Kvantu skaitļošana: bezmaksas programmatūras skaitļošanas nākotne

Nesen iepriekšējā un nesenajā rakstā autors DesdeLinux sauca «Microsoft izlaiž savus Q # kompilatorus un kvantu simulatorus»Mēs mazliet runājām par«Kvantu skaitļošana«. Bet Kas ir kvantu skaitļošana? Kādus ieguvumus un sasniegumus tas dod? Kādu aparatūru un programmatūru jūs izmantojat? un vissvarīgākais mums: Vai ir pieejama bezmaksas programmatūras attīstība vai ieguldījums kvantu skaitļošanas jomā?

Šajā publikācijā mēs īsi pievērsīsimies visiem šiem jautājumiem tā Tāpat kā ar citām jaunajām tehnoloģijām, piemēram, superdatoru, mākslīgo intelektu, lielajiem datiem, blokķēdi, 5G tehnoloģiju, mēs varam iet, zinot, padziļinot un piesavinoties zināšanas par viņiem.

Kvantu skaitļošana lielajām privātajām korporācijām un pasaules lielvarām ir viena no galvenajām tehnoloģijām, kas mainīs pasaules "spēles noteikumus", kā mēs to zinām. Proti, būs viens no nākamajiem lielajiem jauninājumiem skaitļošanas jomā šajā gadsimtā, neskatoties uz pārmērīgajām izmaksām un to pieejamības trūkumu.

Pagaidām pētnieki, akadēmiskās iestādes, privātas organizācijas un valdības strādā un iegulda ievērojamus tehnoloģiskos un finanšu resursus efektīvi un efektīvi izmantot kvantu fiziku jaunos datoros, lai veiktu aprēķinus daudz ātrāk nekā ar tradicionālajiem skaitļošanas datoriem.

Kvantu skaitļošana

Kas ir kvantu skaitļošana?

Kvantu skaitļošana ir tāda, kas izmanto paredzamās daļiņu kvantu īpašībasjo īpaši pārklāšanās un sapīšanās, lai palaistu procesus un veiktu aprēķinus neticamā ātrumā salīdzinājumā ar tradicionālajām sistēmām. Tā joprojām ir tehnoloģija, kuras uzplaukums rit pilnā sparā.

Līdztekus kvantu mehānikas likumu piemērošanai informācijas apstrādei, lai sasniegtu lielāku ātrumu, mēs arī jūs iegūstat iespēju atrisināt sarežģītas problēmas, kuras tradicionālā skaitļošana nesasniedz. Visbeidzot, datori, kas izmanto šo tehnoloģiju, glabā daudz vairāk informācijas nekā klasiskie, tas ir, ir potenciāls strādāt (apstrādāt) lielus aprēķinu apjomus, darbinot to paralēli un sekundēs.

Kā darbojas kvantu datori?

Pašreizējā un klasiskajā datorā tiek izmantota bināro bitu secība. Katrs izmantotais bits vienmēr atrodas vienā no diviem galīgajiem zināmajiem stāvokļiem - nulle (0) vai viens (1). Tie darbojas kā ieslēgšanas un izslēgšanas slēdži, lai kontrolētu datora funkcijas.

Turpretim kvantu dators izmanto kvantu bitus vai kvitus. Kas katrs no tiem var vienlaikus attēlot gan nulli (0), gan vienu (1). Tas ļauj tiem atbalstīt datu vienības, kas vienlaikus var pastāvēt vairāk nekā vienā stāvoklī. Šis raksturlielums ir pašreizējo ierobežojumu tradicionālās skaitļošanas laikmeta datoros, kas izmanto binārās sistēmas.

Kāda ir kvantu aparatūra?

Kvantu datori nevar atkārtoti izmantot gandrīz nevienu HW, ko pašlaik izmanto klasiskajos datoros. Tā kā tie galvenokārt koncentrējas uz elektronu plūsmu caur supravadītājiem, kas tiek atdzesēti līdz ekstremālām temperatūrām. Tāpēc to atdzesēšanai nepieciešama superauksto gāzu kombinācija, piemēram, hēlijs-3, kas ir hēlija izotops, kuru ir ārkārtīgi grūti iegūt.

Kvantu datori tagad ir būvēti saskaņā ar šo kriogēnisko vai superdzesēšanas principu, taču progress turpinās progresīvākās un futūristiskākās alternatīvās, piemēram, sistēmās, kuru pamatā ir elektromagnētiskie lauki un lāzera vadība, kas varētu atrisināt disciplīnas ciešo komponentu trūkumu.

Arī tādas valstis kā ASV, izmantojot tādus uzņēmumus kā IBM, Google un Microsoft, ir diezgan attīstījies savu kvantu datoru izstrādē. Un Ķīna, izmantojot tādus uzņēmumus kā Alibaba un Baidu, tas nav tālu atpalicis. Krievija un Eiropa joprojām ir pētniecības un attīstības plānos.

Kāda šodien ir kvantu programmatūra?

Komerciālajā līmenī «Quantum Dev komplekts» (Quantum izstrādes komplekts) no Microsoft, kas ir patentēta un slēgta programmatūra. Kuram var piekļūt arī caur jūsu Microsoft Quantum tīkls, kas ir nekas cits kā tīkls, ko izveidojusi dalībvalstu partneru koalīcija, lai panāktu zināšanu apmaiņu un sadarbību ar lielākajiem kvantu skaitļošanas novatoriem.

Cita privātu uzņēmumu kvantu programmatūra, kas tiek izlaista kā bezmaksas programmatūra, ir QUISKIT (Kvantu informācijas zinātnes komplekts). QUISKIT ir IBM izveidots Apache licencētas bezmaksas programmatūras projekts. QISKIT ļauj veikt programmatisku mijiedarbību ar kvantu procesoru un IBM simulatoriem, izmantojot Python kodu, kas mijiedarbojas ar kvantu sistēmu, izmantojot starpposma reprezentācijas valodu, ko sauc par OPENQASM.

Šī kvantu bezmaksas programmatūra ar nosaukumu QUISKIT ir dzimusi 2017. gadā, kad IBM pārveidoja savu 2016. gadā uzsākto projektu, zvanīja "Kvantu pieredze”, Caur kuru tā 5 mbit kvantu procesoru padarīja pieejamu visiem, izmantojot savu mākoni.

Pagaidām QUISKIT sastāv no:

• API: Python iesaiņotājs Quantum Experience HTTP API, kas ļauj izveidot savienojumu un izpildīt kodu OPENQASM.
• SDK: Izstrādes komplekts ķēžu ģenerēšanai, kas ļauj izmantot QISKIT API, lai piekļūtu Quantum Experience aparatūrai un simulatoriem.
• valoda: Specifikāciju, piemēru, dokumentācijas un rīku kopums OPENQASM starpposma attēlojumam.

Iespējams, ka ir daudz vairāk mazāk zināmu, bet šobrīd QUISKIT nosaka standartu kvantu brīvās programmatūras līmenī. Un ka tam ir API Python Tas ļaus programmētājiem visā pasaulē, īpaši tiem, kas darbojas brīvās programmatūras jomā, sākt eksperimentēt un strādāt ar viņu mākonī pieejamo kvantu procesoru.

Secinājums

Kvantu skaitļošana šodien ir lieliska pētniecības un attīstības (R&D) iespēja gan cilvēkiem (matemātiķiem, fiziķiem, datorzinātniekiem un ekspertiem), gan valsts un privātajām organizācijām datorzinātņu jomā. Lai gan tas pašlaik ir tikai sākumstadijā, šī jaunā zināšanu un tehnoloģiju nozare savu potenciālu atklās nākamajos gados. lai gan, lai to redzētu mūsu galddatoros, pēc tā komerciālās attīstības būs vajadzīgi vēl daudz gadu.

Bet noteikti Quantum programmatūras izstrādes jomā gan privātie, gan brīvie noteikti virzīsies daudz ātrāk, un noteikti šajā jaunajā jomā izmantos bezmaksas programmatūra.