Quantum Computing: Die Zukunft des Free Software Computing

Kürzlich in einem früheren und aktuellen Artikel von DesdeLinux namens "Microsoft veröffentlicht seinen Q # -Compiler und Quantensimulatoren»Wir haben ein wenig über das gesprochen«Quanten-Computing«. Aber Was ist Quantum Computing? Welche Vorteile und Fortschritte bringt es? Welche Art von Hardware und Software verwenden Sie? und das wichtigste für uns: Gibt es Fortschritte oder Beiträge von Freier Software im Bereich Quantum Computing?

In dieser Veröffentlichung werden wir alle diese Fragen kurz ansprechen, damit wie bei anderen neuen Technologien wie Supercomputing, künstlicher Intelligenz, Big Data, Blockchain, 5G-Technologie ua Wir können das Wissen kennenlernen, vertiefen und aneignen über sie.

Quanten-Computing Es ist für große private Unternehmen und Weltmächte eine der Haupttechnologien, die die "Spielregeln" der Welt, wie wir sie kennen, verändern werden. Das heißt, Es wird eine der nächsten großen Innovationen im Bereich Computer in diesem Jahrhundert seintrotz unerschwinglicher Kosten und mangelnder Zugänglichkeit.

Derzeit arbeiten und investieren Forscher, akademische Einrichtungen, private Organisationen und Regierungen erhebliche Mengen an technologischen und finanziellen Ressourcen Quantenphysik auf neuen Computern effektiv und effizient zu nutzen, um Berechnungen viel schneller als mit herkömmlichen Computern durchzuführen.

Quanten-Computing

Was ist Quantencomputer?

Quantum Computing nutzt die erwarteten Quanteneigenschaften der Partikelinsbesondere Überlappung und Verschränkung, um Prozesse auszuführen und Berechnungen mit unglaublichen Geschwindigkeiten gegenüber herkömmlichen Systemen durchzuführen. Es ist immer noch eine sich entwickelnde Technologie, deren Blüte in vollem Gange ist.

Wir wenden nicht nur die Gesetze der Quantenmechanik an, um Informationen zu verarbeiten, um höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, sondern auch Sie haben die Möglichkeit, schwierige Probleme zu lösen, die mit herkömmlichem Computing nicht erreicht werden können. Und schließlich speichern die Computer, die diese Technologie verwenden, viel mehr Informationen als die klassischen, d. H. das Potenzial haben, große Mengen an Berechnungen zu bearbeiten (zu verarbeiten), indem Sie es parallel und in Sekunden laufen lassen.

Wie funktionieren Quantencomputer?

Die aktuellen und klassischen Computer verwenden eine Folge von Binärbits. Jedes verwendete Bit befindet sich immer in einem der beiden definitiven bekannten Zustände, Null (0) oder Eins (1). Diese dienen als Ein- und Ausschalter zur Steuerung der Funktionen des Computers.

Demgegenüber Ein Quantencomputer verwendet Quantenbits oder Qubits. Jeder von ihnen kann gleichzeitig eine Null (0) und eine Eins (1) darstellen. Dies ermöglicht, dass diese Dateneinheiten unterstützen können, die gleichzeitig in mehr als einem Zustand existieren können. Diese Eigenschaft ist eine bestehende Einschränkung in den gegenwärtigen Computern des traditionellen Computerzeitalters, die das Binärsystem verwenden.

Wie ist Quantenhardware?

Quantencomputer können fast keine der derzeit in klassischen Computern verwendeten HW wiederverwenden. Da sich diese hauptsächlich auf den Elektronenfluss durch supraleitende Drähte konzentrieren, die auf extreme Temperaturen abgekühlt werden. Daher erfordert ihre Kühlung eine Kombination von superkalten Gasenwie Helium-3, ein Isotop von Helium, das enorm schwer zu erhalten ist.

Quantencomputer werden vorerst nach diesem Prinzip der Kryotechnik oder Superkühlung gebautDie Fortschritte bei fortschrittlicheren und futuristischeren Alternativen wie Systemen, die auf elektromagnetischen Feldern und Lasersteuerung basieren und den Mangel an Komponenten beheben könnten, unter denen die Disziplin leidet, gehen jedoch weiter.

Auch Länder mögen USA, über Unternehmen wie IBM, Google und Microsoftist in der Entwicklung eigener Quantencomputer ziemlich weit fortgeschritten. Und China durch Unternehmen wie Alibaba und Baiduist es nicht weit dahinter. Russland und Europa befinden sich noch in F & E-Plänen.

Welche Quantensoftware gibt es heute?

Auf kommerzieller Ebene ist die «Quantum Dev Kit» (Quantenentwicklungskit) von Microsoft, einer proprietären und geschlossenen Software. Welches kann auch über Ihre zugegriffen werden Microsoft Quantum-Netzwerk, Dies ist nichts weiter als ein Netzwerk, das von einer Koalition von MS-Partnern gebildet wird, um Wissensaustausch und Zusammenarbeit mit den größten Innovatoren im Bereich Quantencomputer zu erreichen.

Andere Quantensoftware von privaten Unternehmen, die jedoch als Freie Software veröffentlicht wurde, ist QUISKIT (Quantum Information Science Kit). QUISKIT ist ein von IBM erstelltes Apache Licensed Free Software-Projekt. QISKIT ermöglicht eine programmatische Interaktion mit dem Quantenprozessor und IBM-Simulatoren unter Verwendung von Python-Code, der über eine Zwischendarstellungssprache namens OPENQASM mit dem Quantensystem interagiert.

Diese quantenfreie Software namens QUISKIT wurde 2017 geboren, als IBM sein 2016 gestartetes Projekt umwandelte, rief an "Quantenerfahrung”, Durch die ein 5-Qubit-Quantenprozessor über seine eigene Cloud für alle verfügbar gemacht wurde.

Derzeit besteht QUISKIT aus:

• API: Ein Python-Wrapper auf der HTTP-API der Quantum Experience, mit dem Code verbunden und ausgeführt werden kann OPENQASMUS.
• SDK: Ein Entwicklungskit für die Erzeugung von Schaltkreisen, mit dem mithilfe der QISKIT-API auf die Hardware von Quantum Experience und die Simulatoren zugegriffen werden kann.
• Sprache: Eine Reihe von Spezifikationen, Beispielen, Dokumentationen und Tools für die Zwischendarstellung von OPENQASM.

Es gibt wahrscheinlich viel weniger bekannte, aber derzeit QUISKIT setzt den Standard auf der Ebene der quantenfreien Software. Und dass es eine hat API in Python Damit können Programmierer auf der ganzen Welt, insbesondere im Bereich Freie Software, mit dem in ihrer Cloud verfügbaren Quantenprozessor experimentieren und arbeiten.

Fazit

Quantum Computing ist heute eine hervorragende Gelegenheit für Forschung und Entwicklung (F & E) sowohl für Menschen (Mathematiker, Physiker, Informatiker und Experten) als auch für öffentliche und private Organisationen im Bereich der Informatik. Obwohl dies derzeit noch in den Kinderschuhen steckt, wird sich in den kommenden Jahren in diesem neuen Wissens- und Technologiezweig sein Potenzial entfalten. Es wird jedoch noch viele Jahre nach der kommerziellen Entwicklung dauern, bis wir es auf unseren Desktop-Computern sehen können.

Aber sicher im Bereich der Quantensoftwareentwicklung sowohl privat als auch frei werden sicherlich viel schneller vorankommen, und Freie Software wird sicherlich in diesem sehr neuen Bereich von Nutzen sein.