Microsofts Azure Quantum Development Kit 1.0: Quantenprogrammierung in VS Code

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Microsoft hat Version 1.0 seines Azure Quantum Development Kit (QDK) veröffentlicht. Es dient dem Programmieren mit der Quantenprogrammiersprache Q# und lässt sich mit dem Sourcecode-Editor Visual Studio Code nutzen, die ebenfalls beide aus dem Hause Microsoft stammen. Das neu geschriebene QDK soll deutlich schneller sein als die Vorgängerversion und diese ablösen.

Vom klassischen zum modernen QDK

Im vergangenen Jahr unterzog Microsoft das QDK einer umfassenden Überarbeitung. Das bisherige QDK, das 2017 gemeinsam mit der Programmiersprache Q# erschien und im Jahr 2019 Open Source gestellt wurde, bezeichnet das Unternehmen daher als "Classic QDK", im Vergleich zum neuen, nun in Version 1.0 erschienenen "Modern QDK". Zu den Neuerungen zählt, dass die Codebasis des modernen QDK in Rust geschrieben ist, zu WebAssembly für Visual Studio Code oder das Web kompiliert und native Binaries für Python bietet. Dadurch soll es über 100-mal schneller, über 100-mal kleiner sowie einfacher und im Web zu verwenden sein.

Das klassische QDK besteht weiterhin und könne vorhandenen Code ausführen, so Microsoft. Allerdings sei das moderne QDK die Basis für künftige Releases, weshalb Entwicklerinnen und Entwickler dorthin wechseln sollten.

VS-Code-Anbindung per Erweiterung

Das QDK lässt sich im dedizierten Azure Quantum Development Kit Playground ausprobieren, einer Online-Umgebung für das Quantencomputing mit Q#. Im Beispielordner finden sich gängige Quantenalgorithmen, die in Q# geschrieben sind. Alle Änderungen im Editor-Fenster gehen beim Schließen verloren, jedoch ist das Speichern einer Datei möglich.

Hinter dem Playground steht VS Code im Web mitsamt der QDK-Erweiterung für Visual Studio Code. Auch auf einem lokalen Rechner lässt sich das QDK in VS Code verwenden. Dazu ist zunächst die kostenfreie Erweiterung Azure Quantum Development Kit (QDK) aus dem Visual Studio Marketplace zu installieren. Anschließend lässt sich eine Q#-Datei mit entsprechender .qs-Dateiendung öffnen. Im Q#-Editor lassen sich VS-Code-Funktionen nutzen, die aus anderen stark typisierten Sprachen wie Rust, C# und TypeScript bekannt sind, darunter das Anzeigen von Vervollständigungslisten, Hover-Informationen, Syntax- und Type-Checking-Fehlern. Zudem lassen sich Breakpoints setzen und es ist möglich, in den Code ein- und auszusteigen und sowohl den Quanten- als auch den klassischen Status zu betrachten.

Integration mit Azure Quantum

Wer ein Azure-Abonnement besitzt, kann mithilfe der QDK-Erweiterung in Visual Studio Code eine Verbindung zu einem Quantum Workspace herstellen. Ein Q#-Programm lässt sich direkt vom Editor zu einem der Azure-Hardware-Partner senden, inklusive der Möglichkeit, den Status der Jobs einzusehen und die Ergebnisse herunterzuladen. Damit ist es nicht nötig, zu CLI-Tools oder Python-Code zu wechseln, um den Service zu verwenden. Aufgrund der Limitierungen aktueller Quantenhardware im Vergleich zu Simulatorfähigkeiten ist laut Microsoft darauf zu achten, den Compiler im QDK auf das Basis-Profil ("base") zu setzen.

Zu den weiteren Features des QDK zählt die Anbindung an Python und Jupyter Notebooks.

Weitere Informationen zum Release 1.0 lassen sich Microsofts Q#-Blog entnehmen.

(mai)