微軟Azure Quantum開發套件以Rust重新編寫，效能與大小皆改進超過百倍

微軟以Rust重新編寫了Azure Quantum開發套件（QDK），將其編譯成WebAssembly以供VS Code和網頁使用，同時也能針對Python編譯為原生二進位檔案。官方提到，新的QDK速度提升超過100倍，而且安裝體積也縮小超過100倍，整體安裝和開發流程更容易，甚至在瀏覽器就可以執行。

微軟在2017年發布了QDK，這一路來量子運算技術發展快速，微軟在QDK加入了許多功能與技術，但是也因為這樣疊床架屋，部分功能已經成為QDK發展的絆腳石，幾經考量之後他們決定重寫。

原本的QDK的一部分是以.NET為基礎，Q#則是微軟針對量子運算所設計的語言，與.NET緊密整合，因此開發者使用QDK時，便會碰觸到.NET相關的工具和概念，也就是說，量子開發人員在開發量子應用程式之前，需要先學習.NET，官方提到，這增加了額外的學習曲線。

量子開發人員更熟悉Python，因此重新設計QDK消除.NET相依性，也就可以降低進入門檻，簡化安裝、學習、編寫程式、故障排除，甚至是向量子電腦提交工作的任務。

除此之外，舊QDK的平臺支援性不夠好，像是不完全支援Apple Silicon和Windows on ARM64，官方表示，雖然過去相依於特定平臺並非是個問題，但隨著技術和平臺發展，這帶來了一些挑戰。況且，原本QDK涵蓋多個儲存庫、建置工作管線、語言、執行環境和發布頻道，導致整體開發速度變慢了，開發人員需要花費大量的時間維護程式碼、更新安全性和排除建置等問題。

由於QDK執行環境的相依項目，需要安裝的全套二進位檔案相當龐大，除了.NET執行環境之外，解析器中還有一些F#函式庫相依項目，模擬器包含C++多執行緒的函式庫相依項目，再加上Q#項目SDK的NuGet相依項目，這些總共需要180 MB。除了下載和初始化需要花費一些時間，這些元件相互溝通的複雜性，也出現一些效能和可靠性問題。

為了解決QDK既存的諸多問題，在2022年底，微軟決定重新設計QDK，其中一項關鍵改變是盡可能以Rust編寫程式碼，因為Rust可以簡單地建置成各種平臺的原生二進位檔案，也可以建置成WebAssembly，讓程式在瀏覽器中運作。

同時，微軟也限制新程式碼庫使用的語言，只能是Rust、Python和JavaScript。Rust主要用於開發核心，Python則建置和發布套件，以及部分腳本任務，JavaScript則用於建置VS Code擴充套件，還有一些網頁整合程式碼。新的QDK也盡量降低技術和相依項目，降低學習、安裝、維護和產品容量所產生的額外成本。

現在量子開發人員只需要安裝Rust、Python和Node.js，再複製一個儲存庫和執行Python建置腳本，便完成所有事前工作。開發者在VS Code修改Rust或TypeScript腳本時，可以即時看到結果，而且無論是在本地或是雲端，都可以使用同一套建置腳本，這確保了流程的一致性。

微軟的QDK改進成果相當顯著，整個開發套件的體積縮小超過100倍，原本QDK會在本地產生超過180 MB的二進位檔案，現在新的VS Code擴充套件的VSIX套件只有約為 700KB，就已經包含所有Q#開發所需要的所有內容，安裝僅需要幾秒鐘。

在執行速度上也獲得非常大幅度的提升，過去QDK編譯時間需要以分鐘計，但相同程式在新的QDK則是以毫秒時間在運作。而現有QDK建置工作管線需要耗時2到3小時，許多問題需要跨多個儲存庫協調，而現在所有程式碼都在同一個儲存庫，每次提交程式碼到主分支時，都可以在10分鐘內完成建置、測試並且推送到Playground。

語言服務、編譯器和除錯工具運作也都非常快速，而且就連在瀏覽器也能獲得這樣的高效體驗。微軟的VS Code for the Web能夠在瀏覽器中執行IDE，不需要本地安裝，透過將擴充套件建置成為網頁擴充套件，VS Code在瀏覽器也能擁有桌面版的功能。因此量子開發人員也可以在瀏覽器中，用VS Code對Q#程式碼進行除錯，並同時登入Azure Quantum工作區，且不需要在本地安裝任何軟體。