Quantum Computing: il futuro del software libero

Hace poco, en un anterior y reciente artículo de DesdeLinux chiamato "Microsoft rilascia il suo compilatore Q # e simulatori quantistici»Abbiamo parlato un po 'del«Informatica quantistica«. Ma Che cos'è il Quantum Computing e quali vantaggi e progressi porta? Che tipo di hardware e software utilizzi? e il più importante per noi: Ci sono progressi o contributi del Software Libero nel campo del Quantum Computing?

In questa pubblicazione affronteremo brevemente tutte queste domande in modo che come con altre nuove tecnologie, come supercalcolo, intelligenza artificiale, big data, blockchain, tecnologia 5G, tra gli altri, possiamo andare a conoscere, approfondire e appropriarci della conoscenza su di loro.

Informatica quantistica è per le grandi società private e le potenze mondiali una delle principali tecnologie che cambierà le "regole del gioco" del mondo così come lo conosciamo. Vale a dire, sarà una delle prossime grandi innovazioni nel campo dell'informatica durante questo secolo, nonostante il costo proibitivo e la mancanza di accessibilità di esso.

Per ora ricercatori, istituzioni accademiche, organizzazioni private e governi lavorano e investono quantità significative di risorse tecnologiche e finanziarie per utilizzare in modo efficace ed efficiente la fisica quantistica sui nuovi computer per eseguire calcoli molto più velocemente rispetto ai computer informatici tradizionali.

Informatica quantistica

Cos'è il quantum computing?

Il Quantum Computing è uno che sfrutta le caratteristiche quantistiche attese delle particelle, in particolare la sovrapposizione e l'entanglement, per eseguire processi ed eseguire calcoli a velocità incredibili rispetto ai sistemi tradizionali. È ancora una tecnologia in via di sviluppo la cui fioritura è in pieno svolgimento.

Oltre ad applicare le leggi della meccanica quantistica per elaborare le informazioni per ottenere velocità più elevate, anche noi hai la capacità di risolvere problemi difficili che i computer tradizionali non raggiungono. Infine, i computer che utilizzano questa tecnologia memorizzano molte più informazioni rispetto a quelli classici, ovvero hanno il potenziale per lavorare (elaborare) grandi quantità di calcoli, eseguendolo in parallelo e in pochi secondi.

Come funzionano i computer quantistici?

I computer attuali e classici utilizzano una sequenza di bit binari. Ogni bit utilizzato è sempre in uno dei due stati noti definitivi, zero (0) o uno (1). Agiscono come interruttori di accensione e spegnimento per controllare le funzioni del computer.

Al contrario, un computer quantistico utilizza bit o qubit quantistici. Ciascuno di essi può rappresentare contemporaneamente uno zero (0) e uno (1). Ciò consente che questi possano supportare unità di dati che possono esistere contemporaneamente in più di uno stato. Questa caratteristica è una limitazione esistente nei computer attuali dell'era dell'informatica tradizionale che utilizza sistemi binari.

Com'è l'hardware quantistico?

I computer quantistici non possono riutilizzare quasi nessuno degli HW attualmente utilizzati nei computer classici. Poiché questi si concentrano principalmente sul flusso di elettroni attraverso fili superconduttori che vengono raffreddati a temperature estreme. Pertanto, il loro raffreddamento richiede una combinazione di gas super freddi, come l'elio-3, che è un isotopo dell'elio che è estremamente difficile da ottenere.

I computer quantistici sono costruiti per ora secondo questo principio di criogenia o super-raffreddamento, ma il progresso continua in alternative più avanzate e futuristiche come i sistemi basati sui campi elettromagnetici e il controllo laser che potrebbero risolvere la mancanza di componenti di cui soffre la disciplina.

Anche paesi come USA, attraverso società come IBM, Google e Microsoft, è ben avanzato nello sviluppo dei propri computer quantistici. E la Cina, attraverso società come Alibaba e Baidu, non è molto indietro. La Russia e l'Europa sono ancora nei piani di ricerca e sviluppo.

Quale software quantistico esiste oggi?

A livello commerciale, il "Quantum Dev Kit" (Quantum Development Kit) da Microsoft, che è un software proprietario e chiuso. A cui è possibile accedere anche tramite il tuo Rete quantistica Microsoft, che non è altro che una rete formata da una coalizione di partner della SM per raggiungere la condivisione delle conoscenze e la collaborazione con i più grandi innovatori nel calcolo quantistico.

Altro software quantistico di società private, ma rilasciato come software libero, lo è QUISKIT (Kit di scienza dell'informazione quantistica). QUISKIT è un progetto di software libero con licenza Apache creato da IBM. QISKIT consente un'interazione programmatica con il processore quantistico e simulatori IBM utilizzando codice Python che interagisce con il sistema quantistico attraverso un linguaggio di rappresentazione intermedio chiamato OPENQASM.

Questo software libero quantistico chiamato QUISKIT è nato nel 2017, quando IBM ha convertito il suo progetto lanciato nel 2016, ha chiamato "Esperienza quantistica", Attraverso il quale ha reso disponibile a tutti un processore quantistico a 5 qubit tramite il proprio cloud.

Per ora QUISKIT è attualmente composto da:

• API: Un wrapper Python sull'API HTTP della Quantum Experience che permette di connettersi ed eseguire codice OPENQASM.
• SDK: Un kit di sviluppo per la generazione dei circuiti e che permette di utilizzare le QISKIT API per accedere all'hardware della Quantum Experience e dei simulatori.
• lingua: Una serie di specifiche, esempi, documentazione e strumenti per la rappresentazione intermedia di OPENQASM.

Probabilmente ce ne sono molti altri meno conosciuti, ma attualmente QUISKIT definisce lo standard a livello di software libero quantistico. E che ha un file API in Python consentirà ai programmatori di tutto il mondo, specialmente a quelli nel campo del Software Libero, di iniziare a sperimentare e lavorare con il processore quantistico disponibile nel loro cloud.

Conclusione

Il calcolo quantistico oggi è un'eccellente opportunità di ricerca e sviluppo (R&S) sia per le persone (matematici, fisici, informatici ed esperti) sia per le organizzazioni pubbliche e private, nel campo dell'informatica. Sebbene questo sia attualmente agli inizi, questo nuovo ramo della conoscenza e della tecnologia vedrà il suo potenziale svilupparsi negli anni a venire. anche se per vederlo sui nostri computer desktop ci vorranno molti anni dopo il suo sviluppo commerciale.

Ma sicuramente nell'area dello sviluppo di software quantistico sia privato che gratuito avanzeranno sicuramente molto più velocemente, e sicuramente il Software Libero trarrà vantaggio da questa nuova area.