Kvantové výpočty: Budoucnost výpočtů svobodného softwaru

Nedávno, v předchozím a nedávném článku od DesdeLinux volala "Microsoft vydává svůj kompilátor Q # a kvantové simulátory»Mluvili jsme trochu o«Kvantové výpočty«. Ale Co je to Quantum Computing? Jaké výhody a výhody přináší? Jaký druh hardwaru a softwaru používáte? a nejdůležitější pro nás: Existují zálohy nebo příspěvky svobodného softwaru v oblasti kvantových výpočtů?

V této publikaci se stručně budeme zabývat všemi těmito otázkami Stejně jako u jiných nových technologií, jako je superpočítač, umělá inteligence, velká data, blockchain, technologie 5G, mimo jiné můžeme jít poznávat, prohlubovat a přivlastňovat si znalosti o nich.

Kvantové výpočty je to pro velké soukromé společnosti a světové mocnosti jedna z hlavních technologií, která změní „pravidla hry“ světa, jak jej známe. To znamená, bude jednou z dalších velkých inovací v oblasti výpočetní techniky během tohoto století, navzdory jeho neúnosným nákladům a nedostatečné dostupnosti.

Prozatím vědci, akademické instituce, soukromé organizace a vlády pracují a investují značné množství technologických a finančních zdrojů efektivně a efektivně využívat kvantovou fyziku na nových počítačích k provádění výpočtů mnohem rychleji než u tradičních počítačových počítačů.

Kvantové výpočty

Co je kvantové počítání?

Kvantové výpočty využívají očekávané kvantové charakteristiky částiczejména překrývání a zapletení, spouštět procesy a provádět výpočty neuvěřitelnou rychlostí oproti tradičním systémům. Stále jde o vyvíjející se technologii, jejíž rozkvět je v plném proudu.

Spolu s aplikací zákonů kvantové mechaniky na zpracování informací k dosažení vyšších rychlostí jsme také získáte schopnost řešit složité problémy, které tradiční výpočetní technika nedosahuje. A konečně počítače, které používají tuto technologii, ukládají mnohem více informací než ty klasické, tj. mít potenciál pracovat (zpracovávat) velké množství výpočtůspuštěním paralelně a během několika sekund.

Jak fungují kvantové počítače?

Současné a klasické počítače používají sekvenci binárních bitů. Každý použitý bit je vždy v jednom ze dvou definitivních známých stavů, nula (0) nebo jeden (1). Ty fungují jako spínače zapnutí a vypnutí k ovládání funkcí počítače.

Naproti tomu, kvantový počítač používá kvantové bity nebo qubity. Což každý z nich může představovat současně nulu (0) i jednu (1). To umožňuje, aby tyto podporovaly datové jednotky, které mohou současně existovat ve více než jednom stavu. Tato vlastnost představuje existující omezení v současných počítačích z doby tradičních výpočetních systémů využívajících binární systémy.

Jaký je kvantový hardware?

Kvantové počítače nemohou znovu použít téměř žádný z HW aktuálně používaných v klasických počítačích. Protože se zaměřují hlavně na tok elektronů supravodivými dráty, které jsou ochlazovány na extrémní teploty. Jejich chlazení proto vyžaduje kombinaci superchladených plynů, jako helium-3, což je izotop helia, který je nesmírně obtížné získat.

Kvantové počítače jsou zatím postaveny na tomto principu kryogeniky nebo superchlazení, ale pokrok pokračuje v pokročilejších a futurističtějších alternativách, jako jsou systémy založené na elektromagnetických polích a laserovém ovládání, které by mohly vyřešit nedostatek komponent, které disciplína trpí.

Také země jako USA, prostřednictvím společností jako IBM, Google a Microsoftje velmi pokročilý ve vývoji vlastních kvantových počítačů. A Čína prostřednictvím společností jako Alibaba a Baidu, není pozadu. Rusko a Evropa jsou stále v plánech výzkumu a vývoje.

Jaký kvantový software je dnes k dispozici?

Na komerční úrovni «Sada Quantum Dev» (Sada Quantum Development Kit) od společnosti Microsoft, což je proprietární a uzavřený software. Ke kterému lze přistupovat také prostřednictvím vašeho Microsoft Quantum Network, což není nic jiného než síť vytvořená koalicí partnerů MS k dosažení sdílení znalostí a spolupráce s těmi největšími inovátory v kvantové práci na počítači.

Další kvantový software od soukromých společností, ale vydaný jako svobodný software, je QUISKIT (sada pro kvantovou informační vědu). QUISKIT je projekt svobodného softwaru s licencí Apache vytvořený společností IBM. QISKIT umožňuje programovou interakci s kvantovým procesorem a simulátory IBM pomocí kódu Pythonu, který interaguje s kvantovým systémem prostřednictvím zprostředkujícího reprezentačního jazyka s názvem OPENQASM.

Tento kvantový svobodný software s názvem QUISKIT se narodil v roce 2017, když IBM převedla svůj projekt zahájený v roce 2016, tzv „Kvantová zkušenost”, Prostřednictvím kterého poskytl každému prostřednictvím svého cloudu 5kbitový kvantový procesor.

Prozatím se QUISKIT v současné době skládá z:

• OHEŇ: Obálka Pythonu na rozhraní API Quantum Experience HTTP, která vám umožní připojit se a spustit kód OPENQASM.
• SDK: Vývojová sada pro generování obvodů, která umožňuje používat QISKIT API pro přístup k hardwaru Quantum Experience a simulátorů.
• Jazyk: Sada specifikací, příkladů, dokumentace a nástrojů pro mezilehlou reprezentaci OPENQASM.

Existuje pravděpodobně mnohem více méně známých, ale v současné době QUISKIT nastavuje standard na kvantové úrovni svobodného softwaru. A že má API v Pythonu umožní programátorům po celém světě, zejména těm v oblasti svobodného softwaru, začít experimentovat a pracovat s kvantovým procesorem dostupným v jejich cloudu.

Závěr

Kvantové výpočty dnes představují vynikající příležitost pro výzkum a vývoj jak pro lidi (matematici, fyzici, informatiky a odborníky), tak pro veřejné a soukromé organizace v oblasti informatiky. I když je v současné době v plenkách, v příštích letech se toto nové odvětví znalostí a technologií bude rozvíjet. i když to uvidíme na našich stolních počítačích, bude to trvat ještě mnoho let po komerčním vývoji.

Ale jistě v oblasti vývoje kvantového softwaru jak soukromé, tak bezplatné určitě postoupí mnohem rychleji a Free Software jistě v této nové oblasti využije výhody.