Narzędzie do szacowania zasobów usługi Azure Quantum

8 min

Narzędzie do szacowania zasobów usługi Azure Quantum w usłudze Azure Quantum to narzędzie do szacowania zasobów, które oblicza i wyświetla zasoby wymagane dla algorytmu kwantowego, przy założeniu, że jest wykonywane na odpornym na błędy, skorygowanym o błędy komputerze kwantowym.

Narzędzie do szacowania służy do oceniania decyzji dotyczących architektury, porównywania technologii kubitów i określania zasobów potrzebnych do wykonania określonego algorytmu kwantowego. Zobaczysz łączną liczbę kubitów fizycznych, zegara ściany, wymaganych zasobów obliczeniowych oraz szczegóły formuł i wartości używanych dla każdego oszacowania.

Jak działa narzędzie do szacowania zasobów usługi Azure Quantum?

Narzędzie do szacowania zasobów usługi Azure Quantum pobiera niektóre dane wejściowe nazywane parametrami docelowymi, które mają wstępnie zdefiniowane wartości, aby łatwo rozpocząć pracę. Główne parametry docelowe to:

qubitParams: fizyczny model kubitu.
qecScheme: schemat QEC.
errorBudget: Budżet błędu.

Narzędzie do szacowania zasobów przyjmuje również kilka parametrów opcjonalnych:

constraints: ograniczenia na poziomie składnika.
distillationUnitSpecifications: Aby określić algorytmy destylacji fabryk T.

Modele kubitów fizycznych

Możesz wybrać spośród sześciu wstępnie zdefiniowanych parametrów kubitu. Cztery parametry mają zestawy instrukcji opartych na bramie, a dwa parametry mają zestawy instrukcji Majorana . Te wstępnie zdefiniowane parametry kubitu reprezentują różne architektury kubitów, takie jak jony lub nadprzewodniki zdefiniowane w opublikowanych artykułach badawczych. Modele kubitów obejmują szereg czasów operacji i współczynników błędów, dzięki czemu można ich używać do eksplorowania wymaganych kosztów zasobów dla praktycznych aplikacji kwantowych.

Wstępnie zdefiniowane parametry kubitu	Typ zestawu instrukcji
`"qubit_gate_ns_e3"`	oparte na bramie
`"qubit_gate_ns_e4"`	oparte na bramie
`"qubit_gate_us_e3"`	oparte na bramie
`"qubit_gate_us_e4"`	oparte na bramie
`"qubit_maj_ns_e4"`	Majorana
`"qubit_maj_ns_e6"`	Majorana

Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Kubit parameters of the Azure Quantum Resource Estimator (Parametry kubitu narzędzia do szacowania zasobów usługi Azure Quantum).

Schematy QEC

Korekta błędów kwantowych (QEC) ma kluczowe znaczenie dla każdej platformy obliczeń kwantowych w celu osiągnięcia naprawdę skalowalnych obliczeń kwantowych. Zestaw operacji, na które zezwala platforma obliczeń kwantowych, jest ograniczony przez ograniczenia fizyczne i może nie być zgodny z operacjami określonymi w algorytmie. Nawet jeśli operacje, które komputer kwantowy oferuje, pasują do operacji w algorytmie, dokładność, do której komputer kwantowy może wykonać każdą operację, prawdopodobnie będzie ograniczona.

Narzędzie do szacowania zasobów usługi Azure Quantum udostępnia trzy wstępnie zdefiniowane schematy QEC: dwa protokoły kodu powierzchni dla zestawów instrukcji fizycznych opartych na bramie i Majorana oraz protokół kodu Floquet, który może być używany tylko z zestawem instrukcji fizycznych Majorana.

Schemat QEC	Typ zestawu instrukcji
`surface_code`	oparte na bramie i Majorana
`floquet_code`	Majorana

Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Quantum error correction schemes in the Azure Quantum Resource Estimator (Schematy poprawek błędów kwantowych w narzędziu do szacowania zasobów usługi Azure Quantum).

Budżet błędu

Łączny budżet błędów określa ogólny dozwolony błąd dla algorytmu. Dozwolony błąd to liczba przypadków, w których algorytm może zakończyć się niepowodzeniem. Wartość budżetu błędu musi należeć do przedziału od 0 do 1, a wartość domyślna to 0,001. Wartość domyślna odpowiada 0,1 procentowi i oznacza, że algorytm może zakończyć się niepowodzeniem raz w 1000 wykonaniach. Ten parametr jest bardzo specyficzny dla aplikacji. Jeśli na przykład używasz algorytmu Shora do faktorowania liczb całkowitych, można tolerować dużą wartość budżetu błędów, ponieważ można sprawdzić, czy dane wyjściowe są rzeczywiście głównymi czynnikami danych wejściowych. Z drugiej strony może być potrzebny mniejszy budżet błędów w przypadku algorytmu rozwiązywania problemu z rozwiązaniem, którego nie można skutecznie zweryfikować.

Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Budżet błędów w narzędziu do szacowania zasobów usługi Azure Quantum.

Jaki jest wynik narzędzia do szacowania zasobów usługi Azure Quantum?

Narzędzie do szacowania zasobów usługi Azure Quantum przyjmuje parametry {qubitParams, qecScheme, errorBudget} docelowe i algorytm kwantowy. Oblicza wstępne i po układzie szacowanie zasobów logicznych wymaganych do uruchomienia tego typu algorytmu w scenariuszu obliczeniowym tego typu.

Narzędzie do szacowania zasobów oblicza logiczne i fizyczne szacowanie algorytmu. Oblicza odległość kodu QEC i z tej wartości liczbę kubitów fizycznych potrzebnych do zakodowania jednego kubitu logicznego. Oblicza liczbę kubitów logicznych, bram T, bram obrotowych, bram sterowania, pomiarów, wartości fizycznych fabryki T i łącznego środowiska uruchomieniowego, między innymi wartości.

Wynik zadania szacowania zasobów jest drukowany w grupach: fizyczne kubity, podział, parametry kubitu logicznego, parametry fabryki T, zasoby logiczne wstępnego układu i zakładany budżet błędów.