Amazon Braket

Erforschen und experimentieren Sie mit Quantencomputern

Amazon Braket ist ein vollständig verwalteter Service, mit dem Sie in das Quantencomputing einsteigen können. Es stellt Ihnen eine Entwicklungsumgebung bereit, um Quantenalgorithmen zu untersuchen und zu entwerfen, sie auf simulierten Quantencomputern zu testen und sie auf verschiedenen Quantenhardwaretechnologien Ihrer Wahl auszuführen.

Quantencomputer haben das Potenzial, Rechenprobleme zu lösen, die für klassische Computer unerreichbar sind, indem sie die Gesetze der Quantenmechanik nutzen, um leistungsfähigere Werkzeuge für die Informationsverarbeitung zu entwickeln. Mit diesem Ansatz zur Datenverarbeitung können Bereiche wie Energiespeicherung, Chemieingenieurwesen, Materialwissenschaften, Wirkstoffentdeckung, Optimierung und Machine Learning transformiert werden. Das Definieren dieser Probleme und die Programmierung von Quantencomputern zu ihrer Lösung erfordert jedoch neue Fähigkeiten. Gleichzeitig kann es teuer und unpraktisch sein, Zugang zu Quantencomputerhardware zu erhalten, um Ihre Algorithmen auszuführen und Ihre Designs zu optimieren. Dies hat es schwierig gemacht, den aktuellen Stand der Technologie zu bewerten und zu planen, wann Sie Ihre Ressourcen investieren müssen, um das Potenzial zu maximieren.

Amazon Braket hilft bei der Bewältigung dieser Herausforderungen, indem es einen Service bereitstellt, mit dem Entwickler, Forscher und Wissenschaftler Quantencomputer untersuchen, bewerten und experimentieren können. Mit Amazon Braket können Sie Ihre eigenen Quantenalgorithmen von Grund auf neu entwerfen oder aus einer Reihe vorgefertigter Algorithmen auswählen. Sobald Sie Ihren Algorithmus definiert haben, bietet Amazon Braket einen vollständig verwalteten Simulationsservice zur Fehlerbehebung und Überprüfung Ihrer Implementierung. Wenn Sie bereit sind, können Sie Ihren Algorithmus auf verschiedenen Quantencomputern Ihrer Wahl ausführen, darunter Gate-basierte Supraleiter-Computer von Rigetti, Quantenglüh-Supraleiter-Computer von D-Wave und Ionenfallen-Computer von IonQ. Um die Entwicklung hybrider Algorithmen zu vereinfachen, die klassische und Quantenaufgaben kombinieren, hilft Amazon Braket bei der Verwaltung klassischer Rechenressourcen und beim Aufbau von Verbindungen mit geringer Latenz zur Quantenhardware. Mit Amazon Braket können Sie das Quantencomputing erkunden, sein Potenzial bewerten und Fachwissen für die Zukunft aufbauen.

Vorteile

Erste Schritte im Handumdrehen

Amazon Braket bietet eine einzelne Umgebung zum Entwerfen, Testen und Ausführen von Quantenalgorithmen, ohne die Infrastruktur einrichten und verwalten, den Zugriff mit mehreren Anbietern aushandeln und Code schreiben zu müssen, um verschiedene Umgebungen zu integrieren. Amazon Braket bietet vollständig verwaltete Jupyter-Notebooks, mit denen Sie mögliche Anwendungen untersuchen, Ihre Ergebnisse visualisieren und Quantenalgorithmen optimieren können. Sie können aus Notebooks mit vorinstallierten Entwicklertools, Beispielalgorithmen und Lernprogrammen auswählen, die einen schnellen Einstieg erleichtern.

Experimentieren Sie mit verschiedenen Technologien

Mit Amazon Braket können Sie auf eine Vielzahl verschiedener Arten von Quantencomputern zugreifen, darunter Gate-basierte Supraleiter und Quantenglüh-Supraleiter sowie Ionenfallen-Hardware. Die plattformübergreifenden Entwicklertools von Amazon Braket bieten eine konsistente Benutzererfahrung, sodass Sie nicht mehrere Entwicklungsumgebungen erlernen müssen, und erleichtern die Arbeit mit verschiedenen Quantenhardwaretechnologien, um zu ermitteln, welche physische Implementierung am besten zu Ihren Anwendungen passt.

Führen Sie hybride Quanten- und klassische Algorithmen aus

Mit Amazon Braket ist es einfach, hybride Quantenalgorithmen auszuführen, die Quantenoperationen mit Optimierungen und anderen Prozessen kombinieren, welche auf klassischen Datenverarbeitungs-Instances ausgeführt werden. Auf diese Weise können Sie iterative Systeme erstellen, die dazu beitragen, die Auswirkungen von Fehlern zu reduzieren, die den heutigen Quantencomputersystemen inhärent sind. Amazon Braket unterstützt die Ausführung von Hybridalgorithmen als vollständig verwaltete Jobs und koordiniert die erforderlichen Ressourcen, um die Effizienz zu maximieren und die Kosten zu senken.

Erhalten Sie Hilfe von Experten

Das Amazon Quantum Solutions Lab ist ein kollaboratives Forschungsprogramm, mit dem Sie die Entwicklung neuer Quantenanwendungen beschleunigen können. Das Quantum Solutions Lab verbindet Sie mit Quantencomputerexperten von Amazon und seinen Technologie- und Beratungspartnern, um potenzielle Anwendungsmöglichkeiten des Quantencomputing zu identifizieren, internes Fachwissen aufzubauen und an Programmen zum Entwerfen und Testen von Quantenalgorithmen zusammenzuarbeiten.

Funktionsweise:

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Lernen

Amazon Braket bietet Schritt-für-Schritt-Anleitungen, Lernprogramme sowie eine Ressourcenbibliothek, dank denen Sie schnell mit dem Quantencomputing beginnen können.

Designen

Zum Entwerfen von Quantenalgorithmen können Sie vollständig verwaltete Jupyter-Notebooks direkt über die Amazon Braket-Konsole verwenden. Beispiel-Notebooks bieten Zugriff auf vorinstallierte Entwicklertools, Beispielalgorithmen und Dokumentation, die den Einstieg erleichtern.

Testen

Mit Simulatoren, die auf klassischer Hardware ausgeführt werden, kann die Entwicklung von Algorithmen beschleunigt werden, indem die Fehlerbehebung von Code und die Optimierung von Designs vereinfacht werden. Amazon Braket führt Simulationen als vollständig verwalteter Service aus, wobei die erforderlichen Datenverarbeitungs-Instances automatisch eingerichtet, die Simulation ausgeführt, die Ergebnisse in Amazon S3 veröffentlicht und die Ressourcen nach Abschluss deaktiviert werden.

Ausführen

Sie können Ihren Quantenalgorithmus auf der von Ihnen gewählten Quantenhardware ausführen, wobei Sie nur für die tatsächlich verwendete Zeit bezahlen. Wenn Sie hybride Quantenalgorithmen ausführen, kann Amazon Braket die erforderlichen Ressourcen für klassische Berechnungen automatisch einrichten und den Workflow zwischen klassischen und Quantenaufgaben verwalten.

Analysieren

Nach Abschluss werden Sie automatisch benachrichtigt und Ihre Ergebnisse werden in Amazon S3 gespeichert. Amazon Braket veröffentlicht Ereignisprotokolle und Leistungsmetriken wie den Fortschritt und die Ausführungszeit für Amazon CloudWatch.

Quantenanwendungen

Das Entwerfen nützlicher Quantenanwendungen erfordert neue Fähigkeiten und möglicherweise radikal andere Ansätze zur Problemlösung. Der Aufbau dieses Fachwissens wird einige Zeit in Anspruch nehmen und erfordert den Zugang zu Quantentechnologien und Programmierwerkzeugen. Amazon Braket unterstützt Unternehmen dabei, das Potenzial von Quantencomputern bereits heute zu erforschen und sich auf die Zukunft vorzubereiten.

Simulation von Quantensystemen

Obwohl viele Näherungsverfahren eingeführt wurden, stellt die Simulation von Quantensystemen in Physik und Chemie für klassische Computer immer noch eine große Herausforderung dar. Die einzigartigen Eigenschaften von Quantencomputern und die Fähigkeit, quantenmechanische Zustände nativ zu manipulieren, schaffen jedoch das Potenzial, wichtige Probleme wie die Beschreibung der elektronischen Struktur von Molekülen effizient zu lösen. Die Simulation von Quantensystemen wird breite Anwendungsbereiche haben, einschließlich des Designs neuer Materialien und Katalysatoren, der Wirkstoffentdeckung sowie der Erforschung von Hochtemperatursupraleitern.

Optimierung

Optimierungsprobleme sind in vielen Branchen allgegenwärtig, einschließlich Telekommunikation, Lieferkettenlogistik und Finanzdienstleistungen. Den optimalen Ansatz aus einer Reihe von Alternativen zu finden kann klassische Systeme überfordern, da die Anzahl der möglichen Kombinationen die Komplexität erhöht. Quantencomputing kann verwendet werden, um eine Vielzahl dieser Probleme zu lösen, beispielsweise auf dem Gebiet der kombinatorischen Optimierung, indem lineare Programmieralgorithmen und Monte-Carlo-Methoden beschleunigt werden. Während zukünftige fehlerkorrigierte Quantencomputer nachweislich beschleunigt werden, können kurzfristige Geräte dafür verwendet werden, heuristische Algorithmen auszuführen, die möglicherweise bereits jetzt einen Vorteil bieten.

Machine Learning

Machine Learning bietet Methoden, mit denen Systeme aus Daten lernen, Muster identifizieren und Entscheidungen autonom treffen können. Skalierbare fehlerkorrigierte Quantencomputer können viele weit verbreitete Tools beim Machine Learning verbessern, einschließlich Empfehlungssystemen und Support-Vector-Maschinen zur Klassifizierung. Quantencomputing hat außerdem das Potenzial, eine umfangreichere Klasse an Lernmodellen anzubieten. Da die Datenmengen in der Regel sehr groß sind, wird das Machine Learning auf Quantenebene kurzfristig nur begrenzte Auswirkungen haben. Frühe Untersuchungen könnten jedoch nützliche Erkenntnisse darüber liefern, wie zukünftige Quantenhardware effektiver für Machine Learning eingesetzt werden kann.

Quantum-Hardwaretechnologien

Gate-basierte supraleitende Qubits

Supraleitende Qubits bestehen aus supraleitenden elektrischen Schaltkreisen, die bei kryogener Temperatur arbeiten. Amazon Braket bietet Zugriff auf Quantenhardware, die auf supraleitenden Qubits von Rigetti basiert.

Gate-basierte Ionenfallen

Quantencomputer mit eingefangenen Ionen implementieren Qubits unter Verwendung elektronischer Zustände geladener Atome, die Ionen genannt werden. Die Ionen werden durch elektromagnetische Felder im freien Raum eingeschlossen und zum Schweben gebracht. Amazon Braket bietet Zugriff auf Ionenfallen-Quantencomputer von IonQ.

Quantenglühende, supraleitende Qubits

Beim Quantenglühen wird ein physikalischer Prozess verwendet, um eine Niedrigenergiekonfiguration zu finden, welche die Lösung eines Optimierungsproblems codiert. Amazon Braket bietet Zugriff auf Quantencomputer, welche eine Quantenglühtechnologie verwenden, die auf supraleitenden Qubits von D-Wave basiert.

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