¿Qué es Azure Quantum?
Azure Quantum es el servicio de computación cuántica en la nube de Azure. Azure Quantum proporciona una ruta de acceso abierta, flexible y a prueba de futuro a la computación cuántica que se adapta a su manera de trabajar.
Azure Quantum ofrece una gama de soluciones de computación cuántica, incluido el hardware cuántico de proveedores líderes del sector, software cuántico y servicios cuánticos. Con Azure Quantum, puede ejecutar programas cuánticos en hardware cuántico real, simular algoritmos cuánticos y calcular los recursos necesarios para ejecutar los programas cuánticos en máquinas cuánticas a escala futura.
Para más información sobre cómo se puede usar la computación cuántica y los algoritmos cuánticos, consulte Descripción de la computación cuántica.
Introducción a Azure Quantum
Para empezar a trabajar con Azure Quantum, primero debe determinar la configuración y los requisitos actuales. Tanto si es desarrollador como si tiene una cuenta de Azure o no, hay diferentes maneras de comenzar su recorrido con Azure Quantum. En la tabla siguiente se proporcionan instrucciones basadas en el tipo de usuario:
| Tipo de usuario | Introducción |
|---|---|
| No tengo una cuenta de Azure y no soy desarrollador | Puede visitar el sitio web de Azure Quantum. |
| No tengo una cuenta de Azure y soy desarrollador | Puede instalar para Quantum Development Kit Visual Studio Code. |
| Tengo una cuenta de Azure | Puede empezar creando un área de trabajo de Azure Quantum. A continuación, puede usar Azure Portal o instalar para Quantum Development Kit Visual Studio Code. |
No es necesario tener una cuenta de Azure para usar Azure Quantum. Sin embargo, si desea enviar los programas cuánticos al hardware cuántico real en Azure Quantum, necesita una cuenta de Azure y un área de trabajo de Azure Quantum.
Para tener una cuenta de Azure, puede registrarse de forma gratuita y registrarse para obtener una suscripción de pago por uso. Si es estudiante, puede aprovechar una cuenta gratuita de Azure para los alumnos.
Sugerencia
Al crear un área de trabajo de Azure Quantum, obtendrá automáticamente créditos gratuitos de Azure Quantum de USD500 para cada proveedor de hardware cuántico. Puede usar los créditos de Azure Quantum para enviar los primeros programas cuánticos al hardware cuántico real.
El sitio web de Azure Quantum
Azure Quantum (quantum.microsoft.com) es un recurso central para explorar la computación cuántica. Puede interactuar con Copilot en Azure Quantum, un bot de chat centrado en quantum que le ayude a escribir código y comprender mejor los conceptos cuánticos. También puede aprender de expertos y aficionados gracias a blogs, artículos y vídeos.
Puede probar los ejemplos de código de Q# en el editor de código en línea, enviar el trabajo al emulador de la serie H de Quantinuum basado en la nube y abrir el código en VS Code para web y seguir trabajando en un entorno cuántico preconfigurado.
El sitio web de Azure Quantum es gratuito y no requiere una cuenta de Azure. Para empezar, todo lo que necesita es una cuenta de correo electrónico de Microsoft (MSA). Para más información, consulte Exploración de Copilot en Azure Quantum.
Visual Studio Code
Azure Quantum ofrece el Quantum Development Kit (QDK). Con el QDK, puede escribir programas cuánticos de Q#, depurar el código, obtener comentarios de código en tiempo real y elegir la target máquina. El QDK es el único kit de desarrollo listo para la computación cuántica tolerante a errores (FTQC). Además de admitir Q#, el QDK también admite programas Qiskit y Cirq para la computación cuántica, por lo que si ya está trabajando en otros lenguajes de desarrollo, también puede ejecutar los circuitos en Azure Quantum.
El Quantum Development Kit valor es gratuito y está disponible en Visual Studio Code. Para obtener más información, consulte Instalación del QDK en Visual Studio Code.
Nota:
Se requiere un área de trabajo de Azure Quantum para ejecutar los programas cuánticos locales en proveedores de Azure Quantum. Para más información, consulte Creación de un área de trabajo de Azure Quantum.
El Portal de Azure
Si tiene una cuenta de Azure, puede usar Azure Portal para crear un área de trabajo de Azure Quantum. Un área de trabajo de Azure Quantum es una colección de recursos asociados a la ejecución de quantum. Para más información, consulte Creación de un área de trabajo de Azure Quantum.
Con Azure Portal, puede enviar los programas cuánticos al hardware cuántico real, administrar el área de trabajo de Azure Quantum, ver los trabajos cuánticos y supervisar los programas cuánticos.
¿Qué es Q#?
Q# es un lenguaje de programación cuántica de código abierto para desarrollar y ejecutar programas cuánticos.
Un programa cuántico se puede considerar un conjunto determinado de subrutinas clásicas que, cuando se llaman, realizan un cálculo mediante la interacción con un sistema cuántico; un programa escrito en Q# no modela directamente el estado cuántico, sino que describe cómo interactúa un equipo de control clásico con los cúbits. Esto le permite ser completamente independiente de lo que es un estado cuántico incluso en cada target máquina, que puede tener diferentes interpretaciones en función de la máquina.
Q# es un lenguaje independiente que ofrece un alto nivel de abstracción. No hay ninguna noción de un estado cuántico o un circuito; en su lugar, Q# implementa programas en términos de instrucciones y expresiones, de forma muy similar a los lenguajes de programación clásicos. Por lo tanto, el lenguaje Q# admite la integración de la computación cuántica y clásica enriquecida.
Para obtener más información, vea Introducción a Q#. Para empezar a escribir código de Q#, consulte Creación del primer programa de Q#.
¿Qué puedo hacer con Azure Quantum?
Azure Quantum ofrece una amplia gama de servicios y herramientas que le ayudarán a desarrollar soluciones cuánticas.
Para obtener la información más reciente de la investigación sobre la computación cuántica de Microsoft, consulte la página Computación cuántica de Microsoft Research.
Computación cuántica híbrida
La computación cuántica híbrida hace referencia a los procesos y la arquitectura de un equipo clásico y un equipo cuántico que trabaja conjuntamente para resolver un problema. Con la última generación de arquitectura de computación cuántica híbrida disponible en Azure Quantum, puede empezar a programar equipos cuánticos mediante la combinación de instrucciones clásicas y cuánticas.
Para más información, consulte Computación cuántica híbrida.
Estimación de recursos en la computación cuántica
En la computación cuántica, la estimación de recursos es la capacidad de comprender los recursos, es decir, el número de cúbits, el número de puertas cuánticas, el tiempo de procesamiento, etc., que serán necesarios para un algoritmo determinado, suponiendo (o tomando como parámetros) determinadas características de hardware. Comprender el número de cúbits necesarios para una solución cuántica y las diferencias existentes entre las tecnologías de cúbits permite a los innovadores preparar y refinar sus soluciones cuánticas para ejecutarse en máquinas cuánticas a escala futura y, en última instancia, acelerar su impacto cuántico.
El estimador de recursos de Azure Quantum permite evaluar decisiones arquitectónicas, comparar tecnologías de cúbits y determinar los recursos necesarios para ejecutar un algoritmo cuántico determinado. Puede elegir entre protocolos predefinidos de tolerancia a errores y especificar suposiciones del modelo de cúbit físico subyacente. El estimador de recursos de Azure Quantum calcula la estimación de recursos físicos posteriores al diseño tomando un conjunto de entradas, como parámetros de cúbit, el código de corrección de errores cuánticos (QEC), el presupuesto de errores y otros parámetros en cuenta.
Para más información, consulte Estimación de recursos en computación cuántica y Ejecución de la primera estimación de recursos.
Simulación cuántica con Azure Quantum Elements
La mecánica cuántica es el "sistema operativo" subyacente del universo. Describe cómo se comportan los bloques de creación fundamentales de la naturaleza. Los comportamientos de la naturaleza, como las reacciones químicas, las reacciones biológicas y las formaciones materiales, suelen implicar interacciones cuánticas de muchos cuerpos. Para simular sistemas mecánicos intrínsecamente cuánticos, como las moléculas, la computación cuántica resulta prometedora, porque se pueden usar cúbits para representar los estados naturales en cuestión. Ejemplos de sistemas cuánticos que la computación cuántica puede modelar son fototésesis, superconductividad y formaciones moleculares complejas.
Azure Quantum Elements está diseñado específicamente para acelerar la detección científica. Reinvente la productividad de investigación y desarrollo con flujos de trabajo de simulación optimizados para el escalado en clústeres de informática de alto rendimiento (HPC) de Azure, computación acelerada por inteligencia artificial, razonamiento aumentado mediante inteligencia artificial, integración con herramientas cuánticas para empezar a experimentar con hardware cuántico existente y acceder en el futuro a la superequipo cuántica de Microsoft.
Para más información, consulte Desbloqueo de la potencia de Azure para Molecular Dynamics.
Aceleraciones cuánticas
Los ordenadores cuánticos funcionan excepcionalmente bien con problemas que requieren el cálculo de un gran número de combinaciones posibles. Estos tipos de problemas se pueden encontrar en muchas áreas, como simulación cuántica, criptografía, aprendizaje automático cuántico y problemas de búsqueda.
Uno de los objetivos de la investigación de la computación cuántica es estudiar qué problemas puede resolver un equipo cuántico más rápido que un equipo clásico y cuánto puede ser la aceleración. Un ejemplo conocido es el algoritmo de Grover, que produce una velocidad polinómica sobre los homólogos clásicos.
El algoritmo de Grover acelera la solución de las búsquedas de datos no estructurados, ejecutando la búsqueda en menos pasos que cualquier algoritmo clásico. De hecho, cualquier problema que permita comprobar si un valor determinado $x$ es una solución válida (un "sí o no hay ningún problema") se puede formular en términos del problema de búsqueda.
Para obtener una implementación del algoritmo de Grover, consulte Tutorial: Implementación del algoritmo de búsqueda de Grover en Q#.
Proveedores cuánticos disponibles en Azure Quantum
Azure Quantum ofrece algunos de los recursos cuánticos más atractivos y diversos disponibles actualmente por parte de los líderes del sector. Azure Quantum se ha asociado con los siguientes proveedores para permitirle ejecutar los programas cuánticos de Q# en hardware real, y darle la opción de probar el código en equipos cuánticos simulados.
Elija el proveedor que mejor se adapte a las características de su problema y sus necesidades.
- IONQ: equipos cuánticos de iones atrapados reconfigurables dinámicamente para hasta 11 cúbits totalmente conectados, lo que le permite ejecutar una puerta de dos cúbits entre cualquier par.
- PASQAL (versión preliminar privada): procesadores cuánticos neutros basados en átomos que funcionan a temperatura ambiente, con tiempos de coherencia largos e impresionante conectividad de cúbits.
- Quantinuum: sistemas de iones atrapados con alta fidelidad, cúbits totalmente conectados, tasas de error bajas, reutilización de cúbits y la capacidad de realizar mediciones de circuitos intermedios.
- Rigetti: los sistemas de Rigetti están alimentados por procesadores cuánticos superconductores basados en cúbits. Ofrecen tiempos de puerta rápidos, lógica condicional de baja latencia y tiempos de ejecución rápidos del programa.
Para obtener más información sobre las especificaciones de cada proveedor, consulte la lista completa de computación target cuántica.
Para más información sobre el costo del trabajo, consulte Precios en Azure Quantum y preguntas más frecuentes: Descripción de los costos y la facturación de trabajos en Azure Quantum.
Próximamente, los proveedores
- Quantum Circuits, Inc: circuitos superconductores de pila completa, con comentarios en tiempo real que permiten la corrección de errores y puertas de entrelazamiento independientes de la codificación.
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