Begriffe und Konzepte von Amazon Braket

Die analoge Hamiltonsche Simulation (AHS) ist ein eigenständiges Quantencomputer-Paradigma für die direkte Simulation der zeitabhängigen Quantendynamik von Vielteilchensystemen. In AHS spezifizieren Benutzer direkt einen zeitabhängigen Hamilton-Operator, und der Quantencomputer ist so eingestellt, dass er die kontinuierliche Zeitentwicklung unter diesem Hamilton-Operator direkt emuliert. AHS-Geräte sind in der Regel Spezialgeräte und keine universellen Quantencomputer wie Gate-basierte Geräte. Sie sind auf eine Klasse von Hamiltonianern beschränkt, die sie simulieren können. Da diese Hamiltonianer jedoch von Natur aus auf dem Gerät implementiert sind, leidet AHS nicht unter dem Overhead, der erforderlich ist, um Algorithmen als Schaltungen zu formulieren und Gate-Operationen zu implementieren.

Wir haben den Braket-Service nach der Bra-Ket-Notation benannt, einer Standardnotation in der Quantenmechanik. Sie wurde 1939 von Paul Dirac eingeführt, um den Zustand von Quantensystemen zu beschreiben. Sie ist auch als Dirac-Notation bekannt.

Mit Braket Direct können Sie einen dedizierten Zugang zu verschiedenen Quantengeräten Ihrer Wahl reservieren, sich mit Quantencomputerspezialisten in Verbindung setzen, um Beratung für Ihre Arbeitslast zu erhalten, und frühzeitig auf Funktionen der nächsten Generation zugreifen, z. B. auf neue Quantengeräte mit begrenzter Verfügbarkeit.

Amazon Braket verfügt über eine Funktion namens Amazon Braket Hybrid Jobs, die vollständig verwaltete Ausführungen von Hybrid-Algorithmen ermöglicht. Ein Braket-Hybridjob besteht aus drei Komponenten:

In Amazon Braket ist ein Gerät ein Backend, das Quantenaufgaben ausführen kann. Ein Gerät kann eine QPU oder ein Quantenschaltkreissimulator sein. Weitere Informationen finden Sie unter Von Amazon Braket unterstützte Geräte.

Zur Fehlerminimierung werden mehrere physische Schaltkreise betrieben und ihre Messungen kombiniert, um ein besseres Ergebnis zu erzielen. Weitere Informationen finden Sie unter Techniken zur Fehlerminimierung.

Beim Gate-basierten Quantencomputing (QC), auch schaltkreisgestütztes QC genannt, werden Berechnungen in elementare Operationen (Gates) unterteilt. Bestimmte Gruppen von Gattern sind universell, was bedeutet, dass jede Berechnung als endliche Folge dieser Gatter ausgedrückt werden kann. Gatter sind die Bausteine von Quantenschaltungen und entsprechen den Logikgattern klassischer digitaler Schaltungen.

Ein Gateshot-Limit bezieht sich auf die Gesamtzahl der Tore pro Schuss (die Summe aller Tortypen) und die Anzahl der Schüsse pro Aufgabe. Mathematisch kann das Gateshot-Limit wie folgt ausgedrückt werden:

Gateshot limit = (Gate count per shot) * (Shot count per task)

Die Quantendynamik eines physikalischen Systems wird durch seinen Hamilton-Operator bestimmt, der alle Informationen über die Wechselwirkungen zwischen den Bestandteilen des Systems und die Auswirkungen exogener Antriebskräfte kodiert. ^{Der Hamilton-Operator eines N-Qubit-Systems wird auf klassischen Maschinen üblicherweise als eine 2 N mal 2 N große Matrix komplexer Zahlen dargestellt.} Durch die Ausführung einer analogen Hamilton-Simulation auf einem Quantengerät können Sie diese exponentiellen Ressourcenanforderungen vermeiden.

Ein Impuls ist ein vorübergehendes physikalisches Signal, das an die Qubits übertragen wird. Es wird durch eine in einem Frame abgespielte Wellenform beschrieben, die als Unterstützung für das Trägersignal dient und an den Hardwarekanal oder Port gebunden ist. Kunden können ihre eigenen Impulse entwerfen, indem sie die analoge Hüllkurve bereitstellen, die das hochfrequente sinusförmige Trägersignal moduliert. Der Frame wird eindeutig durch eine Frequenz und eine Phase beschrieben, die häufig so gewählt werden, dass sie in Resonanz mit der Energietrennung zwischen den Energieniveaus für |0¤ und |1⟩ des Qubits stehen. Gates werden also als Impulse mit einer vorbestimmten Form und kalibrierten Parametern wie Amplitude, Frequenz und Dauer erzeugt. Anwendungsfälle, die nicht durch Template-Wellenformen abgedeckt werden, werden durch benutzerdefinierte Wellenformen ermöglicht, die für die Auflösung eines einzelnen Samples spezifiziert werden, indem eine Liste von Werten bereitgestellt wird, die durch eine feste physikalische Zykluszeit getrennt sind.

Ein Quantenschaltkreis ist der Befehlssatz, der eine Berechnung auf einem Gate-basierten Quantencomputer definiert. Ein Quantenschaltkreis ist eine Abfolge von Quantengattern, bei denen es sich um reversible Transformationen in einem qubit Register handelt, zusammen mit Messanweisungen.

Ein Quantenschaltkreissimulator ist ein Computerprogramm, das auf klassischen Computern läuft und die Messergebnisse eines Quantenschaltkreises berechnet. Bei allgemeinen Schaltkreisen wächst der Ressourcenbedarf einer Quantensimulation exponentiell mit der Anzahl der qubits zu simulierenden Schaltkreise. Braket bietet Zugriff sowohl auf verwaltete (Zugriff über BraketAPI) als auch auf lokale (Teil des Amazon Braket-SDK) Quantenschaltkreissimulatoren.

Ein Quantencomputer ist ein physikalisches Gerät, das quantenmechanische Phänomene wie Superposition und Verschränkung verwendet, um Berechnungen durchzuführen. Es gibt verschiedene Paradigmen für Quantencomputer (QC), wie z. B. die Gate-basierte QC.

Eine QPU ist ein physisches Quantencomputergerät, das auf einer Quantenaufgabe ausgeführt werden kann. QPUs kann auf verschiedenen QC-Paradigmen basieren, beispielsweise auf Gate-basierter QC. Weitere Informationen finden Sie unter Von Amazon Braket unterstützte Geräte.

Native QPU-Gates können vom QPU-Steuersystem direkt Steuerimpulsen zugeordnet werden. Native Gates können ohne weitere Kompilierung auf dem QPU-Gerät ausgeführt werden. Teilmenge der von QPU unterstützten Gates. Sie finden die systemeigenen Gates eines Geräts auf der Geräteseite in der Amazon Braket-Konsole und über das Braket-SDK.

QPU-unterstützte Gates sind die vom QPU-Gerät akzeptierten Gates. Diese Gates können möglicherweise nicht direkt auf der QPU ausgeführt werden, was bedeutet, dass sie möglicherweise in native Gates zerlegt werden müssen. Sie finden die unterstützten Gates eines Geräts auf der Geräteseite in der Amazon Braket-Konsole und über das Amazon Braket-SDK.

In Braket ist eine Quantenaufgabe die atomare Anfrage an ein Gerät. Bei Gate-basierten QC-Geräten umfasst dies den Quantenschaltkreis (einschließlich der Messanweisungen und der Anzahl der Messbefehleshots) und andere Anforderungsmetadaten. Sie können Quantenaufgaben über das Amazon Braket SDK oder direkt mithilfe des CreateQuantumTask API Vorgangs erstellen. Nachdem Sie eine Quantenaufgabe erstellt haben, wird sie in die Warteschlange gestellt, bis das angeforderte Gerät verfügbar ist. Sie können Ihre Quantenaufgaben auf der Seite Quantum Tasks der Amazon Braket-Konsole oder mithilfe der SearchQuantumTasks API Operationen GetQuantumTask oder anzeigen.

Die grundlegende Informationseinheit in einem Quantencomputer wird als qubit (Quantenbit) bezeichnet, ähnlich wie ein Bit in der klassischen Datenverarbeitung. A qubit ist ein Quantensystem mit zwei Ebenen, das durch verschiedene physikalische Implementierungen realisiert werden kann, beispielsweise durch supraleitende Schaltkreise oder einzelne Ionen und Atome. Andere qubit Typen basieren auf Photonen, elektronischen oder nuklearen Spins oder exotischeren Quantensystemen.

Queue depthbezieht sich auf die Anzahl der Quantenaufgaben und Hybridjobs, die sich für ein bestimmtes Gerät in der Warteschlange befinden. Auf die Anzahl der Warteschlangen für Quantenaufgaben und Hybrid-Jobs eines Geräts kann über das Symbol Braket Software Development Kit (SDK) oder Amazon Braket Management Console zugegriffen werden.

Queue positionbezieht sich auf die aktuelle Position Ihrer Quantenaufgabe oder Ihres Hybrid-Jobs innerhalb einer entsprechenden Gerätewarteschlange. Sie kann für Quantenaufgaben oder Hybridjobs über das Braket Software Development Kit (SDK) oder abgerufen Amazon Braket Management Console werden.

Da Quantencomputer von Natur aus probabilistisch sind, muss jeder Schaltkreis mehrfach evaluiert werden, um ein genaues Ergebnis zu erhalten. Die Ausführung und Messung eines einzelnen Schaltkreises wird als Schuss bezeichnet. Die Anzahl der Schüsse (wiederholte Ausführungen) für eine Schaltung wird auf der Grundlage der gewünschten Genauigkeit für das Ergebnis ausgewählt.

Eine IAM-Richtlinie ist ein Dokument, das Berechtigungen für und Ressourcen gewährt oder verweigert. AWS-Services Mit IAM-Richtlinien können Sie die Zugriffsebenen der Benutzer auf Ressourcen anpassen. Sie können Benutzern beispielsweise Zugriff auf alle Amazon S3 S3-Buckets in Ihrem AWS-Konto oder nur auf einen bestimmten Bucket gewähren.

Eine IAM-Rolle ist eine Identität, von der Sie annehmen können, dass sie temporären Zugriff auf Berechtigungen gewährt. Bevor ein Benutzer, eine Anwendung oder ein Dienst eine IAM-Rolle übernehmen kann, müssen ihm die Berechtigungen erteilt werden, um zu der Rolle zu wechseln. Wenn jemand eine IAM-Rolle annimmt, gibt er alle vorherigen Berechtigungen auf, die er unter einer früheren Rolle hatte, und übernimmt die Berechtigungen der neuen Rolle.

Mit Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) können Sie Daten als Objekte in Buckets speichern. AWS-Service Amazon S3 S3-Buckets bieten unbegrenzten Speicherplatz. Die maximale Größe für ein Objekt in einem Amazon S3 S3-Bucket beträgt 5 TB. Sie können jede Art von Dateidaten in einen Amazon S3 S3-Bucket hochladen, z. B. Bilder, Videos, Textdateien, Sicherungsdateien, Mediendateien für eine Website, archivierte Dokumente und Ihre Braket-Quantenaufgabenergebnisse.