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Arbeiten mit Amazon Braket Hybrid Jobs

Amazon Braket Hybrid Jobs bietet Ihnen die Möglichkeit, hybride quantenklassische Algorithmen auszuführen, die sowohl klassische AWS Ressourcen als auch Quantenverarbeitungseinheiten () erfordern. QPUs Hybrid Jobs ist darauf ausgelegt, die angeforderten klassischen Ressourcen hochzufahren, Ihren Algorithmus auszuführen und die Instances nach Abschluss freizugeben, sodass Sie nur für das bezahlen, was Sie tatsächlich nutzen.

Hybrid Jobs ist ideal für lang andauernde, iterative Algorithmen, bei denen sowohl klassische Computerressourcen als auch Quantencomputer-Ressourcen verwendet werden. Bei Hybrid Jobs führt Braket Ihren Algorithmus, nachdem Sie ihn zur Ausführung eingereicht haben, in einer skalierbaren, containerisierten Umgebung aus. Sobald der Algorithmus abgeschlossen ist, können Sie die Ergebnisse abrufen.

Darüber hinaus profitieren Quantenaufgaben, die aus einem Hybrid-Job erstellt werden, von einer Warteschlange mit höherer Priorität für das QPU-Zielgerät. Diese Priorisierung stellt sicher, dass Ihre Quantenberechnungen verarbeitet und vor anderen Aufgaben ausgeführt werden, die in der Warteschlange warten. Dies ist besonders vorteilhaft für iterative Hybridalgorithmen, bei denen die Ergebnisse einer Quantenaufgabe von den Ergebnissen früherer Quantenaufgaben abhängen. Beispiele für solche Algorithmen sind der Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA), der Variational Quantum Eigensolver oder das quantenmechanische Lernen. Sie können den Fortschritt Ihres Algorithmus auch nahezu in Echtzeit überwachen, sodass Sie Kosten, Budget oder benutzerdefinierte Kennzahlen wie Trainingsverlust oder Erwartungswerte im Auge behalten können.

Sie können auf hybride Jobs in Braket zugreifen, indem Sie:

Wann sollten Sie Amazon Braket Hybrid Jobs verwenden

Mit Amazon Braket Hybrid Jobs können Sie hybride quantenklassische Algorithmen wie den Variational Quantum Eigensolver (VQE) und den Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) ausführen, die klassische Rechenressourcen mit Quantencomputern kombinieren, um die Leistung der heutigen Quantensysteme zu optimieren. Amazon Braket Hybrid Jobs bietet drei Hauptvorteile:

Einen Hybrid-Job mit Amazon Braket Hybrid Jobs ausführen

Um einen Hybrid-Job mit Amazon Braket Hybrid Jobs auszuführen, müssen Sie zunächst Ihren Algorithmus definieren. Sie können es definieren, indem Sie das Algorithmus-Skript und optional andere Abhängigkeitsdateien mit dem Amazon Braket Python SDK oder PennyLaneschreiben. Wenn Sie andere (Open-Source-oder proprietäre) Bibliotheken verwenden möchten, können Sie mithilfe von Docker, das diese Bibliotheken enthält, Ihr eigenes benutzerdefiniertes Container-Image definieren. Weitere Informationen finden Sie unter Bring Your Own Container (BYOC).

In beiden Fällen erstellen Sie als Nächstes einen Hybrid-Job mithilfe von Amazon BraketAPI, wobei Sie Ihr Algorithmus-Skript oder Ihren Container angeben, das Ziel-Quantengerät auswählen, das der Hybrid-Job verwenden soll, und dann aus einer Vielzahl optionaler Einstellungen wählen. Die für diese optionalen Einstellungen bereitgestellten Standardwerte funktionieren für die meisten Anwendungsfälle. Damit das Zielgerät Ihren Hybrid-Job ausführen kann, haben Sie die Wahl zwischen einer QPU, einem On-Demand-Simulator (wieSV1, DM1 oderTN1) oder der klassischen Hybrid-Job-Instanz selbst. Bei einem On-Demand-Simulator oder einer QPU führt Ihr Hybrid-Job-Container API-Aufrufe an ein Remote-Gerät durch. Bei den eingebetteten Simulatoren ist der Simulator in denselben Container eingebettet wie Ihr Algorithmus-Skript. Die Blitzsimulatoren von PennyLane sind in den vorgefertigten Standard-Container für Hybrid-Jobs eingebettet, den Sie verwenden können. Wenn Sie Ihren Code mit einem eingebetteten PennyLane Simulator oder einem benutzerdefinierten Simulator ausführen, können Sie einen Instanztyp sowie die Anzahl der Instanzen angeben, die Sie verwenden möchten. Die mit den einzelnen Optionen verbundenen Kosten finden Sie auf der Seite mit den Amazon Braket-Preisen.

Wenn es sich bei Ihrem Zielgerät um einen On-Demand-Simulator oder einen eingebetteten Simulator handelt, beginnt Amazon Braket sofort mit der Ausführung des Hybrid-Jobs. Es startet die Hybrid-Job-Instance (Sie können den Instance-Typ im API Aufruf anpassen), führt Ihren Algorithmus aus, schreibt die Ergebnisse in Amazon S3 und gibt Ihre Ressourcen frei. Diese Ressourcenfreigabe stellt sicher, dass Sie nur für das bezahlen, was Sie tatsächlich nutzen.

Die Gesamtzahl der gleichzeitigen Hybrid-Jobs pro Quantenverarbeitungseinheit (QPU) ist begrenzt. Heute kann jeweils nur ein Hybrid-Job auf einer QPU ausgeführt werden. Warteschlangen werden verwendet, um die Anzahl der Hybrid-Jobs zu kontrollieren, die ausgeführt werden dürfen, sodass das zulässige Limit nicht überschritten wird. Wenn es sich bei Ihrem Zielgerät um eine QPU handelt, wird Ihr Hybrid-Job zuerst in die Job-Warteschlange der ausgewählten QPU aufgenommen. Amazon Braket startet die benötigte Hybrid-Job-Instance und führt Ihren Hybrid-Job auf dem Gerät aus. Für die Dauer Ihres Algorithmus hat Ihr Hybrid-Job bevorzugten Zugriff. Das bedeutet, dass Quantenaufgaben aus Ihrem Hybrid-Job vor anderen Braket-Quantenaufgaben in der Warteschlange auf dem Gerät ausgeführt werden, vorausgesetzt, die Job-Quantenaufgaben werden alle paar Minuten an die QPU übermittelt. Sobald Ihr Hybrid-Job abgeschlossen ist, werden Ressourcen freigegeben, was bedeutet, dass Sie nur für das bezahlen, was Sie tatsächlich nutzen.

Sowohl im Simulator- als auch im QPU-Zielszenario haben Sie die Möglichkeit, benutzerdefinierte Algorithmusmetriken, z. B. die Energie Ihres Hamiltonian, als Teil Ihres Algorithmus zu definieren. Diese Metriken werden automatisch an Amazon gemeldet CloudWatch und von dort aus nahezu in Echtzeit in der Amazon Braket-Konsole angezeigt.