Quantum Computing: Fremtiden for fri programvare-databehandling

Nylig, i en tidligere og nylig artikkel av DesdeLinux kalt "Microsoft lanserer Q # kompilator og kvantesimulatorer»Vi snakket litt om«Kvanteberegning«. Men Hva er Quantum Computing? Hvilke fordeler og fremskritt gir det? Hva slags maskinvare og programvare bruker du? og det viktigste for oss: Finnes det fremskritt eller bidrag fra gratis programvare innen Quantum Computing?

I denne publikasjonen vil vi kort ta for oss alle disse spørsmålene slik at Som med andre nye teknologier, som supercomputing, kunstig intelligens, big data, blockchain, 5G-teknologi, blant andre, vi kan gå å kjenne, utdype og tilegne seg kunnskapen om dem.

Kvanteberegning det er for store private selskaper og verdensmakter en av hovedteknologiene som vil endre "spillereglene" i verden slik vi kjenner den. Det er å si, vil være en av de neste store innovasjonene innen databehandling i løpet av dette århundret, til tross for de uoverkommelige kostnadene og den manglende tilgjengeligheten av den.

For nå jobber forskere, akademiske institusjoner, private organisasjoner og regjeringer og investerer betydelige mengder teknologiske og økonomiske ressurser å effektivt og effektivt bruke kvantefysikk på nye datamaskiner for å utføre beregninger mye raskere enn med tradisjonelle datamaskiner.

Kvanteberegning

Hva er Quantum Computing?

Quantum Computing er en som utnytter de forventede kvanteegenskapene til partiklenespesielt overlapping og sammenfiltring, for å kjøre prosesser og utføre beregninger i utrolige hastigheter over tradisjonelle systemer. Det er fortsatt en utviklingsteknologi som blomstrer i full gang.

Sammen med å anvende kvantemekanikkens lover for å behandle informasjon for å oppnå høyere hastigheter, har vi også du får muligheten til å løse vanskelige problemer som tradisjonell databehandling ikke når. Og til slutt lagrer datamaskinene som bruker denne teknologien mye mer informasjon enn de klassiske, det vil si ha potensial til å jobbe (behandle) store mengder beregninger, ved å kjøre den parallelt og i sekunder.

Hvordan fungerer kvantecomputere?

De nåværende og klassiske datamaskinene bruker en sekvens av binære biter. Hver bit som brukes er alltid i en av de to definitive kjente tilstandene, null (0) eller en (1). Disse fungerer som av / på-brytere for å kontrollere funksjonene til datamaskinen.

I kontrast, en kvantecomputer bruker kvantebiter eller qubits. Hvilket hver av dem kan representere både null (0) og en (1) samtidig. Dette gjør at disse kan støtte dataenheter som samtidig kan eksistere i mer enn en tilstand. Denne egenskapen er en eksisterende begrensning i dagens datamaskiner fra den tiden med tradisjonell databehandling som bruker binære systemer.

Hvordan er quantum hardware?

Kvantumaskiner kan ikke gjenbruke nesten hvilken som helst HW som for tiden brukes i klassiske datamaskiner. Siden disse hovedsakelig fokuserer på strømmen av elektroner gjennom superledende ledninger som er avkjølt til ekstreme temperaturer. Derfor krever deres avkjøling en kombinasjon av superkolde gasser, som helium-3, som er en isotop av helium som er enormt vanskelig å få tak i.

Kvantumdatamaskiner er bygget for nå under dette prinsippet om kryogenikk eller superkjøling, men fremdriften fortsetter i mer avanserte og futuristiske alternativer som systemer basert på elektromagnetiske felt og laserstyring som kan løse mangelen på komponenter som disiplinen lider.

Også land som USA, gjennom selskaper som IBM, Google og Microsoft, er ganske avansert i utviklingen av sine egne kvantecomputere. Og Kina, gjennom selskaper som Alibaba og Baidu, det er ikke langt bak. Russland og Europa er fortsatt i FoU-planer.

Hvilken kvanteprogramvare er det i dag?

På kommersielt nivå er "Quantum Dev Kit" (Quantum Development Kit) fra Microsoft, som er proprietær og lukket programvare. Som også kan nås via din Microsoft Quantum Network, som ikke er noe annet enn et nettverk dannet av en koalisjon av MS-partnere for å oppnå kunnskapsdeling og samarbeid med de største innovatørene innen kvanteberegning.

Annen kvanteprogramvare fra private selskaper, men utgitt som fri programvare, er QUISKIT (Quantum Information Science Kit). QUISKIT er et Apache Licensed Free Software-prosjekt opprettet av IBM. QISKIT tillater en programmatisk interaksjon med kvanteprosessoren og IBM-simulatorer ved hjelp av Python-kode som samhandler med kvantesystemet gjennom et mellomliggende representasjonsspråk kalt OPENQASM.

Denne kvantefri programvaren kalt QUISKIT ble født i 2017, da IBM konverterte sitt prosjekt som ble lansert i 2016, kalt "Kvanteopplevelse”, Som den gjorde en 5-qubit kvanteprosessor tilgjengelig for alle gjennom sin egen sky.

Foreløpig består QUISKIT for tiden av en:

• API: En Python-innpakning på Quantum Experience HTTP API som lar deg koble til og utføre kode OPENQASM.
• SDK: Et utviklingssett for generering av kretser og som gjør det mulig å bruke QISKIT API for å få tilgang til maskinvaren til Quantum Experience og simulatorene.
• språk: Et sett med spesifikasjoner, eksempler, dokumentasjon og verktøy for mellomrepresentasjon av OPENQASM.

Det er sannsynligvis mange flere mindre kjent, men foreløpig QUISKIT setter standarden på quantum Free Software-nivå. Og at den har en API i Python det vil tillate programmerere over hele verden, spesielt de som er i Free Software-feltet, å begynne å eksperimentere og jobbe med kvanteprosessoren som er tilgjengelig i skyen deres.

Konklusjon

Quantum computing i dag er en utmerket mulighet for forskning og utvikling både for mennesker (matematikere, fysikere, informatikere og eksperter) og for offentlige og private organisasjoner innen informatikk. Selv om den for tiden er i sin spede begynnelse, vil denne nye grenen av kunnskap og teknologi se potensialet utfolde seg i årene som kommer. men å få se det på stasjonære datamaskiner vil ta mange år etter den kommersielle utviklingen.

Men sikkert innen området Quantum Software Development både privat og gratis vil sikkert gå mye raskere, og sikkert gratis programvare vil dra nytte av dette helt nye området.