Quantum Computing: vapaan ohjelmistolaskennan tulevaisuus

Hace poco, en un anterior y reciente artículo de DesdeLinux nimeltään "Microsoft julkaisee Q #-kääntäjän ja kvanttisimulaattorit»Puhuimme vähän«Kvanttilaskenta«. Mutta Mitä Quantum Computing on? Mitä hyötyä ja etenemistä se tuo? Millaista laitteistoa ja ohjelmistoa käytät? ja meille tärkein: Onko Quantum Computing -ohjelmassa edistytty tai maksettu vapaita ohjelmistoja?

Tässä julkaisussa käsittelemme lyhyesti kaikkia näitä kysymyksiä niin Kuten muillakin uusilla tekniikoilla, kuten supertietokone, tekoäly, big data, lohkoketju, 5G-tekniikka, voimme mennä tuntemaan, syventämään ja omistamaan tietoa heistä.

Kvanttilaskenta se on suurten yksityisten yritysten ja maailmanvaltojen kannalta yksi tärkeimmistä tekniikoista, joka muuttaa maailman "pelisäännöt" sellaisena kuin me sen tunnemme. Toisin sanoen, tulee olemaan yksi seuraavista suurimmista innovaatioista laskennan alalla tämän vuosisadan aikanahuolimatta kohtuuttomista kustannuksista ja niiden saatavuuden puutteesta.

Tällä hetkellä tutkijat, akateemiset laitokset, yksityiset organisaatiot ja hallitukset työskentelevät ja investoivat merkittäviä määriä teknisiä ja taloudellisia resursseja käyttää kvanttifysiikkaa tehokkaasti ja tehokkaasti uusissa tietokoneissa laskelmien suorittamiseksi paljon nopeammin kuin perinteisillä laskentatietokoneilla.

Kvanttilaskenta

Mikä on kvanttilaskenta?

Kvanttilaskenta hyödyntää hiukkasten odotettuja kvanttiominaisuuksia, erityisesti päällekkäisyyksiä ja takertumista, prosessien ajamiseksi ja laskelmien suorittamiseksi uskomattomalla nopeudella perinteisiin järjestelmiin verrattuna. Se on edelleen kehittyvä tekniikka, jonka kukoistus on täydessä vauhdissa.

Yhdessä kvanttimekaniikan lakien soveltamisen kanssa tietojen käsittelyyn suurempien nopeuksien saavuttamiseksi, me myös saat kyvyn ratkaista vaikeita ongelmia, joihin perinteinen tietojenkäsittely ei pääse. Ja lopuksi, tätä tekniikkaa käyttävät tietokoneet tallentavat paljon enemmän tietoa kuin perinteiset, eli on mahdollisuus työskennellä (käsitellä) suuria määriä laskelmia, suorittamalla se rinnakkain ja sekunneissa.

Kuinka kvanttitietokoneet toimivat?

Nykyiset ja klassiset tietokoneet käyttävät binääribittien sarjaa. Jokainen käytetty bitti on aina yhdessä kahdesta lopullisesti tunnetusta tilasta, nolla (0) tai yksi (1). Nämä toimivat virtakytkiminä ohjaamaan tietokoneen toimintoja.

Sitä vastoin, kvanttitietokone käyttää kvanttibittejä tai -kbittejä. Joka kukin niistä voi edustaa sekä nollaa (0) että yhtä (1) samanaikaisesti. Tämän avulla nämä voivat tukea tietoyksiköitä, joita voi olla samanaikaisesti useammassa kuin yhdessä tilassa. Tämä ominaisuus on olemassa oleva rajoitus nykyisessä tietokoneessa perinteisen laskennan aikakaudella, joka käyttää binaarijärjestelmiä.

Millainen on kvanttilaitteisto?

Kvanttitietokoneet eivät voi käyttää uudelleen melkein mitään nykyisissä klassisissa tietokoneissa käytetyistä laitteista. Koska nämä keskittyvät pääasiassa elektronien virtaukseen suprajohtavien johtojen läpi, jotka jäähdytetään äärilämpötiloihin. Siksi niiden jäähdytys vaatii ylikylmien kaasujen yhdistelmän, kuten helium-3, joka on heliumin isotooppi, jota on erittäin vaikea saada.

Kvanttitietokoneet on rakennettu toistaiseksi tämän kryogeenisen tai superjäähdytyksen periaatteen mukaisesti, mutta edistyminen jatkuu edistyneemmissä ja futuristisemmissa vaihtoehdoissa, kuten sähkömagneettisiin kenttiin ja laserohjaukseen perustuvissa järjestelmissä, jotka voisivat ratkaista kurinalaisuuden kärsimien komponenttien puutteen.

Myös maat kuten Yhdysvalloissa, kuten IBM, Google ja Microsoft, on edistynyt omien kvanttitietokoneidensa kehittämisessä. Ja Kiina sellaisten yritysten kautta kuin Alibaba ja Baidu, se ei ole kaukana. Venäjä ja Eurooppa ovat edelleen T & K-suunnitelmissa.

Mitä kvanttiohjelmistoja on tänään?

Kaupallisella tasolla "Quantum Dev Kit" (Quantum Development Kit) Microsoftilta, joka on oma ja suljettu ohjelmisto. Johon pääsee myös oman Microsoft Quantum -verkko, mikä ei ole mitään muuta kuin verkosto, jonka MS-kumppanien koaltio muodostaa saadakseen tiedon jakamisen ja yhteistyön kvanttilaskennan suurimpien innovaattoreiden kanssa.

Muut yksityisyritysten kvanttiohjelmistot, jotka on julkaistu vapaina ohjelmistoina, ovat QUISKIT (Quantum Information Science Kit). QUISKIT on Apachen lisensoitu ilmainen ohjelmistoprojekti, jonka on luonut IBM. QISKIT sallii ohjelmallisen vuorovaikutuksen kvanttiprosessorin ja IBM-simulaattoreiden kanssa käyttäen Python-koodia, joka on vuorovaikutuksessa kvanttijärjestelmän kanssa OPENQASM-nimisen välitetyn edustuskielen kautta.

Tämä QUISKIT-niminen kvanttiohjelmisto syntyi vuonna 2017, kun IBM muutti vuonna 2016 käynnistetyn projektinsa, kutsuttiin "Kvanttikokemus”, Jonka kautta se tarjosi 5-bittisen kvanttiprosessorin kaikkien saataville oman pilven kautta.

Toistaiseksi QUISKIT koostuu tällä hetkellä:

• API:t: Quantum Experience HTTP -sovellusliittymän Python-kääre, jonka avulla voit muodostaa yhteyden ja suorittaa koodin OPENQASM.
• SDK: Kehityspaketti piirejä varten, jonka avulla QISKIT-sovellusliittymää voidaan käyttää Quantum Experience -laitteiston ja simulaattorien laitteistojen käyttämiseen.
• kieli: Joukko spesifikaatioita, esimerkkejä, dokumentaatiota ja työkaluja OPENQASM: n välitiedostoon.

On todennäköisesti paljon vähemmän tunnettuja, mutta tällä hetkellä QUISKIT asettaa standardin kvanttivapaalle ohjelmistotasolle. Ja että sillä on API Pythonissa se antaa ohjelmoijille ympäri maailmaa, etenkin vapaiden ohjelmistojen alaisille, mahdollisuuden kokeilla ja työskennellä pilvipalvelussaan olevan kvanttiprosessorin kanssa.

Johtopäätös

Kvanttilaskenta on tänään erinomainen tutkimus- ja kehitysmahdollisuus sekä ihmisille (matemaatikot, fyysikot, tietojenkäsittelytieteen tutkijat ja asiantuntijat) että julkisille ja yksityisille organisaatioille tietojenkäsittelytieteen alalla. Vaikka tämä uusi tiedon ja tekniikan haara on tällä hetkellä lapsenkengissään, sen potentiaali kehittyy tulevina vuosina. vaikka sen näkeminen pöytätietokoneillamme kestää vielä vuosia sen kaupallisen kehityksen jälkeen.

Mutta varmasti Quantum-ohjelmistokehityksen alalla sekä yksityinen että vapaa etenevät varmasti paljon nopeammin, ja varmasti ilmainen ohjelmisto hyödyntää tätä uutta aluetta.