演習 - Quantum 開発キットを使用して量子プログラムを実行する

5 分

このユニットでは、Visual Studio Code 用の Quantum 開発キット (QDK) 拡張機能を使用して、ローカル開発環境で Q# プログラムを作成して実行する方法を学習します。 Azure Quantum ワークスペースに接続し、ワークスペース用に選択したプロバイダーの量子コンピューターとシミュレーターでプログラムを実行することもできます。

必要なツールをインストールする

Visual Studio Code をインストールします。
Azure Quantum 開発キット拡張機能をインストールします。
- Visual Studio Code on the Web を開くこともできます。これには、Quantum 開発キット拡張機能が既に含まれています。
実際のハードウェアでプログラムを実行する場合は、次のものが必要です。
- Azure サブスクリプション。 Azure サブスクリプションをお持ちでない場合は、開始する前に無料アカウントを作成してください。
- Azure Quantum ワークスペース。

Visual Studio Code で Q# プログラムを作成して実行する

QDK には、Q# と量子コンピューティングについて詳しく学ぶために使用できる一連の Q# サンプルが含まれています。サンプルを表示するには、新しい Q# ファイルを開いて「sample」と入力し、オプションの一覧から表示するサンプルを選びます。

Visual Studio Code を開き、[ファイル]>[新しいテキストファイル] を選んで新しいファイルを作成します。
このファイルを Main.qs として保存します。このファイルには、プログラムの Q# コードが含まれます。

次のコードを Main.qs ファイルに貼り付けて保存します。

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;
}

Q# コードを調べる

H 操作の上にマウスを合わせると、定義の短い概要が表示されます。
カーソルを H 演算の前に置き、右クリックして [定義に移動] を選択します。これにより、関数の標準ライブラリコードの読み取り専用ビューが開きます。

プログラムをローカルで実行する

組み込みのシミュレーターでプログラムを実行するには、Main 演算の上の [実行] をクリックするか、Ctrl + F5 キーを押します。出力がデバッグコンソールに表示されます。

Azure Quantum に接続してジョブを送信する

Azure Quantum ワークスペースがある場合は、VS Code からそのワークスペースに接続し、Q# プログラムを Azure Quantum に送信できます。この例では、Main.qs プログラムを Rigetti シミュレーターに送信します。

VS Code サイドバーのエクスプローラー ビューで QUANTUM WORKSPACES セクションを開きます。
[既存のワークスペースの追加] を選択し、プロンプトに従って、優先するディレクトリ、サブスクリプション、ワークスペースに接続します。
接続したら、ワークスペースを展開し、Rigetti プロバイダーを展開します。
ターゲットとして rigetti.sim.qvm を選択します。
ターゲットの右側にある ⏵ (再生) アイコンをクリックするか、"Q#:Submit current Q# program" コマンドをコマンドパレットから実行します。ポップアップが表示された場合は、[QIR ターゲットプロファイルを変更して続行する] を選択します。
入力ボックスにジョブ送信の名前とショット数を入力します。
Enter キーを押してジョブを送信します。ジョブの状態が画面の下部に表示されます。
[ジョブ] を展開し、ジョブの上にカーソルを合わせると、ジョブの時刻と状態が表示されます。
結果を表示するには、ジョブ名の横にあるクラウドアイコンを選択してワークスペースストレージから結果をダウンロードし、VS Code に表示します。

追加 - Azure Quantum ノートブックを作成する

QDK を使用すると、VS Code で Azure Quantum ノートブックを作成できます。 Azure Quantum ノートブックは、Azure Quantum ワークスペース用に選択したプロバイダーの量子コンピューターとシミュレーターで量子プログラムを実行できる Jupyter ノートブックです。

Azure Quantum ノートブックを作成するには:

VS Code で、[表示] メニューを開き [コマンドパレット] を選択します。
「Q#:Create an Azure Quantum notebook」と入力します。
Jupyter Notebook が新しいタブで開きます。サンプルに必要なパッケージをインポートするコードセルがノートブックに組み込まれ、Azure Quantum サービスに接続してから、Q# プログラムが実行されます。