Esercizio - Usare Quantum Development Kit per eseguire un programma quantistico

  • 5 minuti

In questa unità si apprenderà come usare l'estensione il Kit di sviluppo Quantum per Visual Studio Code per creare ed eseguire programmi Q# in un ambiente di sviluppo locale. È anche possibile connettersi all'area di lavoro di Azure Quantum ed eseguire i programmi nei computer quantistici e nei simulatori dei provider selezionati per l'area di lavoro.

Installare gli strumenti necessari

  1. Installare Visual Studio Code.

  2. Installare l'estensione Kit di sviluppo Azure Quantum.

  3. Se si vogliono eseguire i programmi su hardware reale, è necessario anche quanto segue:

    • Una sottoscrizione di Azure. Se non si ha una sottoscrizione di Azure, creare un account gratuito prima di iniziare.
    • Un'area di lavoro di Azure Quantum.

Creare ed eseguire un programma Q# in Visual Studio Code

Il QDK include un set di campioni Q# che è possono essere usati per ottenere ulteriori informazioni su Q# e sul calcolo quantistico. Per visualizzare gli esempi, aprire un nuovo file Q# e digitare sample, quindi selezionare l'esempio da visualizzare nell'elenco delle opzioni.

  1. Aprire Visual Studio Code e selezionare File>Nuovo file di testo per creare un nuovo file.

  2. Salvare il file come Main.qs. Questo file conterrà il codice Q# per il programma.

  3. Copiare e salvare il codice seguente nel file Main.qs.

    operation Main() : Result {
    // Qubits are only accessible for the duration of the scope where they
    // are allocated and are automatically released at the end of the scope.
    use qubit = Qubit();

    // Set the qubit in superposition by applying a Hadamard transformation.
    H(qubit);

    // Measure the qubit. There is a 50% probability of measuring either 
    // `Zero` or `One`.
    let result = M(qubit);

    // Reset the qubit so it can be safely released.
    Reset(qubit);
    return result;
}

Esplorare il codice Q#

  1. Passare il puntatore del mouse sull'operazione H per visualizzare un breve riepilogo della definizione.
  2. Posizionare il cursore davanti all'operazione H, fare clic con il pulsante destro del mouse e scegliere Vai a definizione. Verrà aperta una visualizzazione di sola lettura del codice della libreria standard per la funzione.

Eseguire il programma in locale

Per eseguire il programma nel simulatore predefinito, fare clic su Esegui sopra l'operazione Main o premere CTRL+F5. L'output verrà visualizzato nella console di debug.

Connettersi ad Azure Quantum e inviare il processo

Se si ha un'area di lavoro di Azure Quantum, è possibile connettersi a tale area di lavoro da VS Code e inviare i programmi Q# ad Azure Quantum. Per questo esempio, si invia il programma Main.qs al simulatore Rigetti.

  1. Aprire la sezione AREE DI LAVORO DI QUANTUM nella visualizzazione Esplora risorse della barra laterale di VS Code.
  2. Selezionare Aggiungi un'area di lavoro esistente e seguire le istruzioni per connettersi alla directory, alla sottoscrizione e all'area di lavoro preferita.
  3. Dopo aver stabilito la connessione, espandere l'area di lavoro ed espandere il provider Rigetti.
  4. Selezionare rigetti.sim.qvm come destinazione.
  5. Fare clic sull'icona ⏵︎ (Play) a destra della destinazione oppure eseguire il comando "Q#: Submit current Q# program" dal Riquadro comandi. Se viene visualizzato un popup, selezionare Modifica il profilo di destinazione QIR e continua.
  6. Immettere un nome e il numero di esecuzioni per l'invio del processo nelle caselle di input.
  7. Premere INVIO per inviare il processo. Lo stato del processo verrà visualizzato nella parte inferiore della schermata.
  8. Espandere Processi e passare il puntatore del mouse sul processo, in modo da visualizzare le durate e lo stato del processo.
  9. Per visualizzare i risultati, selezionare l'icona del cloud accanto al nome del processo per scaricare i risultati dall'archiviazione dell'area di lavoro e visualizzarli in VS Code.

Attività aggiuntiva - Creare un notebook di Azure Quantum

Il QDK consente di creare notebook di Azure Quantum in VS Code. I notebook di Azure Quantum sono notebook di Jupyter che consentono di eseguire programmi quantistici nei computer quantistici e nei simulatori dei provider selezionati per l'area di lavoro di Azure Quantum.

Per creare un notebook di Azure Quantum:

  1. In VS Code aprire il menu Visualizza e scegliere Riquadro comandi.
  2. Digitare Q#: Create an Azure Quantum notebook.
  3. Viene aperto un notebook di Jupyter in una nuova scheda. Il notebook include una cella di codice che importa prima i pacchetti necessari per l'esempio, si connette al servizio Azure Quantum ed esegue un programma Q#.