亚马逊 Braket 术语和概念 - Amazon Braket

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亚马逊 Braket 术语和概念

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Braket 中使用了以下术语和概念:

模拟哈密顿仿真

Analog Hamiltonian Simulation (AHS) 是一种独特的量子计算范式,用于直接仿真多体系统的瞬态量子动力学。在中AHS,用户直接指定一个随时间变化的哈密顿量子,量子计算机的调整方式使其可以直接模拟该哈密顿量子下的连续时间演变。 AHS设备通常是特殊用途的设备,而不是像基于门的设备这样的通用量子计算机。它们仅限于他们可以模拟的一类汉密尔顿人。但是,由于这些哈密顿函数是在设备上自然实现的,因此AHS不会受到将算法制定为电路和实现门操作所需的开销的影响。

支架

我们以 bra -ket 表示法(量子力学中的标准表示法)命名了 Brak et 服务。它由保罗·狄拉克于1939年推出,用于描述量子系统的状态,它也被称为狄拉克表示法。

Braket Di

借助 Braket Direct,您可以保留对自己选择的不同量子设备的专用访问权限,与量子计算专家联系以获取工作负载指导,并尽早使用下一代功能,例如可用性有限的新量子设备。

Braket 混合作业

Amazon Braket 有一个名为 Amazon Braket Hybrid Jobs,提供混合算法的完全托管执行。Braket 混合作业由三个部分组成:

  1. 算法的定义,可以作为脚本、Python 模块或 Docker 容器提供。

  2. 基于 Amazon 的混合任务实例EC2,用于运行您的算法。默认值为 ml.m5.xlarge 实例。

  3. 用于运行作为算法一部分的量子任务的量子设备。单个混合作业通常包含许多量子任务的集合。

设备

In Amazon Braket,设备是可以运行量子任务的后端。设备可以是量子电路模拟器QPU量子电路模拟器。要了解更多信息,请参阅支持 Amazon Braket 的设备。

基于门的量子计算

在基于门的量子计算 (QC)(也称为基于电路的 QC)中,计算被分解为基本运算(门)。某些门集是通用的,这意味着每次计算都可以表示为这些门的有限序列。门是量子电路的基石,类似于经典数字电路的逻辑门。

Hamiltonian

物理系统的量子动力学由其哈密顿量子决定,哈密顿量子对有关系统各组成部分之间的相互作用和外生驱动力影响的所有信息进行编码。在经典机器上,N 量子比特系统的哈密顿通常表示为复数的 2 N x 2 N 矩阵。通过在量子器件上运行模拟哈密顿仿真,可以避免这些指数级的资源需求。

脉冲

脉冲是传输到量子比特的瞬态物理信号。它由在帧中播放的波形来描述,该波形充当载波信号的支撑,并绑定到硬件通道或端口。客户可以通过提供调制高频正弦载波信号的模拟包络来设计自己的脉冲。该帧的独特描述是频率和相位,这些频率和相位通常被选为与量子比特的 |0− 和 |1− 能级之间的能量分离产生共振。因此,门被设置为具有预定形状和校准参数(例如振幅、频率和持续时间)的脉冲。模板波形未涵盖的用例将通过自定义波形启用,自定义波形将通过提供由固定的物理周期时间分隔的值列表以单样本分辨率进行指定。

量子电路

量子电路是在基于门的量子计算机上定义计算的指令集。量子电路是一系列量子门,它们是量子门上的可逆变换 qubit 寄存器以及测量说明。

量子电路模拟器

量子电路模拟器是一种在经典计算机上运行并计算量子电路测量结果的计算机程序。对于通用电路,量子仿真的资源需求会随着数量的增加而呈指数级增长 qubits 来模拟。Braket 提供对两个托管(通过 Braket 进行访问)的访问权限 API) 和本地(的一部分) Amazon BraketSDK)量子电路模拟器。

量子计算机

量子计算机是一种使用量子力学现象(例如叠加和纠缠)进行计算的物理设备。量子计算 (QC) 有不同的范式,例如基于的 QC。

量子处理单元 (QPU)

A QPU 是一种可以在量子任务上运行的物理量子计算设备。 QPUs可以基于不同的 QC 范式,例如基于门的 QC。要了解更多信息,请参阅支持 Amazon Braket 的设备。

QPU本地大门

QPU控制系统可以直接将原生门映射到QPU控制脉冲。无需进一步编译即可在QPU设备上运行原生门。QPU支持的门的子集。您可以在 “设备” 页面上找到设备的原生门 Amazon Braket 控制台和 Bra SDK ket。

QPU支持的门

QPU支持的门是QPU设备接受的门。这些门可能无法直接在上运行QPU,这意味着它们可能需要分解成原生大门。您可以在 “设备” 页面上找到设备支持的门 Amazon Braket 控制台和通过 Amazon 支架SDK。

量子任务

在 Braket 中,量子任务是对设备的原子请求。对于基于栅极的 QC 设备,这包括量子电路(包括测量指令和数量) shots) 和其他请求元数据。你可以通过创建量子任务 Amazon 支架SDK或使用 CreateQuantumTask API 直接操作。创建量子任务后,它将排队直到请求的设备变为可用为止。你可以在量子任务页面上查看你的量子任务 Amazon Braket 控制台或使用 GetQuantumTask 或者 SearchQuantumTasks API 操作。

Qubit

量子计算机中的基本信息单位叫做 qubit (量子比特),很像经典计算中的一点。A qubit 是一个双能量子系统,可以通过不同的物理实现来实现,例如超导电路或单个离子和原子。其他 qubit 类型基于光子、电子或核自旋或更奇特的量子系统。

Queue depth

Queue depth 指排队等候特定设备的量子任务和混合作业的数量。可通过以下方式访问设备的量子任务和混合作业队列数 Braket Software Development Kit (SDK) 或者 Amazon Braket Management Console.

  1. 任务队列深度是指当前等待以正常优先级运行的量子任务总数。

  2. 优先任务队列深度是指等待运行的已提交量子任务的总数 Amazon Braket Hybrid Jobs。 混合作业启动后,这些任务优先于独立任务。

  3. 混合作业队列深度是指设备上当前排队的混合作业总数。Quantum tasks 作为混合作业的一部分提交具有优先级,并汇总在 Priority Task Queue.

Queue position

Queue position 指您的量子任务或混合任务在相应设备队列中的当前位置。它可以通过以下方式获得,用于量子任务或混合作业 Braket Software Development Kit (SDK) 或者 Amazon Braket Management Console.

Shots

由于量子计算本质上是概率性的,因此任何电路都需要多次评估才能得到准确的结果。单个电路的执行和测量称为镜头。电路的射击次数(重复执行)是根据结果所需的精度来选择的。

AWS Amazon Braket 的术语和小贴士

IAM政策

IAM策略是允许或拒绝对 AWS 服务 和资源的权限的文档。 IAM策略允许您自定义用户对资源的访问级别。例如,您可以允许用户访问您中的所有 Amazon S3 存储桶 AWS 账户,或者仅允许用户访问特定存储桶。

  • 最佳实践:授予权限时遵循最低权限的安全原则。通过遵循这一原则,您可以帮助防止用户或角色拥有的权限超过执行其量子任务所需的权限。例如,如果员工只需要访问特定存储桶,请在IAM策略中指定该存储桶,而不是向员工授予访问您 AWS 账户中所有存储桶的权限。

IAM 角色

IAM角色是您可以假设的身份,以获得对权限的临时访问权限。在用户、应用程序或服务可以代入IAM角色之前,必须向他们授予切换到该角色的权限。当某人担任IAM角色时,他们会放弃以前在先前角色下拥有的所有权限,并使用新角色的权限。

  • 最佳实践:对于需要临时而不是长期授予服务或资源访问权限的情况,IAM角色是理想的选择。

亚马逊 S3 存储桶

亚马逊简单存储服务 (Amazon S3) Simp AWS 服务 le Service 允许您将数据作为对象存储在存储桶中。Amazon S3 存储桶提供无限的存储空间。Amazon S3 存储桶中对象的最大大小为 5 TB。您可以将任何类型的文件数据上传到 Amazon S3 存储桶,例如图像、视频、文本文件、备份文件、网站媒体文件、存档文档以及您的 Braket 量子任务结果。

  • 最佳实践:您可以设置权限以控制对 S3 存储桶的访问权限。有关更多信息,请参阅 Amazon S3 文档中的存储桶策略