовые механические системы, такие как молекулы, потому что кубиты могут использоваться для представления естественных квантовых состояний в этих системах. Примеры квантовых систем, которые можно моделировать, включают фотоинтезис, сверхдуктивность и сложные молекулярные образования.

QDK и Azure Quantum предназначены для ускорения научного обнаружения. Переосмыслите продуктивность исследований и разработок с помощью рабочих процессов моделирования, оптимизированных для масштабирования на кластерах Azure высокопроизводительных вычислений (HPC), ускоренных ИИ вычислений, интеграции с квантовыми инструментами и квантовым оборудованием, а также доступ в будущем к Microsoft квантовому суперкомпьютеру.

Дополнительные сведения см. в разделе "Разблокировка возможностей для молекулярной Azure динамики".

Квантовое ускорение

Квантовые компьютеры делают исключительно хорошо с проблемами, которые требуют вычислений большого количества возможных сочетаний. Такие типы задач встречаются во многих областях, например в квантовом моделировании, шифровании, квантовом машинном обучении и задачах поиска.

Одна из целей исследования квантовых вычислений заключается в изучении того, какие виды проблем можно решить квантовым компьютером быстрее, чем классический компьютер, и насколько большой скорость может быть. Одним из известных примеров является алгоритм Гровера, который обеспечивает многономиальную скорость по сравнению с классическими аналогами.

Алгоритм Гровера ускоряет поиск в неструктурированных данных, выполняя меньшее количество шагов, чем любой другой классический алгоритм. Действительно, любая проблема, которая позволяет проверить, является ли заданное значение допустимым решением ("да или нет проблемы") можно сформулировать с точки зрения проблемы поиска.

См. руководство по реализации алгоритма поиска Гровера в Q# .

Поставщики квантовых вычислений, доступные в Azure Quantum

Azure Quantum предлагает некоторые из самых убедительных и разнообразных квантовых ресурсов, доступных сегодня от отраслевых лидеров. Azure Quantum В настоящее время партнеры со следующими поставщиками позволяют запускать квантовые программы на реальном оборудовании и проверять код на аппаратных симуляторах.

Выберите поставщика, характеристики которого более всего соответствуют требуемым для решения вашей задачи и удовлетворения ваших потребностей.

• IONQ: динамически перенастраиваемые квантовые компьютеры на основе ионных ловушек для до 36 полностью связанных кубитов, что позволяет запускать двухкубитные операции между любой парой кубитов.
• PASQAL: нейтральные квантовые процессоры на основе атомов, работающие при комнатной температуре, с длительным временем согласованности и впечатляющим подключением кубитов.
• Quantinuum: Системы с высоким уровнем точности, полностью связанные кубиты, низкие уровни ошибок, повторное использование кубитов и возможность выполнять промежуточные измерения в цепи.
• Rigetti: Эти системы, основанные на сверхпроводящих квантовых процессорах с кубитами, обеспечивают быстрое время выполнения операций, условную логику с низкой задержкой и быстрое выполнение программ.

Для получения дополнительной информации о спецификациях каждого поставщика см. полный список квантовых вычислений.

Дополнительные сведения о затратах на работу см. в Azure Quantum разделе "Цены" и вопросы и ответы: общие сведения о затратах на работу и выставлении счетов.Azure Quantum

Связанный контент

Чтобы начать использование Azure Quantum, ознакомьтесь со следующими ссылками:

• Azure Quantum Создание рабочей области
• Начало работы с Q# и Visual Studio Code
• Установите Quantum Development Kit
• Запуск схемы Qiskit в Azure Quantum