Apa itu Azure Quantum?

Azure Quantum adalah layanan komputasi kuantum cloud Azure, dengan beragam set solusi dan teknologi kuantum. Azure Quantum memastikan jalur terbuka, fleksibel, dan tahan masa depan ke komputasi kuantum yang beradaptasi dengan cara kerja Anda, mempercepat kemajuan Anda, dan melindungi investasi teknologi Anda.

Azure Quantum menyediakan lingkungan pengembangan terbaik untuk membuat algoritma kuantum untuk beberapa platform sekaligus sambil mempertahankan fleksibilitas untuk menyetel algoritma yang sama untuk sistem tertentu. Anda dapat menulis kode sekali dan menjalankannya dengan sedikit atau tanpa perubahan terhadap beberapa targets keluarga yang sama yang memungkinkan Anda untuk memfokuskan pemrograman Anda di tingkat algoritma.

Untuk mempelajari lebih lanjut cara menggunakan komputasi kuantum dan algoritma kuantum, lihat Memahami Komputasi Kuantum.

Bagaimana cara memulai Dengan Azure Quantum?

Ada berbagai cara untuk mulai menggunakan Azure Quantum. Anda dapat mulai dengan menjelajahi situs web Azure Quantum, atau Anda dapat membuat ruang kerja Azure Quantum pertama Anda.

Situs web Azure Quantum

Azure Quantum (quantum.microsoft.com) adalah sumber daya pusat untuk menjelajahi komputasi kuantum. Anda dapat berinteraksi dengan Copilot di Azure Quantum, chatbot yang berfokus pada kuantum yang membantu Anda menulis kode dan lebih memahami konsep kuantum. Anda juga dapat belajar dari para ahli dan penggemar melalui blog, artikel, dan video.

Cobalah sampel kode Q# di editor kode online, Kode dengan Azure Quantum, kirimkan pekerjaan Anda ke Emulator Quantinuum H-Series berbasis cloud, atau dengan satu klik di editor kode online, buka kode Anda di Visual Studio Code untuk Web dan terus bekerja di lingkungan kuantum yang telah dikonfigurasi sebelumnya.

Situs web Azure Quantum gratis dan tidak memerlukan akun Azure. Untuk memulai, yang Anda butuhkan hanyalah akun email Microsoft (MSA). Untuk informasi selengkapnya, lihat Menjelajahi Azure Quantum.

Portal Microsoft Azure

Mulai menggunakan Azure Quantum sangat mudah dan gratis untuk pengguna baru. Untuk mengirimkan program kuantum Anda ke Azure Quantum, Anda hanya perlu dua hal:

1. Akun Azure: Jika Anda tidak memiliki akun Azure, daftarkan secara gratis dan daftar untuk langganan prabayar. Jika Anda seorang siswa, Anda dapat memanfaatkan akun Azure gratis untuk siswa.

2. Ruang kerja Azure Quantum: Ruang kerja Azure Quantum adalah kumpulan aset yang terkait dengan kuantum yang berjalan. Untuk membuat ruang kerja Azure Quantum, buka portal Azure, pilih Buat cepat dan secara otomatis membuat ruang kerja dan menambahkan penyedia default. Atau pilih Buat lanjutan, dan masukkan detail ruang kerja Anda dan pilih penyedia.

Untuk informasi selengkapnya, lihat Buat ruang kerja Azure Quantum.

Apa itu Q#?

Q# adalah bahasa pemrograman kuantum sumber terbuka untuk mengembangkan dan menjalankan program kuantum.

Program kuantum dapat dilihat sebagai sekumpulan subroutin klasik tertentu yang, ketika dipanggil, melakukan komputasi dengan berinteraksi dengan sistem kuantum; program yang ditulis dalam Q# tidak secara langsung memodelkan status kuantum, melainkan menggambarkan bagaimana komputer kontrol klasik berinteraksi dengan qubit. Ini memungkinkan Anda untuk sepenuhnya agnostik tentang apa status kuantum bahkan pada setiap target mesin, yang mungkin memiliki interpretasi yang berbeda tergantung pada mesin.

Q# adalah bahasa mandiri yang menawarkan tingkat abstraksi yang tinggi. Tidak ada gagasan tentang status kuantum atau sirkuit; sebaliknya, Q# mengimplementasikan program dalam hal pernyataan dan ekspresi, seperti bahasa pemrograman klasik. Dengan demikian, bahasa Q# mendukung integrasi komputasi klasik dan kuantum yang kaya.

Untuk informasi selengkapnya, lihat Q#.

Bagaimana cara menulis program kuantum Q#?

Azure Quantum menawarkan Azure Quantum Development Kit (Modern QDK). Dengan Modern QDK, Anda dapat menulis program kuantum Q#, men-debug kode Anda, mendapatkan umpan balik kode real time, dan memilih komputer Anda target . Modern QDK adalah satu-satunya kit pengembangan yang siap untuk Fault-Tolerant Quantum Computing (FTQC).

Modern QDK menawarkan dua cara untuk menjalankan program kuantum Anda di Azure Quantum:

• Pengembangan online: Tulis kode kuantum Anda di editor kode online, dan di Visual Studio Code untuk Web.
• Pengembangan lokal: Instal ekstensi QDK Modern untuk Visual Studio Code dan tulis kode kuantum Anda secara lokal. Untuk informasi selengkapnya, lihat cara menginstal QDK Modern.

Selain mendukung Q#, QDK menawarkan dukungan untuk Qiskit dan Cirq untuk komputasi kuantum, jadi jika Anda sudah bekerja dalam bahasa pengembangan lain, Anda juga dapat menjalankan sirkuit Anda di Azure Quantum.

Apa itu komputasi kuantum hibrid?

Komputasi kuantum hibrid mengacu pada proses dan arsitektur komputer klasik dan komputer kuantum yang bekerja sama untuk menyelesaikan masalah. Dengan arsitektur komputasi kuantum hibrid generasi terbaru yang tersedia di Azure Quantum, Anda dapat mulai memprogram komputer kuantum dengan mencampur instruksi klasik dan kuantum bersama-sama.

• Komputasi kuantum batch: Batching beberapa sirkuit menjadi satu pekerjaan menghilangkan penantian antara pengiriman pekerjaan, memungkinkan Anda menjalankan beberapa pekerjaan lebih cepat. Contoh masalah yang dapat memanfaatkan komputasi kuantum batch termasuk algoritma Shor dan estimasi fase kuantum sederhana.
• Komputasi kuantum interaktif (Sesi): Pekerjaan dapat dikelompokkan secara logis ke dalam satu sesi dan diprioritaskan daripada pekerjaan non-sesi. Contoh masalah yang dapat menggunakan pendekatan ini adalah Variational Quantum Eigensolvers (VQE) dan Quantum Approximate Optimization Algorithms (QAOA).
• Komputasi kuantum terintegrasi: Dengan mengintegrasikan komputasi kuantum dan klasik, program kuantum dapat menjauh dari sirkuit saja. Program sekarang dapat menggunakan konstruksi pemrograman umum untuk melakukan pengukuran pertengahan sirkuit, mengoptimalkan dan menggunakan kembali qubit, dan beradaptasi secara real time dengan QPU. Contoh skenario yang dapat memanfaatkan model ini adalah estimasi fase adaptif dan pembelajaran mesin.
• Komputasi kuantum terdistribusi: Model komputasi kuantum terdistribusi memungkinkan komputasi real time di seluruh sumber daya kuantum dan terdistribusi. Contoh skenario yang dapat memanfaatkan model ini adalah pemodelan bahan yang kompleks atau evaluasi reaksi katalitik penuh.

Untuk informasi selengkapnya, lihat Komputasi kuantum hibrid.

Estimasi sumber daya dalam komputasi kuantum

Dalam komputasi kuantum, estimasi sumber daya adalah kemampuan untuk memahami sumber daya, yaitu jumlah qubit, jumlah gerbang kuantum, waktu pemrosesan, dll., yang akan diperlukan untuk algoritma tertentu, dengan asumsi (atau mengambil sebagai parameter) karakteristik perangkat keras tertentu. Memahami jumlah kuantum yang diperlukan untuk solusi kuantum dan perbedaan antara teknologi qubit memungkinkan inovator untuk mempersiapkan dan memperbaiki solusi kuantum mereka untuk berjalan pada mesin kuantum berskala di masa depan dan pada akhirnya mempercepat dampak kuantum mereka.

Dirancang khusus untuk sistem yang dikoreksi kesalahan toleran terhadap kesalahan kuantum berskala, Azure Quantum Resource Estimator memungkinkan Anda menilai keputusan arsitektur, membandingkan teknologi qubit, dan menentukan sumber daya yang diperlukan untuk menjalankan algoritma kuantum tertentu. Anda dapat memilih dari protokol toleran terhadap kesalahan yang telah ditentukan sebelumnya dan menentukan asumsi model kubit fisik yang mendasarinya.

Estimator Sumber Daya Azure Quantum menghitung estimasi sumber daya fisik pasca-tata letak dengan mempertimbangkan serangkaian input seperti parameter kuantum, kode koreksi kesalahan kuantum (QEC), anggaran kesalahan, dan parameter lainnya . Dibutuhkan program (QIR) sebagai input dan, oleh karena itu, mendukung bahasa apa pun yang diterjemahkan ke QIR, misalnya, Anda dapat menggunakan Estimator Sumber Daya Azure Quantum dengan Q# dan Qiskit.Quantum Intermediate Representation

Penyedia tersedia di Azure Quantum

Azure Quantum menawarkan beberapa sumber daya kuantum yang paling menarik dan beragam yang tersedia saat ini dari industri terdepan. Azure Quantum saat ini bermitra dengan penyedia berikut untuk memungkinkan Anda menjalankan program kuantum Q# Anda pada perangkat keras nyata, dan opsi untuk menguji kode Anda pada komputer kuantum simulasi.

Pilih penyedia yang paling sesuai dengan karakteristik masalah dan kebutuhan Anda.

• IONQ: Komputer kuantum trapped-ion yang dapat dikonfigurasi ulang secara dinamis hingga 11 qubit yang sepenuhnya terhubung, yang memungkinkan Anda menjalankan gerbang dua qubit antara pasangan mana pun.
• PASQAL (Pratinjau Pribadi): Prosesor kuantum berbasis atom netral yang beroperasi pada suhu kamar, dengan waktu koherensi yang lama dan konektivitas qubit yang mengesankan.
• Quantinuum: Sistem trapped-ion dengan fidelitas tinggi, qubit yang sepenuhnya terhubung, tingkat kesalahan rendah, penggunaan kembali qubit, dan kemampuan untuk melakukan pengukuran pertengahan sirkuit.
• Rigetti: Sistem Rigetti didukung oleh prosesor kuantum berbasis kuantum berbasis superkonduktor. Mereka menawarkan waktu gerbang yang cepat, logika bersyarkat latensi rendah, dan waktu eksekusi program yang cepat.

Untuk informasi selengkapnya tentang spesifikasi setiap penyedia, lihat daftar komputasi target Kuantum lengkap.

Penyedia segera hadir

• Sirkuit Quantum, Inc: Sirkuit superkonduktor tumpukan penuh, dengan umpan balik real-time yang memungkinkan koreksi kesalahan, gerbang encoding-agnostic entangling.

Langkah berikutnya

Mulai menggunakan Azure Quantum:

• Membuat ruang kerja Azure Quantum
• Mulai menggunakan Q# dan Visual Studio Code
• Mulai menggunakan notebook Q# dan Azure Quantum
• Quantum Development KitMenginstalÇ
• Menjalankan sirkuit Qiskit di Azure Quantum