O que é o Azure Quantum?
O Azure Quantum é o serviço de computação quântica em nuvem do Azure. O Azure Quantum fornece um caminho aberto, flexível e preparado para o futuro para a computação quântica que se adapta à sua maneira de trabalhar.
O Azure Quantum oferece uma variedade de soluções de computação quântica, incluindo hardware quântico de provedores líderes do setor, software quântico e serviços quânticos. Com o Azure Quantum, você pode executar programas quânticos em hardware quântico real, simular algoritmos quânticos e estimar os recursos necessários para executar seus programas quânticos em computadores quânticos dimensionados no futuro.
Para saber mais sobre como usar a computação quântica e os algoritmos quânticos, confira O que é a computação quântica?.
Como começar a usar o Azure Quantum?
Para começar a usar o Azure Quantum, primeiro você precisa determinar sua configuração e requisitos atuais. Se você é um desenvolvedor ou não, e se você tem uma conta do Azure ou não, há diferentes maneiras de começar sua jornada com o Azure Quantum. A tabela a seguir fornece diretrizes com base no seu tipo de usuário:
| Tipo de usuário | Como começar |
|---|---|
| Não tenho uma conta do Azure e não sou um desenvolvedor | Você pode visitar o site do Azure Quantum |
| Não tenho uma conta do Azure e sou um desenvolvedor | Você pode instalar o Quantum Development Kit para Visual Studio Code |
| Eu tenho uma conta do Azure | Você pode começar criando um workspace do Azure Quantum. Em seguida, você pode usar o portal do Azure ou instalar o Quantum Development Kit para Visual Studio Code |
Você não precisa ter uma conta do Azure para usar o Azure Quantum. Mas, se você quiser enviar seus programas quânticos para hardware quântico real no Azure Quantum, precisará de uma conta do Azure e de um workspace do Azure Quantum.
Para ter uma conta do Azure, você pode se registrar gratuitamente e se inscrever para uma assinatura paga conforme o uso. Se você for um estudante, poderá aproveitar uma conta gratuita do Azure para estudantes.
Dica
Ao criar um workspace do Azure Quantum, você recebe automaticamente US$ 500 gratuitos em Créditos do Azure Quantum para cada provedor de hardware quântico. Você pode usar os Créditos do Azure Quantum para enviar seus primeiros programas quânticos para hardware quântico real.
O site do Azure Quantum
O Azure Quantum (quantum.microsoft.com) é um recurso central para explorar a computação quântica. Você pode interagir com o Copilot no Azure Quantum, um chatbot com foco quântico que ajuda você a escrever código e entender melhor os conceitos quânticos. Você também pode aprender com especialistas e entusiastas através de blogs, artigos e vídeos.
Você pode experimentar exemplos de código Q# no editor de código online, enviar seu trabalho para o Emulador Quantinuum H-Series baseado em nuvem e abrir seu código no VS Code para a Web e continuar trabalhando em um ambiente quântico pré-configurado.
O site do Azure Quantum é gratuito e não requer uma conta do Azure. Para começar, tudo o que você precisa é de uma conta de e-mail da Microsoft (MSA). Para obter mais informações, consulte Explorar o Copilot no Azure Quantum.
Visual Studio Code
O Azure Quantum oferece o Quantum Development Kit (QDK). Com o QDK, você pode escrever programas quânticos Q#, depurar seu código, obter comentários de código em tempo real e escolher seu target computador. O QDK é o único kit de desenvolvimento pronto para Computação Quântica Tolerante a Falhas (FTQC). Além de dar suporte ao Q#, o QDK também dá suporte aos programas Qiskit e Cirq para computação quântica, portanto, se você já estiver trabalhando em outras linguagens de desenvolvimento, também poderá executar seus circuitos no Azure Quantum.
O é Quantum Development Kit gratuito e está disponível no Visual Studio Code. Para obter mais informações, consulte Instalar o QDK no Visual Studio Code.
Observação
Um workspace do Azure Quantum é necessário para executar seus programas quânticos locais em provedores do Azure Quantum. Para obter mais informações, confira Criar um workspace do Azure Quantum.
O Portal do Azure
Se você tiver uma conta do Azure, poderá usar o portal do Azure para criar um workspace do Azure Quantum. Um workspace do Azure Quantum é uma coleção de ativos associados à execução quântica. Para obter mais informações, confira Criar um workspace do Azure Quantum.
Com o portal do Azure, você pode enviar seus programas quânticos para hardware quântico real, gerenciar seu workspace do Azure Quantum, exibir seus trabalhos quânticos e monitorar seus programas quânticos.
O que é o Q#?
Q# é uma linguagem de programação quântica de software livre para desenvolver e executar programas quânticos.
Um programa quântico pode ser visto como um conjunto específico de sub-rotinas clássicas que, quando chamadas, executam uma computação interagindo com um sistema quântico; um programa escrito em Q# não modela diretamente o estado quântico, mas descreve como um computador de controle clássico interage com qubits. Isso permite que você seja totalmente agnóstico sobre o que é um estado quântico em cada target máquina, que pode ter interpretações diferentes dependendo da máquina.
Q# é uma linguagem autônoma que oferece um alto nível de abstração. Não há noção de um estado quântico ou de um circuito; em vez disso, Q# implementa programas em termos de instruções e expressões, assim como as linguagens de programação clássicas. Assim, a linguagem Q# dá suporte à integração de computação clássica e quântica avançada.
Para obter mais informações, consulte Introdução ao Q#. Para começar a escrever código Q#, consulte Criar seu primeiro programa Q#.
O que posso fazer com o Azure Quantum?
O Azure Quantum oferece uma ampla variedade de serviços e ferramentas para ajudá-lo a desenvolver soluções quânticas.
Para obter as informações mais recentes sobre a pesquisa de computação quântica da Microsoft, confira a página de Computação Quântica do Microsoft Research.
Computação quântica híbrida
A computação quântica híbrida refere-se aos processos e à arquitetura de um computador clássico e de um computador quântico trabalhando juntos para resolver um problema. Com a última geração de arquitetura de computação quântica híbrida disponível no Azure Quantum, você pode começar a programar computadores quânticos misturando instruções clássicas e quânticas.
Para obter mais informações, consulte Computação quântica híbrida.
Avaliação de recursos na computação quântica
Na computação quântica, a estimativa de recursos é a capacidade de entender os recursos, ou seja, o número de qubits, o número de portas quânticas, o tempo de processamento, etc., que serão necessários para um determinado algoritmo, assumindo (ou tomando como parâmetros) certas características de hardware. O reconhecimento do número de qubits necessários para uma solução quantum e as diferenças entre as tecnologias de qubit permitem que os inovadores preparem e refinem suas soluções quantum para serem executadas em futuros computadores quantums em escala e, por fim, acelerem seu impacto quantum.
O Avaliador de Recursos do Azure Quantum permite avaliar decisões arquitetônicas, comparar tecnologias de qubit e determinar os recursos necessários para executar um determinado algoritmo quântico. Você pode escolher entre protocolos tolerantes a falhas predefinidos e especificar suposições do modelo de qubit físico subjacente. O Avaliador de Recursos do Azure Quantum calcula a estimativa de recursos físicos pós-layout levando em conta um conjunto de entradas, como parâmetros de qubit, o código QEC (correção de erros quânticos), o orçamento de erros e outros parâmetros .
Para obter mais informações, consulte Estimativa de recursos na computação quântica e Executar sua primeira estimativa de recursos.
Simulação quântica com o Azure Quantum Elements
A mecânica quântica é o "sistema operacional" subjacente do universo. Ela descreve como se comportam os elementos constitutivos essenciais da natureza. Os comportamentos da natureza, como reações químicas, reações biológicas e formações de material, geralmente envolvem interações quânticas de muitos corpos. Para simular sistemas mecânicos quânticos intrinsecamente, como moléculas, a computação quântica é promissora, porque qubits podem ser usados para representar os estados naturais em questão. Exemplos de sistemas quânticos que a computação quântica pode modelar são fotossíntese, supercondutividade e formações moleculares complexas.
O Azure Quantum Elements foi criado especificamente para acelerar a descoberta científica. Reinvente sua produtividade de pesquisa e desenvolvimento com fluxos de trabalho de simulação otimizados para dimensionamento em clusters de HPC (Computação de Alto Desempenho) do Azure, computação acelerada por IA, raciocínio aumentado usando IA, integração com ferramentas quânticas para começar a experimentar o hardware quântico existente e acesso no futuro ao supercomputador quântico da Microsoft.
Para obter mais informações, consulte Desbloqueando o poder do Azure para Dinâmica Molecular.
Aumentos de velocidade quânticos
Os computadores quânticos se dão excepcionalmente bem com problemas que exigem o cálculo de um grande número de combinações possíveis. Esses tipos de problemas podem ser encontrados em muitas áreas, como simulação quântica, criptografia, aprendizado de máquina quântico e problemas de pesquisa.
Uma das metas da pesquisa de computação quântica é analisar quais problemas podem ser resolvidos mais rápido por um computador quântico do que por um computador clássico e de quanto pode ser o aumento na velocidade. Um exemplo bem conhecido é o algoritmo de Grover, que produz uma aceleração polinomial em relação às contrapartes clássicas.
O algoritmo de Glover acelera drasticamente a solução para pesquisas de dados não estruturados, executando a pesquisa em menos etapas do que qualquer algoritmo clássico. Na verdade, qualquer problema que permita verificar se um determinado valor $x$ é uma solução válida (um "problema sim ou não") pode ser formulado em termos do problema de pesquisa.
Para obter uma implementação do algoritmo de Grover, consulte Tutorial: Implementar o algoritmo de pesquisa de Grover em Q#.
Provedores quânticos disponíveis no Azure Quantum
O Azure Quantum oferece alguns dos mais atraentes e diversificados recursos quânticos disponíveis atualmente entre os líderes do setor. O Azure Quantum atualmente faz parcerias com os provedores a seguir para permitir que você execute seus programas quânticos em Q# em hardware real, além da opção de testar seu código em computadores quânticos simulados.
Escolha o provedor que melhor se adapta às características do seu problema e suas necessidades.
- IONQ: computadores quânticos de íons presos reconfiguráveis dinamicamente para até 11 qubits totalmente conectados, que permitem executar uma porta de dois qubits entre qualquer par.
- PASQAL (visualização privada): processadores quânticos neutros baseados em átomos operando à temperatura ambiente, com longos tempos de coerência e conectividade qubit impressionante.
- Quantinuum: Sistemas de íons aprisionados com alta fidelidade, qubits totalmente conectados, baixas taxas de erro, reutilização de qubits e a capacidade de realizar medições no meio do circuito.
- Rigetti: Os sistemas da Rigetti são alimentados por processadores quânticos supercondutores baseados em qubits. Eles oferecem tempos de porta rápidos, lógica condicional de baixa latência e tempos de execução de programa rápidos.
Para obter mais informações sobre as especificações de cada provedor, consulte a lista completa de computação target quântica.
Para obter informações sobre o custo do trabalho, consulte Preços no Azure Quantum e Perguntas frequentes: Noções básicas sobre custos de trabalho e cobrança no Azure Quantum.
Provedores em breve
- Circuitos Quânticos, Inc: circuitos de supercondução de pilha completa, com comentários em tempo real que permitem correção de erros, portões entrelaçados agnósticos de codificação.
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