量子コンピューティング：無料ソフトウェアコンピューティングの未来

最近、以前と最近の記事で、 DesdeLinux «と呼ばれるMicrosoftはQ＃コンパイラと量子シミュレータをリリースしました»私たちは«について少し話しました量子コンピューティング«。 だが Quantum Computingとは何ですか？それはどのような利点と進歩をもたらしますか？ どのようなハードウェアとソフトウェアを使用していますか？ そして私たちにとって最も重要なこと： Quantum Computingの分野でフリーソフトウェアの進歩や貢献はありますか？

この出版物では、これらすべての質問に簡単に対処して、 スーパーコンピューティング、人工知能、ビッグデータ、ブロックチェーン、5Gテクノロジーなど、他の新しいテクノロジーと同様に、 私たちは知識を知り、深め、そして流用することができます それらについて。

量子コンピューティング それは大規模な民間企業のためのものであり、世界は私たちが知っているように世界の「ゲームのルール」を変える主要な技術のXNUMXつです。 つまり、 それは今世紀中のコンピューティングの分野における次の大きな革新のXNUMXつになるでしょう、法外なコストとそのアクセスの欠如にもかかわらず。

今のところ、研究者、学術機関、民間組織、政府は、かなりの量の技術的および財政的資源を働いて投資しています 新しいコンピューターで量子物理学を効果的かつ効率的に使用して、従来のコンピューティングコンピューターよりもはるかに高速に計算を実行します。

量子コンピューティング

量子コンピューティングとは何ですか？

量子コンピューティングは、粒子の予想される量子特性を利用するものです。特にオーバーラップとエンタングルメント。従来のシステムよりも驚異的な速度でプロセスを実行し、計算を実行します。 それはまだ発展途上の技術であり、その繁栄は本格化している。

量子力学の法則を適用して情報を処理し、高速化を実現するとともに、 従来のコンピューティングでは到達できない困難な問題を解決する能力が得られます。 そして最後に、このテクノロジーを使用するコンピューターは、従来のコンピューターよりもはるかに多くの情報を保存します。 大量の計算を実行（処理）する可能性があります、並行して数秒で実行します。

量子コンピューターはどのように機能しますか？

現在および従来のコンピューターは、一連のバイナリビットを使用します。 使用される各ビットは、常に0つの明確な既知の状態の1つ、ゼロ（XNUMX）またはXNUMX（XNUMX）にあります。 これらは、コンピューターの機能を制御するためのオンおよびオフスイッチとして機能します。

対照的に、 量子コンピューターは、量子ビットまたはキュービットを使用します。 これは、それぞれがゼロ（0）と1（XNUMX）の両方を同時に表すことができます。 これにより、これらは同時に複数の状態で存在できるデータユニットをサポートできます。 この特性は、バイナリシステムを使用する従来のコンピューティング時代の現在のコンピュータに存在する制限です。

量子ハードウェアはどのようなものですか？

Quantumコンピューターは、従来のコンピューターで現在使用されているHWのほとんどを再利用できません。 これらは主に、極端な温度に冷却された超伝導ワイヤを通る電子の流れに焦点を合わせているためです。 したがって、それらの冷却には超低温ガスの組み合わせが必要です、入手が非常に困難なヘリウムの同位体であるヘリウム-3のように。

量子コンピューターは今のところ、この極低温または過冷却の原理の下で構築されています、しかし、分野が苦しんでいるコンポーネントの不足を解決できる電磁界とレーザー制御に基づくシステムなど、より高度で未来的な代替案の進歩は続いています。

また、のような国 米国、IBM、Google、Microsoftなどの企業を通じては、独自の量子コンピューターの開発において非常に進んでいます。 そして中国、アリババやバイドゥのような会社を通して、それはそれほど遅れていません。 ロシアとヨーロッパはまだ研究開発計画にあります。

今日、どのような量子ソフトウェアがありますか？

商業レベルでは、 「QuantumDevKit」（Quantum Development Kit） 独自のクローズドソフトウェアであるMicrosoftから。 どちらからもアクセスできます Microsoft Quantum Network、 これは、量子コンピューティングの最大のイノベーターとの知識の共有とコラボレーションを実現するために、MSパートナーの連合によって形成されたネットワークにすぎません。

民間企業からの他の量子ソフトウェアですが、無料ソフトウェアとしてリリースされています QUISKIT（量子情報科学キット）。 QUISKITは、IBMによって作成されたApache Licensed FreeSoftwareプロジェクトです。 QISKITを使用すると、OPENQASMと呼ばれる中間表現言語を介して量子システムと対話するPythonコードを使用して、量子プロセッサおよびIBMシミュレータとのプログラムによる対話が可能になります。

QUISKITと呼ばれるこの量子フリーソフトウェアは2017年に誕生しました、IBMが2016年に立ち上げたプロジェクトを変換したとき、 「クォンタムエクスペリエンス」、それを通じて、5キュービットの量子プロセッサを独自のクラウドを通じてすべての人が利用できるようにしました。

今のところ、QUISKITは現在以下で構成されています。

• API： Quantum Experience HTTP APIのPythonラッパーで、コードを接続して実行できます OPENQASM.
• SDK： 回路を生成するための開発キットで、QISKITAPIを使用してQuantumExperienceのハードウェアとシミュレーターにアクセスできます。
• 言語：OPENQASMの中間表現のための仕様、例、ドキュメント、およびツールのセット。

おそらくもっと知られていないものがたくさんありますが、現在 QUISKITは、クォンタムフリーソフトウェアレベルで標準を設定します。 そしてそれは PythonのAPI これにより、世界中のプログラマー、特にフリーソフトウェア分野のプログラマーが、クラウドで利用可能な量子プロセッサーの実験と作業を開始できるようになります。

結論

今日の量子コンピューティングは、優れた研究開発（R＆D）の機会です。 人々（数学者、物理学者、コンピューター科学者、専門家）だけでなく、コンピューターサイエンスの分野の公的および私的組織の両方のために。 これは現在初期段階ですが、この新しい知識と技術の分野では、今後数年間でその可能性が広がるでしょう。 ただし、デスクトップコンピュータで表示するには、商用開発からさらに何年もかかります。

しかし確かに 量子ソフトウェア開発の分野で プライベートと無料の両方が確実にはるかに速く進むでしょう、そして 確かに無料のソフトウェアはこの新しい分野で活用されるでしょう。