Kvantinis skaičiavimas: laisvos programinės įrangos skaičiavimo ateitis

Hace poco, en un anterior y reciente artículo de DesdeLinux vadinamas «„Microsoft“ išleidžia savo Q # kompiliatorių ir kvantinius treniruoklius»Mes šiek tiek kalbėjome apie«Kvantinis skaičiavimas«. Bet Kas yra kvantinis skaičiavimas? Kokią naudą ir pažangą jis teikia? Kokią aparatinę ir programinę įrangą naudojate? ir mums svarbiausia: Ar yra nemokamos programinės įrangos pažangos ar įnašo į kvantinės kompiuterijos sritį?

Šiame leidinyje mes trumpai aptarsime visus šiuos klausimus taip Kaip ir kitose naujose technologijose, tokiose kaip superkompiuterija, dirbtinis intelektas, didieji duomenys, blokinė grandinė, 5G technologija, be kita ko, galime eiti žinodami, gilindami ir pasisavindami žinias apie juos.

Kvantinis skaičiavimas didelėms privačioms korporacijoms ir pasaulio valstybėms yra viena iš pagrindinių technologijų, pakeisiančių mūsų žinomas pasaulio „žaidimo taisykles“. Tai reiškia, bus viena iš kitų puikių naujovių skaičiavimo srityje per šį šimtmetį, nepaisant pernelyg didelių išlaidų ir prieinamumo trūkumo.

Kol kas mokslininkai, akademinės institucijos, privačios organizacijos ir vyriausybės dirba ir investuoja daug technologinių ir finansinių išteklių efektyviai ir efektyviai naudoti kvantinę fiziką naujuose kompiuteriuose skaičiavimams atlikti daug greičiau nei naudojant tradicinius skaičiavimo kompiuterius.

Kvantinis skaičiavimas

Kas yra kvantinis skaičiavimas?

Kvantinis skaičiavimas yra tas, kuris naudojasi tikėtinomis dalelių kvantinėmis savybėmis, ypač sutapimas ir susipynimas, norint paleisti procesus ir atlikti skaičiavimus neįtikėtinu greičiu, palyginti su tradicinėmis sistemomis. Tai vis dar besivystanti technologija, kurios klestėjimas įsibėgėja.

Kartu su kvantinės mechanikos dėsnių taikymu apdorojant informaciją didesniam greičiui pasiekti, mes taip pat jūs gaunate galimybę išspręsti sunkias problemas, kurių tradicinė kompiuterija nepasiekia. Pagaliau kompiuteriuose, naudojančiuose šią technologiją, saugoma daug daugiau informacijos nei klasikiniuose, t. gali dirbti (apdoroti) didelius skaičiavimus, paleisdami jį lygiagrečiai ir sekundėmis.

Kaip veikia kvantiniai kompiuteriai?

Dabartiniuose ir klasikiniuose kompiuteriuose naudojama dvejetainių bitų seka. Kiekvienas naudojamas bitas visada yra vienoje iš dviejų galimų žinomų būsenų - nulis (0) arba vienas (1). Jie veikia kaip įjungimo ir išjungimo jungikliai, valdantys kompiuterio funkcijas.

Priešingai, kvantiniame kompiuteryje naudojami kvantiniai bitai arba kvitai. Kuris, kiekvienas iš jų vienu metu gali žymėti ir nulį (0), ir vieną (1). Tai leidžia, kad jie gali palaikyti duomenų rinkinius, kurie tuo pačiu metu gali egzistuoti daugiau nei vienoje būsenoje. Ši charakteristika yra esamas tradicinių kompiuterių, naudojančių dvejetainę sistemą, eros kompiuterių apribojimas.

Kokia yra kvantinė aparatūra?

Kvantiniai kompiuteriai negali pakartotinai panaudoti beveik bet kurio klasikiniuose kompiuteriuose šiuo metu naudojamo HW. Kadangi jie daugiausia dėmesio skiria elektronų srautui per superlaidžius laidus, kurie yra atvėsinti iki ekstremalių temperatūrų. Todėl jų aušinimui reikalingas super šaltų dujų derinys, kaip helis-3, kuris yra nepaprastai sunku gauti helio izotopą.

Kvantiniai kompiuteriai kol kas kuriami vadovaujantis tokiu kriogenikos arba super aušinimo principuTačiau pažanga tęsiasi pažangesnėse ir futuristinėse alternatyvose, tokiose kaip sistemos, pagrįstos elektromagnetiniais laukais ir lazerio valdymu, kurios galėtų išspręsti disciplinos patiriamų komponentų trūkumą.

Taip pat tokios šalys kaip JAV per tokias kompanijas kaip IBM, „Google“ ir „Microsoft“, yra labai pažengęs kurdamas savo kvantinius kompiuterius. Ir Kinija per tokias kompanijas kaip „Alibaba“ ir „Baidu“, tai nedaug atsilieka. Rusija ir Europa vis dar planuoja mokslinius tyrimus ir plėtrą.

Kokia šiandien yra kvantinė programinė įranga?

Komerciniu lygmeniu „Quantum Dev Kit“ („Quantum Development Kit“) iš „Microsoft“, kuri yra patentuota ir uždara programinė įranga. Kuris taip pat gali būti pasiekiamas per jūsų „Microsoft Quantum Network“, tai yra ne kas kita, kaip tinklas, kurį suformavo VN partnerių koalicija, siekdama pasidalinti žiniomis ir bendradarbiauti su didžiausiais kvantinės skaičiavimo novatoriais.

Kita privačių kompanijų kvantinė programinė įranga, bet išleista kaip nemokama programinė įranga, yra QUISKIT („Quantum Information Science Kit“ rinkinys). „QUISKIT“ yra „IBM“ sukurtas „Apache“ licencijuotos nemokamos programinės įrangos projektas. „QISKIT“ leidžia programiškai sąveikauti su kvantiniu procesoriumi ir „IBM“ treniruokliais, naudojant „Python“ kodą, kuris sąveikauja su kvantine sistema per tarpinę reprezentacinę kalbą, vadinamą OPENQASM.

Ši kvantinė nemokama programinė įranga, vadinama QUISKIT, gimė 2017 m, kai IBM pakeitė savo 2016 m. pradėtą ​​projektą, paskambino „Kvantinė patirtis“, Per kurį ji 5 kvitų kvantinį procesorių padarė prieinamą visiems per savo debesį.

Šiuo metu QUISKIT sudaro:

• API: „Quantum Experience HTTP“ API „Python“ paketas, leidžiantis prisijungti ir vykdyti kodą ATIDARYMAS.
• SDK: Kūrimo rinkinys, skirtas generuoti grandines ir leidžiantis naudoti QISKIT API, norint pasiekti „Quantum Experience“ aparatinę įrangą ir treniruoklius.
• Kalba: Specifikacijų, pavyzdžių, dokumentų ir įrankių rinkinys, skirtas tarpiniam OPENQASM vaizdavimui.

Tikriausiai yra daug mažiau žinomų, bet šiuo metu QUISKIT nustato standartą kvantinės laisvos programinės įrangos lygiu. Ir kad jis turi API „Python“ tai leis viso pasaulio programuotojams, ypač tiems, kurie dirba laisvos programinės įrangos srityje, pradėti eksperimentuoti ir dirbti su savo debesyje esančiu kvantiniu procesoriumi.

Išvada

Kvantinis skaičiavimas šiandien yra puiki galimybė atlikti tyrimus ir plėtrą tiek žmonėms (matematikams, fizikams, informatikams ir ekspertams), tiek viešosioms ir privačioms organizacijoms informatikos srityje. Nors šiuo metu ji yra tik pradinėje stadijoje, ši naujoji žinių ir technologijų šaka savo potencialą matys ateinančiais metais. nors jį pamatyti mūsų staliniuose kompiuteriuose prireiks dar daug metų po jo komercinės plėtros.

Bet tikrai „Quantum Software Development“ srityje tiek privatus, tiek nemokamas, tikrai žengs daug greičiau, ir šioje naujoje srityje tikrai pasinaudos nemokama programinė įranga.