Co je Azure Quantum?
Azure Quantum je cloudová služba kvantového computingu Azure. Azure Quantum poskytuje otevřenou, flexibilní a budoucí cestu k kvantovým výpočtům, která se přizpůsobí způsobu práce.
Azure Quantum nabízí celou řadu řešení kvantových výpočtů, včetně kvantového hardwaru od špičkových poskytovatelů, kvantového softwaru a kvantových služeb. Pomocí Azure Quantum můžete spouštět kvantové programy na skutečném kvantovém hardwaru, simulovat kvantové algoritmy a odhadnout prostředky potřebné ke spouštění kvantových programů v budoucích škálovaných kvantových počítačích.
Další informace o používání kvantových výpočtů a kvantových algoritmů najdete v tématu Principy kvantových výpočtů.
Jak začít s Azure Quantum?
Abyste mohli začít s Azure Quantum, musíte nejprve určit aktuální nastavení a požadavky. Ať už jste vývojář nebo ne, a jestli máte účet Azure, nebo ne, existují různé způsoby, jak začít s Azure Quantum. Následující tabulka obsahuje pokyny založené na typu uživatele:
| Typ uživatele | Jak začít |
|---|---|
| Nemám účet Azure a nejsem vývojář | Můžete navštívit web Azure Quantum. |
| Nemám účet Azure a jsem vývojář | Můžete nainstalovat Quantum Development Kit visual Studio Code. |
| Mám účet Azure | Můžete začít vytvořením pracovního prostoru Azure Quantum. Pak můžete použít Azure Portal nebo nainstalovat Quantum Development Kit Visual Studio Code. |
Abyste mohli používat Azure Quantum, nemusíte mít účet Azure. Pokud ale chcete kvantové programy odeslat do skutečného kvantového hardwaru v Azure Quantum, potřebujete účet Azure a pracovní prostor Azure Quantum.
Pokud chcete mít účet Azure, můžete se zaregistrovat zdarma a zaregistrovat se k předplatnému s průběžným platbou. Pokud jste student, můžete využít bezplatný účet Azure pro studenty.
Tip
Když vytvoříte pracovní prostor Azure Quantum, automaticky získáte bezplatnékredity Azure Quantum v USD 500 pro každého poskytovatele kvantového hardwaru. Kredity Azure Quantum můžete použít k odeslání prvních kvantových programů do skutečného kvantového hardwaru.
Web Azure Quantum
Azure Quantum (quantum.microsoft.com) je centrálním prostředkem pro zkoumání kvantových výpočtů. S využitím Copilotu ve službě Azure Quantum můžete pracovat s chatovacím robotem zaměřeným na kvantový graf, který vám pomůže psát kód a lépe porozumět kvantovým konceptům. Můžete se také učit od odborníků a nadšenců prostřednictvím blogů, článků a videí.
Ukázky kódu Q# můžete vyzkoušet v online editoru kódu, odeslat úlohu do cloudového emulátoru Quantinuum H-Series a otevřít kód ve VS Code pro web a pokračovat v práci v předkonfiguračním kvantovém prostředí.
Web Azure Quantum je bezplatný a nevyžaduje účet Azure. Abyste mohli začít, stačí vám e-mailový účet Microsoft (MSA). Další informace najdete v tématu Prozkoumání copilotu v Azure Quantum.
Visual Studio Code
Azure Quantum nabízí Quantum Development Kit sadu QDK (QDK). Pomocí sady QDK můžete psát kvantové programy V#, ladit kód, získávat zpětnou vazbu kódu v reálném čase a zvolit svůj target počítač. QDK je jediná vývojová sada připravená pro kvantové výpočty odolné proti chybám (FTQC). Kromě podpory pro Q# podporuje QDK také programy Qiskit a Cirq pro kvantové výpočty, takže pokud už pracujete v jiných vývojových jazycích, můžete také spouštět okruhy v Azure Quantum.
Je Quantum Development Kit bezplatná a dostupná v editoru Visual Studio Code. Další informace najdete v tématu Nastavení rozšíření QDK.
Poznámka:
K provozování místních kvantových programů na poskytovatelích Azure Quantum se vyžaduje pracovní prostor Azure Quantum. Další informace najdete v tématu Vytvoření pracovního prostoru Azure Quantum.
Azure Portal
Pokud máte účet Azure, můžete pomocí webu Azure Portal vytvořit pracovní prostor Azure Quantum. Pracovní prostor Azure Quantum je kolekce prostředků přidružených ke spouštění kvantových prostředků. Další informace najdete v tématu Vytvoření pracovního prostoru Azure Quantum.
Pomocí webu Azure Portal můžete odesílat kvantové programy do skutečného kvantového hardwaru, spravovat pracovní prostor Azure Quantum, prohlížet kvantové úlohy a monitorovat kvantové programy.
Co je Q#?
Q# je opensourcový kvantový programovací jazyk pro vývoj a spouštění kvantových programů.
Kvantový program lze považovat za určitou sadu klasických podprogramů, které při zavolání provádějí výpočty interakcí s kvantovým systémem; Program napsaný v Q# nemodeluje přímo kvantový stav, ale popisuje, jak klasický řídicí počítač komunikuje s qubity. Díky tomu můžete být zcela nezávislí na tom, jaký kvantový stav je dokonce na každém target počítači, což může mít různé interpretace v závislosti na daném počítači.
Q# je samostatný jazyk nabízející vysokou úroveň abstrakce. Neexistuje žádný pojem o kvantovém stavu nebo okruhu; místo toho Q# implementuje programy z hlediska příkazů a výrazů, podobně jako klasické programovací jazyky. Jazyk Q# tedy podporuje integraci bohatých klasických a kvantových výpočtů.
Další informace najdete v tématu Úvod do jazyka Q#. Pokud chcete začít psát kód Q#, přečtěte si téma Vytvoření prvního programu v jazyce Q#.
Co můžu dělat s Azure Quantum?
Azure Quantum nabízí širokou škálu služeb a nástrojů, které vám pomůžou s vývojem kvantových řešení.
Nejnovější informace o výzkumu kvantových výpočtů od Microsoftu najdete na stránce Microsoft Research Quantum Computing .
Hybridní kvantové výpočty
Hybridní kvantové výpočty odkazují na procesy a architekturu klasického počítače a kvantového počítače, který spolupracuje na řešení problému. S nejnovější generací hybridní architektury kvantového computingu, která je k dispozici v Azure Quantum, můžete začít s programováním kvantových počítačů tím, že budete kombinovat klasické a kvantové instrukce.
Další informace najdete v tématu Hybridní kvantové výpočty.
Odhad prostředků v kvantových výpočtech
V kvantových výpočtech je odhad prostředků schopnost pochopit prostředky, tj. počet qubitů, počet kvantových bran, dobu zpracování atd., který bude vyžadován pro daný algoritmus za předpokladu (nebo převzetí jako parametrů) určitých hardwarových charakteristik. Pochopení počtu qubitů potřebných pro kvantové řešení a rozdíly mezi technologiemi qubitů umožňuje inovátorům připravit a upřesnit jejich kvantová řešení tak, aby běžela na budoucích škálovaných kvantových počítačích a nakonec urychlila jejich kvantový dopad.
Odhad zdrojů Azure Quantum vám umožní posoudit rozhodnutí o architektuře, porovnat qubitové technologie a určit prostředky potřebné k provedení daného kvantového algoritmu. Můžete si vybrat z předem definovaných protokolů odolných proti chybám a zadat předpoklady základního fyzického qubitového modelu. Estimátor prostředků Azure Quantum vypočítá odhad fyzického prostředku po rozložení tak, že vezme v úvahu sadu vstupů, jako jsou parametry qubitu, kód opravy kvantových chyb (QEC), rozpočet chyb a další parametry .
Pokud chcete začít, přečtěte si téma Spuštění prvního odhadu prostředků.
Kvantová simulace s využitím elementů Azure Quantum
Kvantová mechanika je základní "operační systém" vesmíru. Popisuje, jak se chovají základní stavební bloky přírody. Chování přírody, jako jsou chemické reakce, biologické reakce a materiálové formace, často zahrnují kvantové interakce mnoha těl. Pro simulaci vnitřně kvantových mechanických systémů, jako jsou molekuly, je kvantový computing slibný, protože qubity lze použít k reprezentaci přirozených stavů. Příklady kvantových systémů, které mohou kvantové výpočty modelovat, jsou fotosyntéza, superkonduktivita a komplexní molekulární formace.
Funkce Azure Quantum Elements je vytvořená účelově, aby urychlila vědecké zjišťování. Znovu vytvořte produktivitu výzkumu a vývoje pomocí pracovních postupů simulace optimalizovaných pro škálování na clusterech Vysokovýkonného výpočetního prostředí (HPC) Azure, akcelerovaných výpočetních technologií AI, rozšířeného odůvodnění pomocí AI, integraci s kvantovými nástroji, abyste mohli začít experimentovat s existujícím kvantovým hardwarem a přistupovat v budoucnu k kvantovému superpočítači Microsoftu.
Další informace najdete v tématu Odemknutí výkonu Azure for Molecular Dynamics.
Kvantové zrychlení
Kvantové počítače dělají mimořádně dobře problémy, které vyžadují výpočet velkého počtu možných kombinací. Tyto typy problémů najdete v mnoha oblastech, jako jsou kvantové simulace, kryptografie, kvantové strojové učení a problémy s vyhledáváním.
Jedním z cílů výzkumu kvantových výpočtů je studovat, které problémy je možné vyřešit kvantovým počítačem rychleji než klasický počítač a jak velké zrychlení může být. Jedním dobře známým příkladem je Groverův algoritmus, který přináší polynomické zrychlení oproti klasickým protějškům.
Groverův algoritmus zrychluje řešení na nestrukturovaná vyhledávání dat a spouští hledání v menším počtu kroků, než by mohl jakýkoli klasický algoritmus. Každý problém, který vám umožní zkontrolovat, zda je daná hodnota $x$ platným řešením ("ano nebo žádný problém") lze formulovat z hlediska problému hledání.
Implementace Groverova algoritmu najdete v tématu Kurz: Implementace Groverova vyhledávacího algoritmu v jazyce Q#.
Poskytovatelé kvantových služeb, kteří jsou k dispozici v Azure Quantum
Azure Quantum nabízí některé z nejvýraznějších a různorodých kvantových prostředků, které jsou dnes dostupné od vedoucích pracovníků z oboru. Azure Quantum v současné době spolupracuje s následujícími poskytovateli, kteří vám umožní spouštět kvantové programy V# na skutečném hardwaru a možnost otestovat kód na simulovaných kvantových počítačích.
Vyberte poskytovatele, který nejlépe vyhovuje charakteristikám vašeho problému a vašich potřeb.
- IONQ: Dynamicky rekonfigurovatelné zachytané kvantové počítače ion pro až 11 plně připojených qubitů, které umožňují spustit bránu dvou qubitů mezi libovolnou dvojicí.
- PASQAL (Private Preview): Neutrální kvantové procesory založené na atomech provozované při pokojové teplotě s dlouhou soudržností a působivým připojením qubitu.
- Quantinuum: Systémy trapped-ion s vysokou věrností, plně připojenými qubity, nízkými mírami chyb, opětovným použitím qubitu a schopností provádět měření středního okruhu.
- Rigetti: Systémy Rigetti jsou poháněny superkondukčními qubitovými kvantovými procesory. Nabízejí rychlé doby hradlů, podmíněnou logiku s nízkou latencí a časy rychlého provádění programu.
Další informace o specifikacích jednotlivých poskytovatelů najdete v úplném target kvantových výpočtů.
Zprostředkovatelé připravujeme
- Quantum Circuits, Inc: Full-stack superconducting circuits, with real-time feedback that enables error correction, encoding-agnostic entangangling gates.
Související obsah
Začněte používat Azure Quantum: