Azure量子開發(fā)組件工具包1.0發(fā)布，在瀏覽器就可進(jìn)行量子程序開發(fā)

微軟正式推出以Rust重新改寫的Azure Quantum開發(fā)組件工具包（QDK）1.0，除了性能較舊版QDK提升超過(guò)100倍之外，還加入了許多新功能，像是豐富的程序代碼編輯生產(chǎn)力功能，而且編輯器也能顯示資源使用預(yù)估。此外，Azure量子開發(fā)組件工具包也集成了Azure Quantum服務(wù)，改進(jìn)Azure云計(jì)算量子服務(wù)使用體驗(yàn)。

去年微軟就曾提到，考量舊版QDK存在平臺(tái)支持性不夠好，且需要安裝的全套二進(jìn)制文件相當(dāng)龐大等問(wèn)題，因此開始以Rust重新編寫。新的QDK不只執(zhí)行速度提升超過(guò)100倍，安裝體積也大幅縮小超過(guò)100倍，而且還能夠編譯成為WebAssembly，可供VS Code和網(wǎng)頁(yè)使用，或是針對(duì)Python編譯為原生二進(jìn)制文件。

微軟指出，一旦達(dá)到可擴(kuò)展的量子運(yùn)算，才能真正體現(xiàn)出量子運(yùn)算的能力，而Q#程序語(yǔ)言便是針對(duì)該目的而設(shè)計(jì)。Q#以高層次抽象表達(dá)量子操作，使得量子運(yùn)算程序在開發(fā)、重構(gòu)與協(xié)作上更容易，而微軟在更新QDK的同時(shí)，也投資改進(jìn)現(xiàn)代化Q#編輯器。

Q#編輯器現(xiàn)在加入IntelliSense功能，提供完成列表、自動(dòng)打開命名空間、懸停資訊、語(yǔ)法和類型檢查錯(cuò)誤等功能，這些功能都與Rust、C#、TypeScript等強(qiáng)類型語(yǔ)言的開發(fā)功能相同。而且這些功能也不僅是直接編輯Q#文件時(shí)可以使用，在Jupyter Notebook單元格中編寫Q#也可以使用。

QDK還包含了量子模擬器，這是一個(gè)量子程序開發(fā)的重要工具，能夠在VS Code擴(kuò)展組件和Python組件執(zhí)行的時(shí)候，輸出診斷資訊和量子狀態(tài)。開發(fā)者也可以設(shè)置中斷點(diǎn)、進(jìn)入和退出操作，并逐行執(zhí)行程序代碼，查看量子和古典狀態(tài)，此外，也可以執(zhí)行一些量子特有的功能，像是執(zhí)行操作的生成伴隨（Generated Adjoint），以相反的順序逐步檢查程序中的循環(huán)或是操作，就像是將一段程序倒著執(zhí)行，進(jìn)而更好地理解和調(diào)試量子運(yùn)算過(guò)程。

目前量子計(jì)算機(jī)的硬件還不夠成熟，要充分運(yùn)用量子運(yùn)算的優(yōu)勢(shì)，需要在真實(shí)的硬件上使用邏輯量子位元（Logical Qubit），微軟提到，這就像過(guò)去古典計(jì)算機(jī)的發(fā)展一樣，起初存在著資源限制，像是一臺(tái)計(jì)算機(jī)只有16 KB內(nèi)存的狀況，因此程序代碼如何能夠最大程度地善用硬件，將會(huì)是創(chuàng)建應(yīng)用程序和推進(jìn)領(lǐng)域發(fā)展一個(gè)重要問(wèn)題。

Azure Quantum服務(wù)加入了能夠估算量子計(jì)算資源需求的功能，來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，而QDK則可以將這個(gè)功能帶入到客戶端中，使開發(fā)人員可以試驗(yàn)與查看程序代碼的資源使用。

VS Code中的QDK擴(kuò)展組件可以讓開發(fā)者連接Azure訂閱中的Quantum工作區(qū)，并將Q#程序從編輯器提交給微軟的硬件合作伙伴執(zhí)行，在作業(yè)完成后下載結(jié)果。而這簡(jiǎn)化了過(guò)去需要切換CLI工具或Python程序代碼使用該服務(wù)的需求。

微軟借由在VS Code for Web預(yù)安裝QDK擴(kuò)展組件以及一個(gè)虛擬文件系統(tǒng)，預(yù)先加載一些常用的量子算法，讓開發(fā)者現(xiàn)在只要訪問(wèn)VS Code的Azure量子開發(fā)游樂(lè)場(chǎng)（Playground），就可以在瀏覽器中立即開始體驗(yàn)Azure量子開發(fā)體驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)，該方法讓開發(fā)者不需要安裝程序，或是訪問(wèn)本機(jī)上的任何文件。開發(fā)者也可以直接在本地機(jī)器中，以VS Code安裝QDK擴(kuò)展組件，如此便可以打開Q#文件，并且開始進(jìn)行量子程序開發(fā)。