Общие вопросы

Вопрос. Что такое Amazon Braket?

Amazon Braket – это полностью управляемый сервис, который помогает начать работу с квантовыми вычислениями.

Вопрос. Для чего предназначен сервис Amazon Braket?

С помощью Amazon Braket можно научиться программировать квантовые компьютеры и тестировать потенциальные приложения. Также можно разработать собственные квантовые алгоритмы с нуля или выбрать любой из уже готовых алгоритмов. Сервис Amazon Braket предоставляет пакет разработки SDK, который можно запускать локально на ноутбуке или в полностью управляемой среде блокнота Amazon Braket. Пакет SDK включает в себя симулятор квантовой схемы. Кроме того, сервис Amazon Braket предлагает полностью управляемые симуляторы квантовых схем, которые позволяют запускать алгоритмы проверки и тестирования внедрения в управляемой инфраструктуре AWS. Подготовившись, вы сможете запустить свой алгоритм в Amazon Braket на различных квантовых компьютерах или квантовых вычислительных блоках (QPU), которые предоставлены нашими поставщиками оборудования.

Вопрос. Как Amazon Braket взаимодействует с другими сервисами AWS?

Amazon Braket обеспечивает интеграцию с Amazon CloudWatch, Amazon EventBridge, AWS Identity and Access Management (IAM) и AWS CloudTrail для мониторинга, ведения журналов, управления доступом пользователей и событийной обработки данных. Результаты симуляции и квантовых вычислений будут храниться в Amazon S3 в вашем аккаунте.

Вопрос. Зачем нашей компании сейчас задумываться о квантовых вычислениях?

Квантовые вычисления – это технология, которая находится на раннем этапе своего развития, но ее долговременное влияние предполагает преобразование многих отраслей. Для разработки квантовых алгоритмов и проектирования полезных квантовых приложений нужны новые навыки и потенциально совершенно новый подход. Формирование таких навыков потребует времени и доступа к квантовым технологиям и средствам программирования. Amazon Braket и Amazon Quantum Solutions Lab помогут организациям оценить текущее состояние технологий, изучить их потенциальное влияние на бизнес и подготовиться к будущему.

Вопрос. Почему сервис называется Braket?

Мы назвали свой сервис по обозначению бра-кет, которое принято в квантовой механике в качестве стандарта. В 1939 году его ввел Пол Дирак для описания состояния квантовых систем, поэтому оно также называется обозначением Дирака.

Вопрос. Могу ли я проводить научные исследования в Amazon Braket?

Да. Ученые из университетов по всему миру проводят исследования в Amazon Braket. Вы можете начать работу в консоли Amazon Braket, в нашем репозитории Github или запросить финансирование на использование Amazon Braket в программе AWS Cloud Credit for Research. При подаче заявки, в случае, если у вас нет URL-адреса калькулятора ценообразования, пожалуйста, отправьте заявку заполнителем.

Инструменты для разработчиков

Вопрос. Что представляет собой SDK Amazon Braket?

Пакет средств разработки (SDK) Amazon Braket – это независимая от технологий среда разработки, с помощью которой можно разрабатывать квантовые алгоритмы и запускать их на различном оборудовании и симуляторах для квантовых вычислений посредством сервиса Amazon Braket. SDK помогает осуществлять отслеживание и мониторинг задач, отправленных в Amazon Braket, и оценивать результаты. Пакет Amazon Braket SDK включает локальный симулятор квантовой схемы, который можно использовать для тестирования ваших алгоритмов.

Вопрос. Как получить доступ к SDK Amazon Braket?

Amazon Braket предоставляет полностью управляемые блокноты Jupyter, заранее установленные в SDK Amazon Braket, и учебные пособия с примерами, которые помогают быстро начать работу. SDK Amazon Braket – это пакет с открытым исходным кодом, поэтому вы можете использовать Amazon Braket в любой локальной интегрированной среде разработки (IDE) на ваш выбор.

Вопрос. Поддерживается ли квантовый отжиг в SDK Amazon Braket?

Да. Amazon Braket предоставляет плагин, с помощью которого можно напрямую программировать в Ocean, среде программирования D-Wave для квантового отжига. Также можно программировать непосредственно в SDK Amazon Braket. Чтобы начать работу, ознакомьтесь с документацией сервиса.

Вопрос. Что такое PennyLane?

PennyLane – это интегрируемая в Amazon Braket библиотека программного обеспечения с открытым исходным кодом, предназначенная для вариационных квантовых вычислений. Вариационные квантовые вычисления – парадигма, в которой используются гибридные квантово-классические алгоритмы для итеративного поиска решений вычислительных проблем в различных областях, таких как химия, оптимизация и квантовое машинное обучение. Сервис PennyLane, основанный на квантовом дифференцируемом программировании, позволяет обучать квантовые схемы так же, как нейронные сети. Он предоставляет интерфейсы для популярных библиотек машинного обучения, включая PyTorch и TensorFlow, чтобы сделать обучение квантовых алгоритмов простым и интуитивно понятным. Чтобы получить дополнительную информацию о PennyLane, посетите веб-сайт https://pennylane.ai или ознакомьтесь с руководством для разработчиков здесь.

Вопрос. Почему необходимо использовать PennyLane для Amazon Braket?

Краткосрочные приложения квантовых вычислений в сфере химии, оптимизации и квантового машинного обучения основаны на вариационных квантовых алгоритмах, которые используют итеративную обработку между классическими и квантовыми компьютерами. Сервис PennyLane позволяет легко приступить к созданию вариационных квантовых алгоритмов машинного обучения для Amazon Braket. Это позволяет задействовать знакомые инструменты машинного обучения для создания и отработки ваших алгоритмов. PennyLane предоставляет химическую библиотеку qchem, которая подходит для сопоставления задач вычислительной химии с формулировками квантовых вычислений с помощью всего нескольких строк кода.

Сервис Amazon Braket ускорит внедрение инноваций с помощью PennyLane. При тестировании и точной настройке алгоритмов наши полностью управляемые высокопроизводительные симуляторы ускоряют обучение в 10 или более раз по сравнению с локальной симуляцией алгоритмов.

Вопрос. Как получить доступ к PennyLane?

Записные книжки Amazon Braket предусматривают предварительно настроенный сервис PennyLane, в то время как наши записные книжки с учебными пособиями помогут быстро начать работу. Кроме того, вы можете установить плагин Amazon Braket PennyLane для всех выбранных IDE. Плагин с открытым исходным кодом можно скачать здесь. Документация о PennyLane доступна здесь: https://pennylane.ai.  

Симуляторы

Вопрос. Для чего нужна симуляция алгоритма?

Симуляторы квантовых схем работают на классических компьютерах. С помощью симуляторов можно тестировать квантовые алгоритмы с использованием квантового оборудования по более низкой цене без необходимости получения доступа к специальным квантовым машинам. Симуляция очень удобна для быстрой отладки квантовых контуров, устранения проблем и оптимизации алгоритмов перед переходом на реальное квантовое оборудование. Также классическая симуляция важна для проверки результатов работы оборудования для квантовых вычислений, которое скоро станет доступным, и для изучения влияния шумов.

Вопрос. Какие симуляторы предоставляются в Amazon Braket?

Amazon Braket представляет выбор из четырех симуляторов квантовых схем. Предлагаются локальный симулятор в пакете SDK и три полностью управляемых симулятора: симулятор квантовых схем общего назначения SV1, симулятор DM1, который позволяет симулировать эффект шума в схемах, и TN1 высокопроизводительный тензорный симулятор сети. Данные опции позволяют выбрать тот подход, который лучше соответствует конкретным требованиям.

Вопрос. Что такое локальный симулятор?

Локальный симулятор бесплатно включен в пакет Amazon Braket SDK. Он способен работать на вашем ноутбуке или в управляемом блокноте Amazon Braket. Данный симулятор можно использовать для быстрой проверки проектов схем. Он прекрасно подходит для симуляций малого и среднего масштаба – до 25 кубитов без шума или до 12 кубитов с шумом, в зависимости от имеющегося оборудования.

Вопрос. Что такое симулятор SV1?

SV1 – это полностью управляемый, высокопроизводительный векторный симулятор состояния для квантовых схем размером до 34 кубитов. В качестве векторного симулятора состояния он полностью берет под контроль волновую функцию квантового состояния и применяет операции схемы для вычисления результата. После разработки и отладки квантового алгоритма на локальном симуляторе в Amazon Braket SDK вы можете использовать SV1 для масштабируемого тестирования и изучения. SV1 автоматически масштабирует вычислительные ресурсы, чтобы вы могли запускать до 35 симуляций одновременно.

Вопрос. Что такое симулятор DM1?

DM1 – это полностью управляемый симулятор матрицы плотности, который позволяет исследовать влияние реалистичного шума на квантовые алгоритмы. Это поможет вам разработать стратегии устранения ошибок, чтобы получать более точные результаты с современных устройств квантовых вычислений.
DM1 поддерживает симуляцию схем размером до 17 кубитов. Он может запускать до 35 симуляций одновременно, ускоряя ваши эксперименты. Для быстрого прототипирования и отладки перед применением DM1 можно использовать локальный имитатор шума из пакета SDK Amazon Braket.

Вопрос. Что такое симулятор TN1?

TN1 – это полностью управляемый высокопроизводительный симулятор тензорной сети, который работает со структурированными квантовыми схемами размером до 50 кубитов. Симулятор тензорной сети кодирует квантовые схемы в структурированный граф с целью найти наилучший способ вычисления результата. Симулятор TN1отлично подходит для разреженных схем, схем с локальными вентилями и других схем с наследуемой структурой.

Вопрос. Как выбрать между управляемыми симуляторами Amazon Braket: SV1, TN1 и DM1?

SV1 – это симулятор общего назначения на базе векторной технологии состояния. Он обеспечивает прогнозируемую работу и высокую производительность для универсальных схем до 34 кубитов.

DM1 создан специально для поддержки моделирования с шумами. Если вам требуется изучить алгоритмы под влиянием шумов различного типа, то используйте DM1.

TN1 – специализированный симулятор для определенных типов квантовых схем размером до 50 кубитов. Рассматривайте его для работы с разреженными схемами, схемами с локальными вентилями и другими схемами с наследуемой структурой. Иные типы схем, например, с возможностью подключения «всех ко всем», часто больше подходят для SV1.

Вопрос. Зачем мне имитировать шум в схемах?

Современные квантовые устройства по своей сути являются шумными. Каждая выполняемая операция может привести к ошибке. Следовательно, результаты, полученные с помощью квантового компьютера, обычно отличаются от идеальных ожидаемых результатов. DM1 позволяет изучить надежность алгоритмов под влиянием реалистичного шума и разработать стратегии устранения ошибок, с помощью которых можно получить более точные результаты на современных устройствах квантовых вычислений.

Вопрос. Могу ли я запускать на симуляторе DM1 схемы без шумов?

DM1 может симулировать схемы без шумов. Тем не менее, для наилучшей производительности при работе с масштабными симуляциями схем без шумов мы рекомендуем использовать SV1.

Вопрос. Нужно ли выбирать тип инстанса для запуска симуляции?

Нет. Если вы используете управляемый симулятор Amazon Braket. При использовании SV1, TN1 или DM1 сервис Amazon Braket самостоятельно управляет программным обеспечением и инфраструктурой. От вас требуется лишь предоставить схему для запуска.

Если вы запускаете локальный симулятор в SDK для управляемой записной книжки Amazon Braket, он будет работать на инстансе Amazon, который вы уже указали для своей записной книжки.

Вопрос. Как узнать, могу ли я запустить схему на TN1?

Если количество кубитов и глубина схемы не превышают описанных здесь предельных значений, TN1 попытается симулировать ее. Однако, в отличие от SV1, точная оценка времени выполнения исключительно на основе количества кубитов и глубины схемы не представляется возможной. Во время так называемой «фазы репетиции» TN1 сначала попытается определить эффективный вычислительный путь для вашей схемы и оценить время выполнения следующего этапа, «фазы сжатия». Если расчетное время сжатия превышает предельное значение TN1, TN1 не будет предпринимать попытки сжатия. Таким образом, плата взимается только за время «фазы репетиции». Подробнее см. в технической документации.

Вопрос. Нужно ли программировать или проектировать алгоритмы для использования симулятора особым способом?

Нет. Благодаря Amazon Braket вы можете направить одну и ту же квантовую схему для запуска на любых симуляторах и квантовом оборудовании на основе вентилей, доступном в сервисе, изменив несколько строк кода.

Вопрос. Предоставляются ли симуляторы для проблем отжига?

На AWS Marketplace можно найти продукты, в которых используются современные классические подходы к комбинаторным проблемам оптимизации, например Meta Analytics и Toshiba SBM.

Квантовые компьютеры

Вопрос. Как пользоваться квантовыми компьютерами с помощью Amazon Braket?

На физическом квантовом вычислительном блоке (QPU) можно очень легко запустить проект контура или проблему отжига. После создания контура или графа проблемы в SDK Amazon Braket можно отправить задачу из управляемого блокнота Jupyter или любой интегрированной среды разработки на ваш выбор, например PyCharm.

Вопрос. Чем выполнение задачи на квантовом вычислительном блоке отличается от выполнения такой задачи на симуляторе?

Этапы запуска квантовой задачи на квантовом вычислительном блоке аналогичны этапам запуска на симуляторе: достаточно выбрать сервер или устройство при выполнении вызовов API в Amazon Braket SDK. Это вычислительные операции, для которых с помощью вызова API в SDK Amazon Braket можно запрашивать различные серверы или устройства. В число доступных устройств входят как несколько симуляторов, так и квантовые компьютеры, доступные в этом сервисе. Чтобы сменить устройство, достаточно изменить всего одну строку кода. Однако симуляторы доступны всегда, в то время как для ожидания ресурсов квантового вычислительного блока может потребоваться время.

Вопрос. Как выбрать квантовый компьютер?

Разные типы квантовых компьютеров предназначены для решения разных видов проблем. Например, устройства для квантового отжига обычно используются для решения комбинаторных проблем оптимизации, а универсальные квантовые компьютеры – для решения всех остальных задач соответственно. Есть много факторов, которые могут повлиять на выбор подходящего компьютера, например число кубитов, точность вычисления (доля ошибок), соединения кубитов, время когерентности и стоимость. Полные характеристики квантовых компьютеров приведены в консоли Amazon Braket.

Вопрос. Какие квантовые компьютеры поддерживает Amazon Braket?

Щелкните здесь, чтобы узнать подробнее о поставщиках оборудования для Amazon Braket.

Вопрос. Где найти информацию о системе и производительности QPU Rigetti?

Подробности о системе и производительности QPU Rigetti, включая надежность вентилей и согласованность времени, можно посмотреть на странице QPU Rigetti.

Вопрос. Где можно найти практические рекомендации для QPU IonQ?

Подробная информация о топологии, вентилях и рекомендациях для QPU IonQ указана на веб-странице Рекомендации IonQ.

Вопрос. Где найти системную информацию о QPU D-Wave?

Документацию о свойствах системы Advantage и 2000Q, изображения рабочего графа и дополнительных сведения можно посмотреть на странице D-Wave’s QPU-Specific Physical Properties («Физические особенности QPU D-Wave»).

Вопрос. Будут ли мои квантовые задачи запускаться на QPU сразу или придется ожидать их запуска?

Квантовые вычисления – это развивающаяся технология, и квантовые компьютеры все еще остаются дефицитным ресурсом. Различные типы квантовых компьютеров обладают различными эксплуатационными характеристиками и отличаются уровнями доступности, поэтому они обрабатывают задачи с разной скоростью. Если выбранный QPU находится онлайн и в данный момент не используется, то ваша задача будет выполнена немедленно. В противном случае, она будет поставлена в очередь. Когда QPU станет доступным, задачи из очереди будут обработаны в порядке получения. Для оповещения о завершении выполнения задачи Amazon Braket отправляет события изменений состояния в Amazon EventBridge. В EventBridge можно создать правило, указав действие, которое необходимо выполнить, например применение сервиса Amazon Simple Notification Service (SNS), который может отправлять предупреждения в SMS-сообщениях или другими способами: по электронной почте, HTTPS, AWS Lambda или Amazon SQS.

Вопрос. Нужно ли мне компилировать схему до ее запуска на QPU?

Нет, это не обязательно. Amazon Braket автоматически скомпилирует код при запуске. Тем не менее, на устройствах Rigetti есть возможность выбирать конкретные блоки кода для запуска в исходном виде, без компиляторных изменений с использованием дословной компиляции. Подробнее см. в документации о создании схем.

Вопрос. Каковы преимущества дословной компиляции?

Квантовая компиляция схем преобразует квантовые схемы в скомпилированные, в которых возможно распределение кубитов, сопоставление с собственными элементами и оптимизация. Однако оптимизация элементов компилятора может быть сложна для исследователей и специалистов по квантовым алгоритмам, разрабатывающих схемы сравнительного анализа или устранения ошибок, поскольку оптимизация компилятора удаляет или изменяет порядок элементов и избыточных компонентов. С дословной компиляцией пользователи могут запустить определенные части схем или схемы целиком в исходном виде, без компиляторных изменений.

Цены

Вопрос. Как оплачивается пользование сервисом Amazon Braket?

В сервисе Amazon Braket нет авансовых платежей. Вы платите только за ресурсы AWS, которые вы используете. За пользование каждой возможностью Amazon Braket, например за доступ к оборудованию для квантовых вычислений и к управляемым симуляторам, взимается отдельная плата. Также различная плата взимается за сервисы AWS, которые предоставляются посредством Amazon, например за управляемые блокноты Amazon Braket. Посетите страницу цен, чтобы получить подробную информацию о ценах.

Вопрос. Как отслеживать использование Amazon Braket и затраты на различные проекты?

Ответ. Чтобы распределить ресурсы AWS по логическим группам, которые значимы для вашего коллектива или предприятия, например центра затрат, подразделения или проекта, можно использовать теги. В Amazon Braket можно применять теги к создаваемым квантовым задачам. После создания и применения пользовательских тегов можно активировать их для задач распределения затрат на панели управления AWS Billing and Cost Management. AWS использует теги для распределения затрат по категориям и выдает месячный отчет о распределении затрат, чтобы вы смогли отслеживать свои затраты на AWS. В отчете о распределении затрат приведены ключи тегов в виде отдельных столбцов с соответствующими значениями для каждой строки, чтобы вам было легко отслеживать затраты при использовании постоянного набора ключей тегов.

Вопрос. Предоставляет ли AWS кредиты для исследований в области квантовых вычислений с помощью Amazon Braket?

Да. Университетские ученые со всего мира проводят исследования в Amazon Braket, используя кредиты, предоставленные в рамках программы AWS Cloud Credit for Research. Пожалуйста, отправьте ваше предложение по ссылке, указанной ниже. При подаче заявления, в случае, если у вас нет URL-адреса калькулятора ценообразования, пожалуйста, отправьте заявление с заполнителем.

Безопасность

Вопрос. Выходят ли мои данные за пределы среды AWS, когда я пользуюсь сервисами Amazon Braket?

Да. QPU на Amazon Braket находятся у сторонних поставщиков квантового оборудования. Если вы пользуетесь Amazon Braket для доступа к квантовым компьютерам, то ваш контур или проблема отжига со связанными метаданными будут отправлены поставщикам оборудования и обработаны ими за пределами инфраструктуры, которая управляется AWS. Ваш контент будет анонимным, поэтому поставщики квантового оборудования получат только те данные, которые необходимы для обработки квантовой задачи. Они не получат информацию об аккаунте AWS. Все данные шифруются как при хранении, так и при передаче. Они расшифровываются лишь для обработки. Кроме того, поставщикам оборудования Amazon Braket не разрешено хранить или использовать ваш контент с иной целью, чем обработка вашей задачи. Когда обработка контура завершается, результаты возвращаются в Amazon Braket и сохраняются в вашей корзине Amazon S3. Безопасность сторонних поставщиков квантового оборудования Amazon Braket периодически проверяется, чтобы обеспечить соблюдение стандартов сетевой безопасности, контроля доступа, защиты данных и физической безопасности.

Вопрос. Где будут храниться результаты?

Результаты будут храниться в Amazon S3. Amazon Braket не только предоставляет вам результаты выполнения, но и публикует в Amazon CloudWatch журналы событий и метрики производительности, например состояние завершения и время выполнения.

Вопрос. Можно ли работать с Amazon Braket в Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC)?

Amazon Braket интегрирован с AWS PrivateLink, чтобы вы могли работать с Amazon Braket из Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC) без необходимости в трафике через Интернет. Это сокращает угрозы атак в интернете и риск утечки конфиденциальных данных.

Quantum Solutions Lab

Вопрос. Что такое Quantum Solutions Lab (QSL)?

Amazon Quantum Solutions Lab – это программа совместных исследований и профессиональных услуг. В ней участвуют специалисты по квантовым вычислениям, которые помогут вам эффективнее осваивать эти развивающиеся технологии и оценить их производительность. Чтобы приступить к работе, посетите веб-страницу Quantum Solutions Lab.

Вопрос. Как работать с проектами QSL?

Информацию о проектах QSL и других партнерах можно получить, отправив эту форму, а также через менеджера вашего аккаунта AWS.

Вопрос. Сколько стоит участие в проекте QSL?

Стоимость участия в проектах QSL зависит от срока участия и от природы ваших потребностей. За подробностями обратитесь к менеджеру аккаунта.

Вопрос. Сколько обычно длится участие в проекте QSL?

Участие в проектах Quantum Solutions Lab обычно длится от 6 до 12 месяцев.

Вопрос. Нужно ли посещать лабораторию, чтобы принимать участие?

Если необходимо, весь процесс можно провести удаленно. Учитывая текущую ситуацию с пандемией, он, скорее всего, будет проведен именно так. Однако обычно мы проводим личную встречу, чтобы спланировать проекты и определить график работы. После этого мы по необходимости посещаем ваши офисы и регулярно проводим проверку в ходе видеоконференций, а также постоянно ведем удаленное сотрудничество.

Центр квантовых вычислений AWS

Вопрос. Что такое Центр квантовых вычислений AWS?

Центр квантовых вычислений AWS – это исследовательская программа, в рамках которой исследователи и инженеры Amazon сотрудничают с учебными заведениями, лидирующими в области квантовых вычислений. Они совместно работают над краткосрочными приложениями, схемами исправления ошибок, архитектурой оборудования и моделями программ, чтобы исследовать развитие квантовых технологий. Мы учредили Центр квантовых вычислений AWS на базе кампуса Технологического института Калифорнии (Caltech). Сегодня Центр сотрудничает с исследователями из Caltech, Стэнфордского университета, Гарвардского университета, Технологического института Массачусетса и Чикагского университета в рамках программы Amazon Scholars.

Вопрос. Какие исследования опубликованы Центром квантовых вычислений AWS?

Команда Центра квантовых вычислений AWS регулярно публикует исследования и представляет научные статьи на таких конференциях, как QIP, APS и IEEE QCE, посвященных квантовому оборудованию, алгоритмам, исправлению ошибок и другим областям. Одно из заметных исследований включает статью на тему «Разработка отказоустойчивого квантового компьютера на основе кубитов кота Шредингера». Другие публикации об исследованиях см. на странице Amazon.Science Quantum Technologies research area («Исследовательская зона квантовых технологий Amazon.Science»).


Standard Product Icons (Features) Squid Ink
Ознакомиться с возможностями продукта

Подробнее об Amazon Braket

Подробнее 
Sign up for a free account
Зарегистрировать бесплатный аккаунт

Получите мгновенный доступ к уровню бесплатного пользования AWS. 

Регистрация 
Standard Product Icons (Start Building) Squid Ink
Зарегистрируйтесь, чтобы начать работу

Зарегистрируйтесь или войдите в консоль, чтобы начать работу

Регистрация