Vad är Azure Quantum?

Azure Quantum är molntjänsten för kvantberäkning i Azure. Azure Quantum tillhandahåller en öppen, flexibel och framtidssäkrad väg till kvantberäkning som anpassar sig till ditt sätt att arbeta.

Azure Quantum erbjuder en rad kvantberäkningslösningar, inklusive kvantmaskinvara från branschledande leverantörer, kvantprogramvara och kvanttjänster. Med Azure Quantum kan du köra kvantprogram på verklig kvantmaskinvara, simulera kvantalgoritmer och uppskatta de resurser som behövs för att köra dina kvantprogram på framtida skalbara kvantdatorer.

Mer information om hur du kan använda kvantberäkning och kvantalgoritmer finns i Förstå kvantberäkning.

Hur kommer du igång med Azure Quantum?

För att komma igång med Azure Quantum måste du först fastställa din aktuella konfiguration och dina krav. Oavsett om du är utvecklare eller inte, och oavsett om du har ett Azure-konto eller inte, finns det olika sätt att börja din resa med Azure Quantum. Följande tabell innehåller vägledning baserat på din användartyp:

Du behöver inte ha något Azure-konto för att använda Azure Quantum. Men om du vill skicka dina kvantprogram till verklig kvantmaskinvara i Azure Quantum behöver du ett Azure-konto och en Azure Quantum-arbetsyta.

Om du vill ha ett Azure-konto kan du registrera dig kostnadsfritt och registrera dig för en betala per användning-prenumeration. Om du är student kan du dra nytta av ett kostnadsfritt Azure-konto för studenter.

Azure Quantum-webbplatsen

Azure Quantum (quantum.microsoft.com) är en central resurs för att utforska kvantberäkning. Du kan interagera med Copilot i Azure Quantum, en kvantfokuserad chattrobot som hjälper dig att skriva kod och bättre förstå kvantbegrepp. Du kan också lära dig av experter och entusiaster via bloggar, artiklar och videor.

Du kan prova Q#-kodexempel i onlinekodredigeraren, skicka jobbet till den molnbaserade Quantinuum H-seriens emulator och öppna koden i VS Code för webben och fortsätta arbeta i en förkonfigurerad kvantmiljö.

Azure Quantum-webbplatsen är kostnadsfri och kräver inget Azure-konto. För att komma igång behöver du bara ett Microsoft-e-postkonto (MSA). Mer information finns i Utforska Copilot i Azure Quantum.

Visual Studio-koden

Azure Quantum erbjuder Quantum Development Kit (QDK). Med QDK kan du skriva Q#-kvantprogram, felsöka koden, få kodfeedback i realtid och välja din target dator. QDK är det enda utvecklingspaketet som är redo för feltolerant kvantberäkning (FTQC). Förutom stöd för Q#stöder QDK även Qiskit- och Cirq-program för kvantberäkning, så om du redan arbetar på andra utvecklingsspråk kan du även köra dina kretsar på Azure Quantum.

Är Quantum Development Kit kostnadsfritt och tillgängligt i Visual Studio Code. Mer information finns i Installera QDK i Visual Studio Code.

Azure-portalen

Om du har ett Azure-konto kan du använda Azure Portal för att skapa en Azure Quantum-arbetsyta. En Azure Quantum-arbetsyta är en samling tillgångar som är associerade med kvantkörning. Mer information finns i Skapa en Azure Quantum-arbetsyta.

Med Azure Portal kan du skicka dina kvantprogram till verklig kvantmaskinvara, hantera din Azure Quantum-arbetsyta, visa dina kvantjobb och övervaka dina kvantprogram.

Vad är Q#?

Q# är ett kvantprogrammeringsspråk med öppen källkod för att utveckla och köra kvantprogram.

Ett kvantprogram kan ses som en viss uppsättning klassiska subrutiner som, när de anropas, utför en beräkning genom att interagera med ett kvantsystem; ett program som skrivits i Q# modellerar inte kvanttillståndet direkt, utan beskriver snarare hur en klassisk kontrolldator interagerar med kvantbitar. På så sätt kan du vara helt oberoende om vad ett kvanttillstånd till och med är på varje target dator, vilket kan ha olika tolkningar beroende på datorn.

Q# är ett fristående språk som erbjuder en hög abstraktionsnivå. Det finns ingen uppfattning om ett kvanttillstånd eller en krets. I stället implementerar Q# program när det gäller instruktioner och uttryck, ungefär som klassiska programmeringsspråk. Därför stöder Q#-språket integrering av omfattande klassisk och kvantberäkning.

Mer information finns i Introduktion till Q#. Information om hur du börjar skriva Q#-kod finns i Skapa ditt första Q#-program.

Vad kan jag göra med Azure Quantum?

Azure Quantum erbjuder ett brett utbud av tjänster och verktyg som hjälper dig att utveckla kvantlösningar.

Den senaste informationen om Microsofts kvantberäkningsforskning finns på sidan Kvantberäkning för Microsoft Research.

Hybridberäkning av kvantberäkning

Hybrid kvantberäkning avser processer och arkitektur för en klassisk dator och en kvantdator som arbetar tillsammans för att lösa ett problem. Med den senaste generationen av hybridarkitektur för kvantberäkning i Azure Quantum kan du börja programmera kvantdatorer genom att blanda klassiska instruktioner och kvantinstruktioner.

Mer information finns i Hybrid-kvantberäkning.

Resursuppskattning inom kvantberäkning

När det gäller kvantberäkning är resursuppskattning möjligheten att förstå resurserna, dvs. antalet kvantbitar, antalet kvantgrindar, bearbetningstiden osv., som krävs för en viss algoritm, förutsatt (eller tar som parametrar) vissa maskinvaruegenskaper. Genom att förstå antalet kvantbitar som krävs för en kvantlösning och skillnaderna mellan kvantbitstekniker kan innovatörer förbereda och förfina sina kvantlösningar så att de kan köras på framtida skalbara kvantdatorer och i slutändan påskynda sin kvantpåverkan.

Med Azure Quantum Resource Estimator kan du utvärdera arkitektoniska beslut, jämföra kvantbitstekniker och fastställa de resurser som behövs för att köra en viss kvantalgoritm. Du kan välja mellan fördefinierade feltoleranta protokoll och ange antaganden för den underliggande fysiska qubitmodellen. Azure Quantum Resource Estimator beräknar uppskattningen av fysiska resurser efter layouten genom att ta hänsyn till en uppsättning indata, till exempel kvantbitsparametrar, QEC-kod (quantum error correction), felbudget och andra parametrar .

Mer information finns i Resursuppskattning i kvantberäkning och Kör din första resursuppskattning.

Kvantsimulering med Azure Quantum Elements

Kvantmekanik är universums underliggande "operativsystem". Den beskriver hur de grundläggande byggstenarna i naturen beter sig. Naturens beteenden, till exempel kemiska reaktioner, biologiska reaktioner och materialformationer, involverar ofta kvantinteraktioner med många organ. För att simulera kvantmekaniska system, till exempel molekyler, är kvantberäkning lovande, eftersom kvantbitar kan användas för att representera de naturliga tillstånden i fråga. Exempel på kvantsystem som kvantberäkning kan modellera är fotosyntes, supraledning och komplexa molekylära formationer.

Azure Quantum Elements är specialbyggt för att påskynda vetenskaplig upptäckt. Återuppfinna din forsknings- och utvecklingsproduktivitet med simuleringsarbetsflöden som är optimerade för skalning på HPC-kluster (Azure High-Performance Computing), AI-accelererad databehandling, förhöjda resonemang med AI, integrering med kvantverktyg för att börja experimentera med befintlig kvantmaskinvara och åtkomst i framtiden till Microsofts kvantsuperdator.

Mer information finns i Låsa upp kraften i Azure for Molecular Dynamics.

Kvanthastigheter

Kvantdatorer klarar sig exceptionellt bra med problem som kräver beräkning av ett stort antal möjliga kombinationer. Dessa typer av problem finns på många områden, till exempel kvantsimulering, kryptografi, kvantmaskininlärning och sökproblem.

Ett av målen med kvantberäkningsforskning är att studera vilka problem som kan lösas av en kvantdator snabbare än en klassisk dator och hur stor hastigheten kan vara. Ett välkänt exempel är Grover-algoritmen, som ger en polynomhastighet över de klassiska motsvarigheterna.

Grover-algoritmen påskyndar lösningen på ostrukturerade datasökningar och kör sökningen i färre steg än någon klassisk algoritm kunde. Alla problem som gör att du kan kontrollera om ett visst värde $x$ är en giltig lösning (ett "ja eller inga problem") kan formuleras i termer av sökproblemet.

En implementering av Grover-algoritmen finns i Självstudie: Implementera Grover-sökalgoritmen i Q#.

Kvantprovidrar som är tillgängliga i Azure Quantum

Azure Quantum erbjuder några av de mest övertygande och mångsidiga kvantresurser som finns tillgängliga idag från branschledare. Azure Quantum samarbetar för närvarande med följande leverantörer så att du kan köra dina Q#-kvantprogram på verklig maskinvara och alternativet att testa koden på simulerade kvantdatorer.

Välj den leverantör som passar bäst för ditt problem och dina behov.

• IONQ: Dynamiskt omkonfigurerbara kvantdatorer med fångade joner för upp till 11 helt anslutna kvantbitar, som gör att du kan köra en två-qubit-grind mellan valfritt par.
• PASQAL (privat förhandsversion): Neutrala atombaserade kvantprocessorer som arbetar vid rumstemperatur, med långa sammanhängande tider och imponerande kvantbitsanslutning.
• Quantinuum: Trapped-ion-system med hög återgivning, fullständigt anslutna kvantbitar, låga felfrekvenser, återanvändning av kvantbitar och möjlighet att utföra mätningar i mitten av kretsen.
• Rigetti: Rigettis system drivs av supraledande kvantbitsbaserade kvantprocessorer. De erbjuder snabba gatetider, villkorslogik med låg latens och snabba programkörningstider.

Mer information om specifikationerna för varje provider finns i den fullständiga listan över kvantberäkningtarget.

Information om jobbkostnader finns i Priser i Azure Quantum och vanliga frågor och svar: Förstå jobbkostnader och fakturering i Azure Quantum.

Leverantörer kommer snart

• Quantum Circuits, Inc: Superledande kretsar i fullstack med feedback i realtid som möjliggör felkorrigering, kodningsagnostiska kodningsgrindar.

Relaterat innehåll

Börja använda Azure Quantum:

• Skapa en Azure Quantum-arbetsyta
• Kom igång med Q# och Visual Studio Code
• Kom igång med Q# och Azure Quantum Notebooks
• Installera Quantum Development Kit
• Köra en Qiskit-krets i Azure Quantum