Quantum computing: de toekomst van vrije software-computing

Onlangs werd in een eerder en recent artikel van DesdeLinux genaamd «Microsoft brengt zijn Q # -compiler en kwantumsimulatoren uit»We spraken een beetje over de«Quantum computing«. Maar Wat is Quantum Computing en welke voordelen en voordelen brengt het met zich mee? Welke hardware en software gebruikt u? en het belangrijkste voor ons: Zijn er vorderingen of bijdragen van Vrije Software op het gebied van Quantum Computing?

In deze publicatie zullen we al deze vragen kort behandelen, zodat Net als bij andere nieuwe technologieën, zoals onder meer supercomputing, kunstmatige intelligentie, big data, blockchain, 5G-technologie, we kunnen de kennis gaan kennen, verdiepen en toe-eigenen over hen.

Quantum computing het is voor grote particuliere bedrijven en wereldmachten een van de belangrijkste technologieën die de "spelregels" van de wereld zoals wij die kennen zullen veranderen. Het is te zeggen, zal een van de volgende grote innovaties op het gebied van computergebruik in deze eeuw zijn, ondanks de onbetaalbare kosten en het gebrek aan toegankelijkheid ervan.

Voorlopig werken en investeren onderzoekers, academische instellingen, particuliere organisaties en overheden aanzienlijke hoeveelheden technologische en financiële middelen om kwantumfysica op nieuwe computers effectief en efficiënt te gebruiken om berekeningen veel sneller uit te voeren dan met traditionele computercomputers.

Quantum computing

Wat is kwantumcomputers?

Quantum Computing is er een die profiteert van de verwachte kwantumeigenschappen van de deeltjesvooral overlappingen en verstrengeling, om processen uit te voeren en berekeningen uit te voeren met ongelooflijke snelheden ten opzichte van traditionele systemen. Het is nog een technologie in ontwikkeling waarvan de bloei in volle gang is.

Naast het toepassen van de wetten van de kwantummechanica om informatie te verwerken om hogere snelheden te bereiken, wij ook u krijgt de mogelijkheid om moeilijke problemen op te lossen die traditioneel computergebruik niet bereikt. En tot slot slaan de computers die deze technologie gebruiken veel meer informatie op dan de klassieke, dat wil zeggen, de potentie hebben om grote hoeveelheden berekeningen te (verwerken), door het parallel en in seconden uit te voeren.

Hoe werken kwantumcomputers?

De huidige en klassieke computers gebruiken een reeks binaire bits. Elke gebruikte bit bevindt zich altijd in een van de twee definitieve bekende toestanden, nul (0) of één (1). Deze fungeren als aan- en uitschakelaars om de functies van de computer te bedienen.

In tegenstelling, een kwantumcomputer gebruikt kwantumbits of qubits. Elk van hen kan tegelijkertijd zowel een nul (0) als een een (1) vertegenwoordigen. Hierdoor kunnen deze gegevenseenheden ondersteunen die tegelijkertijd in meer dan één toestand kunnen bestaan. Deze eigenschap is een bestaande beperking in de huidige computers van het tijdperk van traditionele computers die binaire systemen gebruiken.

Hoe ziet kwantumhardware eruit?

Kwantumcomputers kunnen bijna geen van de HW die momenteel in klassieke computers wordt gebruikt, hergebruiken. Omdat deze zich voornamelijk richten op de stroom van elektronen door supergeleidende draden die worden afgekoeld tot extreme temperaturen. Daarom vereist hun koeling een combinatie van superkoude gassen, zoals helium-3, een isotoop van helium die buitengewoon moeilijk te verkrijgen is.

Kwantumcomputers worden voorlopig gebouwd volgens dit principe van cryogeen of onderkoeling, maar er wordt vooruitgang geboekt in meer geavanceerde en futuristische alternatieven, zoals systemen op basis van elektromagnetische velden en laserbesturing die het gebrek aan componenten waar de discipline onder lijdt, zouden kunnen oplossen.

Ook landen zoals VS, via bedrijven als IBM, Google en Microsoft, is ver gevorderd in de ontwikkeling van zijn eigen kwantumcomputers. En China, via bedrijven als Alibaba en Baidu, het is niet ver achter. Rusland en Europa zitten nog in R & D-plannen.

Welke kwantumsoftware is er tegenwoordig?

Op commercieel niveau is het «Quantum Dev Kit» (Quantum Development Kit) van Microsoft, een bedrijfseigen en gesloten software. Die ook toegankelijk zijn via uw Microsoft Quantum-netwerk, dat is niets meer dan een netwerk gevormd door een coalitie van MS-partners om kennis te delen en samen te werken met de grootste innovators in quantum computing.

Andere kwantumsoftware van particuliere bedrijven, maar vrijgegeven als Vrije Software, is QUISKIT (Kwantuminformatiewetenschapspakket). QUISKIT is een Apache Licensed Free Software-project gemaakt door IBM. QISKIT maakt een programmatische interactie mogelijk met de kwantumprocessor en IBM-simulatoren met behulp van Python-code die interactie heeft met het kwantumsysteem via een tussenliggende representatietaal genaamd OPENQASM.

Deze kwantumvrije software genaamd QUISKIT werd geboren in 2017, toen IBM zijn in 2016 gelanceerde project omzette, genaamd "Quantum-ervaring”, Waarmee het via zijn eigen cloud een 5-qubit-kwantumprocessor voor iedereen beschikbaar heeft gemaakt.

Voorlopig bestaat QUISKIT momenteel uit een:

• API: Een Python-wrapper op de HTTP API van de Quantum Experience waarmee verbinding kan worden gemaakt en code kan worden uitgevoerd OPENQASM.
• SDK: Een ontwikkelkit voor het genereren van circuits en die het mogelijk maakt om de QISKIT API te gebruiken om toegang te krijgen tot de hardware van de Quantum Experience en de simulatoren.
• taal: Een set specificaties, voorbeelden, documentatie en tools voor de tussentijdse weergave van OPENQASM.

Er zijn waarschijnlijk veel meer minder bekend, maar momenteel QUISKIT zet de standaard op het niveau van kwantumvrije software. En dat het een API in Python het zal programmeurs over de hele wereld, vooral die op het gebied van Vrije Software, in staat stellen te experimenteren en te werken met de kwantumprocessor die beschikbaar is in hun cloud.

Conclusie

Quantum computing is tegenwoordig een uitstekende mogelijkheid voor onderzoek en ontwikkeling (R&D) zowel voor mensen (wiskundigen, natuurkundigen, computerwetenschappers en experts) als voor publieke en private organisaties op het gebied van informatica. Hoewel het momenteel in de kinderschoenen staat, zal deze nieuwe tak van kennis en technologie de komende jaren zijn potentieel zien ontvouwen. hoewel het na de commerciële ontwikkeling nog vele jaren zal duren om het op onze desktopcomputers te zien.

Maar zeker op het gebied van Quantum Software Development zowel privé als gratis zullen zeker veel sneller vooruitgaan, en Vrije Software zal zeker profiteren in dit nieuwe gebied.