Che cos'è Azure Quantum?
Azure Quantum è il servizio di calcolo quantistico cloud di Azure. 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 Quantum è 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 iniziare a usare Azure Quantum, è prima necessario determinare la configurazione e i requisiti correnti. Indipendentemente dal fatto che si sia uno sviluppatore o meno e che si disponga o meno di un account Azure, esistono diversi modi per iniziare il percorso con Azure Quantum. La tabella seguente fornisce indicazioni in base al tipo di utente:
| Tipo utente | Come iniziare |
|---|---|
| Non si ha un account Azure e non si è uno sviluppatore | È possibile visitare il sito Web di Azure Quantum |
| Non si ha un account Azure e si è uno sviluppatore | È possibile installare per Quantum Development Kit Visual Studio Code |
| Si dispone di un account Azure | È possibile iniziare creando un'area di lavoro di Azure Quantum. È quindi possibile usare il portale di Azure o installare Quantum Development Kit per Visual Studio Code |
Non è necessario avere un account Azure per usare Azure Quantum. Tuttavia, se si vogliono inviare i programmi quantistici all'hardware quantistico reale in Azure Quantum, sono necessari un account Azure e un'area di lavoro di Azure Quantum.
Per avere un account Azure, è possibile registrarsi gratuitamente e iscriversi per ottenere una sottoscrizione con pagamento in base al consumo. Gli studenti possono usufruire di un account Azure gratuito per gli studenti.
Suggerimento
Quando si crea un'area di lavoro di Azure Quantum, si ottengono automaticamente crediti Azure Quantum gratuiti per ogni provider di hardware quantistico. È possibile usare i crediti Azure Quantum per inviare i primi programmi quantistici all'hardware quantistico reale.
Sito Web di Azure Quantum
Azure Quantum (quantum.microsoft.com) è una risorsa centrale per l'esplorazione del calcolo quantistico. È possibile interagire con Copilot in Azure Quantum, un chatbot incentrato sul quantum che consente di scrivere codice e comprendere meglio i concetti quantistici. È anche possibile imparare da esperti e appassionati attraverso blog, articoli e video.
È possibile provare esempi di codice Q# nell'editor di codice online, inviare il processo all'emulatore Quantinuum H-Series basato sul cloud e aprire il codice in VS Code per il Web e continuare a lavorare in un ambiente quantistico preconfigurato.
Il sito Web di Azure Quantum è gratuito e non richiede un account Azure. Per iniziare, è sufficiente un account di posta elettronica Microsoft (MSA). Per altre informazioni, vedere Esplorare Copilot in Azure Quantum.
Visual Studio Code
Azure Quantum offre ( Quantum Development Kit QDK) . Con QDK è possibile scrivere programmi quantistici Q#, eseguire il debug del codice, ottenere feedback sul codice in tempo reale e scegliere il target computer. QDK è l'unico kit di sviluppo pronto per il calcolo quantistico a tolleranza di errore (FTQC). Oltre a supportare Q#, QDK supporta anche i programmi Qiskit e Cirq per il calcolo quantistico, quindi se si lavora già in altri linguaggi di sviluppo, è anche possibile eseguire i circuiti in Azure Quantum.
Quantum Development Kit è gratuito e disponibile in Visual Studio Code. Per altre informazioni, vedere Installare QDK in Visual Studio Code.
Nota
Per eseguire i programmi quantistici locali nei provider di Azure Quantum, è necessaria un'area di lavoro di Azure Quantum. Per altre informazioni, vedere Creare un'area di lavoro di Azure Quantum.
Ilportale di Azure
Se si ha un account Azure, è possibile usare il portale di Azure per creare un'area di lavoro di Azure Quantum. Un'area di lavoro di Azure Quantum è una raccolta di asset associati all'esecuzione quantistica. Per altre informazioni, vedere Creare un'area di lavoro di Azure Quantum.
Con il portale di Azure è possibile inviare i programmi quantistici all'hardware quantistico reale, gestire l'area di lavoro di Azure Quantum, visualizzare i processi quantistici e monitorare i programmi quantistici.
Che cos'è Q#?
Q# è un linguaggio di programmazione quantistico open source per lo sviluppo e l'esecuzione di programmi quantistici.
Un programma quantistico può essere visto come un particolare set di subroutine classiche che, quando viene chiamato, eseguono un calcolo interagendo con un sistema quantistico; un programma scritto in Q# non modella direttamente lo stato quantistico, ma descrive invece come un computer di controllo classico interagisce con i qubit. Ciò consente di essere completamente indipendenti da ciò che uno stato quantistico si trova anche in ogni target macchina, che potrebbe avere interpretazioni diverse a seconda della macchina.
Q# è un linguaggio autonomo che offre un elevato livello di astrazione. Non esiste alcuna nozione di stato quantistico o di un circuito; Q# implementa invece programmi in termini di istruzioni ed espressioni, molto simili ai linguaggi di programmazione classici. Il linguaggio Q# supporta quindi l'integrazione di un calcolo quantistico e classico avanzato.
Per altre informazioni, vedere Introduzione a Q#. Per iniziare a scrivere codice Q#, vedere Creare il primo programma Q#.
Cosa è possibile fare con Azure Quantum?
Azure Quantum offre un'ampia gamma di servizi e strumenti che consentono di sviluppare soluzioni quantistico.
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 dell'architettura di calcolo quantistico ibrido disponibile in Azure Quantum, è possibile avviare la programmazione dei computer quantistici combinando le istruzioni classiche e quantistiche.
Per altre informazioni, vedere Calcolo quantistico ibrido.
Stima delle risorse nel calcolo quantistico
Nel calcolo quantistico, la stima delle risorse è la capacità di comprendere le risorse, ovvero il numero di qubit, il numero di gate quantistici, il tempo di elaborazione e così via, che sarà necessario per un determinato algoritmo, presupponendo (o prendendo come parametri) determinate caratteristiche hardware. Comprendere il numero di qubit necessari per una soluzione quantistica e le differenze tra le tecnologie qubit consente agli innovatori di preparare e perfezionare le proprie soluzioni quantistiche per l'esecuzione su macchine quantistiche su scalabilità futura e accelerare infine l'impatto quantistico.
Azure Quantum Resource Estimator 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 e specificare presupposti del modello qubit fisico sottostante. Lo strumento di stima delle risorse di Azure Quantum calcola la stima delle risorse fisiche post-layout prendendo in considerazione un set di input, ad esempio i parametri qubit, il codice QEC (Quantum Error Correction), il budget degli errori e altri parametri .
Per altre informazioni, vedere Stima delle risorse nel calcolo quantistico ed Eseguire la prima stima delle risorse.
Simulazione quantistica con Azure Quantum Elements
La meccanica quantistica è il "sistema operativo" sottostante dell'universo. Descrive come si comportano i componenti fondamentali della natura. I comportamenti della natura, come le reazioni chimiche e biologiche o le formazioni di materiali, coinvolgono spesso interazioni quantistiche tra molti corpi. Per simulare problemi meccanici intrinsecamente quantistici, ad esempio in ambito molecolare, il calcolo quantistico offre prospettive promettenti, perché i qubit possono essere usati per rappresentare gli stati naturali in questione. Esempi di sistemi quantistici che il calcolo quantistico può modellare sono la fotosintesi, la superconduttività e le formazioni molecolari complesse.
Azure Quantum Elements è progettato per accelerare l'individuazione scientifica. Reinventare la produttività di ricerca e sviluppo con flussi di lavoro di simulazione ottimizzati per il ridimensionamento in cluster HPC (High Performance Computing) di Azure, calcolo accelerato con intelligenza artificiale, ragionamento aumentato, integrazione con strumenti quantistici per iniziare a sperimentare l'hardware quantistico esistente e l'accesso in futuro al supercomputer quantistico di Microsoft.
Per altre informazioni, vedere Sblocco della potenza di Azure per Dynamics molecolare.
Accelerazione dei processi di calcolo quantistico
I computer quantistici funzionano in modo eccezionale con problemi che richiedono il calcolo di un numero elevato di possibili combinazioni. 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 nel campo della quantistica è quello di studiare quali problemi possono essere risolti più velocemente da un computer quantistico rispetto a un computer classico e quale può essere il grado di accelerazione. Un esempio noto è l'algoritmo di Grover, che produce una velocità polinomiale rispetto alle controparti classiche.
L'algoritmo di Grover accelera la soluzione alle ricerche di dati non strutturate, eseguendo la ricerca in meno passaggi rispetto a qualsiasi algoritmo classico. In realtà, qualsiasi problema che consenta di verificare se un dato valore $x$ è una soluzione valida (un "problema sì/no") può essere formulato con i termini del 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 quantistiche più interessanti e diversificate attualmente disponibili per i leader di diversi settori. Azure Quantum collabora attualmente con i provider seguenti per consentire l'esecuzione di programmi quantistici Q# su hardware effettivo e di testare il codice in computer quantistici simulati.
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 11 qubit completamente connessi, che consente di eseguire un gate a due qubit tra qualsiasi coppia.
- PASQAL (anteprima privata): processori quantistici a base atom neutra 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: i sistemi di Rigetti sono basati su processori quantistici basati su qubit superconduttori. Offrono tempi di controllo rapidi, logica condizionale a bassa latenza e tempi di esecuzione rapidi del programma.
Per altre informazioni sulle specifiche di ogni provider, vedere l'elenco completo del calcolo target 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.
I provider saranno presto disponibili
- Quantum Circuits, Inc: circuiti superconduttori full-stack, con feedback in tempo reale che consente la correzione degli errori, le porte di intangibili di codifica e intangibili.
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