Amazon Braket

使用量子運算探索和實驗

Amazon Braket 是全受管服務,提供開發環境來探索和設計量子演算法、於模擬量子電腦上進行測試,以及在自選的不同量子硬體技術上執行這些演算法,藉此協助您開始使用量子運算。

對於超出傳統電腦範圍的解決運算問題,量子運算藉由運用量子力學法則,來建立更強大的資訊處理工具,藉此具備解決這些問題的潛力。這種運算方法能帶來能源儲存、化學工程、材料科學、藥物探索、優化及機器學習等領域的變革。但為了解決問題而界定這些問題及進行量子電腦程式設計,將需要一組新技能。同時,要取得量子運算硬體以執行演算法並優化設計,也可能相當昂貴且不太方便。因此造成技術現況的評估,還有規劃何時該投入資源以最大化潛力都非常困難。

Amazon Braket 提供服務讓開發人員、研究人員及科學家能探索、評估量子運算及使用量子運算進行實驗,來協助克服這些難題。Amazon Braket 能讓您從頭開始設計自己的量子演算法,或透過一組預先建置的演算法來進行設計。在您定義演算法後,Amazon Braket 會提供全受管模擬服務,協助進行疑難排解並驗證您的實作。在您準備就緒後,就可以在自選的不同量子電腦上執行演算法,這些電腦包括 Rigetti 量子閘超導體電腦、D-Wave 量子退火超導體電腦,以及 IonQ 離子阱 (Ion Trap) 電腦。為了更輕鬆地開發混合演算法來結合傳統和量子任務,Amazon Braket 能協助管理傳統運算資源,並建立與量子硬體的低延遲連線。有了 Amazon Braket,您就可以探索量子運算、評估這項技術的潛力,以及培養專業能力,以因應未來需要。

優勢

快速開始使用

Amazon Braket 提供設計、測試及執行量子演算法的單一環境,您無須設定及管理基礎設施、與多家廠商商議存取,以及撰寫程式碼來整合不同環境。Amazon Braket 提供全受管 Jupyter 筆記本,您可以用於探索可能的應用、用視覺方式呈現結果,以及優化量子演算法。多種已預先安裝開發人員工具、範例演算法及教學課程的筆記本供您挑選,開始使用快速又輕鬆。

使用多種技術進行實驗

Amazon Braket 提供存取多種不同類型量子電腦的權限,包括量子閘和量子退火超導體,以及離子阱 (Ion Trap) 硬體。Amazon Braket 的跨平台開發人員工具提供了一致體驗,讓您無須學習多種開發環境,同時也簡化與不同量子硬體技術的搭配使用,來了解哪種實體實作最適合您的應用。

執行混合量子和傳統演算法

Amazon Braket 讓您輕鬆執行混合量子演算法,來結合量子操作與優化及其他在傳統運算執行個體上執行的程序。如此,您可以建立迭代系統,協助減輕當今量子運算系統的固有誤差效應。Amazon Braket 支援執行混合演算法做為全受管任務,藉此調度必要資源以最大化效率並降低成本。

取得專家協助

Amazon Quantum Solutions Lab 是協作研究計劃,旨在協助您加快開發新的量子應用。Quantum Solutions Lab 可讓您與 Amazon 的量子運算專家及其技術和諮詢合作夥伴進行交流,以協助您找出量子運算的可能用途,培養內部專業能力,以及協作進行設計及測試量子演算法的計劃。

運作方式

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了解

Amazon Braket 提供逐步指南、教學課程和資源庫,來協助您快速開始使用量子運算。

設計

若要設計量子演算法,您可以直接透過 Amazon Braket 主控台使用全受管 Jupyter 筆記本。範例筆記本可讓您存取預先安裝的開發人員工具、範例演算法及說明文件,這些可以簡化快速使用過程。

測試

透過輕鬆進行程式碼疑難排解及優化設計,在傳統硬體上執行的模擬可以用來加速演算法開發。Amazon Braket 會以全受管服務的形式執行模擬,接著自動設定所需的運算執行個體,執行模擬,將結果發佈到 Amazon S3,並在完成後關閉資源。

執行

您可以在自選的量子硬體上執行量子演算法,並按實際使用時間付費。當您選擇執行混合量子演算法時,Amazon Braket 可以自動設定所需的傳統運算資源,並管理傳統與量子任務之間的工作流程。

分析

完成後,系統會自動通知,並將結果儲存到 Amazon S3。Amazon Braket 會將事件日誌和效能指標 (例如完成狀態和執行時間) 發佈到 Amazon CloudWatch。

量子應用

進行實用的量子應用設計時,需要用到新技能,以及可能截然不同的問題解決方法。培養這樣的專業能力需要時間,也必須要取得量子技術及程式設計工具。Amazon Braket 可以協助組織立即開始探索量子電腦的潛力,積極準備未來。

模擬量子系統

雖然已推出眾多的近似法,但物理與化學中的模式量子系統對傳統電腦來說,還是棘手的挑戰。不過,量子電腦的獨特功能,以及能夠原生操控量子力學狀態,開創了有效解決重要問題 (例如描述分子電子結構) 的潛力。量子系統的模擬將會有廣泛的應用,包括設計新材料與催化劑、藥物探索,以及探究高溫超導體等。

優化

優化問題無所不在,在許多產業中,包括電信、供應鏈物流及金融服務等,都無法擺脫這個問題。要從一組替代方案中找到最佳方法,有可能導致傳統系統癱瘓,因為可能的組合數量會造成複雜度加劇。量子運算可以用來解決範圍廣泛的這類問題,例如,在組合優化領域,可藉由加速線性程式設計演算法和蒙地卡羅 (Monte Carlo) 方法解決問題。雖然未來誤差校正的量子電腦已證明可提升速度,但近期裝置仍可用來執行可能已帶來優勢的啟發式演算法。

機器學習

機器學習為系統提供方法,從資料中學習、找出模式,然後以自主方式做出決策。可擴展的誤差校正的量子電腦能改善許多廣泛用於機器學習的工具,包括建議系統以及用於分類的支援向量機。量子運算也具備豐富學習模型類別的潛力。由於資料集通常非常龐大,所以近期之內量子機器學習的影響有限。不過,早期探究或許可針對如何將未來的量子硬體更有效地使用於機器學習方面,提供有用的見解。

量子硬體技術

量子閘、超導量子位元

超導量子位元是使用以低溫溫度作業的超導電路建立的。Amazon Braket 提供採用 Rigetti 超導量子位元的量子硬體存取權。

量子閘、離子阱 (Ion Trap)

陷獲離子 (Trapped Ion) 量子電腦使用荷電原子 (稱為離子) 的電子狀態來實作量子位元。您可以使用電磁場,將離子限制並懸浮在自由空間中。Amazon Braket 提供 IonQ 離子阱 (Ion Trap) 量子電腦存取。

量子退火、超導量子位元

量子退火採用物理程序來尋找編碼優化問題解決方案的低能量組態。Amazon Braket 提供存取使用量子退火技術 (以 D-Wave 超導量子位元為基礎) 的量子電腦。

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