什麼是 Azure Quantum 資源估算器？
Azure Quantum 資源估算器是開放 原始 碼工具，可讓您估計在容錯量子計算機上執行量子程式所需的資源。
資源估算器會計算用於每個估計值的公式和值總數、運行時間，以及其詳細數據。 透過 Azure Quantum 資源估算器，您可以比較量子位技術、量子錯誤修正配置和其他硬體特性，以瞭解它們如何影響執行量子程式所需的資源。
提示
Azure Quantum 資源估算器 是免費的 ，不需要 Azure 帳戶。
哪些功能讓資源估算器是唯一的？
資源估算器是一個功能強大的工具，牽涉到所有層級的量子運算堆疊。 量子運算堆疊可以分成三個層級：應用層級、量子程序設計或編譯層級，以及硬體或模型層級。
資源估算器可讓您自定義每個層級的參數，並分析它們如何影響執行量子程式所需的整體資源。
自訂
資源估算器具有擴充性 API，可建立任何量子架構的模型，並修改所有假設。 您可以調整資源估算器，並指定量子系統的特性。
您可以使用預先定義的量子位參數和量子錯誤修正 （QEC） 配置，或設定各種計算機特性的唯一設定。 如需詳細資訊，請參閱 自定義 target 資源估算器的參數。
| Target 參數 | 描述您的系統 |
|---|---|
| 實體量子位模型 | 例如，指定指令集、量子位測量時間、錯誤率或閘道時間。 |
| 量子錯誤修正配置 | 例如，指定每個邏輯量子位的實體量子位數目、邏輯週期時間或錯誤更正臨界值。 |
| 錯誤預算 | 例如，指定錯誤預算來實作邏輯量子位、T 狀態的釀酒，以及旋轉閘的合成。 |
| 釀酒單位 | 例如，指定釀酒程式所需的 T 狀態數目、從釀酒程式產生作為輸出的 T 狀態數目，或釀酒程式失敗的機率。 |
| 條件約束 | 例如，指定實體量子位數目上限、運行時間上限或 T Factory 複本數目上限。 |
注意
使用資源估算器，您可以建立任何量子架構的模型。 例如，啟動 Alice 和 Bob 會 使用資源估算器來評估其架構，其會使用貓量子位和重複錯誤更正碼。 如需詳細資訊，請參閱 Q# 部落格中的這篇文章
靈活性
您可以將自己的程式代碼和編譯工具帶入資源估算器。 資源估算器支援任何翻譯為 QIR 的語言，例如 Q# 和 Qiskit。 請參閱 執行資源估算器的不同方式。
批次多個估計值
資源估算器可讓您估計針對不同參數位列target態執行相同量子演算法所需的資源，並比較結果。 如此一來，您就可以瞭解量子位架構、QEC 配置和其餘 target 參數如何影響整體資源。
最佳化
您可以藉由將一些估計值納入整體成本，以減少資源估算器的運行時間。 例如，如果您正在使用大型程式，您可以計算和 快取子程式的成本，或者如果您已經 知道作業 的估計值，您可以將這些估計傳遞給資源估算器。
資源的視覺效果
您可以使用時空圖，將實體量子位數目與演算法運行時間之間的取捨可視化，這可讓您找出 {number of qubits， runtime} 配對的最佳組合。
您也可以使用空間圖來檢查演算法和 T Factory 所使用的實體量子位分佈。
開始使用資源估算器
資源估算器是 Azure Quantum 開發工具包 （QDK） 的一部分。 若要開始使用，請參閱 執行您的第一個資源估計值。
下表顯示不同的使用者案例和建議文章，以從資源估算器開始。
| 使用者案例 | 您想要 |
|---|---|
| 我正在開發 QEC 程式代碼 | 您可以使用資源估算器來自定義 QEC 程式代碼，並比較不同的參數組合。 請參閱 如何自定義 QEC 配置。 |
| 我正在開發量子演算法 | 藉由分析不同組態的硬體與軟體配置檔對資源需求的影響，您可以深入瞭解量子演算法在不同硬體和錯誤條件下的執行方式。 此資訊可協助您針對特定量子硬體或錯誤率優化演算法。 請參閱執行多個參數位組態target。 |
| 我想改善量子程式的效能 | 若要瞭解如何利用資源估算器的強大功能，請參閱 執行大型程式 和使用 已知的估計值。 |
| 我對大規模量子運算感興趣 | 您可以使用資源估算器來分析大型容錯量子計算機預期要解決的實際問題資源。 請參閱大規模量子運算的資源估計。 |
| 我正在開發量子安全密碼編譯 | 您可以使用資源估算器來比較不同加密演算法、金鑰強度、量子位類型和錯誤率的效能，以及其量子攻擊的復原能力。 請參閱 資源估計和密碼編譯。 |
注意
如果您在使用資源估算器時遇到任何問題，請參閱 疑難解答頁面。
大規模量子運算的資源估計
如果您想要開發大規模量子計算機的量子演算法，請參閱 估計量子化學問題 的資源教學課程。
本教學課程代表將量子解決方案的資源估計整合到電子結構問題的第一個步驟。 調整量子計算機最重要的應用程式之一是解決量子化學問題。 複雜量子機械系統的模擬有可能在碳捕獲、食品不安全、設計更好的燃料和材料等領域取得突破。
例如，本教學 課程中使用的漢密爾頓人之一，nitrogenase_54orbital描述氮酶。 如果您能準確地模擬這種酶在量子層級的運作方式，它可以幫助我們瞭解如何大規模產生它。 你可以取代高度耗能的過程，它用來生產足夠的肥料來喂地球。 這有可能減少全球碳足跡，也有助於解決人們對人口日益嚴重的糧食不安全的擔憂。
為什麼資源估計在量子運算的開發中很重要？
雖然量子計算機承諾要解決重要的科學和商業問題，但實現商業可行性需要大規模、容錯的量子計算機，這些計算機在迭加中具有大量的量子位，以及低於特定閾值的實體錯誤率。 商業和科學可行性也需要QEC配置來達到容錯能力。 QEC 既需要大量時間和空間，還需要增加演算法或邏輯層級作業的運行時間，以及儲存和計算資訊的額外實體量子位。
使用資源估算器，您可以瞭解架構設計選擇和量子錯誤修正配置的影響。 資源估算器可協助您瞭解執行應用程式所需的量子位數目、執行所需的時間，以及哪些量子位技術更適合解決特定問題。 瞭解這些需求可讓您準備和精簡量子解決方案，以在未來調整的量子機器上執行。