Was ist Amazon Braket?

Tipp

Lernen Sie die Grundlagen des Quantencomputers kennen mit! AWS Melden Sie sich für den Amazon Braket Digital Learning Plan an und verdienen Sie sich Ihr eigenes digitales Badge, nachdem Sie eine Reihe von Lernkursen und eine digitale Prüfung abgeschlossen haben.

AmazonBraket ist ein vollständig verwaltetes Programm AWS-Service , das Forschern, Wissenschaftlern und Entwicklern den Einstieg in das Quantencomputing erleichtert. Quantencomputer haben das Potenzial, Rechenprobleme zu lösen, die für klassische Computer unerreichbar sind, da sie die Gesetze der Quantenmechanik nutzen, um Informationen auf neue Weise zu verarbeiten.

Der Zugang zu Quantencomputer-Hardware kann teuer und umständlich sein. Eingeschränkter Zugriff macht es schwierig, Algorithmen auszuführen, Designs zu optimieren, den aktuellen Stand der Technologie zu bewerten und zu planen, wann Sie Ihre Ressourcen optimal einsetzen sollten. Braket hilft Ihnen, diese Herausforderungen zu meistern.

Braket bietet einen zentralen Zugangspunkt zu einer Vielzahl von Quantencomputertechnologien. Mit Braket können Sie:

• Erforschen und entwerfen Sie Quanten- und Hybridalgorithmen.

• Testen Sie Algorithmen auf verschiedenen Quantenschaltkreissimulatoren.

• Führen Sie Algorithmen auf verschiedenen Arten von Quantencomputern aus.

• Erstellen Sie Machbarkeitsnachweisanwendungen.

Die Definition von Quantenproblemen und die Programmierung von Quantencomputern zu ihrer Lösung erfordern neue Fähigkeiten. Um Ihnen beim Erwerb dieser Fähigkeiten zu helfen, bietet Braket verschiedene Umgebungen zur Simulation und Ausführung Ihrer Quantenalgorithmen. Mit einer Reihe von Beispielumgebungen, den sogenannten Notebooks, können Sie den Ansatz finden, der Ihren Anforderungen am besten entspricht, und schnell loslegen.

Die Braket-Entwicklung besteht aus drei Phasen: Erstellen, Testen und Ausführen:

Build — Braket bietet vollständig verwaltete Jupyter-Notebook-Umgebungen, die den Einstieg erleichtern. Auf Braket-Notebooks sind Beispielalgorithmen, Ressourcen und Entwicklertools, einschließlich des Braket-SDK, vorinstalliert. Amazon Mit dem Amazon Braket-SDK können Sie Quantenalgorithmen erstellen und diese dann auf verschiedenen Quantencomputern und Simulatoren testen und ausführen, indem Sie eine einzige Codezeile ändern.

Test — Braket bietet Zugriff auf vollständig verwaltete, leistungsstarke Quantenschaltkreissimulatoren. Sie können Ihre Schaltungen testen und validieren. Braket verwaltet alle zugrunde liegenden Softwarekomponenten und Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) -Cluster, um die Simulation von Quantenschaltkreisen auf der klassischen HPC-Infrastruktur (High Performance Computing) zu vereinfachen.

Run — Braket bietet sicheren On-Demand-Zugriff auf verschiedene Arten von Quantencomputern. Sie haben Zugriff auf Gate-basierte Quantencomputer vonIonQ, und OQCRigetti, sowie auf einen analogen Hamilton-Simulator von. QuEra Sie haben auch keine Vorabverpflichtung und müssen sich den Zugang nicht über einzelne Anbieter sichern.

Über Quantencomputer und Braket

Quantencomputer befinden sich in einem frühen Entwicklungsstadium. Es ist wichtig zu verstehen, dass es derzeit keinen universellen, fehlertoleranten Quantencomputer gibt. Daher sind bestimmte Arten von Quantenhardware für jeden Anwendungsfall besser geeignet, und es ist entscheidend, Zugang zu einer Vielzahl von Computerhardware zu haben. Braket bietet eine Vielzahl von Hardware über Drittanbieter an.

Bestehende Quantenhardware ist aufgrund von Rauschen, das zu Fehlern führt, eingeschränkt. Die Branche befindet sich im Zeitalter des Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ). In der NISQ-Ära sind Quantencomputer zu laut, um reine Quantenalgorithmen wie den Algorithmus von Shor oder den Algorithmus von Grover aufrechtzuerhalten. Bis eine bessere Quantenfehlerkorrektur verfügbar ist, erfordert das praktischste Quantencomputing die Kombination von klassischen (traditionellen) Rechenressourcen mit Quantencomputern, um hybride Algorithmen zu entwickeln. Braket hilft Ihnen bei der Arbeit mit hybriden Quantenalgorithmen.

In hybriden Quantenalgorithmen werden Quantenverarbeitungseinheiten (QPUs) als Coprozessoren für CPUs verwendet, wodurch spezifische Berechnungen in einem klassischen Algorithmus beschleunigt werden. Diese Algorithmen nutzen eine iterative Verarbeitung, bei der die Berechnung zwischen klassischen Computern und Quantencomputern erfolgt. Aktuelle Anwendungen des Quantencomputers in den Bereichen Chemie, Optimierung und maschinelles Lernen basieren beispielsweise auf variationellen Quantenalgorithmen, bei denen es sich um eine Art hybrider Quantenalgorithmen handelt. Bei variationalen Quantenalgorithmen passen klassische Optimierungsroutinen die Parameter eines parametrisierten Quantenschaltkreises iterativ an, ähnlich wie die Gewichte eines neuronalen Netzwerks iterativ auf der Grundlage des Fehlers in einem Trainingssatz für maschinelles Lernen angepasst werden. Braket bietet Zugriff auf die PennyLane Open-Source-Softwarebibliothek, die Sie bei variationellen Quantenalgorithmen unterstützt.

Quantencomputer gewinnen bei Berechnungen in vier Hauptbereichen an Bedeutung:

• Zahlentheorie — einschließlich Faktoring und Kryptografie (der Algorithmus von Shor ist beispielsweise eine primäre Quantenmethode für zahlentheoretische Berechnungen)

• Optimierung — einschließlich Erfüllung von Beschränkungen, Lösung linearer Systeme und maschinelles Lernen

• Oracular Computing — einschließlich Suche, verborgener Untergruppen und Ordnungsfindung (der Grover-Algorithmus ist beispielsweise eine primäre Quantenmethode für orakulare Berechnungen)

• Simulation — einschließlich direkter Simulation, Knoteninvarianten und Anwendungen für quantennahe Optimierungsalgorithmen (QAOA)

Anwendungen für diese Kategorien von Berechnungen finden sich in den Bereichen Finanzdienstleistungen, Biotechnologie, Fertigung und Pharmazie, um nur einige zu nennen. Braket bietet Funktionen und Beispiel-Notebooks, die neben bestimmten praktischen Problemen bereits auf viele Machbarkeitsnachweise angewendet werden können.