O Avaliador de Recursos do Azure Quantum

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O Avaliador de Recursos do Azure Quantum no serviço do Azure Quantum é uma ferramenta de estimativa de recursos que calcula e exibe os recursos necessários para um algoritmo quântico, supondo que seja executado em um computador quântico tolerante a falhas e com correção de erros.

Você pode usar o avaliador para avaliar decisões arquitetônicas, comparar tecnologias de qubit e determinar os recursos necessários para executar um algoritmo quântico específico. É possível ver o número total de qubits físicos, o tempo do relógio analógico, os recursos computacionais necessários e os detalhes das fórmulas e dos valores usados para cada avaliação.

Como o Avaliador de Recursos do Azure Quantum funciona?

O Avaliador de Recursos do Azure Quantum usa algumas entradas, conhecidas como parâmetros de destino, que têm valores predefinidos para ajudar você a começar. Os principais parâmetros-alvo são:

qubitParams: Um modelo de qubit físico.
qecScheme: Um esquema de QEC.
errorBudget: Um orçamento de erros.

O Avaliador de Recursos também usa alguns parâmetros opcionais:

constraints: As restrições no nível do componente.
distillationUnitSpecifications: Para especificar algoritmos de destilação de fábricas T.

Um modelo de qubit físico

Você pode escolher entre seis parâmetros de qubit predefinidos. Quatro dos parâmetros têm conjuntos de instruções baseados em porta e dois parâmetros têm conjuntos de instruções Majorana. Esses parâmetros de qubit predefinidos representam diferentes arquiteturas de qubit, como íons ou supercondutores, definidas em artigos de pesquisa publicados. Os modelos de qubit abrangem uma variedade de tempos de operação e taxas de erro, de modo que você pode usá-los para explorar os custos de recursos necessários para aplicativos quânticos práticos.

Parâmetros de qubit predefinidos	Tipo de conjunto de instruções
`"qubit_gate_ns_e3"`	baseado em porta
`"qubit_gate_ns_e4"`	baseado em porta
`"qubit_gate_us_e3"`	baseado em porta
`"qubit_gate_us_e4"`	baseado em porta
`"qubit_maj_ns_e4"`	Majorana
`"qubit_maj_ns_e6"`	Majorana

Para saber mais, confira Parâmetros de qubit do Avaliador de Recursos do Azure Quantum.

Esquemas de QEC

A QEC (correção de erros quânticos) é essencial para que qualquer plataforma de computação quântica alcance uma computação quântica verdadeiramente escalável. O conjunto de operações permitidas por uma plataforma de computação quântica é limitado por restrições físicas e pode não corresponder às operações prescritas no algoritmo. Mesmo que as operações oferecidas pelo computador quântico correspondam às do algoritmo, a precisão com que o computador quântico é capaz de executar cada operação provavelmente será limitada.

O Avaliador de Recurso do Azure Quantum fornece três esquemas de QEC predefinidos: dois protocolos de código de superfície, para conjuntos de instruções físicas Majorana e baseadas em porta, e o protocolo de código Floquet, que pode ser usado apenas com um conjunto de instruções físicas Majorana.

Esquema de QEC	Tipo de conjunto de instruções
`surface_code`	baseado em portão e Majorana
`floquet_code`	Majorana

Para obter mais informações, consulte os Esquemas de correção de erros do Quantum no Avaliador de Recursos do Azure Quantum.

Orçamento de erros

O orçamento de erro total define o total de erros permitidos para o algoritmo. Os erros permitidos são o número de vezes que o algoritmo pode falhar. O valor do orçamento de erro deve estar entre 0 e 1 e o valor padrão é 0,001. O valor padrão corresponde a 0,1% e significa que o algoritmo tem permissão para falhar uma vez a cada 1.000 execuções. Esse parâmetro é altamente específico ao aplicativo. Por exemplo, se você estiver executando o algoritmo de Shor para a fatoração de inteiros, será possível tolerar um valor grande para o orçamento de erro, pois será possível verificar se a saída corresponde realmente aos fatores primos da entrada. Por outro lado, um orçamento de erros menor pode ser necessário para um algoritmo que resolve um problema com uma solução que não pode ser verificada de maneira eficiente.

Para saber mais, confira Orçamento de erros no Avaliador de Recursos do Azure Quantum.

Qual é o resultado do Avaliador de Recursos do Azure Quantum?

O Avaliador de Recursos do Azure Quantum usa os parâmetros de destino {qubitParams, qecScheme, errorBudget} e um algoritmo quântico. Ele calcula uma estimativa pré-layout e pós-layout dos recursos lógicos necessários para executar esse tipo de algoritmo nesse tipo de cenário computacional.

O avaliador de recursos calcula a estimativa lógica e física do algoritmo. Ele calcula a distância de código QEC e, com base nesse valor, o número de qubits físicos necessários para codificar um qubit lógico. Além disso, ele calcula o número de qubits lógicos, as portas T, as portas de rotação, as portas de controle, as medições, os valores físicos de factory T e o runtime total, entre outros valores.

O resultado do trabalho de avaliação de recursos é impresso em grupos: qubits físicos, detalhamento, parâmetros de qubit lógico, parâmetros de fábrica T, recursos lógicos de pré-layout e orçamento de erro presumido.