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

Чтобы использовать Azure Quantum, необходимо иметь учетную запись Azure и рабочую область Azure Quantum. Чтобы разрабатывать квантовые программы и отправлять задания для запуска программ на Azure Quantum, используйте Microsoft Quantum Development Kit (QDK).

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-сайт Microsoft Quantum — это центральный ресурс, где можно изучать квантовые вычисления на Microsoft. Вы можете получить последние новости и сведения от Microsoft Quantum. Вы можете узнать от экспертов и энтузиастов с помощью блогов, статей и видео.

Для доступа к ресурсам и информации на веб-сайте Azure Quantum не требуется учетная запись Microsoft />.

Microsoft Quantum Development Kit

Microsoft Quantum Development Kit (QDK) — это пакет разработки программного обеспечения, разработанный специально для квантовой разработки. С помощью QDK можно создавать программы на разных языках квантового программирования, отлаживать код, визуализировать квантовые каналы и результаты и отправлять задания в поставщики квантовых оборудования на Azure Quantum. QDK поддерживает Microsoftязык программирования Q#, а также другие языки, такие как Qiskit, Cirq и OpenQASM.

QDK является бесплатным и открытым кодом. Чтобы приступить к работе, установите расширение QDK в Visual Studio Code (VS Code) или установите библиотеку Python QDK. Дополнительные сведения см. в разделе "Настройка Microsoft Quantum Development Kit".

Портал Azure

Если у вас есть учетная запись Azure, используйте портал Azure /> для создания рабочей области Azure Quantum. 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. Q# не зависит от оборудования, поэтому при написании программ Q# не требуется учитывать фактические технологии кубитов. Код Q# может выполняться на любой квантовой аппаратной технологии.

Q# — это автономный язык, который предлагает высокий уровень абстракции. Нет понятия квантового состояния или канала. Вместо этого в Q# программы описываются в терминах операторов и выражений, как и в традиционных языках программирования, таких как Python. 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 разделе "Что такое гибридные квантовые вычисления"?

Оценка ресурсов в квантовых вычислениях

В квантовых вычислениях оценка ресурсов — это метод для понимания ресурсов, необходимых 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 определенном типе квантового компьютера.

Средство оценки ресурсов Microsoft Quantum позволяет оценивать архитектурные решения, сравнивать технологии кубита и определять ресурсы, необходимые для выполнения определенного квантового алгоритма. Вы можете выбрать предварительно определенные протоколы отказоустойчивости или разработать собственные модели. Средство оценки ресурсов вычисляет оценки физических ресурсов после макета из набора входных данных, таких как бюджет ошибок и модели квантового приложения, аппаратной архитектуры и кода исправления квантовых ошибок (QEC).

Чтобы приступить к работе, ознакомьтесь с разделом Microsoft "Установка и использование средства оценки ресурсов Quantum".

Квантовые имитации химии с Azure Quantum и QDK

Вы можете подумать о квантовой механике как базовой операционной системе нашей вселенной, которая 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 квантовые механические системы, такие как молекулы, поскольку кубиты могут использоваться для представления естественных квантовых состояний в этих системах. Примеры квантовых систем, которые кубиты могут моделировать, включают фотоинтезис, сверхпроводимость 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.

Одной из целей исследования квантовых вычислений является изучение видов проблем, которые квантовый компьютер может решить быстрее, чем классический компьютер, и сколько быстрее. Одним из хорошо известных примеров является алгоритм Гровера, который обеспечивает полиномиальное ускорение по сравнению с классическими алгоритмами.

Алгоритм Гровера ускоряет решение для неструктурированных поисков данных, выполняя поиск меньше, чем любой классический алгоритм. Как правило, проблемы, позволяющие проверить, является ли данное 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 сотрудничает со следующими поставщиками, чтобы вы могли запускать свои квантовые программы на реальном оборудовании или на симуляторах оборудования.

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

• IonQ: динамически перенастраиваемые квантовые компьютеры на захваченных ионах с числом до 36 полносвязных кубитов, что позволяет выполнять двухкубитный вентиль между любой парой кубитов.
• Pasqal: Нейтральные квантовые процессоры на основе атомов, которые работают 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 Microsoft Quantum Development Kit
• Запуск схемы Qiskit в Azure Quantum