Квантови изчисления: Бъдещето на изчисляването на свободен софтуер

Наскоро в предишна и скорошна статия от DesdeLinux Наречен "Microsoft пуска своя Q # компилатор и квантови симулатори»Говорихме малко за«Квантови изчисления«. Но Какво представлява квантовото изчисление? Какви ползи и аванси носи то? Какъв вид хардуер и софтуер използвате? и най-важното за нас: Има ли напредък или принос на свободния софтуер в областта на квантовите изчисления?

В тази публикация ще разгледаме накратко всички тези въпроси, така че както и при други нови технологии, като суперкомпютри, изкуствен интелект, големи данни, блокчейн, 5G технология, наред с други, можем да продължим да знаем, задълбочаваме и присвояваме знанията за тях.

Квантови изчисления това е за големите частни корпорации и световни сили една от основните технологии, която ще промени „правилата на играта“ на света, какъвто го познаваме. Това ще рече, ще бъде едно от следващите големи нововъведения в областта на изчисленията през този век, въпреки непосилните разходи и липсата на достъпност до тях.

Засега изследователи, академични институции, частни организации и правителства работят и инвестират значителни количества технологични и финансови ресурси за ефективно и ефикасно използване на квантовата физика на нови компютри за извършване на изчисления много по-бързо, отколкото при традиционните изчислителни компютри.

Квантови изчисления

Какво е квантово изчисление?

Квантовото изчисление е това, което се възползва от очакваните квантови характеристики на частиците, особено припокриване и заплитане, за изпълнение на процеси и извършване на изчисления с невероятна скорост в сравнение с традиционните системи. Все още е развиваща се технология, чийто разцвет е в разгара си.

Заедно с прилагането на законите на квантовата механика за обработка на информация за постигане на по-високи скорости, ние също получавате способността да решавате трудни проблеми, до които традиционните изчисления не достигат. И накрая, компютрите, които използват тази технология, съхраняват много повече информация от класическите, т.е. имат потенциала да работят (обработват) големи количества изчисления, като го стартирате паралелно и за секунди.

Как работят квантовите компютри?

Настоящият и класическият компютър използват последователност от двоични битове. Всеки използван бит винаги е в едно от двете окончателни известни състояния, нула (0) или едно (1). Те действат като превключватели за включване и изключване за управление на функциите на компютъра.

Обратно, квантовият компютър използва квантови битове или кубити. Което, всеки от тях може да представлява едновременно нула (0) и единица (1). Това позволява те да могат да поддържат единици за данни, които едновременно могат да съществуват в повече от едно състояние. Тази характеристика е съществуващо ограничение в настоящите компютри от ерата на традиционните изчисления, които използват двоични системи.

Какъв е квантовият хардуер?

Квантовите компютри не могат да използват почти нито един от HW, използван в момента в класическите компютри. Тъй като те се фокусират основно върху потока на електрони през свръхпроводящи проводници, които се охлаждат до екстремни температури. Следователно тяхното охлаждане изисква комбинация от супер студени газове, като хелий-3, който е изотоп на хелий, който е изключително труден за получаване.

Засега са създадени квантови компютри по този принцип на криогеника или супер охлажданеВъпреки това напредъкът продължава в по-напреднали и футуристични алтернативи като системи, базирани на електромагнитни полета и лазерен контрол, които могат да решат липсата на компоненти, които дисциплината страда.

Също така страни като САЩ, чрез компании като IBM, Google и Microsoft, е добре напреднал в разработването на свои собствени квантови компютри. И Китай, чрез компании като Alibaba и Baidu, не изостава много. Русия и Европа все още са в планове за НИРД.

Какъв квантов софтуер има днес?

На търговско ниво, "Quantum Dev Kit" (комплект за квантово развитие) от Microsoft, който е патентован и затворен софтуер. Които също могат да бъдат достъпни чрез вашия Квантова мрежа на Microsoft, което не е нищо повече от мрежа, създадена от коалиция от партньори от държавите-членки за постигане на споделяне на знания и сътрудничество с най-големите новатори в квантовите изчисления.

Другият квантов софтуер от частни компании, но пуснат като безплатен софтуер, е QUISKIT (Квантов информационен комплект). QUISKIT е проект за лицензиран безплатен софтуер на Apache, създаден от IBM. QISKIT позволява програмно взаимодействие с квантовия процесор и IBM симулатори, използвайки Python код, който взаимодейства с квантовата система чрез междинен език за представяне, наречен OPENQASM.

Този квантов безплатен софтуер, наречен QUISKIT, е роден през 2017 г., когато IBM преобразува своя проект, стартиран през 2016 г., наречен "Квантов опит”, Чрез която направи 5-кубитов квантов процесор достъпен за всички чрез собствения си облак.

За момента QUISKIT в момента се състои от:

• API: Обвивка на Python на HTTP API на Quantum Experience, която ви позволява да свързвате и изпълнявате код ОПЕНКАЗЪМ.
• SDK: Комплект за разработка за генериране на вериги, който позволява да се използва QISKIT API за достъп до хардуера на Quantum Experience и симулаторите.
• език: Набор от спецификации, примери, документация и инструменти за междинно представяне на OPENQASM.

Вероятно има много по-малко известни, но в момента QUISKIT определя стандарта на квантово ниво на свободен софтуер. И че има a API в Python това ще позволи на програмистите по целия свят, особено на тези в областта на свободния софтуер, да започнат да експериментират и да работят с квантовия процесор, наличен в техния облак.

Заключение

Квантовите изчисления днес са отлична възможност за научноизследователска и развойна дейност както за хора (математици, физици, компютърни специалисти и експерти), така и за публични и частни организации в областта на компютърните науки. Въпреки че в момента е в зародиш, този нов клон на знанието и технологиите ще види своя потенциал през следващите години. макар че за да го видите на нашите настолни компютри ще са необходими още много години след търговското му развитие.

Но със сигурност в областта на квантовата разработка на софтуер както частни, така и безплатни със сигурност ще напредват много по-бързо, и със сигурност безплатният софтуер ще се възползва от тази нова област.