Azure Quantum とは

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Azure Quantum は、Azure のクラウド量子コンピューティング サービスです。 1 つのクラウド サービスで、さまざまな量子ハードウェア、ソフトウェア、ソリューションを提供します。

Azure Quantum と Azure Quantum 開発キット (QDK) を使用すると、量子アルゴリズムをプログラミングして、それらの量子ソリューションを既存の Azure プラットフォーム内で利用できます。

Azure Quantum 開発キットを使用した量子プログラミング

従来のプログラミングの場合、量子アルゴリズムの考え方を理解し、表現するためにさまざまなツールが必要ですが、量子プログラミングはまったく異なります。 Azure Quantum 開発キット (QDK) は、量子プログラムの記述に使用できる無料のオープンソース ソフトウェア開発キットです。

QDK には、高レベルの量子プログラミング言語である Q# が含まれています。 Q# は、量子情報処理の課題に対応できるように設計されています。

量子プログラミング言語を構築する理由は多数ありますが、簡単な答えとしては、回路ではなくアルゴリズムを記述するためです。

量子プログラミング言語である Q# は以下の要件を満たします。

  • 抽象量子ビット:量子アルゴリズムは、特定のハードウェアやレイアウトに依存しない量子ビットを使用します。 コンパイラとランタイムにより、プログラムの量子ビットから物理量子ビットへのマッピングが処理されます。
  • 量子計算と従来型計算:"ユニバーサル" 量子コンピューターでは、従来型の計算および量子計算を実行する機能が不可欠です。
  • 物理法則:量子アルゴリズムは、量子物理の法則に従います。 たとえば、量子ビット状態を直接コピーしたり、アクセスしたりすることはできません。

ヒント

Q# の詳細を知りたい場合は、「初めての Q# プラグラムの作成」モジュールを確認してください。

QDK では次のことが可能です。

  • 迅速なコードの記述:IntelliSense を使用した構文の強調表示とインテリジェントなコード補完、および Copilot の支援の下でコード ブロック全体を記述します。
  • 量子回路図のプロット:組み込みの回路図ビューアーを使用して量子回路を視覚化します。
  • 量子ハードウェアでコードを実行する: IonQ、PASQAL、Quantinuum、Rigetti など、実際の量子ハードウェアで量子プログラムを実行できます。
  • Azure Quantum リソース推定器を実行する: 量子プログラムを量子コンピューターで実行するのに必要なリソースを見積もります。

Azure Quantum を使用したリソース推定

量子コンピューティングにおけるリソース推定とは、アルゴリズムの実行に必要なリソース (量子ビットの数、量子ゲートの数、処理時間など) を理解する機能です。量子ソリューションに必要な量子ビットの数と量子ビット テクノロジ間の違いを理解すると、将来のスケーリングされた量子マシン上で実行する量子ソリューションを準備して調整できるようになります。

Azure Quantum には、量子プログラムのリソースを見積もるための無料のツールが用意されています。 Azure Quantum リソース推定器を使用すると、アーキテクチャに関する決定を評価し、量子ビット テクノロジを比較し、特定の量子アルゴリズムを実行するために必要なリソースを決定できます。

詳細については、「Azure Quantum リソース予測ツールを使用して量子アルゴリズムの物理リソースを予測する」のモジュールを確認してください。

Azure Quantum 内の量子ハードウェア プロバイダー

Azure Quantum では、スケーリングされた量子マシンの将来の準備に役立つさまざまな量子ハードウェア プロバイダーを見つけることができます。 他のソリューションとは異なり、1 つのハードウェア テクノロジにサイロ化されるわけではなく、さまざまな方法を利用して長期的な投資を保護します。

  • IonQ:最大 11 個の完全に接続された量子ビットに合わせて動的に再構成できるトラップイオン量子コンピューターです。 IonQ を使うと、任意のペア間で 2 量子ビット ゲートを実行できます。
  • PASQAL:室温で動作する中性原子ベースの量子プロセッサ。長いコヒーレンス時間と優れた量子ビット接続性を備えています。
  • Quantinuum:高忠実度、完全に接続された量子ビット、低いエラー率、量子ビットの再利用、中間回路の測定を実行する機能を備えた、イオン トラップ型システム。
  • Rigetti:調整可能な量子ビットに基づくゲートベースの超電導プロセッサ。 同社の最新の Aspen-M ファミリ プロセッサは、独自のスケーラブルなマルチチップ テクノロジに基づいており、低待機時間と並列実行を可能にします。

Azure Quantum の無料クレジット

これが Azure Quantum を使用する初めての機会である場合は、参加している各量子ハードウェア プロバイダーで使用できる USD500 の無料の Azure Quantum クレジットが自動的に付与されます。 そうです。USD500 をそれぞれの量子プロバイダーで使用できます。

Azure Quantum クレジットの使用量は、各量子プロバイダーによって定義されたリソース使用量モデルに基づいており、使用コストはクレジットから差し引かれます。

Note

Azure クレジットと Azure Quantum クレジットは異なる付与であるため、混同しないでください。 無料試用版の Azure アカウントを作成すると、Azure サービスで使用できる USD200 の無料 Azure クレジットが付与されます。 Azure クレジットは、量子ハードウェア プロバイダーでは使用できません。

量子の専門家でない場合でも、Azure Quantum を使用できますか?

もちろんです。 Azure Quantum は、量子開発者、研究者、愛好家を問わず、誰もが量子コンピューティングにアクセスすることを可能にします。

Azure Quantum にはあなたを支援する AI が組み込まれています。 コードを記述し量子の概念をより良く理解するのに役立つ量子に焦点を当てたチャットボットである Copilot in Azure Quantum を使用できます。

実践しながら学習する場合は、マイペースで進められる一連のチュートリアル、Quantum Katas を試してください。ここでは量子コンピューティングと Q# プログラミングの要素を学習できます。 Q# 量子サンプルを調べることもできます。

また、ブログ、記事、ビデオを通じて専門家や愛好家から学ぶこともできます。 また、オンライン コード エディターで Q# コード サンプルをいくつか試すことができます。

これらのツールはすべて無料です。

Azure Quantum がチュートリアル、サンプル、AI を提供していることを示すアート図。