Computación cuántica: o futuro da computación en software libre

Recentemente, nun artigo anterior e recente de FromLinux chamado «Microsoft lanza o seu compilador Q # e simuladores cuánticos»Falamos un pouco do«Informática cuántica«. Pero Que é a computación cuántica, que beneficios e avances trae? Que tipo de hardware e software utilizas? e o máis importante para nós: Hai avances ou achegas de software libre no campo da computación cuántica?

Nesta publicación abordaremos brevemente todas estas preguntas para que Como con outras novas tecnoloxías, como a supercomputación, a intelixencia artificial, o big data, a cadea de bloques, a tecnoloxía 5G, entre outros, podemos ir coñecendo, profundizando e apropiándonos do coñecemento sobre eles.

Informática cuántica é para as grandes corporacións privadas e as potencias mundiais unha das principais tecnoloxías que cambiarán as "regras do xogo" do mundo tal e como as coñecemos. É dicir, será unha das próximas grandes innovacións na área da computación durante este século, a pesar do custo prohibitivo e a falta de accesibilidade do mesmo.

Polo de agora, investigadores, institucións académicas, organizacións privadas e gobernos traballan e invisten cantidades importantes de recursos tecnolóxicos e financeiros usar de forma eficaz e eficiente a física cuántica en novos ordenadores para realizar cálculos moito máis rápido que cos computadores tradicionais.

Informática cuántica

Que é a computación cuántica?

A computación cuántica é a que aproveita as características cuánticas esperadas das partículasespecialmente superposición e enredo, para executar procesos e realizar cálculos a velocidades incribles sobre os sistemas tradicionais. Segue sendo unha tecnoloxía en desenvolvemento cuxo florecemento está en plena expansión.

Xunto coa aplicación das leis da mecánica cuántica para procesar información para acadar velocidades máis altas, tamén tes a capacidade de resolver problemas difíciles aos que non chega a computación tradicional. E, finalmente, os ordenadores que usan esta tecnoloxía almacenan moita máis información que os clásicos, é dicir, teñen o potencial de traballar (procesar) grandes cantidades de cálculos, executándoo en paralelo e en segundos.

Como funcionan os ordenadores cuánticos?

Os ordenadores actuais e clásicos usan unha secuencia de bits binarios. Cada bit usado sempre está nun dos dous estados definitivos coñecidos, cero (0) ou un (1). Estes actúan como interruptores de acendido e apagado para controlar as funcións do ordenador.

En contraste, un ordenador cuántico utiliza bits ou qubits cuánticos. Que, cada un deles pode representar simultaneamente un cero (0) e un (1). Isto permite que estas admitan unidades de datos que ao mesmo tempo poden existir en máis dun estado. Esta característica é unha limitación existente nos computadores actuais da era da computación tradicional que usa o sistema binario.

Como é o hardware cuántico?

Os ordenadores cuánticos non poden reutilizar case ningún dos HW empregados actualmente nos ordenadores clásicos. Dado que estes céntranse principalmente no fluxo de electróns a través de fíos supercondutores que se arrefrían a temperaturas extremas. Polo tanto, o seu arrefriamento require unha combinación de gases superfríos, como o helio-3, que é un isótopo do helio que é tremendamente difícil de obter.

Os ordenadores cuánticos están construídos por agora baixo este principio de crioxénica ou super-refrixeración, pero continúan os avances en alternativas máis avanzadas e futuristas como sistemas baseados en campos electromagnéticos e control por láser que poderían resolver a falta de compoñentes que sofre a disciplina.

Tamén países como EUA, a través de empresas como IBM, Google e Microsoft, está moi avanzado no desenvolvemento dos seus propios ordenadores cuánticos. E China, a través de empresas como Alibaba e Baidu, non queda atrás. Rusia e Europa seguen en plans de I + D.

Que software cuántico hai hoxe en día?

A nivel comercial, o «Quantum Dev Kit» (Kit de desenvolvemento Quantum) de Microsoft, que é software privativo e pechado. Ao que tamén se pode acceder a través do seu Microsoft Quantum Network, que non é máis que unha rede formada por unha coalición de socios de MS para lograr o intercambio de coñecemento e a colaboración cos maiores innovadores en computación cuántica.

Outro software cuántico de empresas privadas, pero lanzado como Software Libre, é QUISKIT (Kit de ciencia da información cuántica). QUISKIT é un proxecto de software libre con licenza Apache creado por IBM. QISKIT permite unha interacción programática co procesador cuántico e os simuladores IBM usando código Python que interactúa co sistema cuántico a través dunha linguaxe de representación intermedia chamada OPENQASM.

Este software libre cuántico chamado QUISKIT naceu en 2017, cando IBM converteu o seu proxecto lanzado en 2016, chamou "Experiencia cuánticaA través do cal puxo a disposición de todos un procesador cuántico de 5 qubit a través da súa propia nube.

Polo de agora QUISKIT está composto actualmente por:

• APIs: Un envoltorio Python na API HTTP de Quantum Experience que permite conectar e executar código OPENQASM.
• SDK: Un kit de desenvolvemento para a xeración de circuítos e que permite usar a API QISKIT para acceder ao hardware da Quantum Experience e aos simuladores.
• Linguaxe: Un conxunto de especificacións, exemplos, documentación e ferramentas para a representación intermedia de OPENQASM.

Probablemente haxa moitos menos coñecidos, pero actualmente QUISKIT establece o estándar a nivel cuántico de Software Libre. E que ten un API en Python Permitirá a programadores de todo o mundo, especialmente os do campo do software libre, comezar a experimentar e traballar co procesador cuántico dispoñible na súa nube.

Conclusión

A computación cuántica é hoxe unha excelente oportunidade de investigación e desenvolvemento (I + D) tanto para persoas (matemáticos, físicos, informáticos e expertos) como para organizacións públicas e privadas, na área de informática. Aínda que actualmente está nos seus inicios, esta nova rama do coñecemento e da tecnoloxía verá o seu potencial desenvolverse nos próximos anos. aínda que para poder velo nos nosos ordenadores de sobremesa pasarán moitos anos despois do seu desenvolvemento comercial.

Pero seguramente na área de Desenvolvemento de software cuántico tanto privado como libre seguramente avanzará moito máis rápido e seguramente o software libre aproveitará nesta nova área.