Функции Amazon Braket
Обзор
Amazon Braket – это полностью управляемый сервис квантовых вычислений, который поможет вам приступить к использованию квантовых вычислений и ускорить исследования в этой области. Amazon Braket предоставляет все необходимое для создания, тестирования и запуска квантовых алгоритмов на платформе AWS. В частности, этот сервис предоставляет доступ по запросу к квантовым компьютерам различных типов, единую среду разработки, различные классические симуляторы цепей и возможность полностью управляемого выполнения гибридных квантово-классических алгоритмов.
Кроме того, с помощью Braket Direct можно зарезервировать выделенный доступ к квантовому оборудованию, связаться с квантовыми экспертами для получения рекомендаций по рабочей нагрузке и получить доступ к экспериментальным возможностям.
Квантовые компьютеры
Удобный доступ к квантовым компьютерам
Amazon Braket предоставляет безопасный доступ к различным технологиям квантовых вычислений. Вам не придется принимать какие-либо предварительные обязательства и подписывать контракты. Кроме того, вы оплачиваете только то, что используете, после получения счета от AWS. Вы можете выполнять квантовые рабочие нагрузки по запросу или с помощью резервирования устройств, используя Braket Direct.
Выбор квантовых вычислительных блоков (QPU)
Amazon Braket предоставляет доступ к компьютерам, которые используют технологии сверхпроводимости, захваченных ионов и нейтрально-атомных квантовых вычислений. Для выполнения вентильных квантовых вычислений можно использовать сверхпроводящие квантовые процессоры IQM и Rigetti, а также технологии захваченных ионов от IonQ. Кроме того, вы можете моделировать равновесное поведение и неравновесную динамику гамильтонианов, представляющих интерес для таких областей физики, как физика конденсированного вещества и физика высоких энергий, а также изучать проблемы оптимизации с помощью новейшего процессора нейтральных атомов от QuEra. Это помогает испытывать различные технологии, сравнивать эффективность разных компьютеров для решения конкретных задач, а также выбирать наиболее подходящие аппаратные системы для того или иного приложения. На страница поставщиков оборудования представлены дополнительные сведения о блоках QPU, доступных в Amazon Braket.
Симуляторы
Выбор средств имитационного моделирования
Amazon Braket предоставляет выбор из четырех имитаторов схем для запуска и тестирования квантовых алгоритмов. В это число входят локальный имитатор, включенный в пакет SDK Amazon Braket, и три предоставляемых по требованию имитатора. Локальный имитатор работает как на ноутбуке, так и на портативном компьютере с системой Amazon Braket, и поддерживает моделирование квантовых схем с шумом и без шума. В числе предоставляемых по требованию имитаторов – имитатор векторных состояний общего назначения SV1; имитатор матрицы плотности DM1 с поддержкой моделирования шума; имитатор тензорной сети TN1, подходящий для некоторых более масштабных структурированных квантовых схем. Подробнее »
Единая среда
Вы можете запустить схему в симуляторах Amazon Braket с помощью одного вызова API. Запрос на запуск алгоритма в симуляторе аналогичен запросу на запуск на квантовом оборудовании. Изменив одну строку кода, вы можете перейти от испытания в симуляторе к выполнению на настоящем квантовом компьютере.
Выбор типов результатов
Вы можете выбирать различные типы результатов для задач имитационного моделирования, включая отдельные образцы, пользовательские наблюдаемые объекты, отдельные амплитуды и векторы полного состояния. Все симуляторы Amazon Braket могут либо подсчитывать точные результаты, либо возвращать образцы вычислений, имитируя поведение современных квантовых компьютеров.
Инструменты для разработчиков
Платформа разработки, не зависящая от оборудования
Чтобы упростить процесс разработки и выполнения квантовых алгоритмов, можно использовать инструмент Amazon Braket SDK. Он разработан без привязки к конкретным технологиям и избавляет вас от необходимости писать код для разных типов квантового оборудования с помощью разных инструментов квантового программирования. SDK поддерживает единую платформу разработки, с помощью которой можно создавать квантовые алгоритмы и выполнять их на любом совместимом квантовое оборудование или симуляторе цепей, предоставляемом через сервис Amazon Braket. Вы можете быть уверены, что по мере появления новых квантовых технологий и их добавления в сервис Amazon Braket процесс разработки останется без изменений, а имеющиеся проекты и квантовые алгоритмы можно будет тестировать на новых системах.
Полностью управляемое выполнение квантово-классических алгоритмов с помощью Hybrid Jobs
Гибридные задания Amazon Braket упрощают настройку, мониторинг и выполнение гибридных квантово-классических алгоритмов. После ввода скрипта алгоритма и выбора квантового процессора (QPU) или симулятора для его выполнения Amazon Braket запускает классические вычислительные ресурсы, выполняет алгоритм и освобождает ресурсы по завершении работы. Вы можете определять для алгоритмов собственные метрики, которые автоматически заносятся в журнал Amazon CloudWatch и отображаются в режиме реального времени в консоли Amazon Braket по мере выполнения алгоритма. Это позволяет следить за ходом выполнения алгоритма, чтобы при необходимости корректировать его. Что еще важнее, Гибридные задания предоставляют приоритетный доступ выбранному QPU, тем самым способствуя быстрому и предсказуемому выполнению алгоритма и помогая повысить качество и воспроизводимость результатов.
Разработка вариационных квантовых алгоритмов с помощью PennyLane
Amazon Braket по умолчанию поддерживает PennyLane – программную платформу с открытым исходным кодом, разработанную на основе концепции квантового дифференцируемого программирования. Это помогает создавать и выполнять гибридные квантово-классические или вариационные алгоритмы. Этот подход позволяет обучать квантовые схемы так же, как обучают нейронные сети в машинном обучении, для поиска решений вычислительных задач в квантовой химии, квантовом машинном обучении и задачах оптимизации. Сервис Penny Lane оптимизирован для работы с Amazon Braket и предоставляет интерфейсы для знакомых инструментов машинного обучения, включая PyTorch и TensorFlow, чтобы сделать обучение квантовых схем быстрым, простым и интуитивно понятным.
Полностью управляемые записные книжки Jupyter
Для создания квантовых алгоритмов и управления экспериментами вы можете использовать собственную среду разработки или полностью управляемые блокноты Jupyter в Amazon Braket. Amazon Braket дает возможность создавать блокноты одним щелчком. Вы можете выбрать для записной книжки тип инстанса, соответствующий вашим требованиям к производительности, и настроить такие параметры безопасности, как шифрование хранимых данных. Блокноты Amazon Braket уже предварительно настроены с набором инструментов для разработки в области квантовых вычислений, включая Amazon Braket SDK и PennyLane, чтобы вы могли быстро начать работу.
Готовые алгоритмы и учебные пособия
В блокнотах Amazon Braket по умолчанию установлено все необходимое, чтобы приступить к работе: SDK Amazon Braket, учебные пособия и подборка готовых алгоритмов. Они помогут вам ознакомиться с рекомендуемыми методиками создания и выполнения квантовых алгоритмов при помощи Amazon Braket. Дополнительные сведения представлены в документация по Amazon Braket.
Braket Direct
Резервирование
Помимо доступа к квантовым компьютерам по запросу, вы также можете получить доступ к выделенным устройствам с помощью резервирования через Braket Direct. При резервировании вы получаете эксклюзивный доступ к выбранному квантовому устройству. Планируйте резервирование в удобное для вас время, точно зная, когда начнется и закончится выполнение вашей рабочей нагрузки. Резервирование возможно с интервалом в один час и может быть отменено не позднее чем за 48 часов без дополнительной оплаты. Можно заранее ставить квантовые задачи и гибридные задания в очередь при предстоящем резервировании или отправлять рабочие нагрузки во время резервирования «на лету».
Рекомендации экспертов
Чтобы получить дополнительные рекомендации по рабочим нагрузкам, свяжитесь с экспертами по квантовым вычислениям непосредственно в консоли управления Braket. В зависимости от потребностей можно выбрать бесплатное рабочее время у экспертов Braket, различные профессиональные услуги от поставщиков квантового оборудования или помощь экспертов лаборатории квантовых решений Amazon (QSL). QSL представляет собой команду специалистов по совместным исследованиям и профессиональным услугам. В ней участвуют специалисты по квантовым вычислениям, которые помогут вам эффективнее осваивать эти технологии и оценить их производительность.
Экспериментальные возможности
Чтобы ускорить выполнение исследовательских рабочих нагрузок, важно быстро получать доступ к новым инновационным возможностям. С помощью Braket Direct можно без труда запрашивать доступ к предоставленным экспериментальным возможностям, таким как новые квантовые устройства с ограниченной доступностью, непосредственно в консоли управления Braket.
Управление и безопасность
Консоль управления
Как любой встроенный сервис AWS, Amazon Braket доступен в консоль управления AWS – централизованном и простом веб-интерфейсе для Amazon Web Services, обеспечивающем безопасный вход с помощью аккаунта AWS или мандатов Управления идентификацией и доступом AWS (IAM). С помощью консоли можно контролировать и отслеживать ресурсы Amazon Braket, такие как записные книжки и задачи, а также просматривать подробную информацию о симуляторах квантовых схем и блоках QPU.
Управление доступом пользователей, безопасность и мониторинг
Amazon Braket интегрируется с такими сервисами AWS, как Amazon CloudWatch, AWS CloudTrail, Amazon EventBridge и AWS IAM, обеспечивая мониторинг рабочих нагрузок, создание уведомлений по завершении задач, а также управление доступом и разрешениями. Результаты имитационного моделирования и квантовых задач доставляются в выбранный бакет Amazon Simple Storage Service (S3) для хранения и анализа, обеспечивая полный контроль над данными. Amazon Braket соответствует требованиям стандарта SOC 2. Актуальную информацию о сертификации Braket и соответствии требованиям см. на странице сервисы, входящие в область применения. Обратите внимание, что в отчетах о соответствии требованиям AWS не охватываются сторонние поставщики оборудования и они могут самостоятельно проходить независимые сторонние аудиты.