Kvantarvutus: vaba tarkvara arvutite tulevik

Hiljuti, eelmises ja hiljutises artiklis DesdeLinux nimega «Microsoft vabastab oma Q # kompilaatori ja kvantsimulaatorid»Rääkisime natuke teemal«Kvantarvutus«. Aga Mis on kvantarvutus? Milliseid eeliseid ja edusamme see toob? Millist riistvara ja tarkvara kasutate? ja meie jaoks kõige olulisem: Kas Quantum Computing valdkonnas on vaba tarkvara edusamme või panuseid?

Selles väljaandes käsitleme kõiki neid küsimusi lühidalt nii nagu teiste uute tehnoloogiate puhul, nagu superarvutus, tehisintellekt, suurandmed, plokiahel, 5G tehnoloogia, saame minna teadmisi, süvendada ja omastada teadmisi nende kohta.

Kvantarvutus see on suurte eraettevõtete ja maailmariikide jaoks üks peamisi tehnoloogiaid, mis muudavad maailma "mängureegleid", nagu me seda teame. See tähendab, on selle sajandi jooksul üks järgmistest suurtest uuendustest arvutitööstuse valdkonnas, vaatamata ülemäärastele kulutustele ja juurdepääsetavuse puudumisele.

Praegu töötavad teadlased, akadeemilised asutused, eraorganisatsioonid ja valitsused ning investeerivad märkimisväärses koguses tehnoloogilisi ja rahalisi ressursse kasutada kvantfüüsikat tõhusalt ja tulemuslikult uutes arvutites arvutuste tegemiseks palju kiiremini kui traditsiooniliste arvutitega.

Kvantarvutus

Mis on kvantarvutus?

Kvantarvutus on selline, mis kasutab ära osakeste eeldatavad kvantomadused, eriti kattumist ja takerdumist, et käivitada protsesse ja teha arvutusi uskumatu kiirusega võrreldes traditsiooniliste süsteemidega. See on endiselt arenev tehnoloogia, mille õitseng on täies hoos.

Koos kvantmehaanika seaduste rakendamisega teabe töötlemiseks suurema kiiruse saavutamiseks, me ka saate võimaluse lahendada keerulisi probleeme, milleni traditsiooniline andmetöötlus ei jõua. Ja lõpuks, seda tehnoloogiat kasutavad arvutid salvestavad palju rohkem teavet kui klassikalised, st on potentsiaal töötada (töödelda) suuri koguseid arvutusi, käivitades selle paralleelselt ja sekunditega.

Kuidas kvantarvutid töötavad?

Praegused ja klassikalised arvutid kasutavad kahendbittide järjestust. Iga kasutatav bitt on alati ühes kahest teadaolevast lõplikust olekust, null (0) või üks (1). Need toimivad arvuti funktsioonide juhtimiseks sisse- ja väljalülititena.

Seevastu kvantarvuti kasutab kvantbitit või -kbitit. Mis igaüks neist võib samaaegselt tähistada nii nulli (0) kui ka ühte (1). See võimaldab neil toetada andmeüksusi, mis võivad samal ajal eksisteerida rohkem kui ühes olekus. See omadus on binaarsüsteemi kasutava traditsioonilise arvutite ajastu praeguste arvutite olemasolev piirang.

Milline on kvantriistvara?

Kvantarvutid ei saa taaskasutada peaaegu ühtegi klassikalistes arvutites praegu kasutatavat HW-d. Kuna need keskenduvad peamiselt elektronide voolule ülijuhtivate juhtmete kaudu, mis jahutatakse äärmuslikele temperatuuridele. Seetõttu nõuab nende jahutamine ülekülmade gaaside kombinatsiooninagu heelium-3, mis on heeliumi isotoop, mida on tohutult raske saada.

Kvantarvutid on praeguseks ehitatud selle krüogeenika või ülijahutamise põhimõtte aluselEdenemine jätkub siiski arenenumates ja futuristlikemates alternatiivides, näiteks elektromagnetväljadel ja laserjuhtimisel põhinevates süsteemides, mis suudaksid lahendada distsipliini all kannatavate komponentide puudumise.

Ka riikidele meeldib USA, selliste ettevõtete kaudu nagu IBM, Google ja Microsoft, on oma kvantarvutite väljatöötamisel palju edasi arenenud. Ja Hiina selliste ettevõtete kaudu nagu Alibaba ja Baidu, see pole kaugel taga. Venemaa ja Euroopa on endiselt teadus- ja arendustegevuse kavas.

Mis kvanttarkvara täna on?

Kaubanduslikul tasandil on "Quantum Dev Kit" (Quantum Development Kit) Microsoftilt, mis on varaline ja suletud tarkvara. Millele pääseb juurde ka teie kaudu Microsofti kvantvõrk, mis pole midagi muud kui võrgustik, mille moodustas liikmesriikide partnerite koalitsioon, et saavutada teadmiste jagamine ja koostöö kvantarvutuste suurimate uuendajatega.

Muu eraettevõtete kvanttarkvara, kuid vabatarkvarana välja antud, on QUISKIT (kvantinfoteaduse komplekt). QUISKIT on Apache'i litsentsitud vabatarkvara projekt, mille on loonud IBM. QISKIT võimaldab programmeeritavat suhtlemist kvantprotsessori ja IBM-i simulaatoritega, kasutades Pythoni koodi, mis suhtleb kvantsüsteemiga OPENQASM-nimelise vaheesituskeele kaudu.

See kvantvaba tarkvara nimega QUISKIT sündis 2017. aastal, kui IBM teisendas oma 2016. aastal käivitatud projekti, helistas "Kvantkogemus”, Mille kaudu tegi 5-bitine kvantprotsessor kõigile oma pilve kaudu kättesaadavaks.

Praegu koosneb QUISKIT praegu:

• API-d: Quantum Experience HTTP API-s olev Pythoni ümbris, mis võimaldab teil koodi ühendada ja seda käivitada AVATUD KASM.
• SDK: Arenduskomplekt vooluringide genereerimiseks ja mis võimaldab kasutada QISKIT API-d, et pääseda juurde Quantum Experience'i riistvarale ja simulaatoritele.
• keel: Spetsifikatsioonide, näidete, dokumentide ja tööriistade komplekt OPENQASM-i vaheesituseks.

Tõenäoliselt on palju vähem tuntud, kuid praegu QUISKIT seab standardi vabatarkvara kvanttasandile. Ja et sellel on API Pythonis See võimaldab programmeerijatel kogu maailmas, eriti vabatarkvara valdkonnas, hakata katsetama ja töötama oma pilves saadaoleva kvantprotsessoriga.

Järeldus

Kvantarvutus on tänapäeval suurepärane teadus- ja arendustegevuse (R&D) võimalus arvutiteaduse valdkonnas nii inimestele (matemaatikud, füüsikud, arvutiteadlased ja eksperdid) kui ka avalikele ja eraorganisatsioonidele. Ehkki see on praegu lapsekingades, näeb see uus teadmiste ja tehnoloogia haru oma potentsiaali lahti järgmistel aastatel. kuigi selle lauaarvutites nägemiseks kulub pärast selle ärilist arengut veel palju aastaid.

Aga kindlasti Quantum tarkvaraarenduse valdkonnas nii privaatne kui ka vaba edeneb kindlasti palju kiiremini ja kindlasti kasutab vaba tarkvara selles väga uues valdkonnas eeliseid.