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Amazon Braket – Häufig gestellte Fragen
Allgemeines
Was ist Amazon Braket?
Amazon Braket ist ein vollständig verwalteter Service, der Ihnen den Einstieg in das Quantencomputing erleichtert.
Was kann ich mit Amazon Braket tun?
Mit Amazon Braket können Sie lernen, wie man Quantencomputer programmiert und potenzielle Anwendungen erkunden. Sie können Ihre eigenen Quantenalgorithmen von Grund auf neu entwerfen oder aus einer Reihe vorgefertigter Algorithmen auswählen. Amazon Braket bietet ein SDK, das Sie lokal auf einem Laptop oder in der vollständig verwalteten Notebook-Umgebung von Amazon Braket ausführen können. Das SDK enthält einen Quantenschaltungssimulator. Der Amazon-Braket-Service bietet auch vollständig verwaltete Quantenschaltungssimulatoren, mit denen Sie Ihre Algorithmen auf einer von AWS verwalteten Infrastruktur ausführen können, um Ihre Implementierung zu validieren und zu testen. Wenn Sie bereit sind, können Sie Ihren Algorithmus auf Amazon Braket mit verschiedenen Quantencomputern oder Quantenverarbeitungseinheiten (QPUs) Ihrer Wahl von unseren Hardware-Anbietern ausführen.
Wie lässt sich Amazon Braket in andere AWS-Services integrieren?
Amazon Braket ermöglicht Integrationen mit Amazon CloudWatch, Amazon EventBridge, AWS Identity and Access Management (IAM) und AWS CloudTrail für Überwachung, ereignisbasierte Verarbeitung, Benutzerzugriffsverwaltung und Protokolle. Ihre Ergebnisse von Simulationen und Quantencomputing werden im Amazon Simple Storage Service (S3) in Ihrem Konto gespeichert.
Warum sollte unser Unternehmen schon heute über Quantencomputing nachdenken?
Quantencomputing ist eine Technologie im Frühstadium, aber ihre langfristigen Auswirkungen versprechen für viele Branchen einen Wandel. Das Entwickeln von Quantenalgorithmen und Entwerfen nützlicher Quantenanwendungen erfordert neue Fähigkeiten und möglicherweise radikal andere Ansätze. Der Aufbau dieses Fachwissens wird einige Zeit in Anspruch nehmen und erfordert den Zugang zu Quantentechnologien und Programmiertools. Amazon Braket und das Amazon Quantum Solutions Lab helfen Unternehmen dabei, den Stand der aktuellen Technologien zu bewerten, mögliche Auswirkungen auf ihr Geschäft zu ermitteln und sich auf die Zukunft vorzubereiten.
Warum heißt der Service „Braket“?
Wir haben unseren Service nach der Bra-Ket-Notation benannt, einer Standardnotation der Quantenmechanik. Es wurde 1939 von Paul Dirac eingeführt, um den Zustand von Quantensystemen zu beschreiben, und ist auch unter dem Namen Dirac-Notation bekannt.
Kann ich in Amazon Braket akademische Forschung betreiben?
Ja. Wissenschaftler an Universitäten auf der ganzen Welt forschen mit Amazon Braket. Sie können in der Amazon-Braket-Konsole oder in unserem Github-Repository loslegen oder eine Finanzierung für die Nutzung von Amazon Braket über das Programm AWS Cloud Credit for Research beantragen. Wenn Sie im Antragsverfahren keine URL für den Preisrechner haben, reichen Sie Ihren Antrag mit einem Platzhalter ein.
Entwickler-Tools
Was ist das Amazon-Braket-SDK?
Das Amazon Braket Software Development Kit (SDK) ist ein technologie-agnostisches Entwickler-Framework, mit dem Sie Quantenalgorithmen entwickeln und auf verschiedenen Quantencomputern und Simulatoren über den Amazon-Braket-Service ausführen können. Das SDK hilft Ihnen bei der Nachverfolgung und Überwachung von Quantenaufgaben, die bei Amazon Braket eingereicht wurden, sowie bei der Auswertung der Ergebnisse. Das Amazon Braket SDK enthält einen lokalen Quantenschaltungssimulator, den Sie zum Testen Ihrer Algorithmen verwenden können.
Wie greife ich auf das Amazon-Braket-SDK zu?
Amazon Braket bietet vollständig verwaltete Jupyter-Notebooks, in denen das Amazon Braket SDK vorinstalliert ist, sowie Beispiel-Tutorials, die Ihnen einen schnellen Einstieg ermöglichen. Das Amazon-Braket-SDK ist quelloffen, sodass Sie Amazon Braket in jeder lokalen integrierten Entwicklungsumgebung (IDE) Ihrer Wahl verwenden können.
Was ist ein Zugriff auf der Impulsebene?
Heutige Quantencomputer sind verrauscht, und Forscher benötigen oft Zugang zur niedrigsten Ebene der Kontrolle über die Hardware, um Rauschen oder Übersprechen zu untersuchen, neue und robustere Gatter zu entwickeln, Fehlerminderungssysteme zu entwickeln und neue Quantenalgorithmen zu erforschen. Mit der Impulssteuerung können Sie die niederwertigen, analogen Signale oder Impulse manipulieren, die die Qubits eines Quantenprozessors steuern.
Unterstützt das Amazon Braket SDK die Programmierung auf Impulsebene?
Ja. Sie können Quantenschaltungen auf den Quantencomputern von Rigetti Computing und Oxford Quantum Circuits direkt mit Gattern, Impulsen oder einer Kombination davon programmieren. Sie können auch selektiv Blöcke von Impulsanweisungen in bestimmte Bereiche des Programms einfügen, um sich auf die Optimierung einzelner Operationen zu konzentrieren und die Leistung fein abzustimmen.
Was ist PennyLane?
PennyLane ist eine Open-Source-Software-Bibliothek für Variations-Quantenberechnungen, die mit Amazon Braket integriert ist. Quanten-Variationsrechnungen sind ein Paradigma, das hybride quantenklassische Algorithmen verwenden, um iterativ Lösungen für Rechenprobleme in verschiedenen Bereichen wie Chemie, Optimierung und Machine Learning zu finden. PennyLane basiert auf dem Konzept der quantendifferenzierbaren Programmierung und ermöglicht es Ihnen, Quantenschaltungen auf die gleiche Weise wie neuronale Netzwerke zu trainieren. PennyLane bietet Schnittstellen zu gängigen Bibliotheken für Machine Learning, einschließlich PyTorch und TensorFlow, um das Training Ihrer Quantenalgorithmen einfach und intuitiv zu gestalten. Weitere Informationen zu PennyLane finden Sie unter https://pennylane.ai. Lesen Sie hier unser Entwicklerhandbuch.
Warum sollte ich PennyLane auf Amazon Braket verwenden?
Kurzfristige Quantencomputing-Anwendungen in den Bereichen Chemie, Optimierung und Quanten-Machine-Learning basieren auf Quanten-Variationsalgorithmen, welche die iterative Verarbeitung zwischen klassischen und Quantencomputern nutzen. PennyLane erleichtert den Einstieg und die Erstellung von Variations- und Quanten-Machine-Learning-Algorithmen auf Amazon Braket. Es ermöglicht Ihnen, bekannte Tools aus dem Machine Learning zu verwenden, um Ihre Algorithmen zu erstellen und zu trainieren. PennyLane bietet eine Chemie-Bibliothek, qchem, mit der Sie ein chemisches Berechnungsproblem mit ein paar Zeilen Code auf eine Quantencomputing-Formulierung abbilden können.
Mithilfe von Amazon Braket erreichen Sie mit PennyLane eine schnellere Innovation. Beim Testen und Optimieren Ihrer Algorithmen beschleunigen unsere vollständig verwalteten, leistungsstarken On-Demand-Simulatoren das Training um das zehnfache oder mehr im Vergleich zur lokalen Simulation Ihrer Algorithmen. Um Ihre hybriden Quantenalgorithmen zu beschleunigen, können Sie jetzt leistungsstarke eingebettete Simulatoren von PennyLane nutzen, wie zum Beispiel den lightning.gpu-Simulator, der durch NVIDIAs cuQuantum-SDK für GPU-basierte Workloads beschleunigt wird. Die Simulatoren bieten Methoden wie die adjungierte Methode zur Gradientenberechnung, die die Anzahl der für die Berechnung des Gradienten benötigten Schaltkreise reduziert und für schnelle iterative Experimente und Prototypen verwendet werden kann.
Wie erhalte ich Zugriff auf PennyLane?
Amazon-Braket-Notebooks werden mit PennyLane vorkonfiguriert geliefert, und unsere Tutorial-Notebooks helfen Ihnen, schnell loszulegen. Alternativ können Sie das Amazon-Braket-PennyLane-Plugin für jede IDE Ihrer Wahl installieren. Das Plugin ist quelloffen und kann hier heruntergeladen werden. Die PennyLane-Dokumentation finden Sie unter https://pennylane.ai.
Was ist OpenQASM?
OpenQASM ist eine Open-Source-Zwischenrepräsentation für Quantencomputing-Programme. Sie können OpenQASM-Programme auf allen gatterbasierten Braket-Geräten ausführen, entweder über das Amazon-Braket-SDK oder durch direkte Übermittlung an die Braket-API. AWS nimmt am OpenQASM-Lenkungsausschuss teil, um beim Aufbau einer offenen, hardware-unabhängigen und einheitlichen Spezifikation für Gate-basierte Quantenprogramme zu helfen.
Was ist Fehlerminimierung?
Die Fehlerminimierung umfasst eine Vielzahl von Methoden, um die Auswirkungen systematischen Rauschens auf die heutige fehleranfällige Hardware zu reduzieren, indem ein Eingangskreis einer Reihe verwandter Schaltkreise zugeordnet wird und die Ergebnisse mit klassischer Nachbearbeitung bearbeitet werden.
Unterstützt das Amazon-Braket-SDK die Fehlerminimierung?
Ja. Sie können mit der Debiasing-Technik von IonQ mit der Fehlerminimierung auf den IonQ Aria-QPUs experimentieren. Beachten Sie, dass für diese Art der Fehlerminimierung mindestens 2 500 Aufnahmen pro Aufgabe erforderlich sind.
Simulatoren
Warum sollte ich meinen Algorithmus simulieren?
Quantenschaltungssimulatoren werden auf klassischen Computern ausgeführt. Mit Simulatoren können Sie Ihre Quantenalgorithmen zu geringeren Kosten als mit Quanten-Hardware testen, ohne auf den Zugriff auf bestimmte Quantenmaschinen warten zu müssen. Die Simulation ist eine bequeme Methode, um Quantenschaltungen schnell zu debuggen und Algorithmen zu korrigieren und zu optimieren, bevor Sie sie auf Quantenhardware ausführen. Die klassische Simulation ist auch unerlässlich, um die Ergebnisse kurzfristiger Quantencomputer-Hardware zu verifizieren und die Auswirkungen von Rauschen zu untersuchen.
Welche Simulatoren bietet Amazon Braket an?
Amazon Braket bietet Ihnen die Auswahl zwischen vier Quantenschaltungs-Simulatoren: dem lokalen Simulator im SDK und drei On-Demand-Simulatoren: SV1, ein Allzweck-Quantenschaltungs-Simulator, DM1, mit dem Sie die Auswirkungen von Rauschen auf Ihre Schaltungen simulieren können, und TN1, ein leistungsstarker Tensornetzwerk-Simulator. Mit diesen Optionen können Sie den Ansatz wählen, der Ihren Anforderungen am besten entspricht.
Was ist der lokale Simulator?
Der lokale Simulator ist im Amazon Braket SDK kostenlos enthalten. Er kann auf Ihrem Laptop oder innerhalb eines von Amazon Braket verwalteten Notebooks laufen. Sie können es zur schnellen Validierung von Schaltungsentwürfen verwenden. Er eignet sich gut für kleine und mittlere Simulationen – bis zu 25 Qubits ohne Rauschen, oder bis zu 12 Qubits mit Rauschen, je nach Hardware.
Was ist der SV1-Simulator?
SV1 ist ein vollständig verwalteter, hochleistungsfähiger Zustandsvektor-Simulator für Quantenschaltungen mit bis zu 34 Qubits. Als Zustandsvektor-Simulator nimmt er die vollständige Wellenfunktion des Quantenzustands und wendet die Operationen des Kreislaufs an, um das Ergebnis zu berechnen. Nachdem Sie Ihren Quantenalgorithmus mithilfe des lokalen Simulators im Amazon Braket SDK entworfen und debuggt haben, können Sie SV1 für skalierte Tests und Forschung verwenden. SV1 skaliert automatisch klassische Berechnungsressourcen, so dass Sie bis zu 35 Simulationen parallel ausführen können.
Was ist der DM1-Simulator?
DM1 ist ein vollständig verwalteter Dichtematrix-Simulator, mit dem Sie die Auswirkungen von realistischem Rauschen auf Ihre Quantenalgorithmen untersuchen können. Dies kann Ihnen helfen, Strategien zur Fehlervermeidung zu entwickeln, um genauere Ergebnisse aus den heutigen Quantencomputern zu erhalten.
DM1 unterstützt die Simulation von Schaltungen mit bis zu 17 Qubits. Es kann bis zu 35 Simulationen parallel ausführen, um Ihre Experimeante zu beschleunigen. Für schnelles Prototyping und Debugging vor der Verwendung von DM1 können Sie den lokalen Störungssimulator in Amazon Braket SDK verwenden.
Was ist der TN1-Simulator?
TN1 ist ein vollständig verwalteter, hochleistungsfähiger Tensornetzwerk-Simulator, der für strukturierte Quantenschaltungen bis zu einer Größe von 50 Qubits eingesetzt wird. Ein Tensornetzwerk-Simulator kodiert Quantenschaltungen in einen strukturierten Graphen, um den besten Weg zur Berechnung des Ergebnisses der Schaltung zu finden. TN1 ist besonders geeignet für die Simulation von spärlichen Schaltungen, Schaltungen mit lokalen Gates und Schaltungen mit inhärenter Struktur.
Wie entscheide ich mich zwischen den von Amazon Braket verwalteten On-Demand-Simulatoren SV1, TN1 und DM1?
SV1 ist ein Universalsimulator auf Basis der Zustandsvektortechnik. Es bietet eine berechenbare Ausführung und hohe Leistung für Universalschaltungen mit bis zu 34 Qubits.
DM1 ist speziell für die Unterstützung der Geräuschmodellierung konzipiert. Wenn Sie Ihre Algorithmen unter den Auswirkungen verschiedener Arten von Rauschen untersuchen müssen, verwenden Sie DM1.
TN1 ist ein spezialisierter Simulator für bestimmte Arten von Quantenschaltungen mit bis zu 50 Qubits. Verwenden Sie es für spärliche Schaltungen, Schaltungen mit lokalen Gates und andere Schaltungen mit inhärenter Struktur. Andere Schaltungstypen, wie z. B. solche mit Gesamtkonnektivität zwischen Qubits, sind häufig besser für SV1 geeignet.
Warum sollte ich Rauschen in meinen Schaltungen simulieren wollen?
Quantum-Geräte von heute tendieren zu Störungen. Bei jeder ausgeführten Operation besteht die Möglichkeit, dass ein Fehler auftritt. Daher weichen die von einem Quantencomputer erzielten Ergebnisse in der Regel von dem ab, was man idealerweise erwartet. DM1 ermöglicht es Ihnen, die Zuverlässigkeit Ihrer Algorithmen unter den Auswirkungen von realistischem Rauschen zu untersuchen und Strategien zur Fehlerminderung zu entwickeln, die dazu beitragen, genauere Ergebnisse mit den heutigen Quantencomputern zu erzielen.
Kann ich eine rauschfreie Schaltung mit dem DM1-Simulator betreiben?
Das DM1 kann Schaltungen ohne Rauschen simulieren. Wir empfehlen jedoch, SV1 für umfangreiche Simulationen von rauschfreien Schaltungen zu verwenden, um die beste Leistung zu erzielen.
Muss ich einen Instance-Typ auswählen, um eine Simulation auszuführen?
Nicht, wenn Sie einen von Amazon Braket verwalteten On-Demand-Simulator verwenden. Wenn Sie SV1, TN1 oder DM1 verwenden, verwaltet Amazon Braket die Software und die Infrastruktur für Sie. Sie müssen nur die Schaltung für den Betrieb bereitstellen.
Wenn Sie den lokalen Simulator im SDK auf Ihrem von Amazon Braket verwalteten Notebook ausführen, wird er auf der Amazon-Instance ausgeführt, die Sie bereits für Ihr Notebook angegeben haben.
Woher weiß ich, ob ich eine Schaltung an TN1 betreiben kann?
Solange sich Ihre Schaltung innerhalb der hier beschriebenen Grenzen für Qubit-Nummer und Schaltungstiefe befindet, versucht TN1, sie zu simulieren. Im Gegensatz zu SV1 ist es jedoch nicht möglich, die Laufzeit allein anhand der Qubit-Nummer und der Schaltungstiefe genau abzuschätzen. Während der sogenannten „Probephase“ versucht TN1 zunächst, einen effizienten Rechenpfad für Ihre Schaltung zu ermitteln und die Laufzeit der nächsten Stufe, der „Kontraktionsphase“, zu schätzen. Wenn die geschätzte Kontraktionszeit die TN1-Grenze überschreitet, versucht TN1 keine Kontraktion, und Sie zahlen nur für die Zeit, die Sie in der Probephase verbracht haben. Weitere Informationen finden Sie in der technischen Dokumentation.
Muss ich Algorithmen anders programmieren oder entwerfen, um einen Simulator zu verwenden?
Nein, mit Amazon Braket können Sie dieselbe Quantenschaltung so steuern, dass sie auf allen im Service verfügbaren Simulatoren und Gate-basierter Quantenhardware ausgeführt wird, indem Sie einige Codezeilen ändern.
Bieten Sie Simulatoren für Quantenglühprobleme an?
Auf dem AWS Marketplace finden Sie Angebote, die die modernsten klassischen Ansätze für kombinatorische Optimierungsprobleme verwenden, wie z. B. Meta Analytics und das Toshiba SBM.
Quantencomputer
Wie greife ich mit Amazon Braket auf Quantencomputer zu?
Das Ausführen Ihres Schaltkreisentwurfs auf einer tatsächlichen Quantenverarbeitungseinheit (QPU) ist einfach. Sobald Sie Ihren Schaltkreis oder Ihr Problemdiagramm im Amazon Braket SDK erstellt haben, können Sie Ihre Aufgabe über ein verwaltetes Jupyter-Notebook oder einer beliebigen IDE Ihrer Wahl, wie z. B. PyCharm, einreichen.
Inwiefern unterscheidet sich die Ausführung einer Aufgabe auf einer QPU von der Ausführung auf einem Simulator?
Die Schritte zum Ausführen einer Quantenaufgabe auf einer QPU entsprechen denen zum Ausführen auf einem Simulator. Sie wählen einfach das Back-End oder Gerät, wenn Sie API-Aufrufe innerhalb des Amazon Braket SDK ausführen. Beides sind Rechenvorgänge, für die Sie verschiedene Back-Ends oder Geräte über API-Aufrufe im Amazon Braket SDK anfordern können. Die Auswahl des Gerätes umfasst die verschiedenen Simulatoren und Quantencomputer, die über den Service verfügbar sind. Der Wechsel zwischen den Geräten ist so einfach wie das Ändern einer einzigen Codezeile. Dennoch sind Simulatoren immer verfügbar, während QPU-Ressourcen Wartezeiten erfordern können.
Wie wähle ich die zu verwendenden Quantencomputer aus?
Einige Typen von Quantencomputern eignen sich besonders gut zur Lösung bestimmter Problemstellungen. Es gibt viele Faktoren, die bestimmen, welcher Maschinentyp Ihren Anforderungen entspricht, z. B. Qubit-Anzahl, Qubit-Wiedergabetreue (Fehlerrate), Qubit-Konnektivität, Kohärenzzeit und Kosten. Die vollständigen Spezifikationen der Quantencomputer finden Sie in der Amazon-Braket-Konsole.
Welche Quantencomputer unterstützt Amazon Braket?
Klicken Sie hier, um mehr über die Hardware-Anbieter von Amazon Braket zu erfahren.
Was ist Analog Hamiltonian Simulation?
Die Analog Hamiltonian Simulation (AHS) ist ein anderes Paradigma des Quantencomputings, das sich vom universellen, gatebasierten Quantencomputing unterscheidet. AHS-fähige Geräte sind spezielle QPUs, die für die Lösung einer begrenzten Anzahl von Problemen entwickelt wurden, die durch einen Hamiltonian dargestellt werden. Mit AHS können Sie einen Hamiltonian von Interesse angeben, und der Quantencomputer stellt die Parameter so ein, dass er die kontinuierliche zeitliche Entwicklung eines Quantenzustands unter diesem Hamiltonian emuliert. Da diese Hamiltonianer direkt auf dem System implementiert werden, leiden AHS-Systeme nicht unter dem Overhead, der für die Formulierung von Algorithmen in Form von Schaltkreisen und Gattern erforderlich ist, und können daher bereits Systeme mit Hunderten von Qubits simulieren, deren klassische Simulation unerschwinglich ist. Amazon Braket unterstützt AHS über QuEra QPUs.
Wo finde ich System- und Leistungsinformationen zu den Rigetti-QPUs?
Besuchen Sie die QPU-Seite von Rigetti, um System- und Leistungsinformationen zu den Rigetti-QPUs, einschließlich Gatetreue und Kohärenzzeiten, zu erhalten.
Wo finde ich Empfehlungen aus bewährten Methoden für IonQ QPUs?
Besuchen Sie die Webseite mit den bewährten Methoden von IonQ, um Informationen zur Topologie, die Gates und die bewährten Methoden von IonQ QPU zu erhalten.
Wie funktionieren QuEra-QPUs?
Das QuEra-System ist eine programmierbare QPU, die aus Rydberg-Atomen besteht, die in einer zweidimensionalen, anpassbaren Anordnung von optischen Pinzetten angeordnet sind. Die Qubits in diesem Gerät bestehen aus neutralen Rubidium-87-Atomen. Die beiden Zustände sind der Grundzustand des Atoms und einer der hoch angeregten Rydberg-Zustände. Die Rydberg-Rydberg-Wechselwirkung zwischen den Atomen nimmt mit der sechsten Potenz des Abstands zwischen den Atomen ab, was zu einem effektiven Spin-Hamiltonian mit lokalen Wechselwirkungen führt. Darüber hinaus können Laserfelder ein transversales Magnetfeld abstimmen, um eine interessante Spindynamik zu erzeugen, die zu neuartigen Grund- und Nicht-Gleichgewichtszuständen führen kann. Forscher, die über Braket auf dieses Gerät zugreifen, können die Geometrie der zweidimensionalen Atomanordnung programmieren und die Stärke der longitudinalen und transversalen Magnetfelder zeitabhängig variieren, indem sie das Braket SDK verwenden. Dadurch entsteht ein effektiver Hamiltonian von Interesse, dessen kontinuierliche zeitliche Entwicklung auf dem Gerät untersucht werden kann. Weitere Informationen finden Sie in den bewährten Methoden von QuEra hier.
Werden meine Quantenaufgaben sofort auf einer QPU ausgeführt, oder muss ich warten?
Quantencomputer sind eine Technologie im Entstehen, und Quantencomputer sind nach wie vor eine knappe Ressource. Verschiedene Typen von Quantencomputern haben unterschiedliche Betriebsmerkmale und Verfügbarkeitsgrade und bearbeiten daher Aufgaben mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Wenn die von Ihnen ausgewählte QPU online ist und derzeit nicht verwendet wird, wird Ihre Aufgabe sofort bearbeitet, andernfalls wird sie in der Warteschlange platziert. Sobald die QPU verfügbar ist, werden die Aufgaben in der Warteschlange in der Reihenfolge ihres Eingangs verarbeitet. Amazon Braket sendet Statusänderungsereignisse an Amazon EventBridge, um Sie zu benachrichtigen, wenn Ihre Aufgabe abgeschlossen ist. Sie können in EventBridge eine Regel erstellen, um eine Aktion festzulegen, wie z. B. die Verwendung des Amazon Simple Notification Service (SNS), der Sie per SMS benachrichtigen kann, oder anderer Methoden wie E-Mail, HTTPs, AWS Lambda oder Amazon SQS.
Muss ich meine Schaltung kompilieren, bevor ich sie auf QPUs laufen lasse?
Nein, nicht unbedingt. Amazon Braket kompiliert Ihren Code automatisch für Sie, wenn Sie ihn ausführen. Bei Rigetti-, OQC- und IonQ-Geräten haben Sie jedoch die Möglichkeit, Ihre Schaltung so auszuführen, wie sie ist, ohne Änderungen am Compiler, indem Sie die wortgetreue Kompilierung verwenden. Bei Rigetti können Sie zusätzlich nur bestimmte Codeblöcke definieren, die ohne zwischengeschaltete Kompiliererläufe ausgeführt werden sollen. Weitere Informationen finden Sie in unserer Dokumentation über die wortgetreue Kompilierung.
Welchen Nutzen hat die wortgetreue Zusammenstellung?
Bei der Kompilierung von Quantenschaltungen wird eine Quantenschaltung in eine kompilierte Schaltung umgewandelt, die einer Qubit-Zuweisung, einem Mapping auf native Gatter und einer Optimierung unterzogen wird. Die Compiler-Gate-Optimierung kann jedoch für Forscher und Spezialisten für Quantenalgorithmen, die Benchmarking- oder Fehlervermeidungsschaltungen entwickeln, problematisch sein, da Compiler-Optimierungen Gatter und redundante Komponenten entfernen oder neu anordnen. Bei der wortgetreuen Kompilierung kann der Benutzer Teile von Schaltkreisen oder ganze Schaltkreise so angeben, wie sie sind, ohne dass der Compiler Änderungen vornimmt.
Kann ich im AWS Marketplace auf Quantencomputer zugreifen?
Ja, Sie können über den AWS Marketplace auf Quanten-Hardware zugreifen, wie die Quantum-Annealing-Geräte von D-Wave.
Hybrid-Aufträge
Was ist das Hybrid-Auftrag-Feature?
Hybrid-Aufträge machen die Ausführung hybrid-quantenklassischer Workloads einfacher, schneller und vorhersehbarer. Mit dieser Funktion müssen Sie nur Ihr Algorithmus-Skript oder Ihren Container bereitstellen, und AWS wird dann die angeforderten Ressourcen aufstocken, den Algorithmus starten und die Ressource nach der Fertigstellung freigeben, damit Sie nur das zahlen, was sie verbrauchen. Die Hybrid-Auftrags-Funktion stellt ebenfalls live Einblicke in Algorithmus-Metriken bereit, damit Sie sehen können, welchen Fortschritt Ihr Algorithmus macht. Am wichtigsten ist, dass Aufträge vorrangigen Zugriff auf die Ziel-QPU haben, damit die Ausführung schneller von Statten gehen kann, vorhersehbarer ist und weniger von anderen Benutzer-Workloads beeinflußt wird.
Was spricht für die Verwendung von Hybrid-Aufträgen?
Die Hybrid-Aufträge von Braket stellen drei Hauptvorteile dar. Erstens, es vereinfacht das Starten von Hybrid-Qantum klassischen Algorithmen. Viele Quantum-Forscher sind oft neu im Cloud Computing und wollen ihre Computing-Umgebung nicht einrichten oder verwalten, bevor ihr Algorithmus gestartet ist. Mit Hybrid-Aufträgen müssen Sie nur Ihre bevorzugte Computing-Instance angeben – oder den Standard verwenden. Braket-Hybrid-Aufträge fahren die klassischen Ressourcen hoch und führen die Workloads in vorgefertigten Container-Umgebungen aus, liefert die Ergebnisse an Amazon S3 und geben die Rechenressourcen schließlich wieder frei, so dass Sie nur für das bezahlen, was Sie auch nutzen.
Zweitens, Hybrid-Aufträge stellen live Einblicke in startende Algorithmen bereit. Sie können benutzerdefinierte Algorithmus-Metriken als Teil Ihres Algorithmus definieren, die automatisch von Amazon CloudWatch protokolliert werden und in der Amazon-Braket-Konsole angezeigt werden. Damit können Sie den Fortschritt Ihres Algorithmus verfolgen.
Drittens haben Hybrid-Aufträge von Amazon Braket eine bessere Leistung als Algorithmen von Ihrer eigenen Umgebung laufen zu lassen. Während der gesamten Laufzeit hat Ihr Auftrag vorrangigen Zugang zum ausgewählten QPU. Das bedeutet,dass auf diesem Gerät ausgeführte Aufgaben als Teil Ihres Auftrags im voraus als andere Aufgaben ausgeführt werden, die eine Warteschlange auf dem Gerät verursachen könnten. Dies resultiert in kürzeren und vorhersehbareren Laufzeiten für Hybid-Algorithmen, sowie zu ultimativ besseren Ergebnissen, durch die Reduzierung der nachteiligen Auswirkungen des langsamen Eigenschaftswechsels des Gerätes (‘device drift’) auf die Leistung des Algorithmus.
Welche Quantencomputer kann ich mit Hybrid-Aufträgen verwenden?
Sie können jede der verfügbaren QPUs auf Amazon Braket mit Hybrid Jobs verwenden.
Welche Simulatoren kann ich mit Hybrid-Auträgen verwenden?
Sie können einen der verfügbaren On-Demand-Simulatoren von Amazon Braket (SV1, DM1, TN1), eingebettete Simulatoren, die auf dem Lightning-Plugin von PennyLane basieren, oder einen benutzerdefinierten, als Container eingebetteten Simulator für Hybridaufträge verwenden. Sie können für die eingebetteten Simulatoren oder den benutzerdefinierten Simulator eine oder mehrere CPU- und GPU-Instanzen auswählen, um Ihren hybriden Workload auszuführen.
Warum sollte ich eingebettete Simulatoren mit Hybrid-Aufträgen verwenden?
Eingebettete Simulatoren sind eine Gruppe von leistungsstarken Simulatoren, die in denselben Container wie Ihr Anwendungscode eingebettet sind, um Latenzen zu vermeiden, die mit der Übertragung zwischen einem vollständig verwalteten On-Demand-Simulator wie SV1 und Ihrem klassischen Container-Code verbunden sind. Eingebettete Simulatoren unterstützen fortschrittliche Features wie die adjungierte Methode zur Gradientenberechnung, die die Anzahl der für die Berechnung eines Gradienten erforderlichen Schaltungen verringert. Aktuell unterstützt Amazon Braket eingebettete Simulatoren von PennyLane, wie den lightning.gpu-Simulator, der mit dem NVIDIA cuQuantum-SDK beschleunigt wird, das speziell für die Simulation von Quantenschaltungen auf Hochleistungs-GPUs entwickelt wurde.
Kann ich meinen eigenen Simulator zu Amazon Braket Hybrid Jobs einbringen?
Ja, Sie können Ihre eigene Simulatorbibliothek in Hybrid Jobs von Amazon Braket einbringen, indem Sie den Simulator und seine Abhängigkeiten in einen Container einbetten. Sie können dann Code an den Container als Einstiegspunkt übergeben und den Code als Hybrid Job von Amazon Braket auf CPU- oder GPU-Instances ausführen. Amazon Braket kümmert sich um das Hochfahren der Ressourcen für die Dauer Ihres Auftrags und Sie zahlen nur für das, was Sie nutzen.
Muss ich einen Instance-Typ auswählen, um einen Hybrid-Auftrag auszuführen?
Nein, standardmäßig läuft der Job-Container auf einem einzigen ml.m5. xlarge-Instance-Typ. Wenn Sie einen hybriden Algorithmus mit einem On-Demand-Simulator von Amazon Braket (SV1, TN1, DM1) oder einer QPU ausführen, verwaltet Amazon Braket die Software und Infrastruktur für Sie. Wenn Sie einen hybriden Algorithmus unter Verwendung der eingebetteten Simulatoren von PennyLane oder eines benutzerdefinierten Simulators, der als Container verpackt ist, ausführen, dann können Sie einen oder mehrere CPU- oder GPU-Instance-Typen auswählen, auf denen der Auftrag ausgeführt werden soll. Amazon Braket verwaltet die Einrichtung der zu Grunde liegenden Infrastruktur und gibt die Ressourcen frei, sobald der Auftrag abgeschlossen ist, so dass Sie nur für das bezahlen, was Sie nutzen.
Wie wähle ich zwischen dem eingebetteten Zustandsvektor-Simulator von Penny Lane und dem SV1-Simulator, wenn ich Hybrid-Aufträge ausführe?
Heute kann der eingebettete Zustandsvektor-Simulator von PennyLane, der in Amazon Brakets Hybrid-Jobs-Container vorinstalliert ist, für Variationsalgorithmen verwendet werden, die von Methoden wie Rückwärtspropagation oder der adjungierten Methode zur Gradientenberechnung profitieren können. Beispiele für diese Algorithmen sind das Quantum Machine Learning (QML), der adiabatische Quantenapproximationsalgorithmus (QAOA) oder der Quanteneigensolver (VQE). Bei eingebetteten Simulatoren haben Sie auch die Möglichkeit, GPU-Instances zu verwenden, wenn Ihr Algorithmus von der GPU-basierten Beschleunigung profitieren kann und in den GPU-Speicher passt. Dies ist generell der Fall bei Variationsalgorithmen und QML-Algorithmen mit mittlerer Qubit-Anzahl (< 30). Andernfalls sollten Sie erwägen, den On-Demand-Simulator SV1 zu verwenden. Weil die adjungierte Methode derzeit keine Schüsse ungleich Null unterstützt, sollten Sie SV1 für alle Workloads verwenden, bei denen die Anzahl der Schüsse größer als Null ist. Bitte beachten Sie, dass der eingebettete Simulator nur im Rahmen des Features Hybrid-Aufträge unterstützt wird, während SV1 sowohl eigenständige Aufgaben als auch Hybrid-Aufträge unterstützt.
Wie kann ich mich zwischen den verschiedenen Embedded-Simulatoren von PennyLane entscheiden?
Der lightning.gpu-Simulator von PennyLane kann für hybride Algorithmen wie QML, QAOA oder VQE verwendet werden, sofern die Problemgröße klein genug ist, um in den GPU-Speicher zu passen. Der CPU-basierte Simulator lightning.qubit kann für Algorithmen verwendet werden, die speicherintensiv sind und nicht in den GPU-Speicher passen, wie beispielsweise Variationsalgorithmen mit hohen Qubit-Zahlen (29+ Qubits). Beachten Sie, dass Ihr Preis unterschiedlich ist, je nachdem, ob Sie eine CPU- oder GPU-Instance verwenden. Weitere Informationen finden Sie in der Dokumentation zu PennyLane.
Wie wird mir die Nutzung von Hybrid-Aufträgen berechnet?
Weitere Informationen zur Preisgestaltung für Hybrid-Aufträge finden Sie auf der Amazon-Braket-Preisseite auf der Registerkarte „Hybrid-Aufträge“.
Was sind die ersten Schritte mit Hybrid-Aufträgen?
Zu Beginn können Sie den AbschnittAmazon-Braket-Benutzerhandbuch für Aufträge auf der Braket-Dokumentation anklicken. Notebooks für Aufträge in Amazon Braket stellen Tutorials bereit und zeigen die ersten Schritte mit Aufträgen und starten verschiedene Arten von Hybrid-Algorithmen. Diese Beispiele sind auf Amazon-Braket-Notebooks vorinstalliert, um für einem schnellen Start zu helfen. Sie können ebenfalls Beispiele für Hybrid-Algorithmen mit dem PennyLane Plug-In im Amazon-Braket-Beispiel-Repository prüfen.
Braket Direct
Was ist Braket Direct?
Braket Direct ist ein Amazon-Braket-Programm, das die Möglichkeiten erweitert, wie Kunden auf Quantenhardware zugreifen und Braket nutzen können, um Spitzenforschung an den heutigen lauten Quantengeräten durchzuführen. Als Ergänzung zum bestehenden On-Demand-Zugang können Kunden Braket Direct verwenden, um dedizierte Gerätezeit für ihre Workloads zu reservieren, sich mit Quantencomputer-Experten in Verbindung zu setzen, um ihre Workloads zu verfeinern, und experimentelle Funktionen wie Geräte der nächsten Generation ausprobieren.
Warum sollte ich Braket Direct verwenden?
Braket Direct unterstützt Kunden, die den Stand der Technik des Quantencomputers weiterentwickeln möchten, und bietet ihnen den Grad an Gerätezugriff, fachkundiger Beratung und ausgewählten Geräten der nächsten Generation, die sie benötigen, um ihre Forschung zu beschleunigen. Braket Direct bekräftigt das Leistungsversprechen von Braket, eine zentrale Anlaufstelle für den Zugriff auf eine Vielzahl von Geräten auf Pay-as-you-go-Basis bereitzustellen, ohne dass Vorabinvestitionen oder wiederkehrende oder langfristige Verpflichtungen erforderlich sind.
Welche Geräte sind für Reservierungen über Braket Direct verfügbar?
Derzeit können Sie dedizierten Zugriff auf Aria von IonQ, Garnet von IQM, Aquila von QuEra und Aspen-M-3-Geräte von Rigetti reservieren.
Kann ich Aufgaben/Hybrid-Aufträge in die Warteschlange stellen, um sie in einer bevorstehenden Reservierung auszuführen?
Ja. Mithilfe des Reservierungs-ARN können Sie Quantenaufgaben und Hybrid-Aufträge für eine bevorstehende Reservierung in die Warteschlange stellen oder Workloads während Ihrer Reservierung spontan einreichen.
Was passiert, wenn ich nicht genug Zeit reserviert habe und ich immer noch Aufgaben/Hybrid-Aufträge für diese Reservierung in der Warteschlange habe?
Am Ende einer Reservierung werden alle ausstehenden Aufgaben/Hybrid-Aufträge storniert. Von dort aus können Sie wählen, ob Sie eine neue Reservierung planen oder innerhalb der öffentlichen Verfügbarkeitsfenster erneut zur Ausführung auf Abruf einreichen möchten.
Was passiert, wenn mein Hybrid-Auftrag noch im Status RUNNING ist und meine Reservierung endet?
Sobald Ihre Reservierung endet, haben Sie keinen dedizierten Zugriff mehr auf das Gerät und alle laufenden Hybrid-Aufträge werden storniert. Wir empfehlen, Checkpoints zu verwenden, um Hybrid-Aufträge nach Belieben zu speichern und neu zu starten.
Kann ich eine bestehende Reservierung verlängern?
Nein. Jede Reservierung steht für einen eigenständigen dedizierten Gerätezugriff. Beispielsweise würden zwei aufeinanderfolgende Reservierungen als getrennt betrachtet und alle ausstehenden Aufgaben aus der ersten Reservierung würden nicht automatisch in der zweiten Reservierung wieder aufgenommen.
Was passiert, wenn ich zu viel Zeit reserviert habe und sie nicht mehr benötige?
Da Reservierungen einen dedizierten Gerätezugriff für Ihr AWS-Konto darstellen, ist das Gerät für die gesamte geplante Dauer Ihrer Reservierung für Sie reserviert. Daher wird Ihnen die Dauer der reservierten Zeit unabhängig von der in Anspruch genommenen Zeit in Rechnung gestellt.
Was passiert, wenn ein Gerät während meiner Reservierung unerwartet nicht verfügbar ist?
Ihre Reservierung wird storniert und Sie erhalten eine Rückerstattung für den Rest Ihrer Reservierungszeit.
Gibt es eine Mindest- und Höchstreservierungszeit?
Reservierungen sind in Abständen von mindestens einer Stunde verfügbar, und für bestimmte Geräte gelten möglicherweise zusätzliche Einschränkungen der Reservierungsdauer (einschließlich der minimalen und maximalen Reservierungsdauer).
Kann ich eine bestehende Reservierung stornieren?
Ja, Sie können eine Reservierung bis zu 48 Stunden vor dem geplanten Reservierungsbeginn kostenlos stornieren. Nach Ablauf dieser Zeit können Reservierungen nicht mehr storniert werden und Ihnen wird die gesamte reservierte Zeit in Rechnung gestellt.
Kann ich eine bestehende Reservierung verschieben?
Ja. Um einen neuen Termin zu vereinbaren, müssen Sie Ihre bestehende Reservierung mindestens 48 Stunden vor dem geplanten Reservierungsbeginn stornieren und dann eine neue erstellen.
Kann ich Hilfe bei der Vorbereitung meiner Reservierung erhalten?
Ja. Wenn Sie eine Reservierung erstellen, können Sie sich ohne zusätzliche Kosten für eine optionale 30-minütige Reservierungsvorbereitungssitzung mit einem Braket-Experten anmelden.
Was ist Expertenrat?
Mit fachkundiger Beratung können Sie sich mit verschiedenen Experten für Quantencomputer in Verbindung setzen und sich zu Ihrem Arbeitsaufwand beraten lassen.
Welche Beratungsmöglichkeiten durch Experten sind derzeit verfügbar?
Sie können zwischen Braket-Bürozeiten mit einem Braket-Experten, professionellen Serviceangeboten von Quantenhardwareanbietern über den AWS Marketplace oder Expertenhilfe vom AWS Quantum Solutions Lab wählen.
Was sind die Bürozeiten von Braket?
Die Bürozeiten in der Praxis sind Einzelgespräche, d. h. wer zuerst kommt, mahlt zuerst, und finden jeden Monat statt. Jede verfügbare Sprechstunde dauert 30 Minuten und ist kostenlos. Wenn Sie mit Braket-Experten sprechen, können Sie schneller von der Idee zur Ausführung gelangen: Erkunden Sie den Anwendungsfall für das Gerät, identifizieren Sie Optionen, um Braket am besten für Ihren Algorithmus zu nutzen, und erhalten Sie Empfehlungen zur Verwendung bestimmter Braket-Funktionen wie Hybrid-Aufträge, Braket Pulse oder Analog Hamiltonian Simulation.
Sollte ich mich bei dringenden Problemen oder Fragen zur Fehlerbehebung für die Braket-Bürozeiten anmelden?
Nein. Bei neu auftretenden Problemen oder Fragen zur schnellen Fehlerbehebung empfehlen wir, sich an den AWS Support zu wenden. Für nicht dringende Fragen können Sie auch das AWS-re:Post-Forum oder den Quantencomputing-Stack-Exchange verwenden, wo Sie bereits beantwortete Fragen durchsuchen können.
Preise
Wie wird mir die Nutzung von Amazon Braket in Rechnung gestellt?
Bei Amazon Braket sind keine Vorauszahlungen notwendig und Sie zahlen nur für die AWS-Ressourcen, die Sie auch tatsächlich nutzen. Jede Amazon-Braket-Funktion, einschließlich des Zugriffs auf Quantencomputer-Hardware und On-Demand-Simulatoren, wird Ihnen separat in Rechnung gestellt. Außerdem werden Ihnen über Amazon Braket bereitgestellte AWS-Services, wie von Amazon Braket verwaltete Notebooks, separat in Rechnung gestellt. Weitere Informationen zur Preisgestaltung finden Sie auf der Seite Preise.
Wie verfolge ich die Nutzung und Ausgaben von Amazon Braket über verschiedene Projekte hinweg?
A: Sie können Tags verwenden, um Ihre AWS-Ressourcen nach logischen Gruppierungen zu organisieren, die für Ihr Team oder Unternehmen sinnvoll sind, z. B. Kostenstelle, Abteilung oder Projekt. Sie können in Amazon Braket Tags auf die von Ihnen erstellten Quantenaufgaben anwenden. Nachdem Sie benutzerdefinierte Tags erstellt und angewendet haben, können Sie diese für die Nachverfolgung der Kostenzuweisung im Dashboard für AWS-Fakturierung und Kostenmanagement aktivieren. AWS verwendet die Tags, um Ihre Kosten zu kategorisieren und Ihnen einen monatlichen Kostenzuweisungsbericht zu liefern, damit Sie Ihre AWS-Kosten nachverfolgen können. In Ihrem Kostenzuweisungsbericht werden die Tag-Schlüssel als zusätzliche Spalten mit den entsprechenden Werten für jede Zeile angezeigt, sodass Sie Ihre Kosten leichter verfolgen können, wenn Sie einen konsistenten Satz von Tag-Schlüsseln verwenden.
Bietet AWS Guthaben für Quantencomputer-Forschung, die Amazon Braket verwendet?
Ja. Wissenschaftler an Universitäten auf der ganzen Welt führen Forschungen auf Amazon Braket durch und nutzen dabei Guthaben, die über das AWS-Cloud-Credit-for-Research-Programm bereitgestellt werden. Antrag über den obigen Link einreichen. Wenn Sie im Antragsverfahren keine URL für den Preisrechner haben, reichen Sie Ihre Anfrage mit einem Platzhalter ein.
Sicherheit
Verlassen meine Daten die AWS-Umgebung, wenn ich die Amazon-Braket-Services nutze?
Ja, QPUs in Amazon Braket werden von unseren Drittanbietern von Quantenhardware gehostet. Wenn Sie Amazon Braket für den Zugriff auf Quantencomputer verwenden, werden Ihr Schaltkreis und die zugehörigen Metadaten an die Hardwareanbieter außerhalb der von AWS betriebenen Anlagen gesendet und von diesen verarbeitet. Ihr Inhalt wird anonymisiert, sodass nur der für die Bearbeitung der Quantenaufgabe erforderliche Inhalt an die Anbieter der Quantenhardware gesendet wird. AWS-Kontoinformationen werden nicht an sie übermittelt. Alle Daten sind im Ruhezustand und während der Übertragung verschlüsselt und werden nur zur Verarbeitung entschlüsselt. Zudem ist es den Hardware-Anbietern von Amazon Braket nicht gestattet, Ihre Inhalte für andere Zwecke als die Verarbeitung Ihrer Aufgabe zu speichern oder zu verwenden. Sobald der Schaltkreis abgeschlossen ist, werden die Ergebnisse an Amazon Braket zurückgegeben und in Ihrem Amazon S3-Bucket gespeichert. Die Sicherheit der Quantenhardware-Drittanbieter von Amazon Braket wird regelmäßig überprüft, um sicherzustellen, dass die Standards für Netzwerksicherheit, Zugangskontrolle, Datenschutz und physische Sicherheit eingehalten werden.
Wo werden meine Ergebnisse gespeichert?
Ihre Ergebnisse werden in Amazon S3 gespeichert. Neben den Ergebnissen der Ausführung veröffentlicht Amazon Braket außerdem Ereignisprotokolle und Leistungsmetriken wie den Fortschritt und die Ausführungszeit auf Amazon CloudWatch.
Kann ich Amazon Braket in meiner Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC) verwenden?
Amazon Braket ist in AWS PrivateLink integriert, sodass Sie von Ihrer Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC) aus auf Amazon Braket zugreifen können, ohne dass der Datenverkehr über das Internet geleitet werden muss. Dies verringert die Gefährdung durch Sicherheitsbedrohungen, die von internetbasierten Angriffen ausgehen, sowie das Risiko sensible Daten preiszugeben.
Amazon Quantum Solutions Lab
Was ist das Quantum Solutions Lab (QSL)?
Das Amazon Quantum Solutions Lab ist ein gemeinschaftliches Programm für Forschung und professionelle Services, das mit Experten für Quantencomputer besetzt ist, die Sie dabei unterstützen können, Quantencomputer effektiver zu erforschen und die Herausforderungen zu bewältigen, die sich aus dieser neu entstehenden Technologie ergeben. Besuchen Sie zum Einstieg die Website von Quantum Solutions Lab.
Wie arbeite ich mit dem QSL?
Sie können Informationen über Engagements mit dem QSL und unseren Partnern anfordern, indem Sie dieses Formular einreichen und über Ihren AWS Account Manager arbeiten.
Was kostet ein QSL-Engagement?
Die Kosten für QSL-Engagements hängen von der Dauer des Engagements und der Art Ihrer Bedürfnisse ab. Wenden Sie sich an Ihren Account Manager, um mehr zu erfahren.
Wie lange dauert ein QSL-Engagement in der Regel?
Quantum Solutions Lab-Engagements dauern in der Regel 6 bis 12 Monate.
Sie erhalten sofort Zugriff auf das kostenlose AWS-Kontingent.