Amazon Braket 常见问题

Amazon Braket 开发工具包 (SDK) 是一个对技术没有要求的开发人员框架，您可以使用 Amazon Braket 服务来开发量子算法并在不同的量子计算硬件和模拟器上运行它们。开发工具包可帮助您跟踪并监控提交给 Amazon Braket 的量子任务并评估结果。Amazon Braket 开发工具包包含本地量子电路模拟器，可用来测试您的算法。

Amazon Braket 提供了完全托管的 Jupyter 笔记本，这些笔记本预安装了 Amazon Braket 开发工具包，并提供了可帮助您快速入门的示例教程。Amazon Braket 开发工具包是一种开源工具包，因此您可以在自己选择的任意本地集成式开发环境（IDE）中使用 Amazon Braket。

目前的量子计算机噪声很大，研究人员通常需要对硬件进行最低级别的控制，以研究噪声或串扰、开发新的更强大的门、设计错误缓解方案，并探索新的量子算法。通过脉冲控制，您可以操纵控制量子处理器量子位的低级模拟信号或脉冲。  

符合。您可以直接使用门、脉冲或它们的组合在 Rigetti Computing 和 Oxford Quantum Circuits 量子计算机上对量子电路进行编程。您还可以有选择地在程序的特定区域插入脉冲指令块，以专注于优化单个操作和微调性能。 

PennyLane 是一款开源软件库，可用于与 Amazon Braket 整合的变分量子计算。变分量子计算是一种利用混合量子经典算法迭代地寻找各种领域计算问题的解决方案的范例，如化学、优化和量子机器学习。基于量子可微编程的概念，PennyLane 让你可以像训练神经网络一样训练量子电路。它提供了流行的机器学习库的接口，包括 PyTorch 和 TensorFlow，使训练您的量子算法简单和直观。您可以通过 https://pennylane.ai 了解更多关于 PennyLane 的内容，以及单击此处阅读我们的开发人员指南。 

化学、优化和量子机器学习领域近期的量子计算应用程序基于变分量子算法，利用经典和量子计算机之间的迭代处理。PennyLane 让您很容易开始在 Amazon Braket 上构建变分和量子机器学习算法。它能让您使用熟悉的工具完成从机器学习到搭建和训练算法的一系列操作。PennyLane 能够提供化学库 qchem，您可以用几行代码将一个计算化学问题映射到量子计算公式。

Amazon Braket 可帮助您通过 PennyLane 加速创新。当测试和优化您的算法时，我们的完全托管式、高性能按需模拟器可以用本地模拟算法 10 倍多的速度来加速培训速度。  为了加快混合量子算法的速度，您现在可以使用 PennyLane 高性能嵌入式模拟器，例如由 NVIDIA 的 cuQuantum SDK 为基于 GPU 的工作负载进行加速的 lightning.gpu 模拟器。这些模拟器采用了伴随法等方法进行梯度计算，可以减少计算和梯度所需的电路数量，并可用于快速迭代实验和原型设计。 

Amazon Braket 笔记本电脑预配置了 PennyLane，同时我们的教程笔记本可方便您快速入门。或者，您也可以针对选择的任一 IDE 安装 Amazon Braket PennyLane 插件。这个插件是开放源，并且可以从此处下载。您可以通过 https://pennylane.ai 查找 PennyLane 文档。 

OpenQASM 是用于量子计算程序的开源中间表示形式 (IR)。您可以通过 Amazon Braket 软件开发工具包或通过直接将其提交到 Braket API 在所有基于门的 Braket 设备上运行 OpenQASM 程序。AWS 已经加入了 OpenQASM 指导委员会，以帮助为基于门的量子程序构建开放、与硬件无关且统一的规格。 

错误缓解包括多种方法，通过将输入电路映射到一组相关电路并对结果应用经典的后处理来减少系统噪声对目前容易出错的硬件的影响。

符合。您可以使用 IonQ 的去偏技术在 IonQ Aria QPU 上尝试缓解错误。请注意，这种缓解错误的方法要求对每项任务至少进行 2500 次试验。

量子电路模拟器在传统计算机上运行。使用模拟器后，您测试量子算法的成本将比使用量子硬件更低，而且不必等待访问特定量子设备。模拟是在量子硬件上运行算法之前，快速调试量子电路以及诊断和优化算法的便捷方式。传统模拟对于验证近期量子计算硬件的结果以及研究噪声的影响同样很有必要。

Amazon Braket 为您提供四种量子电路模拟器选择：开发工具包中的本地模拟器，以及另外三种按需模拟器：SV1，一种通用型量子电路模拟器；DM1，能够让您在电路中模拟噪声的影响；以及 TN1，一种高性能张量网络模拟器。有了这些选项，您只需从中选择最适合自己需求的方法即可。

本地模拟器包含在 Amazon Braket 开发工具包中，且无需费用。它可以在您的笔记本电脑上运行，或者在由 Amazon Braket 托管的笔记本中运行。您可以将其用来完成对电路设计的快速验证。其中包含多达 25 个不含噪音的量子位，或最多 12 个含噪音的量子位，非常适合进行中小规模模拟，具体条件将取决于您的硬件。

SV1 是一种完全托管的高性能状态向量模拟器，适用于量子电路，最多拥有 34 个量子位。作为状态向量模拟器，它采用了量子状态的全波函数，并应用电路运营来结算结果。当您在 Amazon Braket 开发工具包中使用本地模拟器完成量子算法的设计和调试后，便可以使用 SV1 里执行大规模测试和研究。SV1 能够自动扩展传统计算资源，因此您可以最多同时运行 35 个模拟操作。

DM1 是一种完全托管的密度矩阵模拟器，能够让您研究真实噪声对量子算法的影响。这将帮助您开发策略消除错误，以从如今的量子计算设备中获得更准确的结果。

DM1 支持最多 17 个量子位的电路模拟。它能够同时运行多达 35 个模拟，从而加速您的试验进程。要在使用 DM1 前快速创建原型和开展调试，您可以使用 Amazon Braket 软件开发工具包中的本地噪声模拟器。

TN1 是一种完全托管的高性能密度网络模拟器，用于构建包含多达 50 个量子位的量子电路。密度网络模拟器对量子电路进行编程，将其融入架构图片，从而找到计算电路输出的最佳方式。TN1 特别适用于稀疏电路、带局部门的电路以及其他具有固有结构的电路模拟。

SV1 是基于状态向量技术打造的通用型模拟器。它能为 34 个量子位的通用电路提供可预测的执行和高性能。

DM1 专为支持噪声建模而设计。如果您需要研究不同类型的噪声对算法的影响，请使用 DM1。

TN1 是专为特定类型的量子电路而设计的模拟器，最多带有 50 个量子位。您可以将它用于稀疏电路、带局部门的电路以及其他具有固有结构的电路。其他电路类型，例如在量子位之间具有全对全连接的电路，通常更适合 SV1。

噪声高是目前量子设备的固有缺点。每个被执行的运营都有可能引入错误。因此，从量子计算机中获得的结果通常会于理想结果有所差异。 DM1 能够帮助您研究算法在真实噪声的影响下所展现出的稳定性，并制定策略消除错误，以利用当今量子计算设备得出更加准确的结果。

DM1 可以模拟没有噪声的电路。不过，为了实现最佳性能，我们建议使用 SV1 来执行大规模无噪声电路的模拟。

使用 Amazon Braket 按需模拟器时不需要。当您使用 SV1、TN1 或 DM1 时，Amazon Braket 将为您管理软件和基础设施。您只需提供要运行的电路即可。

如果您在 Amazon Braket 托管笔记本上的开发工具包中运行本地模拟器，则它将在您已经为笔记本指定的 Amazon 实例中运行。

只要电路在这里描述的量子比特数和电路深度限制内，TN1 都将尝试模拟。然而，和 SV1 相比，无法单独根据量子位和电路深度精确地提供运行时间。在所谓的排练阶段，TN1 将首先尝试为你的电路确定一个有效的计算路径，并估计下一阶段（收缩阶段）的运行时间。如果预计的收缩时间超过了 TN1 的限制，TN1 将不会尝试收缩，您只会为排练阶段所花费的时间付费。要了解更多信息，请访问技术文档。

不，使用 Amazon Braket，只需修改几行代码，就可以在任何模拟器和服务上可用的基于门的量子硬件上运行相同的量子电路。

在 AWS Marketplace 上，您可以找到使用最先进的传统方法解决组合优化问题的产品，例如 Meta Analytics 和 Toshiba SBM。 

在一个实际的量子处理单元（QPU）上运行电路设计并不难。在 Amazon Braket 开发工具包中创建电路或问题图后，您可以在托管的 Jupyter notebook 或您选择的任何 IDE（如 PyCharm）中提交任务。

在 QPU 上运行量子任务的步骤与在模拟器上运行的步骤相同，您只需在 Amazon Braket 开发工具包中进行 API 调用时选择后端或设备即可。它们都计算运算，您可以通过 Amazon Braket 开发工具包中的 API 调用请求不同的后端或设备。设备选项包括本服务所提供的不同模拟器和量子计算机。从一个设备切换到另一设备就像更改一行代码那样容易。但是，模拟器始终处于可用状态，而 QPU 资源可能需要等待时间。

有些类型的量子计算机特别适合解决特定系列的问题。可通过许多因素来确定哪些类型的计算机满足您的需求，例如量子位数、量子位保真度（错误率）、量子位连接性、相干时间和成本。可通过 Amazon Braket 控制台了解量子计算机的完整规格。

请单击此处，了解有关 Amazon Braket 硬件提供商的更多信息。 

模拟哈密顿模拟（或称为 AHS）是一种不同的量子计算范式，不同于通用的基于门的量子计算。支持 AHS 的设备是旨在解决一组限定问题的专用 QPU，以哈密顿量为代表。AHS 允许用户指定感兴趣的哈密顿量，并且量子计算机可以以模拟该哈密顿量下量子态的连续时间演化的方式调整参数。由于这些哈密顿量是直接在系统上实施的，因此 AHS 系统不会受到在电路和门方面制定算法所需的开销的影响，因此已经可以模拟具有数百个量子比特的系统，而这些量子比特是经典模拟所禁止的。Amazon Braket 通过 QuEra QPU 支持 AHS。

请访问 Rigetti 的 QPU 页面，了解 Rigetti QPU 的系统和性能信息，包括门保真度和一致性时间。

请访问 IonQ 最佳实践页面，了解有关 IonQ QPU 的拓扑、门和最佳实践的信息。

QuEra 系统是一个可编程 QPU，由排列成二维可定制光镊排列的里德伯原子组成。该装置中的量子比特由中性铷 87 原子组成，该原子有两种基态，一种是高度激发的里德堡态。原子之间的里德堡-里德堡相互作用衰减为原子之间距离的六次方，产生具有局部相互作用的有效自旋哈密顿量。此外，激光场可以调节横向磁场，以产生有趣的自旋动力学，从而产生新的基态和非平衡态。通过 Braket 访问该设备的研究人员将能够对二维原子排列的几何形状进行编程，并以与时间相关的方式改变纵向和横向磁场的强度，所有这些都使用 Braket SDK。这将产生一个值得关注的有效哈密顿量，可以在设备上研究其连续时间演化。如需更多信息，请在此处参阅 QuEra 的最佳实践。

量子计算是一项新兴技术，而量子计算机仍属稀缺资源。不同类型的量子计算机具有不同的运算特性和可用性级别，因此处理任务的速度并不相同。如果您选择的 QPU 在线且当前未处于使用状态，则将立即处理您的任务；否则会将任务放入队列等待。QPU 可用后，将根据接收顺序对队列中的任务进行处理。Amazon Braket 会将状态更改事件发送到 Amazon EventBridge，以便在任务完成时通知您。您可以在 EventBridge 中创建一条规则来指定要执行的操作，例如使用 Amazon Simple Notification Service (SNS)，它可以通过短信或其他方式（如电子邮件、HTTPS、AWS Lambda 或 Amazon SQS 等）向您发送提醒。

不一定。Amazon Braket 会在您运行代码时自动编译代码。但是，您可以选择在 Rigetti、OQC 和 IonQ 设备上按原样运行电路，无需使用逐字编译进行编译器修改。在 Rigetti 上，您还可以仅将特定的代码块定义为按原样运行，而无需任何中间编译器传递。要了解更多信息，请参阅有关逐字编译的文档。

量子电路编译会将量子电路转换为编译电路，然后进行量子位分配、到本机门的映射和优化。然而，编译器门优化对于正在开发基准测试或减少错误的电路的研究人员和量子算法专家来说可能存在问题，因为编译器优化会删除或对门和冗余组件进行重新排序。使用逐字编译，用户可以指定部分电路或整个电路按原样运行，而不需要进行任何编译器修改。

可以，您可以通过 AWS Marketplace 访问量子硬件，例如 D-Wave 的退火设备。

Hybrid Jobs 让混合量子经典工作负载的执行变得更轻松、更快速、更可预测。使用此功能，您只需提供您的算法脚本或容器，AWS 将启动请求的资源，运行算法，并在完成后释放资源，因此您只需根据用量支付费用。Hybrid Jobs 功能还提供了对算法度量的实时洞察，因此您可以看到算法的进展情况。最重要的是，任务具有对目标 QPU 的优先访问权，因此执行速度更快，更可预测，受其他用户工作负载的影响更小。

Braket Hybrid Jobs 有三大好处。首先，它简化了混合量子经典算法的运行。许多量子研究人员通常是云计算新手，在运行混合算法之前不想设置和管理他们的计算环境。借助 Hybrid Jobs，您只需要指定首选的计算实例，或者使用原定设置实例。 Braket Hybrid Jobs 将加速经典资源，在预构建的容器环境中运行工作负载，将结果返回到 Amazon S3，最后释放计算资源，因此您只需为使用的资源付费。

其次，Hybrid Jobs 提供了运行算法的实时洞察。您可以将自定义算法指标定义为算法的一部分，可以自动记录至 Amazon CloudWatch 并显示在 Amazon Braket 控制台中。利用这个功能，您可以跟踪算法的进度。

第三，Amazon Braket Hybrid Jobs 提供了比在您自己的环境中运行混合算法更好的性能。在任务运行的整个过程中，它具有对所选 QPU 的优先访问权。这意味着作为部分任务在该设备上执行的任务优先于在该设备上排队的其他任务执行。这使得混合算法的运行时间更短、更可预测，并通过减少缓慢变化的器件特性（“设备漂移”）对算法性能的不利影响，最终获得更好的结果。

您可以在 Amazon Braket 上将任何可用的 QPU 用于 Hybrid Jobs。

您可以使用任何可用的 Amazon Braket 按需模拟器（SV1、DM1、TN1）、基于 PennyLane lightning 插件的嵌入式模拟器，或作为混合任务容器嵌入的自定义模拟器。对于嵌入式模拟器或自定义模拟器，可以选择一个或多个 CPU 和 GPU 实例来运行混合工作负载。  

嵌入式模拟器是一组高性能模拟器，直接嵌入与应用程序代码相同的容器中，以避免与完全托管式按需模拟器（如 SV1）和容器化经典代码之间的往返相关的延迟。嵌入式模拟器支持高级功能（如伴随法）进行梯度计算，可以减少计算梯度所需的电路数量。如今，Amazon Braket 已支持 PennyLane 嵌入式模拟器，如 lightning.gpu 模拟器，该模拟器采用 NVIDIA cuQuantum SDK 加速，专门设计用于在高性能 GPU 上运行量子电路模拟。

可以，您可以通过将模拟器及其依赖项嵌入到容器中，将自己的模拟器库带到 Amazon Braket Hybrid Jobs 中。然后，您可以将代码作为入口点传递给容器，并在 CPU 或 GPU 实例上以 Amazon Braket Hybrid Job 的形式执行代码。Amazon Braket 会在您的任务期间处理旋转资源，您只需为您使用的资源付费。

不必，原定设置下，任务容器在单个 ml.m5.xlarge 实例类型上运行。如果您使用 Amazon Braket 按需模拟器（SV1、TN1、DM1）或 QPU 运行混合算法，那么 Amazon Braket 将为您管理软件和基础设施。如果使用 PennyLane 嵌入式模拟器或打包为容器的自定义模拟器运行混合算法，则可以选择一个或多个 CPU 或 GPU 实例类型来运行任务。Amazon Braket 可以管理底层基础设施的设置，并在任务完成后释放资源，这样您只需为使用的资源付费。

如今，PennyLane 嵌入式状态向量模拟器已与 Amazon Braket Hybrid Jobs 容器一起预装，可用于变分算法，可受益于反向传播或伴随法等方法进行梯度计算。这些算法的例子有量子机器学习 (QML)、量子绝热近似算法 (QAOA) 或变分量子本征解算器 (VQE)。如果您的算法可以从基于 GPU 的加速中受益，并且可以装入 GPU 内存，那么在嵌入式模拟器中，您还可以选择使用 GPU 实例。对于采用中间量子位计数 (< 30) 的变分算法和 QML 算法，通常都属于这种情况。否则，请考虑使用 SV1 按需模拟器。由于伴随法目前不支持非零样本，对于样本数量大于零的任何工作负载，请考虑使用 SV1。请注意，嵌入式模拟器仅支持用作混合作业功能的一部分，而 SV1 同时支持独立任务和混合任务。 

PennyLane lightning.gpu 模拟器可用于混合算法，如 QML、QAOA 或 VQE，前提是问题大小足够小，可以装入 GPU 内存中。lightning.qubit 基于 CPU 的模拟器可用于内存密集型，且无法装入 GPU 内存的算法，如具有高量子比特计数（29+ 量子比特）的变分算法。 请注意，根据您使用的是 CPU 还是 GPU 实例类型，您的成本会有所不同。有关更多详细信息，请参阅 PennyLane 文档。 

有关 Hybrid Jobs 定价的更多信息，请参阅 Amazon Braket 定价页面上的“Hybrid Jobs”选项卡。

您可以通过访问 Braket 文档的 Amazon Braket Jobs 用户指南部分开始。Amazon Braket 混合示例笔记本提供了关于如何开始任务和运行不同混合算法的教程。这些示例预装在 Amazon Braket 笔记本上，帮助您快速入门。您还可以使用 Amazon Braket 示例库中的 PennyLane 插件查看混合算法示例。 

Braket Direct 是一项 Amazon Braket 计划，旨在扩展客户访问量子硬件的方式，并利用 Braket 在当今嘈杂的量子设备上进行前沿研究。作为现有按需访问的补充，客户可以使用 Braket Direct 为其工作负载提前预留专用设备时间，以便与量子计算专家进行联系，进一步优化其工作负载，并尝试实验各种功能，例如在下一代设备上进行试验。

Braket Direct 帮助客户提升量子计算的技术水平，不仅提供了设备访问权限，还提供了专家指导以及选择加速研究所需的下一代设备。Braket Direct 强化了 Braket 的价值主张，即为客户提供一个一站式平台，以按需购买的方式访问各种量子设备，无需前期投资或经常性/长期承诺。

目前，您可以预留 IonQ 的 Aria、IQM 的 Garnet、QuEra 的 Aquila 和 Rigetti 的 Aspen-M-3 设备的专用访问权限。

符合。您可以使用 Reservation ARN 为即将到来的预留进行量子任务和混合作业排队，或者在预留期间动态提交工作负载。

在预留结束时，所有待处理的任务/混合作业都将被取消。届时，您可以选择排一个新的预留或重新提交，以便在公共可用性窗口期间按需执行。

预留结束后，您将不再拥有设备的专用访问权限，任何正在运行的混合作业都将被取消。我们建议您在方便时使用检查点保存和重启混合作业。

不可以。每次预留都代表着独立的专用设备访问权限。例如，两个连续的预留将被视为单独的，并且第一个预留中的任何待处理任务都不会在第二个预留中自动恢复。

由于预留代表着您的 AWS 账户的专用设备访问权限，因此该设备将在整个预留计划期限内专供您使用。因此，无论使用时间长短，您都需要按预留的时间长度付费。

您的预留将被取消，剩余的预留时间将退还给您。

以至少 1 小时为间隔进行预留，某些设备可能有额外的预留时长限制（包括最小和最长预留时长）。

可以，您可以在预定预留开始时间前 48 小时免费取消。在此时间之后，预留将无法再取消，且您将需要支付全部预留时间的费用。

符合。如需重新安排，您必须在预定预留开始时间前至少 48 小时取消现有预留，然后创建新的预留。

符合。创建预留时，您可以报名参加 Braket 专家的可选式 30 分钟预留准备课程，无需额外付费。

有了专家建议，您可以联系不同的量子计算专家，获得工作负载相关的建议。

您可以选择 Braket 专家的办公时间、量子硬件提供商通过 AWS Marketplace 提供的专业服务，或从 AWS Quantum Solutions Lab 获得专家帮助。

Braket 办公时间为一对一会议，先到先得，每月一次。每个可用的办公时间段均为 30 分钟，并且免费。与 Braket 专家交流可以帮助您更快地从概念转化为实践：发掘适合量子设备的用例，确定如何利用 Braket 实现算法的最佳选项，并获取有关如何使用 Hybrid Jobs、Braket Pulse 或模拟哈密顿模拟等特定 Braket 功能的建议。

不。对于紧急问题或快速故障排除问题，我们建议您联系 AWS Support。对于非紧急问题，您也可以向 AWS re:Post 论坛或量子计算堆栈交换求助，您可以在其中浏览之前回答的

使用 AWS Braket 无预付款，您只需为您使用的 AWS 资源付费。您需为 Amazon Braket 的各个功能（包括访问量子计算硬件和按需模拟器）单独付费。此外，您还需要为通过 Amazon Braket 提供的 AWS 服务（例如 Amazon Braket 托管式笔记本）单独付费。请访问我们的定价页面，了解更多定价信息。 

答：您可以通过成本中心、部门或项目这类对团队或业务有意义的逻辑分组，使用标签来组织您的 AWS 资源。在 Amazon Braket 中，您可以将标签应用到您创建的量子任务中。创建并应用用户定义的标签后，您可以在 AWS 账单和成本管理控制面板上激活它们以进行成本分配跟踪。AWS 利用标签来分类成本，并向您交付一份月度成本分配报告，以便您可以跟踪 AWS 成本。成本分配报告将标签键作为附加列显示，每一行都有适用的值，这样如果您使用一组一致的标签键，跟踪成本就会更容易。

符合。世界各地大学的科学家都在使用通过 AWS Cloud Credit for Research 项目提供的抵扣金在 Amazon Braket 上开展研究。请在上方的链接提交您的申请。在申请过程中，如果您没有适用于定价计算器的 URL，请使用占位符提交您的请求。

会，Amazon Braket 上的 QPU 是由我们的第三方量子硬件提供商托管的。如果您使用 Amazon Braket 访问量子计算机，则会将您的电路以及相关的元数据发送给 AWS 运营设施之外的硬件提供商并由其进行处理。由于您的内容是匿名的，因此仅将处理量子任务所需的内容发送给量子硬件提供商。不会将 AWS 账户信息传输给他们。所有静态数据和传输中数据都是加密的，只有在处理时才会解密。此外，除了处理您的任务外，我们禁止 Amazon Braket 硬件提供商存储或使用您的内容。电路完成后，会将结果返回到 Amazon Braket 并存储在您的 Amazon S3 存储桶中。我们会定期审核 Amazon Braket 第三方量子硬件提供商的安全性，以确保满足网络安全性、访问控制、数据保护和物理安全性的标准。

会将结果存储在 Amazon S3 中。除了提供执行结果，Amazon Braket 还会将完成状态和执行时间等事件日志和性能指标发布至 Amazon CloudWatch。

Amazon Braket 与您的 AWS PrivateLink 集成，因此您能够在 Amazon Virtual Private Cloud（Amazon VPC）内访问 Amazon Braket 而无需让流量遍历整个互联网。这样可以减少基于互联网的攻击所带来的安全威胁，并降低敏感数据泄露的风险。

Amazon Quantum Solutions Lab 是一项协作式研究和专业服务计划，配备量子计算专家，可以帮助您更有效地探索量子计算，设法克服这一新兴技术带来的挑战。要开始使用，请访问 Quantum 解决方案实验室网页。 

您可以通过提交此表单以及通过您的 AWS 客户经理来获取有关加入 QSL 以及与我们的合作伙伴合作的相关信息。

加入 QSL 的费用取决于加入时间的长短和需求的性质。请联系您的客户经理，获取更多详细信息。 

加入 Quantum Solutions Lab 计划通常持续 6 到 12 个月。